SE535897C2 - Varvtalsstyrande anordning för styrning av tomgångsvarvtalet hos ett pneumatiskt verktyg - Google Patents

Description

535 897 tryckavkännande öppningen vid turbinhjulet minskar då varvtalet ökar.

Ett problem som föreligger vid denna kända varvtalsregulator hänför sig till dess beroende av tillförseltrycket i inloppskanalen för tryckluft, vilket innebär att ett högre lufttillförseltryck resulterar i ett högre tomgångsvarvtal hos turbinen och ett lägre lufttillförseltryck ger ett lägre tomgångsvarvtal. Av säkerhetsskäl är varvtalsregulatorn ursprungligen injusterad för att få turbinen att arbeta vid ett visst säkert tomgångsvarvtal vid ett normalt lufttillförseltryck, exempelvis 7 bar. Ett sådant injusterat varvtal, som är i huvudsak detsamma som arbetsvarvtalet vid normalt arbete, är fördelaktigt vad gäller slipningseffektiviteten liksom det mekaniska slitaget hos den på maskinen monterade slipskivan. Ett reducerat lufttillförseltryck och ett resulterande lägre tomgångsvarvtal förorsakar inte någon risk för slipskiveexplosion, men är ofördelaktigt genom att slipskivan utsätts för ett kraftigare slitage under arbete.

Ett för lågt tomgångs- och arbetsvarvtal förorsakar dessutom en oönskad lägre slipningseffekt.

Det är ett ändamål med uppfinningen att skapa en varvtalsstyrande anordning för övervakning av ett verktyg som innefattar en luftturbin, varvid organ är anordnade att undvika ett beroende hos tomgångsvarvtalet av uppkommande variationer i lufttillförseltrycket.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att skapa en varvtalsstyrande anordning för styrning av tomgàngsvarvtalet hos ett pneumatiskt verktyg som 535 897 innehåller en luftturbin samt en varvtalsregulator med ett ventilelement som är balanserat mellan tillförseltrycket hos drivtryckluften och ett varvtalsrelaterat styrtryck skapat i en tryckavkänningsöppning intill turbinhjulet, varvid organ är anordnade att justera styrtrycket för att undvika att turbinens tomgångsvarvtal blir beroende av uppstående variationer i lufttillförseltrycket.

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den följande beskrivningen och patentkraven.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan med hänvisning till bifogade ritningar.

Ritningsförteckning: Fig. l visar en delvis skuren sidovy av ett luftturbindrivet verktyg som innefattar en varvtalsstyrande anordning enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar schematiskt den varvtalsstyrande anordningen enligt uppfinningen inkluderande en illustration av tryckluftflödesvägarna genom turbinmunstyckena och varvtalsregulatorn.

Fig. 3 visar i diagramform den varvtalsstyrande anordningen enligt uppfinningen.

Fig. 4 visar ett snitt genom en styrtrycksregulator enligt uppfinningen.

Fig. 5 visar ett diagram som illustrerar tomgàngsvarvtalet som funktion av lufttillförseltrycket. 535 89? I Fig. 1 visas en pneumatisk vinkelslipmaskin som innefattar ett hus 10 försett med två handtag 11,12, en utgående axel (icke visad) uppbärande en slipskiva 13, samt ett säkerhetsskydd 14 för slipskivan.

Ett av handtagen ll innehåller en luftinloppskanal 16, en pádragsventil 15 som manövreras medelst en tangent 17, och en ledningsanslutning 18 för en trycklufttillförselledning.

Slipmaskinen innehåller vidare en motor i form av en luftturbin 20 av aktionstyp med ett turbinhjul 22, en varvtalsregulator med en ventilenhet 21, och reduktionsväxel (icke visad) för drivkoppling av turbinhjulet 22 till den utgående axeln.

Turbinhjulet 22 är monterat på en axel 23 och innefattar en periferiell rad av skovlar 24, och ett antal munstycken 25 är anordnade i huset 10 för att rikta drivtryckluft mot turbinhjulets skovlar 24 för att rotera turbinhjulet 22 med avseende på en axel 26. En luftmatningskanal 27 sträcker sig mellan varvtalsregulatorns ventilenhet 21 och munstyckena 25, och ett separat tomgångsmunstycke 28 kommunicerar direkt med luftinloppskanalen 16 uppströms om varvtalsregulatorns ventilenhet 21 via en kanal 29. Se Pig. 2. En utloppskanal 30 sträcker sig från turbinhjulet 22 till en utlopps- och ljuddämparkammare 31 som kommunicerar med atmosfären via ett antal öppningar 32.

