PL199021B1 - Zawór upustowy - Google Patents

Abstract

Zawór upustowy ma kadłub (1) z otworem osiowym o zmiennej średnicy oraz usytuowaną w osi wlotową komorę (2), przystosowaną do łączenia z przestrzenią roboczą urządzenia hydraulicznego i wylotową komorę (5). Pomiędzy wlotową komorą (2) i wlotową komorą (5) znajduje się szczelne gniazdo dla grzybka (4) zaworu, który jest umieszczony poosiowo przesuwnie w kadłubie (1) zaworu a nad grzybkiem (4) znajduje się zbiornik (10) sprężonego gazu. W stopniowanym grzybku (4), który jest osadzony i uszczelniony częścią cylindryczną o mniejszej średnicy w zbiorniku (10) gazu, jest wykonany współosiowy, przelotowy otwór (6) a w nim jest umieszczony poosiowo przesuwnie odciążający suwak (7). Odciążający suwak (7) jest zakończony od strony zbiornika (10) sprężonego gazu kołnierzem (8) a w zbiorniku (10) sprężonego gazu na wewnętrznej powierzchni kadłuba (1) zaworu jest umieszczony na drodze przesuwu kołnierza (8) odciążającego suwaka (7) zderzak (9). Ponadto stopniowany grzybek (4) ma na obwodzie w obszarze granicy dwóch części cylindrycznych o różnych średnicach, wybranie (19), którego średnica jest co najwyżej równa średnicy grzybka w górnej części kadłuba (1) a występ w górnej części kadłuba (1) stanowi powierzchnię oporową dla dolnej, pierścieniowej powierzchni (20) wybrania (19).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór upustowy. Zawór ten przeznaczony jest do zabezpieczania układów hydraulicznych przed przeciążeniem w czasie nagłego wzrostu ciśnienia w tych układach, zwłaszcza do zabezpieczania stojaków obudowy górniczej przed skutkami tąpnięć.

W układach hydraulicznych niektórych maszyn i urządzeń następuje nagły wzrost ciśnienia, który przekracza znacznie znamionowe ciśnienie układu. Taki wzrost ciśnienia może spowodować uszkodzenie pewnych elementów układu. Opisana sytuacja występuje w układach hydraulicznych górniczych obudów zmechanizowanych, pracujących w wyrobiskach zagrożonych tąpaniami. Nagły wzrost ciśnienia podczas tąpań przekracza często nominalne ciśnienie pracy obudowy i jest powodem uszkodzeń elementów układu hydraulicznego obudowy, zwłaszcza stojaków i podpory stropnicy. Jednym z zabezpieczeń przed tego rodzaju skutkami wzrostu ciśnienia jest stosowanie zaworów upustowych, które poprzez wypuszczenie odpowiedniej ilości medium z układu nie dopuszczają do nadmiernego wzrostu ciśnienia w układzie. Zawór upustowy powinien się jak najszybciej otwierać, aby uchronić układ przed nagłym, zbyt wysokim ciśnieniem, a jego elementy przed zniszczeniem. Ponadto zawór upustowy pełniący funkcję zaworu bezpieczeństwa musi zapewniać stabilność utrzymywanego ciśnienia oraz małą różnicę ciśnień, pomiędzy ciśnieniem otwarcia i ciśnieniem zamknięcia zaworu. Istotne jest również to, aby zawór szybko się zamykał.

Znane hydrauliczne zawory upustowe mają element zamykający w kształcie kulki, grzybka lub tłoczka, który dociskany jest do gniazda za pośrednictwem elementu sprężystego - sprężyny lub sprężonego gazu, zamkniętego w zbiorniku gazowym zaworu. Najczęściej jest to komora w kadłubie zaworu.

W znanych zaworach upustowych, z gniazdem stożkowym zamykanym grzybkiem, w czasie nagłego wzrostu ciśnienia na grzybek działa tak duża energia kinetyczna, że grzybek uderzając o gniazdo deformuje jego powierzchnię i zawór traci szczelność, co eliminuje jego stosowanie w przemyśle.

