PL200735B1

PL200735B1 - Release valve

Info

Publication number: PL200735B1
Application number: PL361711A
Authority: PL
Inventors: Joachim Sosnica; Ireneusz Komoszyński; Wiesław Świlak; Grzegorz Rymer; Adolf Drewniak
Original assignee: Zmechanizowanych Obudow & Sacu
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2009-01-30
Also published as: PL361711A1

Abstract

1. Zawór upustowy ograniczający nadmierny przyrost ciśnienia spowodowany obciążeniem statycznym, dynamicznym i szybkim zsuwem, do zabezpieczania układów i urządzeń hydraulicznych obudowy górniczej, zawierający zawory: główny i sterujący, uszeregowane osiowo i rozdzielone komorą odciążeniowo-sprężynową z tłokiem zaworu sterującego umieszczonym suwliwie w cylindrze prowadnika tłoczka, przy czym tłok ma otwór nieprzelotowy połączony z promieniowymi otworami wylotowymi, który współpracuje z tłokiem zaworu głównego z otworem nieprzelotowym i otworami promieniowymi i tłok od strony kanał u dolotowego ma w dnie stożek zwrócony w kierunku dolotu cieczy, a po drugiej stronie przegrody ma cylindryczny otwór dla pomieszczenia dławika, przy czym tłoki zaworu sterującego, głównego i dławika są naciskane sprężynami, a ponadto tłok zaworu sterującego ma w pozycji odcinającej wypływ cieczy uszczelnienie obwodowe nad promieniowymi otworami wylotowymi i tłok zaworu głównego jest podwójnie uszczelniony obwodowo, względem korpusu po strome komory odciążeniowo-sprężynowej i w pozycji zamykającej wypływ, uszczelnieniem dolegającym szczelnie nad promieniowymi otworami wylotowymi, znamienny tym, że jego tłok (6) zaworu głównego (2) i tłok (22) zaworu sterującego (3) ma na wysokości promieniowych otworów wylotowych (19), (25), zaniżoną średnicę zewnętrzną, a wymienione zaniżenie przechodzi łagodną fazą polerowanej powierzchni d o ....1. A relief valve limiting excessive pressure increase caused by static, dynamic and rapid slide loads, for protecting hydraulic systems and devices of a mining support, comprising main and control valves arranged axially and separated by a pressure-relieving spring chamber with a control valve piston slidably placed in the piston guide cylinder, wherein the piston has a blind hole connected to radial outlet holes, which cooperates with the main valve piston with a blind hole and radial holes, and the piston on the side of the inlet channel has a cone at the bottom facing the liquid inlet, and on the other side of the partition has a cylindrical hole for housing the choke, wherein the control, main and choke valve pistons are pressed by springs, and furthermore, the control valve piston has a circumferential seal above the radial outlet holes in the liquid outflow-cutting position, and the main valve piston is double-sealed circumferentially, in relation to the body on the side of the relief-spring chamber and in the outflow closing position, with a seal that fits tightly over the radial outlet holes, characterized in that its piston (6) of the main valve (2) and the piston (22) of the control valve (3) have a reduced outer diameter at the height of the radial outlet holes (19), (25), and the said reduction passes through a smooth phase of the polished surface to ....

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór upustowy, służący do zabezpieczania podpór hydraulicznych i całych zestawów zmechanizowanych obudów ścianowych, stosowanych w górnictwie, przed skutkami nagłego wzrostu ciśnienia, zwłaszcza w pokładach zagrożonych tąpaniami.The subject of the invention is a relief valve used to protect hydraulic supports and entire sets of mechanized longwall supports used in mining against the effects of sudden pressure increase, especially in seams at risk of rock bursts.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr 173 656 pt. „Podwójny zawór upustowy”, konstrukcja dwustopniowego zaworu tłokowego, odciążonego, sprężynowego. Zawór składa się z zaworu głównego zawierającego zawór zwrotny w tłoku i zaworu sterującego. Pomiędzy zaworem głównym i sterującym jest komora odciążeniowo-sprężynowa. Zawór główny i sterujący mają suwaki tłokowe z uszczelnieniem obwodowym. Tłoki mają kanały osiowe nieprzelotowe, z promieniowymi otworami wylotowymi. Elementy zamykające zaworu są obciążone sprężynami.It is known from the Polish patent description No. 173 656 entitled "Double relief valve", the design of the two-stage, balanced, spring-loaded piston valve. The valve consists of a main valve containing a check valve in the piston and a control valve. There is a pressure relief and spring chamber between the main valve and the control valve. The main and control valves have piston slides with circumferential seal. The pistons have axial blind channels with radial outlets. The closing elements of the valve are spring loaded.

