PL200735B1 - Zawór upustowy - Google Patents

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 ....

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 jest

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.

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.

Claims (4)

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 kanału 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 stronie 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 do wymiaru średnicy tłoków (6) i (22), współpracujących z uszczelnieniem obwodowym.

2. Zawór upustowy według zastrz. 1, znamienny tym, że korzystnie w przypadku tłoka (6) o średnicy 25 mm, przepływ cieczy limitowany przez dławik (7) do komory (4) ma powierzchnię prześwitu 9-13 mm², a porównanie przelotu cieczy przez zawór sterujący (3) do powierzchni prześwitu pozostaje w stosunku 1:1.

3. Zawór upustowy według zastrz. 1, znamiennytym, że j ego tłok. (6) zaworugłównego (2) ma w dnie kanału dolotowego (5) stożkową wypukłość, która nadaje kierunek przepływającej strudze, rozdzielając ciecz bez turbulencji do promieniowych otworów wylotowych (19).

4. Zawór upustowy według zasł:rz. 1, znamienny tym, że dno rowka (22^) pod uszczelkę (17) w tulejce wkrętnej (12) ma dolną powierzchnię w kształcie pryzmy (30).