SE501780C2

SE501780C2 - Lamellmotor med övervarvsskydd

Info

Publication number: SE501780C2
Application number: SE9303023A
Authority: SE
Inventors: Hans Olofsson
Original assignee: Tetra Laval Holdings & Finance
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1995-05-15
Also published as: SE9303023D0; SE9303023L; WO1995008047A1; AU7712294A

Description

15 20 25 30 35 501 780 2 Detta ändamål uppnås medelst en lamellmotor av det inledningsvis angivna slaget, vilken utmärks av att en passage sträcker sig genom rotorn mellan åtminstone ett första och ett andra av nämnda tryckutrymmen, och att en ventilanordning är inrättad att hålla passagen stängd, när rotorns rotationshastighet understiger ett förutbestämt värde, och hålla passagen öppen, när rotorns rotations- hastighet uppgår till minst nämnda förutbestämda värde.

Härigenom minskas tryckdifferensen mellan trycken i de första och andra tryckutrymmena, när rotorns rotationshastighet uppgår till minst nämnda förutbestämda värde och passagen således hålls öppen, vilket medför att rotorns rotations- hastighet begränsas. Lamellmotorn kan därför ges ett relativt lågt varvtal när den drivs obelastad eller måttligt belastad, varigenom starka, gälla ljud från lamellmotorn undviks.

För att åstadkomma jämn gång hos lamellmotorn även när passagen är öppen är lämpligen de första och andra tryck- utrymmena belägna på väsentligen diametralt motsatta sidor om rotorn.

Med fördel är ventilanordningen så styrd av trycken i de första och andra tryckutrymmena att ventilanordningen håller passagen stängd under lamellmotorns drift, när nämnda tryck skiljer sig från varandra och rotorns rotationshastighet understiger nämnda förutbestämda värde.

Företrädesvis innefattar ventilanordningen ett första ventil- organ och ett andra ventilorgan, som båda är fritt rörliga i passagen mellan respektive stängningslägen, i vilka ventil- organen håller passagen stängd, och respektive öppningslägen, i vilka ventilorganen håller passagen öppen. Härvid är det första ventilorganet inrättat att tryckas mot sitt stäng- ningsläge under påverkan av trycket i det första tryck- utrymmet, när detta tryck överstiger trycket i det andra 10 15 20 25 30 35 3 501 780 tryckutrymmet, och det andra ventilorganet inrättat att tryckas mot sitt stängningsläge under påverkan av trycket i det andra tryckutrymmet, när detta tryck överstiger trycket i det första tryckutrymmet, varvid de första och andra ventil- organen är inrättade att föras mot sina respektive öppnings- lägen under påverkan av centrifugalkraften oberoende av de rådande trycken i tryckutrymmena, när rotorns rotations- hastighet uppgår till minst nämnda förutbestämda värde.

Enligt en utföringsform av lamellmotorn enligt uppfinningen kan nämnda passage sträcka sig mellan ett tredje tryckutrymme och nämnda första och andra tryckutrymmen, varvid ventil- anordningen är inrättad att hålla passagen stängd, när trycken i åtminstone två av de första, andra och tredje tryckutrymmena skiljer sig rån varandra och rotorns rotationshastighet understiger nämnda förutbestämda värde.

Enligt en annan utföringsform av lamellmotorn enligt upp- finningen kan nämnda passage sträcka sig mellan ett fjärde tryckutrymme och nämnda första, andra och tredje tryck- utrymmen, varvid ventilanordningen är inrättad att stänga passagen, när trycken i åtminstone två av de första, andra, tredje och fjärde tryckutrymmena skiljer sig från varandra och rotorn rotationshastighet understiger nämnda förut- bestämda värde.

Alternativt kan nämnda passage sträcka sig i rotorn mellan fler än fyra tryckutrymmen.

