SE512868C2 - Varvtalsstyrenhet för en pneumatisk rotationsmotor - Google Patents

Description

512 868 vridhäftningsverkan. Detta kan omintetgöra den avsedda säkerhetsfunktionen. Övervarvsskydd av centrifugalviktstyp är inte bara komplicerade utan kräver ett relativt stort radiellt utrymme. Ytterligare en annan nackdel med denna typ av anordning är svårigheten att fà den att fungera vid mycket snabbt roterande rotorer t.ex. turbinhjul. I sàdana tillämpningar är centrifugalkrafterna som verkar pà centrifugalvikterna och andra delar mycket starka, vilket ställer mycket höga krav pà exempelvis dimensioner och material hos centrifugalvikternas fjädrar.

Huvudändamàlet med uppfinningen är att àstadkomma en varvtalsstyrenhet för rotationsmotorer där styrenhetens delar inte bygger pà motorns dimensioner och är väl skyddade frán damm och andra främmande partiklar, varvid övervarvsskyddet är konstruktivt enkel och pålitlig i sin funktion, även vid höga varvtal.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan i detalj med hänvisning till bifogade ritningar pà vilka Fig 1 visar ett längsgående snitt genom en pneumatisk motor försedd med en varvtalsstyrenhet enligt uppfinningen.

Fig 2 visar ett tvärsnitt genom utlösningsmekanismen för övervarvsskyddet enligt uppfinningen.

Motorn som visas i Fig 1 är en sex-stegs luftturbin av axialtyp vilken innefattar en stator 10 och en rotor 11.

Statorn 10 är försedd med rotorlager 12, 13, en inloppskanal 14 för tryckluft samt sex periferiella rader av ledskenor 16. Luftinloppskanalen 14 har en i huvudsak cylindrisk form och är placerad koaxiellt relativt rotorns 11 rotationsaxeln. En sidoriktad periferiell öppning 17 i inloppskanalen 14 leder tryckluft till ledskenorna 16 och vidare till en utloppsöppning 18.

Rotorn ll innefattar en huvudkropp 20 som är försedd med sex periferiella rader av drivskovlar 21 anordnade pà ett 512 868 konvenionellt sätt omväxlande mellan raderna av ledskenor 16 för att bilda turbinen. Tryckluften som tillförs genom inloppskanalen l4 och den sidoriktade öppningen l7 passerar ledskenorna 16 och drivskovlarna 2l för generera ett drivmoment pà rotorn ll.

Rotorn ll är utformad med en axiellt sig sträckande urtagning eller blindborrning 22 vilken är öppen i riktning mot inloppskanalen 14. I denna borrning 22 är fastmonterat ett bärarelement 23 som är utformat med ett koaxiellt halsparti 24 för uppbärande av ett av rotorlagren 12, samt en koaxiell borrning 25. Bärarelementet 23 bildar stöd bàde för varvtalsregulatorn 26 och övervarvsskyddets mekanism 27. Som alltid vid motorer som är försedda med denna typ av varvtalsstyrorgan är varvtalsregulatorn 26 aktiv inom ett visst hastighetsomräde för att reglera det tillförda tryckluftflödet och maximera motorns hastighet, under det att övervarvsskyddets mekanism 27 förblir totalt inaktiv ända tills en förutbestämd hastighetsnivà uppnås. Dà aktiveras den för att stoppa eller åtminstone väsentligen strypa luftinloppsflödet och därigenom förhindra fortsatt motordrift.

Varvtalsregulatorn 26 innefattar ett làngsträckt ventilelement 29 som sträcker sig koaxiellt genom borrningen 22 och är belastad av en fjäder 35 mot ett öppet läge. Varvtalsregulatorn 26 innefattar ocksa tvà L-formade centrifugalvikter 28 var och en svängbart lagrad pà bärarelementet 23 via ett rullningslager och innefattar ett tryckparti 30 och ett viktparti 3l vilket är rörligt utàt av centrifugalverkan. Centrifugalvikterna 28 verkar via sina tryckpartier 30 pà ett ändstycke 33 monterat pà den bakre änden av ventilelementet 34. Ändstycket 33 fungerar ocksa som ett axiellt stöd för tryckfjädern 35 hos varvtalsregulatorn 26. Ändstycket 33 är styrt i borrningen 25 hos bärarelementet 23 och bildar ett bakre stöd för 512 868 ventilelementet 29. Vid sin främre ände är ventilelementet 29 rörligt styrt i ett halsparti 24 av bärarelementet 23.