Znany jest z opisu patentowego PL 164 702 hydrauliczny zawór bezpieczeństwa, który to składa się z kadłuba z wlotem osiowym, który to kadłub zaopatrzony jest w gwintowaną końcówkę, umożliwiającą połączenie zaworu z przestrzenią tłoczną hydraulicznego stojaka kopalnianego. Pomiędzy wlotem i promieniowo usytuowanymi w kadłubie wylotami z zaworu znajduje się szczelne gniazdo dla tłoka zamykającego, umieszczonego poosiowe przesuwnie w kadłubie zaworu. W górnej części kadłuba mieści się zbiornik gazu, który powstał poprzez zamknięcie przestrzeni tłocznej zaworu zespołem usytuowanym w osi zaworu, wkręcanym do zaworu. Zespół ten jest wyposażony w zawór zwrotny gazu, umożliwiający wypełnianie i opróżnianie przestrzeni tłocznej zaworu bezpieczeństwa. Zawór gazu stanowi grzybek z uszczelką dociskany do powierzchni czołowej zespołu wkręcanego sprężyną rozpartą w obudowie zaworu gazowego. Zespół wkręcany do zaworu jest uszczelniony względem kadłuba zaworu pierścieniem wpuszczonym w kadłub zaworu.

Znany jest również, z opisu patentowego PL 169 680 hydrauliczny zawór bezpieczeństwa, składający się z kadłuba i przyłącza, który wyposażony jest w zbiornik gazu i zawór zwrotny gazu. Ma on wkładkę osadzoną luźno w przyłączu i uszczelnioną uszczelką względem kadłuba, wewnątrz której osadzono suwliwie cylindryczny grzybek, z wykonanym osiowo nieprzelotowym otworem. Grzybek jest uszczelniony względem wkładki za pomocą dwóch uszczelek umieszczonych w podtoczeniu wkładki, a przestrzeń pomiędzy tymi uszczelkami jest wypełniona olejem, uniemoż liwiając wyciek gazu sprężonego w zbiorniku. Gniazdo zaworu jest osadzone centrycznie we wkładce i uszczelnione względem przyłącza uszczelką umieszczoną w rowku wykonanym w tworzywie gniazda. Kadłub zaworu zwrotnego gazu jest wykonany łącznie z kadłubem zaworu, jako jeden element, przy czym wlotowy otwór do tego kadłuba zaworu zwrotnego gazu jest zamknięty korkiem uszczelnionym uszczelką i zabezpieczonym przed zmianą położenia za pomocą nakrętki.

Znany jest też, z opisu patentowego PL 161 033 upustowy zawór bezpieczeństwa z odciążonym grzybkiem. Zawór ma w dnie kadłuba przyłącze oraz kulisty grzybek, który zamyka stożkowe gniazdo zaworu za pośrednictwem sprężyny, napinanej korkiem zamykającym zawór od góry. W celu odciążenia grzybka zawór ma wodzik z cylindrycznym obrzeżem, w którym to jest umieszczony grzybek. Docisk grzybka do gniazda regulowany jest śrubą zamocowaną za pomocą gwintu w wodziku i blokowaną nakrę tką , przy czym wodzik jest dociskany sprężyną do podkł adki umieszczonej na dnie kadłuba zaworu, wokół przyłącza mieszczącego gniazdo zaworu, odciążając w ten sposób grzybek od obciążenia go całkowitą siłą sprężyny.

Zawór upustowy według wynalazku ma kadłub z otworem osiowym o zmiennej średnicy oraz usytuowany w osi wlot, przystosowany do łączenia z przestrzenią roboczą urządzenia hydraulicznego

PL 199 021 B1 i wylot, połączony z otworami odprowadzającymi wykonanymi w pobocznicy. Pomię dzy wlotem i wylotem znajduje się uszczelniające gniazdo dla grzybka zaworu. Grzybek zaworu jest umieszczony poosiowe przesuwnie w kadłubie zaworu, a jego czoło, dolegające do uszczelniającego gniazda, zwrócone jest w stronę wlotu. Ponadto w kadłubie zaworu, nad grzybkiem, znajduje się zbiornik sprężonego gazu. Istota rozwiązania polega na tym, że w stopniowanym grzybku zaworu z osadzoną w komorze wylotowej częścią cylindryczną zakończoną z jednej strony stożkowym czołem, a z drugiej strony częścią cylindryczną o mniejszej średnicy, odpowiadającej średnicy zbiornika sprężonego gazu, osadzoną i uszczelnioną w górnej części kadłuba zaworu, jest wykonany współosiowy otwór przelotowy, w którym jest umieszczony poosiowe przesuwnie odciążający suwak, którego jedna z powierzchni roboczych ma kontakt z przestrzenią roboczą urządzenia hydraulicznego, poprzez wlot do zaworu upustowego, natomiast druga ze zbiornikiem sprężonego gazu.

Współosiowy otwór przelotowy w grzybku zaworu ma zróżnicowaną średnicę, w szczególności mniejszą od strony wlotu do zaworu. Odciążający suwak jest osadzony w części otworu o większej średnicy.