Niedogodnością znanego rozwiązania jest budowa tłoków zaworu głównego i sterującego, charakteryzująca się jednakową średnicą zewnętrzną, która współpracuje z uszczelnieniem obwodowym. Uszczelnienia są często niszczone przez krawędzie otworów promieniowych tłoków, zarówno w czasie eksploatacji jak i montażu zaworu.The disadvantage of the known solution is the construction of the main and control valve pistons, characterized by the same external diameter, which cooperates with the peripheral seal. Seals are often damaged by the edges of the piston's radial bores, both during operation and during valve assembly.

Znane jest również z opisu patentowego nr 168 223 pt. „Zawór ciśnieniowy” rozwiązanie, które przedstawia konstrukcję dwustopniowego zaworu odciążonego, tłokowego sprężynowego, służąca do zabezpieczania zespołów hydraulicznych. Istotą rozwiązania według wynalazku 168 223 jest zmiana materiału i konstrukcji uszczelnienia tłoka zaworu i kształtu rowka, w którym jest umieszczone to uszczelnienie. Pierścień uszczelniający jest prostokątny, wykonany z tworzywa sztucznego teflonowego TFM 1600. Rowek ma przy krawędzi podstawy fazę, korzystnie w kształcie wycinka koła. Takie rozwiązanie ma również wadę polegającą na niszczeniu uszczelnień obwodowych przez krawędzie otworów promieniowych tłoków zaworu sterującego i zaworu głównego. Celem wynalazku jest uniknięcie tych niedogodności i skonstruowanie zaworu, którego cechy techniczne umożliwiają przyjmowanie dużych obciążeń dynamicznych z układu hydraulicznego, a jednocześnie budowa wewnętrzna jest zwarta i zapewniająca technologiczność wykonania.It is also known from the patent description No. 168 223 pt. A "pressure valve" solution that represents the design of a two-stage, balanced spring piston valve used to protect hydraulic assemblies. The essence of the solution according to the invention 168 223 is to change the material and construction of the valve piston seal and the shape of the groove in which the seal is placed. The sealing ring is rectangular, made of TFM 1600 Teflon plastic. The groove has a chamfer at the base edge, preferably in the shape of a circular sector. This solution also has the drawback of destroying the peripheral seals by the edges of the radial openings of the pistons of the control valve and the main valve. The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to construct a valve whose technical features enable it to receive high dynamic loads from the hydraulic system, and at the same time the internal structure is compact and allows for technological execution.

Cel ten osiągnięto konstruując zawór upustowy według wynalazku, w którym tłok zaworu głównego i tłok zaworu sterującego ma, na wysokości promieniowych otworów wylotowych, zaniżoną średnicę zewnętrzną, a wymienione zaniżenie przechodzi łagodną fazą polerowanej powierzchni do wymiaru średnicy tłoków, współpracujących z uszczelnieniem obwodowym. Korzystnie w zaworze według wynalazku dla tłoka zaworu głównego o średnicy 25 mm, przepływ cieczy limitowany przez dławik tego zaworu do komory odciążeniowo-sprężynowej, ma powierzchnię prześwitu 9-13 mm², a porównanie przelotu cieczy przez zawór sterujący do powierzchni prześwitu pozostaje w stosunku 1:1.This aim has been achieved by constructing a bleed valve according to the invention, in which the main valve piston and the control valve piston have a lowered outer diameter at the level of the radial outlet openings, and the said lowering passes with a mild chamfer of the polished surface to the diameter of the pistons cooperating with the circumferential seal. Preferably, in the valve according to the invention, for a main valve piston with a diameter of 25 mm, the fluid flow limited by the throttle of this valve to the relief-spring chamber has a clearance area of 9-13 mm ² , and the comparison of the liquid passage through the control valve to the clearance area is in the ratio 1 : 1.