Enligt en föredragen utföringsform av lamellmotorn enligt uppfinningen sträcker sig en andra passage genom rotorn mellan ett tredje och ett fjärde av nämnda tryckutrymmen, varvid en andra ventilanordning är inrättad att hålla den andra passagen stängd, när rotorns rotationshastighet understiger nämnda förutbestämda värde, och hålla den andra 10 15 20 25 30 501 780 4 passagen öppen, när rotorns rotationshastighet uppgår till minst nämnda förutbestämda värde. Eftersom genomströmnings- arean hos en passage genom rotorn begränsas centralt i denna av lamellernas radiella rörelseväg i rotorn, kan erforderlig strömningsarea bli omöjlig att uppnå medelst en enda passage.

Med tvá separata passager genom rotorn erhålls därför den fördelen att var och en av dessa passager endast behöver utformas med halva den erforderliga genomströmningsarean och därför lättare får rum centralt i rotorn. Dessutom går lamellmotorn jämnare, när rotorns rotationshastighet uppgår till minst nämnda förutbestämda värde, eftersom trycken i totalt fyra av tryckutrymmena utjämnas med hjälp av de två paSSagerﬂa .

Alternativt kan fler än två passager anordnas i rotorn, varvid varje passage sträcker sig mellan minst tvà tryck- utrymmen och är försedd med en ventilanordning av det ovan beskrivna slaget.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till den bifogade ritningen, på vilken figur l visar ett hus för en lamellmotor enligt uppfinningen, figur 2 visar ett snitt längs linjen II-II i figur l av en föredragen första utföringsform av lamellmotorn enligt uppfinningen, figur 3a-3c visar schematiskt en andra utföringsform av lamellmotorn enligt uppfinningen, varvid tre vridningslägen hos lamellmotorns rotor àskàdliggörs, när rotorns rotations- hastighet understiger ett förutbestämt värde. 10 15 20 25 30 35 5 501 780 figur 4a-4c visar samma utföringsform av lamellmotorn som figur 3a-3c, men när rotorns rotationshastighet överstiger nämnda förutbestämda värde, och figur 5 och 6 visar schematiskt en tredje resp. en fjärde utföringsform av lamellmotorn enligt uppfinningen.

En föredragen första utföringsform av lamellmotorn enligt uppfinningen illustreras i figur 1 och 2 och innefattar ett hus 1, som bildar en cylindrisk rotorkammare 2, en rotor 3, som är excentriskt anordnad i rotorkammaren 2 och fyra lameller 4, som är radiellt förflyttbara i rotorn 3 och är jämnt fördelade omkring denna. Huset 1, lamellerna 4 och rotorn 3 bildar fyra fràn varandra avtätade tryckutrymmen 5-8 fördelade i serie omkring rotorns omkrets. I huset l finns ett inlopp 9 för tillförsel av luft från lamellmotorns omgivning till rotorkammaren 2 och ett utlopp 10 för bortförsel av luft från rotorkammaren 2 vid ett tryck lägre än atmosfärstrycket. Utloppet 10 är avsett att anslutas till en på ritningen ej visad vakuumkälla.

En väsentligen rak passage ll sträcker sig diametralt genom rotorn 3 mellan två tryckutrymmen 6 och 8 belägna på motsatta sidor om rotorn 3. I passagen ll finns två ventilorgan 12 resp. 13, vilka är anordnade fritt rörliga i passagen ll mellan respektive stängningslägen, i vilka ventilorganen 12, 13 håller passagen stängd, och respektive öppningslägen, i vilka ventilorganen 12, 13 hàller passagen öppen. En ytter- ligare väsentligen rak passage 14 sträcker sig diametralt genom rotorn 3 mellan de tvà övriga tryckutrymmena 5 och 7. Även passagen 14 är försedd med tvà ventilorgan 15 resp. 16 vilka är anordnade fritt rörliga i passagen 14 pá samma sätt som beskrevs ovan för ventilorganen 12, 13. Axiellt relativt rotorn 3 är passagerna 11 och 14 belägna på avstånd fràn varandra. 10 15 20 25 30 35 501 780 6 Varje ventilorgan 12, 13, 15, 16 innefattar en massiv sfärisk kropp, som är anordnad att täta i sitt stängningsläge mot ett ventilsäte 17, som bildas av rotorn 3 och som sträcker sig omkring den passage (11 eller 14) i vilken ventilorganet 12, 13, 15, 16 är fritt rörligt. Alternativt kan den sfäriska kroppen utformas som ett skal. I varje passage ll, 14 finns två stopporgan 18, mot vilka respektive ventilorgan i passagen 11, 14 anligger när de befinner sig i sina öppnings- lägen. Stopporganen 18 innefattar pinnar, som sträcker sig tvärs över passagerna 11, 14 och är fästa på rotorn 3.

