SE524579C2 - Övervarvsskyddande anordning för pneumatisk rotationsmotor innefattande en varvtalsberoende aktiveringsanordning - Google Patents

Description

524 579 P2o-o2707-o4o223 - ': =..=.=IÉ'.=IÉ5IÉ= utlösningsanordning som i sig också kan utgöra en felkälla vilken kan äventyra verktygets säkerhetsfunktion. Det är avgörande för operatörens säkerhet och ett màl för verktygets säkerhetsfunktion att den övervarvsskyddande säkerhetsventilen är 100% pålitlig och att ventilelementet aldrig kan fastna i sitt öppna läge.

Ett exempel pà ett kraftverktyg försett med en övervarvsskyddande anordning av den typ som bàde har en linjärt rörligt ventilelement och en mekanisk utlösningsanordning beskrivs i USA-patentet 6,179,552.

Huvudändamàlet med uppfinningen är att lösa ovannämnda problem genom att skapa en övervarvsskyddande anordning för en pneumatisk motor och innefattande ett luftinlopsskanalen styrande ventilelement av en icke-glidande typ, och en icke-mekanisk hàllaranordning för hållande av ventilelementet i öppet läge vid normala motorvarvtal och för frigivning av ventilelementet för rörelse mot stängt läge vid övervarv hos motorn.

Ett annat ändamàl med uppfinningen är att skapa en övervarvsskyddande anordning avsedd för en pneumatisk motor vilken uppvisar ett mycket kompakt utförande och som är möjlig att placera inuti motorns luftinloppskanal.

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

Ritningsförteckning: Fig. 1 visar ett längsgående snitt genom en tryckluftmotor innefattande en övervarvsskyddande anordning enligt uppfinningen, här visad i sitt oaktiverade öppna läge.

Fig. 2 visar en delsektion av anordningen i Fig. 1, och illustrerar anordningen i sitt stängda läge.

Fig. 3 visar en ändvy i perspektiv av övervarvsskyddet i Fig. l och illustrerar anordningens öppna läge. 524 579 " P20-02707-040223 Fig. 4 visar en ändvy i perspektiv av anordningen i Fig. 1 och illustrerar det aktiverade stängda läget.

Motorn som visas pà ritningarna är en flerstegs tryckluftturbin som innefattar en stator 10 försedd med ledskenor 11 anordnade i ett antal periferiella rader för omlänkning av ett tryckluftflöde mot drivskovlarna 13 hos en rotor 12. Drivskovlarna 13 är placerade i ett antal periferiella rader, var och en placerad mellan tvà rader av ledskenor 11. Rotorn 12 är försedd med en drivhylsa 14 för anslutning till en extern last. Vid sin bakre ände är statorn 10 försedd med ett rörformigt anslutningsstycke 15 vilket bildar en co-axiell inloppskanal 16 för tryckluft.

Statorn 10 innefattar vidare en radiell luftmatningskanal 17 som kommunicerar med inloppskanalen 16 och leder tryckluft mot turbinrotorns 12 drivskovlar 13. Nedströms drivskovlarna 13 och ledskenorna 11 är statorn 10 försedd med utlopp 18 för avloppsluft.

Rotorn 12 är lagrad i statorn 10 via tvà lager 20,21 och är utformad med en central borrning 22 för uppbärande av en mekanisk varvtalsregulator. Den senare består av ett bärarelement 24 vilket är monterat i borrningen 22 och i vilket är förskjutbart lagrad en central spindel 25. Vid sin bakre ände är spindeln 25 ansluten till ett cylindriskt ventilelement 26. Varvtalsregulatorn består vidare av fjäder 28 för utövande av en ställkraft pà den centrala spindeln 25 i ventilelementets 26 öppningsriktning via ett ändstycke 29. Ett par centrifugalvikter 30 är svängbart lagrade pà bärarelementet 24 och anordnade att utöva en aktiveringskraft pà spindelns 25 ändstycke 29 för att pressa spindeln 25 och ventilelementet 26 bakåt i stängningsriktningen mot verkan av fjäderns 28 kraft för att strypa luftflödet genom matarkanalen 17 då rotorns varvtal uppnår en viss förutbestämd nivà. 524 579 P2o-o27o7-o4o223 : Varvtalsregulatorn är inte ny i sig själv utan beskrivs i US 6,l79,552.