Tłok zaworu głównego ma w dnie kanału dolotowego stożkową wypukłość, która nadaje kierunek przepływającej strudze, rozdzielając ją bez turbulencji do promieniowych otworów wylotowych. Dno rowka pod uszczelkę w tulejce wkrętnej zaworu głównego, ma dolną powierzchnię w kształcie pryzmy.The main valve piston has a conical protrusion in the bottom of the intake port which directs the flow of the stream to the radial outlet openings without turbulence. The bottom of the gasket groove in the nipple of the main valve has a prism-shaped bottom surface.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest pokazany na rysunku, którego Fig. 1 przedstawia zawór upustowy z tłokiem zaworu głównego i tłokiem zaworu sterującego w przekroju podłużnym, a Fig. 2 - przekrój przez zawór główny w powiększeniu, natomiast Fig. 3 ukazuje zawór sterujący, ze złączką typu Stecko w przekroju podłużnym i Fig. 4 - powiększenie „x” elementów zaworu sterującego, w obszarze uszczelnienia, z wyraźnie widocznym zaniżeniem średnicy tłoka na wysokości otworów promieniowych. Zawór upustowy jest zbudowany ze zwartego, jednolitego korpusu 1, w którym osadzone są: zawór główny 2 i zawór sterujący 3. Między zaworem głównym 2 i zaworem sterującym 3 w korpusie 1 jest komora odciążeniowo-sprężynowa 4, połączona z dolotowym kanałem 5 prześwitem w tłoku 6, kryzowanym dławikiem 7 i otworem 8 w tłoku 6. Cylindryczne wybranie 9 w tłoku 6 i dławik 7 są tak dobrane, że prześwit między nimi wynosi 9-13 mm². Tłok 6 ma odstrony kanału dolotowego 5 stożkową wypukłość 10 rozdzielającą ciecz do wylotowych, promieniowych otworów 11. Tłok 6 jest dociskany do tulejki wkrętnej 12 sprężyną 13 poprzez talerzyk 14, który jednocześnie przytrzymuje sprężynę 15 dociskającą do tłoka 6 dławik 7. Tłok 6 jest uszczelniony względem korpusu 1 uszczelnieniem 16 i względem tulejki wkrętnej 12 uszczelnieniem 17, które przy zamkniętym zaworze głównym 2 obejmuje tłok 6 nad otworami wylotowymi 11. Dno rowka 29 w tulejce wkrętnej 12, pod uszczelnienie 17, ma kształt pryzmy 30. Na wysokości promieniowych otworów wylotowych 11, tłok 6 ma zaniżoną średnicę zewnętrzną 18, a wymienione zaniżenie przechodzi łagodnymi fazami o polerownych powierzchniach do wymiaru tłoka współpracującego z uszczelnieniem obwodowym 17. Zaniżenie średnicy i łagodne fazy zabezpieczają uszczelnienie 17 przy ruchu tłoka 6 w kierunku komory odciążeniowo-sprężynowej 4, dla uzyskania wypływu cieczy przez otwory poprzeczne 19. Nad komorą 4 jestThe subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows the bleed valve with the main valve piston and the control valve piston in longitudinal section, and Fig. 2 - an enlarged section of the main valve, while Fig. 3 shows the control valve with with a Stecko coupling in a longitudinal section, and Fig. 4 - enlargement "x" of the elements of the control valve in the sealing area, with a clearly visible reduction of the piston diameter at the height of the radial holes. The relief valve is made of a compact, unitary body 1, in which the main valve 2 and the control valve 3 are mounted. Between the main valve 2 and the control valve 3 in the body 1 there is a spring-relief chamber 4, connected to the inlet channel 5 by a clearance in the piston 6, a flanged gland 7 and a bore 8 in the piston 6. The cylindrical recess 9 in the piston 6 and the gland 7 are selected so that the clearance between them is 9-13 mm ² . On the inlet channel 5 the piston 6 has a conical protrusion 10 dividing the liquid into the radial outlet openings 11. The piston 6 is pressed against the nipple 12 by a spring 13 through a plate 14, which simultaneously holds the spring 15 pressing against the piston 6 the restrictor 7. The piston 6 is sealed against body 1 with a seal 16 and with respect to the nipple 12 with a seal 17, which, when the main valve 2 is closed, covers the piston 6 above the outlet openings 11. The bottom of the groove 29 in the screw sleeve 12 for the seal 17 has the shape of a prism 30. At the height of the radial outlet openings 11, the piston 6 has a lowered outer diameter 18, and the mentioned reduction passes in smooth bevels with polished surfaces to the dimension of the piston cooperating with the peripheral seal 17. The undersized diameter and gentle phases protect the seal 17 when the piston 6 moves towards the relief-spring chamber 4, in order to obtain an outflow of liquid through the transverse holes 19. Above the chamber 4 is

PL 200 735 B1 talerzyk prowadzący 20 dociskany sprężyną 13 do zaworu sterującego 3, który składa się z prowadnika tłoka 21, uszczelnionego względem korpusu 1 i tłoka 22 uszczelnionego względem prowadnika tłoka 21, uszczelką 23. Tłok 22 ma kanał osiowy nieprzelotowy 24 i otwory promieniowe 25. Na wysokości otworów 25 tłok 22 ma zaniżoną średnicę 28. Zawór 3 jest zamykany sprężyną 26.A guide plate 20 is pressed against the control valve 3 by a spring 13, which consists of a piston guide 21 sealed against the body 1 and a piston 22 sealed against the piston guide 21 with a seal 23. The piston 22 has an axial blind channel 24 and radial holes 25 At the height of the holes 25, the piston 22 has a reduced diameter 28. The valve 3 is closed by a spring 26.

