SE524592C2 - Pneumatisk höghastighetsmotor med tryckaktiverad varvtalsregulator. - Google Patents

Description

.."... ... .... .M ..... ... . 2 2 .n _ - . .. 5 4 5 ""'f ***~ =='= " ' "' . :". .: : : '~;' - ; - - - - - - l I I o Ü .

P2o-o27o6-o40211 " ' Alternativa utföringsformer av uppfinningen beskrivs nedan med hänvisning till bifogade ritningar.

Ritningsförteckning: Fig 1 visar ett längdsnitt genom en motor enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 2 visar en ändvy av statorhuset och varvtalsstyrningsventilen.

Fig. 3 visar en delvy längs linjen III-III i Fig. 2.

Turbinmotorn som illustreras i ritningsfigurerna innefattar ett statorhus 10 som med sin ena ände är fast ihopmonterat med ett transmissionshus 11 i vilket en drivspindel 12 är lagrad i två spindellager 13,14. Vid sin motsatta ände är statorhuset 10 anslutet till ett stödhus 16 försett med en luftinloppskammare 17 som kommunicerar med en tryckluftkälla via en lämplig ledningsanslutning (icke visad). Avloppsluft från motorn avleds genom en sidoordnad utloppsöppning 15.

En turbinrotor 20 är lagrad i statorhuset 10 via lagren 13,14 och uppvisar ett koncentriskt halsparti 21 för anslutning till drivspindeln 12. Rotorn 20 uppbär en periferiell rad av drivskovlar 22 vilka anbláses av tryckluft såsom beskrivs nedan.

För att ta upp den axialkraft som verkar på rotorn 20 under drift är anordnat ett axiallager av magnettyp vilket inte bara ger ett extremt lågt friktionsmotstànd mellan rotorn 20 och huset 10 utan erbjuder en stor kraftupptagningsförmàga i förhållande till sina fysiska dimensioner. Det magnetiska axiallagret innefattar tvâ magnetskivor 23,24 vilka är anordnade att verka repellerande mot varandra för utbalansering av axialkraften pà rotorn 20 och för upprätthållande av ett spel mellan sig. En av magnetskivorna 23 är monterad pá rotorn 20 under det att den andra skivan 24 är monterad pä statorhuset 10. 5 2 4 5 9 2 §II5 P20_02706_0402n . . . . = z Statorhuset 10 innefattar en tryckluftledande kropp 26 försedd med en periferiell rad av luftflödesstyrande ledskenor 27 vilka är placerade koncentriskt med och tätt intill rotorns drivskovlar 22. Statorkroppen 26 är utformad med en ventilborrning 28 för styrning av ett rörligt regulatorventilelement 29. Statorkroppen 26 är försedd med radiella öppningar 30,31 för kommunikation av tryckluft in i respektive ut ur ventilborrningen 28, varvid öppningen 30 kommunicerar med tryckluftkällan via en inloppskanal 33 i statorhuset 10, och öppningen 31 kommunicerar med ledskenorna 27 via en matningskanal 34.

Vid sin bakre ände är statorhuset 10 försett med en fattning 35 i vilken är upptagen en làshylsa 36. Den senare är anordnad att anligga mot bottnen av fattningen 35 och uppvisar en invändig gänga för samverkan med en utvändig gänga pä ett ändstycke 37 vilken bildar ett justerbart stöd för en fjäder 38 som i sin tur verkar mot ventilelementet 29. Ändstycket 37 är försett med en invändig gänga för samverkan med en utvändig gänga pà statorkroppen 26, varigenom ändstycket 37 är justerbart. Ãndstycket 37 uppvisar ett tvärgàende spår 39 för ingrepp med exempelvis en skruvmejsel för enkel justering av fjäderns 38 förspänning. Làshylsan 36 är försedd med ett utvändigt nyckelgrepp 41 för àtdragning av láshylsan 36 mot bottnen av fattningen 35 och därigenom åstadkommande av läsning av ändstycket 37 mot oavsiktlig rotation.

Ventilelementet 29 innefattar ett midjeparti 42 och ett inre cylindriskt parti 43 och är förskjutbart mellan ett öppet läge, visat i Fig. 1, och ett stängt läge.

Midjepartiet 42 häller alltid öppningen 30 frilagd, oavsett ventilelementets 29 läge. I ventilelementets 29 öppna läge ger midjepartiet 42 full kommunikation mellan öppningarna 30 och 31, under det att vid ventilelementets 29 stängda läge det cylindriska partiet 43 helt täcker öppningen 31. 524 592 . . . .. . '..'.I.. J. '..' Fjädern 38 utövar en kontinuerlig ställkraft på ventilelementet 29 i riktning mot öppet läge.

Ventilelementet 29 uppvisar en inre ändyta 44 som delvis definierar en aktiveringskammare 45 som är ansluten till en luftkompressor 46 som avger ett ventilaktiverande lufttryck. Denna luftkompressor 46 är en axialflödeskompressor som består av rotorblad 48 utformade i ett stycke med ett halsparti 49 pà turbinrotorn 20, samt utloppsskenor 50 utformade på ett väggelement 51 monterat i statorkroppen 26. Kompressorn 46 matas med tryckluft via ett matningsrör 52 vilket sträcker sig genom statorkroppen 26 fràn luftinloppskammaren 17 till en kanal 53 i statorkroppen 26. Denna kanal 53 sträcker sig till uppströmssidan av rotorbladen 48. Kompressorn 46 matas alltså med tryckluft av samma tryck som turbinrotorn 20, och kompressorns 46 avgivna tryck förstärks till en ännu högre trycknivà. Tryckförstärkningen som àstadkoms av kompressorn 46 motsvarar det aktuella varvtalet hos turbinrotorn.