Powierzchnia robocza suwaka, zarówno od strony wlotu do zaworu upustowego, jak i od strony zbiornika sprężonego gazu jest mniejsza od pierścieniowej powierzchni roboczej grzybka w zbiorniku sprężonego gazu.

Pierścieniowa powierzchnia robocza grzybka w zbiorniku sprężonego gazu jest też większa od powierzchni roboczej czoła grzybka w komorze wlotowej. Ponadto suwak, od strony zbiornika sprężonego gazu, jest zakończony kołnierzem, a w zbiorniku sprężonego gazu, na wewnętrznej powierzchni kadłuba zaworu, jest umieszczony na drodze przesuwu kołnierza suwaka zderzak, który ustala maksymalny wysuw suwaka z grzybka. Powierzchnia oporowa zderzaka znajduje się poniżej umieszczonego w górnej części zbiornika układu zaworowego gazu.

Natomiast stopniowany grzybek ma na obwodzie, w obszarze granicy dwóch części cylindrycznych o różnych średnicach, wybranie, którego to średnica jest co najwyżej równa średnicy grzybka w górnej części kadłuba, a występ w górnej części kadłuba stanowi powierzchnię oporową dla dolnej pierścieniowej powierzchni wybrania. Odległość pomiędzy dolną pierścieniową powierzchnią wybrania w grzybku a występem, w stanie zamknię cia zaworu, wyznacza maksymalną długość drogi przesuwu grzybka w kadłubie zaworu podczas wzrostu ciśnienia.

Maksymalna długość drogi przesuwu grzybka jest mniejsza od maksymalnej długości drogi, jaką może pokonać suwak podczas wysuwu. Korzystne jest ponadto, gdy czoło stopniowanego grzybka, o kształcie stożka ściętego, jest zaokrąglone przy wierzchołku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, w przekroju osiowym.

Zawór według wynalazku składa się z kadłuba 1 z otworem osiowym o zmiennej średnicy, w którym jest osadzony poosiowe przesuwnie stopniowany grzybek 4. W osi kadł uba 1, w jego dolnej części, znajduje się wlotowa komora 2, a nad nią wylotowa komora 5, natomiast w górnej części kadłuba 1 znajduje się zbiornik 10 sprężonego gazu. Wlotowa komora 2 jest połączona, poprzez niepokazane na rysunku przyłącze, z przestrzenią roboczą urządzenia hydraulicznego, a wylotowa komora 5 jest połączona z odprowadzającymi otworami 12, wykonanymi w pobocznicy kadłuba 1, skośnie do osi zaworu. W siedlisku utworzonym w dolnej części kadłuba 1, pomiędzy wlotową komorą 2 i wylotową komorą 5, znajduje się uszczelniające gniazdo 3, korzystnie z poliamidu, dla grzybka 4 zaworu.

Stopniowany grzybek 4 ma osadzoną w wylotowej komorze 5 część cylindryczną, która ma skierowane do wlotowej komory 2 czoło w kształcie stożka ściętego, zaokrąglone przy wierzchołku, dolegające do uszczelniającego gniazda 3, a z drugiej strony ma część cylindryczną o mniejszej średnicy, osadzoną i uszczelnioną w górnej części kadłuba 1 zaworu, o średnicy odpowiadającej średnicy zbiornika 10 sprężonego gazu. Ponadto stopniowany grzybek 4 ma na obwodzie, w obszarze granicy dwóch części cylindrycznych o różnych średnicach, wybranie 19, którego średnica jest co najwyżej równa średnicy grzybka w górnej części kadłuba 1, a odległość dolnej pierścieniowej powierzchni 20 wybrania od występu 21, w górnej części kadłuba 1, w stanie zamknięcia zaworu, równa jest maksymalnej drodze grzybka 4 w kadłubie podczas przesuwu. W stopniowanym grzybku 4 jest wykonany współosiowy przelotowy otwór 6, a w nim osadzony jest poosiowe przesuwnie odciążający suwak 7. Dolna powierzchnia robocza odciążającego suwaka 7 ma kontakt z przestrzenią roboczą urządzenia hydraulicznego, poprzez wlotową komorę 2, a górna powierzchnia robocza ma kontakt ze zbiornikiem 10 sprężonego gazu. Współosiowy przelotowy otwór 6 w stopniowanym grzybku 4 ma zróżnicowaną średnicę. Jest ona mniejsza od strony wlotowej komory 2. Suwak 7 jest osadzony w części otworu

PL 199 021 B1 o wię kszej ś rednicy. Powierzchnia robocza suwaka 7, zarówno od strony wlotu do zaworu upustowego, jak i od strony zbiornika 10 sprężonego gazu jest mniejsza od pierścieniowej powierzchni roboczej stopniowanego grzybka 4 w zbiorniku 10 sprężonego gazu. Pierścieniowa powierzchnia robocza stopniowanego grzybka 4 w zbiorniku 10 sprężonego gazu jest też większa od powierzchni roboczej czoła stopniowanego grzybka 4 w wlotowej komorze 2.