Mitt för tomgångsmunstycket 28 och nedströms turbinhjulet 22 är placerat en tryckavkänningsöppning 34 vilken via en styrtryckskanal 35 kommunicerar med varvtalsregulatorns ventilenhet 21. 535 89? Varvtalsregulatorns ventilenhet 21 uppvisar ett ventilhus 36 monterat i huset 10, och en ändvägg 37 försedd med inloppsöppningen 38, samt ett trådnätsgaller 39.

Ventilhuset 36 är utformat med två borrningar 41 och 42 med olika diametrar för styrning av ett ventilelement 43 respektive en aktiveringskolv 44. Ventilelementet 43 uppvisar en bakre hylsformig del 50 med sidoöppningar 51 vilka i ventilelementets öppningsläge sammanfaller med utloppsöppningar 52 i ventilhuset 36 och öppnar upp en kommunikation mellan inloppskanalen 16 och luftmatningskanalen 27. Ventilelementet 43 balanseras mellan inloppstrycket P1 och kraften hos en tryckfjäder 45 à ena sidan och styrtrycket i kanalen 35 à andra sidan.

Slipmaskinen innehåller vidare en tryckregulator 60 (ej illustrerad i Figs. 1 och 2) för justering av styrtrycket i kanalen 35 i relation till det aktuella trycket i luftinloppskanal 16. Tryckregulatorn 60 beskrivs i detalj nedan. En kanal 47 är anordnad att upprätta kommunikation mellan styrtryckskanalen 35 och tryckregulatorn 60.

Såsom illustreras schematiskt i Pig. 3 anges trycket i luftinloppskanalen 16 med P1 vilket tryck kommuniceras direkt till tomgàngsmunstycket 28 via kanalen 29. Detta innebär att så länge pådragsventilen 15 är öppen så driver luften genom tomgångsmunstycket 28 turbinen med tomgàngsvarvtal men med låg effekt. På nedströmssidan av turbinhjulet 22 kommer tryckavkänningsöppningen 34 att träffas av utloppsflödet från tomgångsmunstycket 28 nedströms om turbinhjulet 22 och ge upphov till ett styrtryck P2. Detta styrtryck P2 är beroende av flödesriktningen hos detta utloppsflöde vilket i sin tur är 535 897 beroende av det aktuella varvtalet hos turbinhjulet 22, ty endast vid en viss förutbestämd varvtalsnivå kommer utloppsflödet att fullt träffa tryckavkänningsöppningen 34.

Detta uppnås genom att tryckavkänningsöppningen 34 är placerad så att det högsta styrtrycket erhålles vid det förutbestämda tomgångsvarvtalet. Vid start av turbinen är följaktligen styrtrycket lågt, och varvtalsregulatorns ventilelement 43 intar stängt läge. Då tomgångsvarvtalet när den önskade nivån blir styrtrycket tillräckligt högt för att tvinga ventilelementet 43 mot öppet läge, varvid sidoöppningarna 51 sammanfaller med utloppsöppningarna 52 för att släppa igenom ett luftflöde till huvudmunstyckena 25. Vid denna punkt får turbinen full effekt, men en ökning av varvtalet över det förutbestämda tomgångsvarvtalet får utloppsflödet från tomgàngsmunstycket 28 nedströms om turbinhjulet att missa tryckavkänningsöppningen 34 vilket innebär att styrtrycket P2 i kanalen 35 blir kraftigt reducerat. Den följande reducerade tryckbelastningen på aktiveringskolven 44 medger att inloppštrycket Pl och kraften hos fjädern 45 kan förskjuta ventilelementet 43 mot stängt läge för att därigenom åstadkomma en begränsning av tomgàngsvarvtalet till den önskade nivån.

Vid påläggning av en arbetsbelastning på slipskivan 13 tenderar varvtalet hos turbinen att sjunka från sitt önskade tomgângsvarvtal, vilket innebär att styrtrycket P2 minskar något, varvid den styrtryckskraft som verkar på aktiveringskolven 44 och ventilelementet 43 också minskar.

Detta medför att ventilelementet 43 förskjuts i sin öppningsriktning genom verkan av inloppstrycket P1 och kraften hos fjädern 45 för att därigenom öka luftflödet 535 897 till munstyckena 25 och hålla uppe varvtalet vid den önskade nivån.

För att undvika att förkommande variationer i inloppstrycket P1 inverkar på turbinens 21 tomgángsvarvtal är en tryckregulator 60 anordnad för att justera styrtrycket som ju påverkar aktiveringskolven 44.