Vis motorns bakre ände är placerad en övervarvsskyddande anordning för blockering av luftinloppskanalen 16 eller åtminstone kraftigt strypa luftflödet därigenom ifall motorvarvtalet skulle uppnå nivåer över det maxvarvtal som normalt bestäms av varvtalsregulatorn. Övervarvsskyddet består huvudsakligen av en ventil 33 och en aktiveringsanordning 34. Ventilen 33 består av ett rörformigt ventilhus 35 och ett skivformigt ventilelement 36 tillverkat av ett ferromagnetiskt material och lagrat i ventilhuset 35 via två motstäende tappar bildade av tvärgående spindel 37. Den senare är placerad sidoförskjuten i förhållande till ventilelementets 36 centrum liksom till inloppskanalens 16 geometriska axel och tjänar som svängaxel för ventilelementet 36.

Ventilelementet 36 innefattar en huvuddel 38 som är placerad på den ena sidan av vridspindeln 37 och en sekundärdel 39 placerad på den motstäende sidan av spindeln 37. Ventilen 33 uppvisar dessutom ett delcirkulärt ventilsàte 41 för samverkan med ventilelementet 36 i det aktiverade stängda läget hos ventilen 33.

I ventilhuset 35 återfinns två magneter 42,43 av vilka den ena 42 är avsedd att attrahera det ferromagnetiske ventilelementet 36 och hålla detta i öppet läge under normal drift av motorn, se Fig. 1 och 3, under det att den andra magneten 43 är så anordnad att kvarhålla ventilelementet 36 i sitt stängda läge. Se Fig. 2 och 4.

Magneten 42 är anordnad att samverka med ventilelementets 36 huvuddel 38, under det att magneten 43 attraherar den sekundära delen 39 hos ventilelementet 36. För att uppnå en säkrare samverkan mellan magneten 42 och ventilelementet 36 i det öppna läget har det senare försetts med en mindre sfärisk utbuktning 44. Denna utformning gör magnetkraften på ventilelementet 36 mindre beroende av 5 2 4 5 7 9 .. 'g P20-02707-040223 tillverkningstoleranser och tillförsäkrar en förutbestämd hállkraft.

För aktivering av ventilen 33, dvs. omställning av ventilen 33 från ett normalt öppet läge vid motorvarvtal under det maxvarvtal bestämt av regulatorn till ett stängt läge vid felfunktion av regulatorn, är aktiveringsanordningen 34 så inrättad att den ska tvinga ventilelementet 36 att lämna sitt öppna läge och röra sig mot sitt stängda läge.

Aktiveringsanordningen 34 består av en trådfjäder 46 som är insatt i ett koaxiellt hål 47 i spindeln 25. Vid sin bakre ände uppbär tràdfjädern 46 ett centrifugalkraftpåverkat kontaktelement 48 som vid ett visst förutbestämt motorvarvtal förskjuts radiellt utåt av centrifugalkraften och träffar därigenom den sekundära delen 39 av ventilelementet 36, varvid det senare förlorar sin samverkan med magneten 43 och lämnar sitt öppna läge.

För att säkert få en centrifugalkraftpåverkan på kontaktelementet 48 är spindeln 25 försedd med ett stödorgan 50 med en anliggningsyta 51 för kontaktelementet 48, varigenom tràdfjäderns 46 bakre ände hålls böjd ur centreringsläge relativt spindelns 25 rotationsaxel. Detta medför att kontaktelementet 48 kontinuerligt utsetts för centrifugalkraftverkan, och då varvtalet överstiger det förutbestämda maxvarvtalet kommer centrifugalkraften på kontaktelementet 48 att dominera över fjäderkraften från tràdfjädern 46 och få kontaktelementet 48 att förflytta sig radiellt utåt bort från anliggningsytan 51 och att träffa ventilelementets 36 sekundära del 39.