Odciążający suwak 7 jest zakończony w zbiorniku 10 sprężonego gazu kołnierzem 8. W górnej części zbiornika 10 sprężonego gazu jest umieszczony na drodze przesuwu kołnierza 8 suwaka 7 zderzak 9. Zderzak 9 ustala maksymalną odległość wysuwu suwaka 7 z grzybka 4 zaworu podczas wzrostu ciśnienia w przestrzeni roboczej urządzenia hydraulicznego. Maksymalna długość drogi przesuwu grzybka 4 jest mniejsza od maksymalnej długości drogi, jaką może pokonać suwak 7 podczas wysuwu. W górnej części zbiornika 10 sprężonego gazu, powyżej powierzchni oporowej zderzaka 9 znajduje się układ zaworowy gazu, za pośrednictwem, którego zbiornik 10 jest zasilany i opróżniany. Układ zaworowy jest usytuowany w osi zaworu i ma w górnej ścianie 11 kadłuba l tłoczek 13, w którego wybraniu jest umieszczona sprężyna 14, która drugim końcem tkwi w podtoczeniu nieprzelotowego otworu 15, wykonanego w suwaku 7.

Zbiornik 10 sprężonego gazu jest uszczelniony w kadłubie 1 zaworu następująco: od strony układu zaworowego gazu uszczelką 18,znajdującą się pomiędzy tłoczkiem 13 i ścianą 11, a od strony stopniowanego grzybka 4 uszczelką 16, stanowiącą uszczelnienie pomiędzy kadłubem 1, powyżej otworów 12, i stopniowanym grzybkiem 4, wpuszczoną w zewnętrzną powierzchnię cylindryczną grzybka 4 o mniejszej średnicy. Ponadto wlotowa komora 2 i zbiornik 10 sprężonego gazu są uszczelnione na odciążającym suwaku 7 uszczelką 17, umieszczoną w wybraniu wykonanym we współosiowym otworze 6 stopniowanego grzybka 4, stanowiącą uszczelnienie pomiędzy otworem 6 i odciążającym suwakiem 7.

Działanie zaworu przedstawia się następująco. Przed podłączeniem zaworu do przestrzeni roboczej urządzenia hydraulicznego zbiornik 10 jest napełniany gazem za pośrednictwem układu zaworowego, którego tłoczek 13 do czasu napełniania zbiornika 10 oraz w fazie montażowej zaworu jest utrzymywany sprężyną 14. Po napełnieniu zbiornika 10 gazem stopniowany grzybek 4 jest dociskany do uszczelniającego gniazda 3 ciśnieniem sprężonego w zbiorniku 10 gazu, działającym górną pierścieniową powierzchnię grzybka 4. Pod działaniem ciśnienia sprężonego gazu jest również odciążający suwak 7. Po połączeniu wlotowej komory 2, z przestrzenią roboczą urządzenia hydraulicznego, na przykład hydraulicznego stojaka kopalnianego w komorze panuje takie ciśnienie jak w przestrzeni roboczej urządzenia. Ciśnienie to działa na powierzchnię roboczą odciążającego suwaka 7 oraz powierzchnię roboczą czoła grzybka 4 zaworu. Stopniowany grzybek 4 jest dociskany do uszczelniającego gniazda 3 siłą wytworzoną przez sprężony gaz w zbiorniku 10. Ciśnienie gazu w zbiorniku 10 jest tak dobrane, aby przy istniejących różnicach powierzchni roboczych stopniowanego grzybka 4 i odciążającego suwaka 7 oraz dopuszczalnym ciś nieniu roboczym cieczy w układzie hydraulicznym grzybek 4 dolegał ściśle do uszczelniającego gniazda 3, a odciążający suwak 7 zajmował ustalone położenie w otworze 6. Nagły wzrost ciśnienia w przestrzeni roboczej urządzenia hydraulicznego powoduje w pierwszej kolejności, ze względu na istniejące różnice powierzchni roboczych grzybka 4 i suwaka 7, podniesienie się odciążają cego suwaka 7, aż do oparcia się o zderzak 9, a nastę pnie uniesienie stopniowanego grzybka 4, do zetknięcia się z występem 21 kadłuba 1. Uniesienie stopniowanego grzybka 4 powoduje odprowadzenie nadmiaru medium na zewnątrz układu poprzez otwory 12, a w konsekwencji spadek ciś nienia w ukł adzie.