Under drift av lamellmotorn ansluts utloppet 10 till en vakuumkälla, vilket får till följd att rotorn 3 roteras motsols såsom den visas i figur 2. Så länge rotorns 3 rotationshastighet understiger ett förutbestämt värde kommer endera av de tvâ ventilorganen 12, 13 i passagen ll och endera av ventilorganen 15, 16 i passagen 14 att pressas mot sitt ventilsäte 17 under påverkan av tryckskillnaden mellan de tryckutrymmen 6, 8 resp. 5, 7 som passagerna 11 resp. 14 förbinder med varandra. När rotorns 3 rotationshastighet uppgår till minst nämnda förutbestämda värde påverkas samtliga ventilorgan 12, 13, 15, 16 av centrifugalkrafter som är tillräckligt starka för att hålla ventilorganen 12, 13, 15, 16 konstant tryckta mot stopporganen 18. Härigenom hålls passagerna 11, 14 öppna, vilket medför att tryckskillnaderna mellan tryckutrymmena 5-8 minskas, så att rotorns 3 rotationshastighet begränsas. Nämnda förutbestämda värde på rotorns 3 rotationshastighet kan erhållas genom lämpligt val av massa och storlek hos varje ventilkropp 12, 13, 15, 16.

Figur 3a-3c och 4a-4c visar schematiskt en andra utförings- form av lamellmotorn enligt uppfinningen, som tydligare åskådliggör uppfinningen. Lamellmotorn enligt figur 3a-3c och 4a-4c innefattar ett hus 19, en rotor 20 i huset 19, och fyra lameller 22, som är symmetriskt anordnade i rotorn 20. Huset 10 15 20 25 30 35 501 780 19, rotorn 20 och lamellerna 22 bildar fyra tryckutrymmen 23-26. I rotorn 20 finns en passage 27, som sträcker sig mellan två tryckutrymmen 23 och 25 och som är försedd med två ventilorgan 28 och 29. Huset 19 har ett inlopp 30, som kommunicerar med atmosfären, och ett utlopp 31, som är anslutet till en ej visad vakuumkälla.

I figur 3a-3c visas tre vridningslägen av rotorn 20, när denna efter start av lamellmotorn har en rotationshastighet som fortfarande understiger ett förutbestämt värde. I vridningsläget enligt figur 3a råder atmosfärstryck i tryck- utrymmet 25, medan vakuum råder i tryckutrymmet 23. Detta får till följd att ventilorganet 29 trycks mot sitt ventilsäte och stänger passagen 27, medan ventilorganet 28 trycks mot sitt öppningsläge. I rotorns 20 vridningsläge enligt figur 3b har rotorn 20 vridits motsols något mindre än ett kvarts varv från vridningsläget enligt figur 3a, varvid atmosfärstryck och vakuum fortfarande råder i tryckutrymmena 25 resp. 23, så att ventilorganet 29 håller passagen 27 stängd. I rotorns 20 vridningsläge enligt figur 3c har rotorn 20 vridits drygt ett kvarts varv från vridningsläget enligt figur 3a, varvid tryckutrymmet 25 ansluts via utloppet 31 till nämnda vakuum- källa och tryckutrymmet 23 ansluts via inloppet 30 till atmosfären. Detta får till följd att ventilorganet 28 trycks mot sitt ventilsäte och stänger passagen 27, medan ventil- organet 29 trycks mot sitt öppningsläge. På detta sätt håller ventilorganen 28 och 29 omväxlande passagen 27 stängd, så länge rotorns 20 rotationshastighet understiger nämnda förutbestämda värde.