Tryckregulatorn 60 är anordnad att selektivt dränera ut viss mängd luft från styrtryckkanalen 35 till atmosfären i relation till den aktuella nivån på lufttillförseltrycket Pl vilket överförs till tryckregulatorn genom en kanal 59.

Se Fig. 3. För detta ändamål är tryckregulatorn 60 försedd med en utloppsöppning 70 vilken står i kontinuerlig förbindelse med atmosfären. Tendensen är att ett högre tryck Pl i inloppskanalen 16 ger ett högre tomgàngsvarvtal, och omvänt, ett reducerat tryck i inloppskanalen 16 resulterar i ett oönskat lägre tomgångsvarvtal. Detta illustreras i Fig. 5 där kurvan A illustrerar variationerna i tomgàngsvarvtalet vid variationer i inloppstrycket Pl vid tidigare kända turbinslipmaskiner, medan kurvan B illustrerar variationerna i tomgàngsvarvtalet vid användning av styrtrycksregulatorn enligt uppfinningen. Det framgår tydligt av kurvan B att införandet av en styrtrycksregulator förhindrar turbinens tomgångsvarvtal att bli beroende av det aktuella inloppstrycket hos tryckluften.

Såsom visas i Fig. 4 innefattar styrtrycksregulatorn 60 en ventilcylinder 61 och en ventilspindel 62 vilken är förskjutbart styrd i cylindern 61 och uppvisar ett koniskt ändparti 63. Ventilspindeln 62 balanseras mellan inloppstrycket Pl och en fjäder 69 som är inspänd mellan 535 897 ventilspindeln 62 och en ansats 71 i ventilcylindern 61.

Det koniska ändpartiet 63 hos ventilspindeln 62 sträcker sig in i en ventilhylsa 64 och är anordnad att samverka med en ringformig ansats 65 i ventilhylsan 64 för att bilda en justerbar ringformig utsläppsspalt 66 genom vilken ett tryckreducerande luftflöde kan passera till atmosfären.

Ventilcylindern 61 uppvisar en sidoöppning 68 som kommunicerar med styrtryckskanalen 35 via en kanal 47, och ventilhylsan 64 har en öppning 67 som också kommunicerar med sidoöppningen 68. Således kan styrtrycket P2 nå in i ventilhylsan 64 via öppningen 68 och öppningen 67, och ett justerbart utloppsflöde av luft kan åstadkommas genom utsläppsspalten 66 som bildas mellan det koniska ändpartiet 63 hos ventilspindeln 62 och ansatsen 65 i ventilhylsan 64.

Utrymmet mellan ventilhylsan 64 och ventilcylindern 61 är kontinuerligt förbundet med atmosfären via en utloppsöppning 70.

Arbetssättet hos den varvtalsstyrande anordningen inklusive styrtrycksregulatorn enligt uppfinningen är följande: Initialt görs en basinställning hos tryckregulatorn 60 för kompensation för tillverkningstoleranser vilket åstadkoms genom justering av axialläget hos ventilhylsan 64 relativt ventilcylindern 61. Detta utförs genom att lossa på làsmuttern 75 och rotera ventilhylsan 64, varvid det bakre gängade ändpartiet 74 hos ventilhylsan 64 samverkar med en gänga i ventilcylindern 61. Då ett godtagbart läge funnits hos ventilhylsan 64 vilket motsvarar ett önskat tomgàngsvarvtal hos turbinen vid normalt luftinloppstryck Pl àtdrages làsmuttern 75. Axialläget hos ventilhylsan 64 535 897 bestämmer utsläppsspalten 66 som bildas mellan ansatsen 65 i ventilhylsan 64 och ventilspindelns koniska ändparti 63.

Vid start av turbinen öppnas pàdragsventilen 15 och tryckluft med trycket Pl tillföres via inloppskanalen 16.

Luftinloppstrycket Pl överförs inte bara till varvtalsregulatorns ventilenhet 21 utan även direkt till tomgångsmunstycket 28 för att starta rotationen hos turbinen 20, samt till styrtrycksregulatorn 60. I den senare kommer inloppstrycket Pl att verka på den bakre änden av ventilspindeln 62 som i beroende på den aktuella nivån på inloppstrycket Pl kommer att öppna upp ett utloppsflöde till atmosfären. Beroende på formen på det koniska ändpartiet 63 hos ventilspindeln 62 kommer ett högre värde på inloppstrycket P1 att få ventilspindeln 62 att förskjuta sig längre in i ventilhylsan 64 mot verkan av fjädern 69 för att därigenom öppna upp utsläppsspalten 66.