Ventilelementet 29 är vid sin främre ände utformat med ett huvud 36 som är tätande styrt i en cylinderborrning 38 som bildar inloppskanalen l4. Cylinderborrningen 38 liksom en ventilelementet 29 är koaxiellt placerade relativt rotorns ll rotationsaxel, och ventilelementet 29 är anordnat att bli axiellt förskjutet av centrifugalvikterna 28 sà att ventilelementets huvud 36 styr luftflödet genom den sidoriktade öppningen 17. Övervarvsskyddet 27 innefattar ett flödesblockerande eller flödesstrypande element 39 vilket är rörformigt och rörligt styrt i inloppskanalens cylinderborrning 38. Det flödesstrypande elementet 39 är omställbart mellan ett viloläge, visat i Fig l, och ett aktivt läge i vilket det stryper eller blockerar luftflödet genom den sidoriktade öppningen 17. En skruvfjäder 40 är förspänd mellan en ansats 41 i statorn 10 och en ansats 42 pà det flödesstrypande elementet 39 för att utöva en ställkraft pà det flödesstrypande elementet 39 i riktning mot dettas aktiva läge.

Det flödesstrypande elementet 39 är emellertid låst mot rörelse av en utlösningsmekanism som innefattar ett spärrelement 43 lagrat pá elementet 39 samt ett hastighetsberoende aktiveringsorgan 45 vilket är medroterande med rotorn ll. Spärrelementet 43 är svängbart mellan ett làsläge i vilket det ingriper med en ansats 46 i cylinderborrningen 38 och därigenom kvarhàller elementet 39 i dettas viloläge, se Fig 2, och ett utlösningsläge. En bladfjäder 37 som är uppburen pà det flödesstrypande elementet 39 utövar en ställkraft pà spärrelementet 43 mot nämnda làsläge. 512 868 Aktiveringsorganet 45 hos övervarvsskyddet 27 bestár av ett elastiskt deformerbart fjäderelement 44 som ursprungligen har en linjeär form men är elastiskt böjt vid monteringen.

Fjäderelementet 44 är med fördel utformat av en fjädertrád som med sin ena ände är infäst och förankrad i en central borrning 47 i ventilelementet 29. Fjäderelementets 44 andra ände sträcker sig ut ur borrningen 47 och är böjt och vilar mot ett radiellt stöd 48 pà ventilelementets huvud 36.

Fjäderelementet 44 är inte bara böjt ut fràn rotationsaxeln men är också försett med en rörformig vikt 49 för ökande av centrifugalverkan pä aktiveringsorganet 45. Fjäderelementet 44 sträcker sig ut ur borrningen 47 tillräckligt làngt för att bli ytterligare elastiskt böjt vid uppnàende av en förutbestämd hastighetsgräns och för att därigenom slà an mot och utlösa spärrelementet 43.

Dä det träffas av aktiveringsorganet 45 svängs spärrelementet 43 mot verkan av bladfjädern 37, vilket illustreras med en streckad pil i Fig 2, och flyttas temporärt ur sitt spärrläge med ansatsen 46. Det flödesstrypande elementet 39 är därigenom fritt att röra sig mot sitt flödesblockerande läge. I normal drift, dvs. när varvtalsregulatorn 26 fungerar såsom avsetts, förblir emellertid fjäderelementet 44 i sitt viloläge i kontakt med stödet 48 och spärrelementet 43 förblir opáverkat i sitt làsläge. Se Fig 2.

Om varvtalsregulatorn 26 av nagon anledning fastnar eller pà annat sätt inte fungerar tillfredsställande och därigenom förorsakar ett förhöjt motorvarvtal, böjs fjäderelementet 44 ytterligare utàt av centrifugalkraften tills spärrelementet 43 slàs an av den rörformiga vikten 49. Spärrelementet 43 friges därvid fràn sin samverkan med ansatsen 46 och friger därmed det flödesstrypande elementet 39 för axiell rörelse mot sitt aktiva flödesstrypande läge i vilket det blockerar luftflödet genom öppningen 17 och väsentligen reducerar rotorns hastighet. 512 868 Varvalsstyrenheten enligt uppfinningen och sàsom den illustreras i ovan givna exempel är mycket kompakt och ändå mycket enkel i sin uppbyggnad. Detta gör den lämplig för användning vid smá snabbroterande motorer, t.ex. luftturbiner i kraftverktyg. Övervarvsskyddet är inte bara mycket kompakt och enkelt utan har också en tillförlitlig funktion. Anledningen till detta är att aktiveringsorganet 45 saknar styrytor som exponeras för friktionskrafter och omställs enbart genom elastisk deformation.