I figur 4a-4c visas samma vridningslägen av rotorn 20 som i figur 3a-3c, när rotorn 20 får en rotationshastighet som minst uppgàr till nämnda förutbestämda värde. I detta fall påverkas ventilorganen 28, 29 av centrifugalkrafter som håller dem konstant i sina öppningslägen oberoende av trycken 10 15 20 591 780 8 i tryckutrymmena 23 och 25. Således hàlls passagen 27 öppen, vilket får till följd att skillnaden mellan trycken i tryckutrymmena 23 och 25 reduceras, varigenom rotorns 20 rotationshastighet begränsas.

Figur 5 visar schematiskt en tredje utföringsform av lamell- motorn enligt uppfinningen, innefattande ett hus 32, en rotor 33 i huset 32, och tre lameller 34, som är symmetriskt anordnade i rotorn 33. Huset 32, rotorn 33 och lamellerna 34 bildar tre tryckutrymmen 35-37. I rotorn 33 finns en passage 38, som sträcker sig mellan samtliga tryckutrymmen 35-37 och som är försedd med tre ventilorgan 39.

Figur 6 visar schematiskt en fjärde utföringsform av lamell- motorn enligt uppfinningen, som är identisk med utförings- formen enligt figur 3a-3c, 4a-4c, med undantag av att rotorns 20 passage 40 förgrenar sig till alla tryckutrymmena 23-26 och att passagen 40 är försedd med två ytterligare ventil- organ 41, 42, vilka är anordnade i de grenar av passagen 40 som mynnar i tryckutrymmena 24 resp. 26.

Claims

10 15 20 25 30 35 501 780 ' Patentkrav

1. Lamellmotor innefattande ett hus (l; 19; 32), som bildar en cylindrisk rotorkammare (2), en rotor (3; 20; 33), som är excentriskt anordnad i den cylindriska rotorkammaren, ett flertal lameller (4; 22; 34), vilka är anordnade radiellt förflyttbara i rotorn, varvid huset, lamellerna och rotorn bildar ett flertal från varandra avtätade tryckutrymmen (5-8; 23-26; 35-37) fördelade i serie omkring rotorns omkrets och varvid volymen av varje tryckutrymme varierar under lamell- motorns drift, när tryckutrymmena medelst lamellerna roteras i rotorkammaren, ett inlopp (9; 30) för tillförsel av luft till rotorkammaren vid ett första tryck, och ett utlopp (lO; 31) för bortförsel av luft från rotorkammaren vid ett andra tryck, som är lägre än det första trycket, k ä n n e t e c k n a d a v att en passage (ll; 27; 38; 40) sträcker sig genom rotorn (3: 20; 33) mellan åtminstone ett första och ett andra av nämnda tryckutrymmen (5-8; 23-26; 35-37) och att en ventilanordning (12, 13, 17, 18; 28, 29; 39: 41, 42) är inrättad att hålla passagen stängd, när rotorns rotationshastighet understiger ett förutbestämt värde, och hålla passagen öppen, när rotorns rotationshastighet uppgår till minst nämnda förutbestämda värde.

2. Lamellmotor enligt krav 1, k ä n_n e t e c k n a d a v att de första och andra tryckutrymmena (5, 7; 6, 8; 23, 25; 24, 26) är belägna på väsentligen diametralt motsatta sidor om rotorn (3; 20; 33).

3. Lamellmotor enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d a v att ventilanordningen (12, l3, 17, 18; 28, 29; 39; 41, 42) är så styrd av trycken i de första och andra 501 780 10 10 15 20 25 30 tryckutrymmena (5-8; 23-26; 35-37) att ventilanordningen håller passagen stängd, när nämnda tryck skiljer sig från varandra och rotorns rotationshastighet understiger nämnda förutbestämda värde.