W przepadku zastosowania zaworu sterującego 3 w układach hydraulicznych jako samodzielnego zaworu roboczego, ma on zamontowaną łączącą końcówkę 27 typu Stecko. Zawór główny i sterujący zaworu upustowego współdziałają ze sobą, gdy ciecz dopływa kanałem dolotowym i gdy ilość cieczy nie przekracza wydajności zaworu sterującego i zawór główny pozostaje zamknięty. W przypadku nadmiernego dopływu wywołanego szybkim zsuwem i przy dynamicznym obciążeniu obudowy górniczej, co występuje przy tąpnięciach górotworu, energia strugi przesuwa tłok zaworu głównego, otwory promieniowe mijają uszczelnienie obwodowe i ciecz rozdzielana przez stożkową wypukłość wypływa otworami poprzecznymi na zewnątrz. Stożkowa wypukłość nie tylko nadaje odpowiedni kierunek przepływającej strudze, ale i pozwala uniknąć turbulencji, a w konsekwencji wibracji tłoka. W korzystnej odmianie konstrukcji zaworu upustowego, zawór główny ma pomiędzy tłokiem i kryzą korpusu zainstalowany pierścień oporowy, dla ochrony uszczelnienia obwodowego. Zawór upustowy według wynalazku jest odporny na pulsację w układzie hydraulicznym, obciążenia dynamiczne powodowane tąpnięciami warstw skalnych i wibrację elementów zaworowych przy obciążeniach quasidynamicznych wywoływanych szybkim zsuwem obudowy hydraulicznej, wynoszącym około 300 mm/sekundę, dlatego też znajduje zastosowanie w przodkach wydobywczych, w których występują takie zjawiska, zwłaszcza w kopalniach węgla kamiennego.In the case of using the control valve 3 in hydraulic systems as an independent working valve, it has a connecting end 27 of the Stecko type mounted. The bleed valve main and control valves cooperate with each other when liquid enters through the inlet conduit and when the amount of liquid does not exceed the capacity of the control valve and the main valve remains closed. In the case of an excessive inflow caused by a fast slide and dynamic loading of the mining support, which occurs during rock bursts, the stream energy moves the main valve piston, the radial holes pass the peripheral seal and the liquid separated by the conical protrusion flows out through the transverse holes. The conical convexity not only gives the right direction of the flowing stream, but also avoids turbulence and, consequently, vibration of the piston. In a preferred variant of the discharge valve design, the main valve has a stop ring installed between the piston and the body flange to protect the peripheral seal. The relief valve according to the invention is resistant to pulsation in the hydraulic system, dynamic loads caused by the churning of rock layers and vibration of valve elements at quasidynamic loads caused by the rapid slide of the hydraulic housing, amounting to about 300 mm / second, therefore it is used in mining faces with such phenomena, especially in hard coal mines.

Claims

1. Relief valve limiting excessive pressure build-up caused by static, dynamic and fast slide loading, for securing hydraulic systems and devices of the mining support, including main and control valves, axially arranged and separated by a relief-spring chamber with a control valve piston slidably placed in the guide cylinder a piston, the piston has a blind hole connected to radial outlet holes, which cooperates with the main valve piston with a blind hole and radial holes, and the piston from the inlet channel side has a cone in the bottom facing towards the liquid inlet, and on the other side of the partition it has a cylindrical hole for a throttle housing, the pistons of the control valve, main valve and gland are spring loaded, furthermore the control valve piston has a peripheral seal over the radial outlet openings in the liquid-discharge position and the main valve piston is double sealed water in relation to the body on the side of the spring-relief chamber and in the closing position of the outflow, with a seal that tightly fits over the radial outlets, characterized in that its piston (6) of the main valve (2) and the piston (22) of the control valve (3) are at the height of the radial outlets (19), (25), the lowered outer diameter, and the said lowered, with a mild phase of the polished surface, goes to the diameter of the pistons (6) and (22) cooperating with the circumferential seal.

2. The bleed-off valve according to claim 1, characterized in that, preferably in the case of a piston (6) with a diameter of 25 mm, the liquid flow limited by the throttle (7) into the chamber (4) has a clearance area of 9-13 mm ² , and a comparison of the liquid flow through the control valve (3) to the lumen area remains in the ratio 1: 1.

3. The bleed-off valve according to claim A piston as claimed in claim 1. (6) of the main valve (2) has a conical protrusion in the bottom of the inlet channel (5) which gives the direction of the flow, separating the liquid without turbulence into the radial outlet openings (19).

4. Relief valve according to: n. A method as claimed in claim 1, characterized in that the bottom of the groove (22) for the seal (17) in the nipple sleeve (12) has a prism-shaped lower surface (30).