Vid felfunktion av varvtalsregulatorn och ett ökande motorvarvtal över en förutbestämd nivå aktiveras alltså aktiveringsanordningen 34 av centrifugalkraften och får kontaktelementet 48 att träffa ventilelementet 36 och frigöra detta från sitt öppna läge i vilket det hållits fast av magneten 42. Så snart ventilelementet 36 frigjorts 524 579 P20-02707-040223 frän magneten 42 kommer tryckluftflödet i inloppskanalen 16 omedelbart att rotera ventilelementet 36 runt dess vridspindel 37 till det stängda läget i samverkan med ventilsätet 41. I detta stängda läge kommer ventilelementets 36 sekundära del 39 att attraheras av magneten 43 för att säker kvarhällning av ventilelementet 36 i dess stängda läge.

Tack vare en helt friktionslös funktion hos aktiveringsanordningen 34 och mycket smä styrytor pä vridspindeln 37 samt beroende pä de friktionsfria magnethàllarorganen för ventilelementet 36 medför den övervarvsskyddande anordningen enligt uppfinningen en betydligt förbättrad tillförlitlighet jämfört med tidigare kända anordningar.

Det bör noteras att uppfinningen inte är begränsad till det beskrivna exemplet utan kan fritt varieras inom ramen för patentkraven. Även om anordningen är speciellt fördelaktig vid användning vid höghastighetsmotorer är dess applikationer inte begränsade till turbinmotorer.

Claims (5)

'P2o-o27o7-o4o5o6 5 2 4 5 7 9 Batentkrayi

1. Övervarvsskyddande anordning för en pneumatisk rotationsmotor uppvisande en stator (10) med en luftinloppskanal (16), en rotor (12), en varvtalsberoende aktiveringsanordning (34) ansluten till rotorn (12), och en ventil (33) omställbar från ett öppet läge till ett stängt läge, varvid aktiveringsanordningen (34) innefattar en kontaktelement (48) som är radiellt rörligt av centrifugalkraften och mot verkan av en fjäder (46) från ett inaktivt läge till ett aktivt läge vid motorvarvtal överstigande ett förutbestämt maxvarvtal för att därvid åstadkomma omställning av ventilen (33) från det öppna läget till det stängda läget, k ä n n e t e c k n a d av att ventilen (33) innefattar ett skivformigt ventilelement (36) som är roterbart runt en vridaxel (37) för rörelse mellan det öppna läget och det stängda läget, varvid ventilelementet (36) i sitt öppna läge befinner sig parallellt med luftinloppskanalen (16) och i sitt stängda läge tvärs luftinloppskanalen (16), nämnda vridaxel (37) sträcker sig tvärs luftinloppskanalen (16) och är placerad sidoförskjuten relativt rotorns (12) rotationsaxel, varigenom ventilelementet (36) i sitt öppna läge är utom räckhåll för kontaktelementet (48) emedan kontaktelementet (48) i sitt aktiva läge förskjuts ut radiellt till anslag mot ventilelementet (36) för ästadkommande av omställning av ventilelementet (36) frän dess öppna läge till dess stängda läge, varvid ett hàllarorgan (42) är anordnat att lösbart hälla ventilelementet (36) i dess öppna läge.

2. Övervarvsskyddande anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att ventilelementet (36) är tillverkat av ett ferromagnetiskt material, och att nämnda hàllarorgan (42) utgörs av en första magnet (42) placerad i luftinloppskanalen (16) och anordnad att attrahera och fasthálla ventilelementet (36) i dess öppna läge, samt en 524 579 P20-02707-040506 andra magnet (43) anordnad att hålla ventilelementet (36) dess stängda läge.

3. Övervarvsskyddande anordning enligt kravet 1 eller k ä n n e t e c k n a d av att inloppskanalen (16) är utformad med ett axiellt riktat ventilsätesyta (41) orienterad i huvudsak vinkelrätt mot inloppskanalen (16) och anordnad att samverka med ventilelementet (36) i dess stängda läge.

4. Övervarvsskyddande anordning enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda fjäder (46) utgörs av en trädfjäder (46) ansluten till rotorn (12) i ett koncentriskt förhållande och uppvisande en fri ände för uppbärande av nämnda kontaktelement (48).

5. vervarvsskyddande anordning enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda ventilsäteyta (41) är delcirkulär.