4. Lamellmotor enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d ÖV - att ventilanordningen innefattar ett första ventilorgan (l2; 29) och ett andra ventilorgan (13: 28), som båda är fritt rörliga i passagen (11: 27) mellan respektive stängningslägen, i vilka ventilorganen håller passagen stängd, och respektive öppningslägen, i vilka ventil- organen håller passagen öppen, - att det första ventilorganet (12: 29) är inrättat att tryckas mot sitt stängningsläge under påverkan av trycket i det första tryckutrymmet (6; 25), när detta tryck överstiger trycket i det andra tryckutrymmet (8: 23), - att det andra ventilorganet (13: 28) är inrättat att tryckas mot sitt stängningsläge under påverkan av trycket i det andra tryckutrymmet (8: 23), när detta tryck överstiger trycket i det första tryckutrymmet (6; 25), och - att de första och andra ventilorganen (l2; 39 resp. 13; 28) är inrättade att föras mot sina respektive öppningslägen under påverkan av centrifugalkraften oberoende av de rådande trycken i tryckutrymmena, när rotorns rotationshastighet uppgår till minst nämnda förutbestämda värde. 10 15 20 25 30 35 501 780 i ll

5. Lamellmotor enligt nágot av kraven 1-4, k ä n n e - t e c k n a d a v att nämnda passage (38) sträcker sig mellan ett tredje tryckutrymme (35) och nämnda första och andra tryckutrymmen (36, 37), varvid ventilanordningen (39) är inrättad att hálla passagen stängd, när trycken i åtminstone två av de första, andra och tredje tryckutrymmena (35-37) skiljer sig från varandra och rotorns rotations- hastighet understiger nämnda förutbestämda värde.

6. Lamellmotor enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda passage sträcker sig mellan ett fjärde tryckutrymme (24) och nämnda första, andra och tredje tryck- utrymmen (23, 25, 26), varvid ventilanordningen (28, 29, 41, 42) är inrättad att stänga passagen (40), när trycken i åtminstone två av de första, andra, tredje och fjärde tryckutrymmena (23-26) skiljer sig fràn varandra och rotorns rotationshastighet understiger nämnda förutbestämda värde.

7. Lamellmotor enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att de första, andra, tredje och fjärde tryckutrymmena (23-26) är jämnt fördelade omkring rotorn.

8. Lamellmotor innefattande ett hus (1), som bildar en cylindrisk rotorkammare (2), en rotor (3), som är excentriskt anordnad i den cylindriska rotorkammaren, ett flertal lameller (4), vilka är anordnade radiellt förflyttbara i rotorn, varvid huset, lamellerna och rotorn bildar ett flertal från varandra avtätade tryckutrymmen (5-8) fördelade i serie omkring rotorns omkrets och varvid volymen av varje tryckutrymme varierar under lamellmotorns drift, när tryckutrymmena medelst lamellerna roteras i rotorkammaren, ett inlopp (9) för tillförsel av luft till rotorkammaren vid ett första tryck, och ett utlopp (10) för bortförsel av luft fràn rotorkammaren vid ett andra tryck, som är lägre än det första trycket, 10 15 20 25 30 35 501 780 12 k ä n n e t e c k n a d a v - att en första passage (ll) sträcker sig genom rotorn (3) mellan ett första (6) och ett andra (8) av nämnda tryck- utrymmen, - att en första ventilanordning (12, 13, 17, 18) är inrättad att hålla den första passagen (ll) stängd, när rotorns rotationshastighet understiger ett förutbestämt värde, och hàlla den första passagen öppen, när rotorns rotationshastighet uppgår till minst nämnda förut- bestämda värde, - att en andra passage (14) sträcker sig genom rotorn (3) mellan ett tredje (5) och ett fjärde (7) av nämnda tryckutrymmen, och - att en andra ventilanordning (15-18) är inrättad att hålla den andra passagen (14) stängd, när rotorns rotationshastighet understiger nämnda förutbestämda värde, och hålla den andra passagen öppen, när rotorns rotationshastighet uppgår till minst nämnda förut- bestämda värde.