Występ 21 ustalający maksymalną drogę grzybka 4 w kadłubie 1 zaworu oraz zderzak 9 ograniczający wysuw suwaka 7 z grzybka 4 podczas wzrostu ciśnienia w przestrzeni roboczej urządzenia hydraulicznego, ochraniają przed zniszczeniem znajdujący się w górnej części zbiornika 10 układ zaworowy gazu.

Claims (8)

1. Zawór upustowy, który ma kadłub z otworem osiowym o zmiennej średnicy oraz usytuowany w osi wlot, przystosowany do łączenia z przestrzenią roboczą urządzenia hydraulicznego i wylot, połączony z otworami odprowadzającymi medium, a pomiędzy wlotem i wylotem ma uszczelniające gniazdo dla grzybka zaworu, który jest umieszczony poosiowe przesuwnie w kadłubie zaworu i ma stożkowe czoło zwrócone w stronę wlotu oraz część cylindryczną osadzoną w komorze wylotowej,

PL 199 021 B1 a nad grzybkiem w kadłubie zaworu znajduje się zbiornik sprężonego gazu, znamienny tym, że w stopniowanym grzybku (4), który jest osadzony i uszczelniony w górnej części kadłuba (1) zaworu częścią cylindryczną o mniejszej średnicy w stosunku do średnicy części cylindrycznej osadzonej w komorze wylotowej, odpowiadają c ą ś rednicy zbiornika (10) sprężonego gazu, jest wykonany wspó łosiowy przelotowy otwór (6), a w nim jest umieszczony poosiowo przesuwnie odciążający suwak (7), którego jedna z powierzchni roboczych ma kontakt z przestrzenią roboczą urządzenia hydraulicznego, poprzez wlotową komorę 121, natomiast druga ze zbiornikiem (10) sprężonego gazu.

2. Zawór upustowy według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia robocza odciążającego suwaka (7), zarówno od strony wlotu do zaworu upustowego, jak i od strony zbiornika sprężonego gazu jest mniejsza od pierścieniowej powierzchni roboczej stopniowanego grzybka (4) w zbiorniku (10) sprężonego gazu, przy czym pierścieniowa powierzchnia robocza stopniowanego grzybka (4) w zbiorniku (10) sprężonego gazu jest też większa od powierzchni roboczej czoła stopniowanego grzybka (4) w wlotowej komorze (2) w stanie zamknięcia zaworu.

3. Zawór upustowy według zastrz. 1, znamienny tym, że współosiowy przelotowy otwór (6) w stopniowanym grzybku (4) zaworu ma zróżnicowaną średnicę , w szczególności mniejszą od strony wlotu do zaworu, przy czym odciążający suwak (7) jest osadzony w części otworu o większej średnicy.

4. Zawór upustowy według zastrz. 1, znamienny tym, że odciążający suwak (7), jest zakończony od strony zbiornika (10) sprężonego gazu kołnierzem (8), a w zbiorniku (10) sprężonego gazu, na wewnętrznej powierzchni kadłuba (1) zaworu, jest umieszczony na drodze przesuwu kołnierza (8) odciążającego suwaka (7) zderzak (9).

5. Zawór upustowy według zastrz. 4, znamienny tym, że powierzchnia oporowa zderzaka (9) znajduje się poniżej umieszczonego w górnej części zbiornika (10) układu zaworowego gazu.

6. Zawór upustowy według zastrz. 1, znamienny tym, że stopniowany grzybek (4) ma na obwodzie, w obszarze granicy dwóch części cylindrycznych o różnych średnicach, wybranie (19), którego to średnica jest co najwyżej równa średnicy grzybka w górnej części kadłuba (1), a występ (21) w górnej części kadłuba (1) stanowi powierzchnię oporową dla dolnej pierścieniowej powierzchni (20) wybrania (19).

7. Zawór upustowy według zastrz. 1, znamienny tym, że maksymalna długość drogi przesuwu grzybka (4) w zaworze jest mniejsza od maksymalnej długości drogi suwaka (7) podczas wysuwu z grzybka (4).

8. Zawór upustowy według zastrz. 1, znamienny tym, że czoło stopniowanego grzybka (4) zaworu, o kształcie stożka ściętego, jest zaokrąglone przy wierzchołku.