Aktiveringsorganet 45 är pålitligt ocksà pà det sättet att det har central placering pà rotorn ll, vilket innebär att centrifugalkrafterna är relativt smà även vid höga varvtalsniváer.

Claims (7)

512 868 7 Patentkrav.

1. l. Varvtalsstyrenhet för en pneumatisk rotationsmotor uppvisande en stator (10) med en luftinloppskanal (14), och en rotor (ll) lagrad i statorn (10), och innefattande en varvtalsregulator (26) och ett övervarvsskydd (27), varvid varvtalsregulatorn (26) innefattar tva eller flera centrifugalvikter (28), en fjäder (35) samt ett ventilelement (29) som är förskjutbart av centrifugalvikterna (28) mot verkan av fjädern (35) för begränsning av luftflödet genom inloppskanalen (14), varjämte övervarvsskyddet (27) innefattar ett flödesstrypande element (39) som är rörligt styrt relativt statorn (10) och omställbart mellan ett inaktivt läge och ett flödesstrypande aktivt läge, en fjäder (40) för belastning av nämnda flödesstrypande element (39) mot nämnda aktiva läge, ett spärrelement (43) normalt blockerande det flödesstrypande elementet (39) i nämnda viloläge, samt ett varvtalsberoende aktiveringsorgan (45) roterande med rotorn (ll) och anordnat att utlösa spärrelementet (43) och frige det flödesstrypande elementet (39) för rörelse mot nämnda aktiva läge vid en förutbestämd varvtalsnivà, k ä n n e t e c k n a'd' a v att rotorn (ll) innefattar en koaxiell blindborrning (22) uppvisande en öppen ände vänd mot luftinloppskanalen (14) och i vilken är fast monterat ett bärarelement (23) anordnat att i nämnda blindborrning (22) rörligt uppbära varvtalsregulatorns (26) centrifugalvikter (28), tryckfjäder (35) och ventilelement (29), varvid ventilelementet (29) innefattar ett luftflödesstyrande huvud (36) placerat utanför nämnda blindborrning (22), och övervarvsskyddets (27) aktiveringsorgan (45) innefattar ett fjäderelement (44) som är monterat pà ventilelementet (29) och anordnat att elastiskt deformeras av centrifugalkraften för att slå an mot och utlösa spärrelementet (43) vid uppnäende av nämnda förutbestämda varvtalsnivá. 512 868

2. Varvtalsstyrenhet enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att det varvtalsberoende aktiveringsorganet (45) innefattar ett làngsträckt fjäderelement (44) som med sin ena ände är fastmonterad i en koaxiell borrning (47) i ventilelementet (29) och med sin fria ände sträckande sig ut ur ventilelementet (29), varvid nämnda fjäderelement (44) är radiellt uppstött i en elastiskt böjd form för exponering mot centrifugalverkan och vars fria ände är anordnad att slà an mot och utlösa spärrelementet (43) vid ytterligare böjning utàt av centrifugalverkan vid nämnda förutbestämda varvtalsnivà.

3. Varvtalsstyrenhet enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att det flödesstrypande elementet (39) är rörformigt och axiellt förskjutbart i luftinloppskanalen (14), varvid nämnda spärrelement (43) är uppburet pà det flödesstrypande elementet (39) och anordnat att samverka med en ansats (46) pà statorn (10) för làsning av det flödesstrypande elementet (39) i nämnda inaktiva läge.

4. Varvtalsstyrenhet enligt kravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v att fjäderelementet (44) uppbär ett viktelement (49) för ökning av aktiveringsorganets (45) centrifugalkraftpàverkan.

5. Varvtalsstyrenhet enligt nàgot av kraven 2-4, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda fjäderelement (44) innefattar ett stycke tràd ursprungligen av linjeär form men elastiskt böjt vid monteringen i den koaxiella borrningen (47) hos ventilelementet (29).

6. Varvtalsstyrenhet enligt nágot av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d a v att luftinloppskanalen (14) innefattar en cylinderborrning (38) anordnad koaxiellt med 512 868 ventilelementet (29) och uppvisande en eller flera sidoriktade luftmatningsöppningar (17), varvid bàde ventilelementet (29) och nämnda flödesstrypande element (39) är rörformiga och axiellt förskjutbara i nämnda cylinderborrning (38) för styrning av luftflödet genom nämnda en eller flera sidoordnade matningsöppningar (17).

7. Varvtalsstyrenhet enligt nagot av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d a v att ventilelementet (29) har ett bakre ändparti (33), och att centrifugalvikterna (28) är placerade vid den inre änden av nämnda blindborrning (22) hos rotorn (ll) och anordnade att utöva en ventilelementet (29) omställande kraft pá nämnda ändparti (33).