9. Lamellmotor enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att de första, andra, tredje och fjärde tryckutrymmena (5-8) är jämnt fördelade omkring rotorn (3) med det första tryckutrymmet (6) beläget mitt emot det andra tryckutrymmet (8) och det tredje tryckutrymmet (5) beläget mitt emot det fjärde tryckutrymmet (7).

10. Lamellmotor enligt krav 8 eller 9, k ä n n e - t e c k n a d a v att den första ventilanordningen (12, 13, 17, 18) är så styrd av trycken i de första och andra tryckutrymmena (6, 8) att den första ventilanordningen håller 10 15 20 25 30 35 501 780 i 13 den första passagen (ll) stängd, när nämnda tryck skiljer sig från varandra och rotorns rotationshastighet understiger nämnda förutbestämda värde, och att den andra ventil- anordningen (15-18) är så styrd av trycken i de tredje och fjärde tryckutrymmena (5, 7) att den andra ventilanordningen häller den andra passagen (14) stängd, när sistnämnda tryck skiljer sig från varandra och rotorns rotationshastighet understiger nämnda förutbestämda värde.

11. ll. Lamellmotor enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d aV - att den första ventilanordningen innefattar ett första ventilorgan (12) och ett andra ventilorgan (13), som båda är fritt rörliga i den första passagen (ll) mellan respektive stängningslägen, i vilka ventilorganen håller den första passagen stängd, och respektive öppnings- lägen, i vilka ventilorganen håller den första passagen öppen, - att det första ventilorganet (12) är inrättat att tryckas mot sitt stängningsläge under påverkan av trycket i det första tryckutrymmet (6), när detta tryck överstiger trycket i det andra tryckutrymmet (8), - att det andra ventilorganet (13) är inrättat att tryckas mot sitt stängningsläge under påverkan av trycket i det andra tryckutrymmet (8), när detta tryck överstiger trycket i det första tryckutrymmet (6), - att den andra ventilanordningen innefattar ett tredje ventilorgan (15) och ett fjärde ventilorgan (16), som båda är fritt rörliga i den andra passagen (14) mellan respektive stängningslägen, i vilka de tredje och fjärde ventilorganen håller den andra passagen stängd, och 10 15 20 25 30 35 501 van I, respektive öppningslägen, i vilka de tredje och fjärde ventilorganen håller den andra passagen öppen, - att det tredje ventilorganet (15) är inrättat att tryckas mot sitt stängningsläge under påverkan av trycket i det tredje tryckutrymmet (5), när detta tryck överstiger trycket i det fjärde tryckutrymmet (7), - att det fjärde ventilorganet (16) är inrättat att tryckas mot sitt stängningsläge under påverkan av trycket i det fjärde tryckutrymmet (7), när detta tryck överstiger trycket i det tredje tryckutrymmet (5), och - att de första, andra, tredje och fjärde ventilorganen (12, 13, 15, 16) är inrättade att föras mot sina respek- tive öppningslägen under påverkan av centrifugalkraften oberoende av de rådande trycken i tryckutrymmena (5-8), när rotorns rotationshastighet uppgår till minst nämnda förutbestämda värde.

12. Lamellmotor enligt krav 4 eller ll, k ä n n e - t e c k n a d a v att varje ventilorgan (12, 13, 15, 16, 28, 29, 39, 41, 42) tätar i sitt stängningsläge mot ett ventilsäte (17), som bildas av rotorn och som sträcker sig omkring den passage i vilken ventilorganet är fritt rörligt.

13. Lamellmotor enligt något av kraven 4, 11 och 12, k ä n n e t e c k n a d a v att varje ventilorgan (12, 13, 15, 16, 28, 29, 39, 41, 42) anligger mot ett stopporgan (18) förbundet med rotorn, när ventilorganet befinner sig i sitt öppningsläge.

14. Lamellmotor enligt något av kraven 4, 11-13, k ä n n e t e c k n a d a v att varje ventilorgan (12, 13, 15, 16, 28, 29, 39, 41, 42) innefattar en sfärisk kropp. 501 780 15

15. Lamellmotor enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d a v att den sfäriska kroppen är massiv.