Ett luftflöde från styrtryckskanalen 35 äntrar ventilcylindern 61 och läcker ut till atmosfären via utsläppsspalten 66 och utloppsöppningen 70. Detta innebär att styrtrycket P2 i kanalen 35 reduceras till P3 för påverkan av aktiveringskolven 44 i varvtalsregulatorns ventilenhet 21. Detta resulterar i sin tur att varvtalsregulatorns ventil 43 tenderar att förskjutas mot sitt stängda läge och därigenom släppa fram ett reducerat luftflöde till munstyckena 25 för att på så vis hålla nere tomgångs- och arbetsvarvtalet hos turbinen 20.

Omvänt, ett lägre inloppstryck Pl kan inte pressa ventilspindeln 62 tillräckligt långt in i ventilhylsan 64 för att öppna upp mer än just en mycket liten utsläppsspalt eller ingen spalt alls. Detta betyder att styrtrycket P2 är 535 B97 10 i huvudsak vidmakthàllet hela vägen från tryckavkänningsöppningen 34 till aktiveringskolven 44 hos varvtalsregulatorns ventilenhet 21, vilket innebär att P2 blir i stort lika med P3. I detta läge hos tryckregulatorns ventilspindel 62 och ett upprätthàllet styrtryck kommer varvtalsregulatorns ventilelement 43 att släppa igenom ett större flöde till munstyckena 25 för att öka arbetsvarvtalet hos turbinen 20.

Slutresultatet blir att turbinen 20 kommer att arbeta vid i huvudsak samma varvtal oavsett den aktuella nivån hos inloppsluftens tryck Pl. För att illustrera den fördel som erhålles med arrangemanget med en styrtrycksregulator enligt uppfinningen visas i diagrammet i Pig. 5 två kurvor, varav kurva A illustrerar variationen i tomgångsvarvtal hos turbinen 20 vid olika nivåer på inloppsluftens tryck vid ett turbindrivet verktyg utan någon styrtrycksregulator. I kontrast till detta illustrerar kurva B hur tomgångs- och arbetsvarvtalet hos turbinen 20 hålls i stort sett konstant oavsett förekommande variationer hos inloppsluftens tryck Pl då ett arrangemang med en styrtrycksregulator enligt uppfinningen införts.

Ett reducerat tryck Pl hos inloppsluften kommer således inte att förorsaka något reducerat tomgångsvarvtal hos turbinen 20 vilket skulle ha resulterat i ett oönskat högt mekaniskt slitage på slipskivan och en försämrad arbetseffektivitet.

Det bör förstås att uppfinningen inte är begränsad till det visade och beskrivna exemplet utan kan varieras inom ramen för patentkraven.

Claims (4)

535 89? H Nya patentkrav.

1. Varvtalsstyrande anordning för styrning av tomgångsvarvtalet hos ett pneumatiskt verktyg innefattande ett hus (10) med tryckluftinloppskanal (16), en luftturbin (20) med ett turbinhjul (22) drivkopplat till en utgående axel, samt ett eller fler luftmunstycken (25) anordnade i huset (10) för riktande av ett tryckluftflöde mot turbinhjulet (22), en tryckstyrd varvtalsregulator (21) anordnad att styra tryckluftflödet till nämnda ett eller fler munstycken (25) och innefattande ett ventilelement (43) som är balanserat mellan tryckluftens inloppstryck (P1) och ett turbinvarvtalet motsvarande styrtryck (P3), varvid nämnda styrtryck (P3) överförs till varvtalsregulatorn (21) via en styrtryckskanal (35), k ä n n e t e c k n a d av att en styrtrycksregulator (60) är anordnad att kommunicera à ena sidan med styrtryckskanalen (35) och å andra sidan med tryckluftinloppskanalen (16) uppströms om varvtalsregulatorn (21), varvid styrtrycksregulatorn (60) är anordnad att reglera styrtrycket (P3) i motsvarighet till det aktuella trycket (P1) i tryckluftinloppskanalen (16).

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a d av att styrtrycksregulatorn (60) innefattar en justerbar utsläppskanal (66) för selektiv anslutning av 535 B97 styrtryckskanalen (35) till atmosfären för reglering av det till varvtalsregulatorn (21) överförda styrtrycket (P3).

3. Anordning enligt kravet 2, k ä n n e t e c k - n a d av att styrtrycksregulatorn (§O) innefattar en rörlig ventilspindel (62,63) som är anordnad att reglera den justerbar utsläppskanalen (66) och som är balanserad mellan trycket i tryckluftinloppskanalen (16) och en fjäder (69).

4. Anordning enligt något av kraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a d av att styrtrycket (P3) genereras i en tryckavkännande öppning (34) nedströms turbinhjulet (22).