Vidare har ventilelementet 29 en yttre ändyta 54 som påverkas i ventilelementets 29 stängningsriktning av tryckluften från inloppskammaren 17 via en öppning 55 i ändstycket 37. Detta innebär att ventilelementet 29 balanseras mellan à ena sidan ställkraften hos fjädern 38 tillsammans med lufttrycket i inloppskammaren 17 och à andra sidan utloppstrycket fràn kompressorn 46 som verkar pà den inre ändytan 44.

För att möjliggöra för trycket som verkar pà den inre ändytan 44 att minska när kompressorns avgivna tryck och flöde minskar är ventilelementet 29 försett med en läcköppning 57 som leder förbi ett ändplugg 58 i kanalen 56. Se Figs. 1 och 2. 524 592 gßggj P2o-o27o6-04o211 ' : Vid motorvarvtal överstigande en viss förutbestämd nivå blir det av kompressorn 46 genererade trycket tillräckligt högt för att ge en kraft på ventilelementets 29 ändyta 44 som är tillräckligt stark för att mot den av fjädern 38 avgivna ställkraften få ventilelementet 29 att röra sig i varigenom det cylindriska partiet 43 åtminstone delvis kommer att täcka över öppningen 31 så att luftflödet till ledskenorna 27 och rotorbladen 22 reduceras och rotorvarvtalet begränsas till den förutbestämda nivån. sin stängningsriktning, d.v.s. till vänster i Fig. 1 Om rotorvarvtalet plötsligen sjunker, exempelvis genom en plötslig belastningsökning på motorn, kommer det höga av kompressorn 46 förstärkta trycket som verkar på den inre ventilytan 44 att kunna sjunka tämligen snabbt genom kanalen 56 och läcköppningen 57 som kommunicerar med inloppskammaren 17. Detta innebär att fjädern 38 kan förskjuta ventilelementet 29 i öppningsriktningen och därigenom öka krafttillförseln till motorn i förhållande till den ökade belastningen så att rotorns 20 varvtal hålls ' uppe vid önskad nivå.

Det förstås att uppfinningen inte är begränsad till det visade och beskrivna exemplet utan kan fritt varieras inom ramen för patentkraven. Exempelvis är inte kompressorn begränsad till en turbokompressor av axialflödestyp utan kan lika gärna utgöras av en turbokompressor av radialflödestyp eller av en skruvkompressor.

På samma sätt är axiallagringen av turbinrotorn inte begränsad till den beskrivna magnettypen utan kan utgöras av någon typ av rullningslager i sådana tillämpningar av uppfinningen där axialbelastningen på turbinrotorn har en lägre nivå.

Claims (6)

524 592 P2o-o27o6-04o211 ' " ' z ' Batentkraïi

1. Pneumatisk höghastighetsmotor, innefattande ett statorhus (lO,26), en rotor (20) lagrad i statorhuset (lO,26), en inloppskanal (33,34) för tryckluft, en varvtalsregulatorventil (28-31) omställbar mellan ett öppet läge och ett stängt läge för styrning av tryckluftflödet genom inloppskanalen (33,34), samt en fjäder (38) anordnad att kontinuerligt utöva en ställkraft pà varvtalsregulatorventilen (28-31) i riktning mot dennas öppna läge, k ä n n e t e c k n a d av att en luftkompressor (46) är anordnad att drivas av rotorn (20) och avge ett varvtalsberoende tryck, varvid varvtalsregulatorventilen (28-31) uppvisar en aktiveringsyta (44) exponerad för kompressorns (46) avgivna tryck för att generera en tryckberoende aktiveringskraft på varvtalsregulatorventilen (28-31) i riktning mot dennas stängda läge, varvid nämnda aktiveringskraft är anordnad att mot fjäderns (38) ställkraft åstadkomma omställning av varvtalsregulatorventilen (28-31) i riktning mot stängt läge vid rotorvarvtal överstigande en förutbestämd nivå.

2. Höghastighetsmotor enligt kravet 1, k ä n n e - t e c k n a d av att varvtalsregulatorventilen (28-31) innefattar ett rotationssymetriskt ventilelement (29), varvid nämnda aktiveringsyta (44) utgörs av en ändyta på varvtalsregulatorventilen (28-31).

3. Höghastighetsmotor enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att fjädern (38) är förspänd av ett stödelement (37) som är justerbart monterat pà statorhuset (10,26). '

4. Höghastighetsmotor enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att kompressorn (46) utgörs av en turbokompressor. P2o-o27o6-04o211 ' = '

5. Höghastighetsmotor enligt kravet 4, k ä n n e - t e c k n a d av att turbokompressorn (46) utgörs av en axialflödestyp av turbokompressor.

6. Höghastighetsmotor enligt kravet 4 eller 5, k ä n n e t e c k a d av att nämnda turbokompressor har sin rotor integrerad med motorns rotor (20).