PL202021B1 - awór zwrotny sterowany, zwłaszcza do stojaków hydraulicznych obudowy górniczej - Google Patents

Abstract

Zawór zwrotny sterowany, zwłaszcza do stojaków hydraulicznych obudowy górniczej, którego korpus wyposa­ żony jest w przyłącza hydrauliczne odbiornika spływowozasilające i sterownicze, a w swym wnętrzu posiada z jednej strony tłoczek wykonawczy ze stożkowym grzybkiem usytuowany przesuwnie wzdłuż osi wzdłużnej w tulei wykonawczej połączonej kanałami z przyłączem odbiornika, a z drugiej strony ma również przesuwny wzdłuż osi wzdłużnej tłoczek sterujący współpracujący z kanałami przyłącza sterowniczego, wyposażony w sprzężony z nim na stałe popychacz służący do sterowania tłoczka wykonawczego, przy czym osie wzdłużne tłoczka wykonawczego, tłoczka sterowniczego i popychacza pokrywają się ze sobą, znamienny tym, że posiada nad tłoczkiem sterowniczym (16) tłoczek pośredni (22) osadzony współosiowo przesuwnie na popychaczu (20), wyposażony w kryzę (23) zewnętrzną wchodzącą do komory (21) korpusu (2) połączonej kanałem (24) z komorą (7) przyłącza odbiornika (A), natomiast tłoczek wykonawczy (8) wyposażony jest na powierzchni czołowej grzybka (11) w element końcowy (12) zasadniczo walcowy o średnicy zewnętrznej (d1) nieznacznie mniejszej od średnicy wewnętrznej (d2 gniazda zamykają­ cego (13) współpracującego z grzybkiem (11) i wysokości (sj dobranej do wstępnego skoku (s^) tłoczka sterowniczego (16)

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór zwrotny sterowany, zwłaszcza do stojaków hydraulicznych obudowy górniczej, znajdującej zastosowanie w górnictwie podziemnym.

Znane są i powszechnie stosowane zawory zwrotne sterowane, których zadaniem jest powstrzymywanie odpływu medium hydraulicznego z odbiornika, jakim dla przykładu może być stojak obudowy zmechanizowanej. Dla umożliwienia odpływu medium z odbiornika, bądź też dla dodatkowego wprowadzenia do odbiornika medium o wysokim ciśnieniu niezbędnym jest uniesienie tłoczka wykonawczego, wyposażonego w grzybek, ponad gniazdo zamykające pod wpływem działania tłoczka sterowniczego.

Znane jest na przykład z opisu zgłoszeniowego polskiego wynalazku P-347447 rozwiązanie zaworu zwrotnego, w którym podnoszenie tłoczka wykonawczego z gniazda zamykającego realizowane jest za pomocą popychacza stanowiącego element tłoczka sterowniczego. Dla uniknięcia dynamicznych drgań tłoczka wykonawczego popychacz tłoczka sterowniczego ma lejkowate zakończenie współpracujące ze stożkową powierzchnią grzybka tłoczka wykonawczego, dzięki czemu odpowiednio sterowane są przepływy medium o wysokim ciśnieniu, odprowadzanego bądź doprowadzanego do odbiornika. Rozwiązanie takie wymaga stosunkowo dużej precyzji wykonania popychacza tłoczka sterowniczego przy jednoczesnym stosunkowo długim skoku tłoczka sterowniczego, niezbędnym dla uzyskania żądanej pozycji tłoczka wykonawczego.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji zaworu zwrotnego sterowanego, która przy stosunkowo niewielkim skoku tłoczka sterującego pozwoli na uzyskanie żądanego otwarcia grzybka tłoczka wykonawczego z uniknięciem dynamicznych drgań tego tłoczka wykonawczego, przy znacznej prostocie konstrukcji zaworu.

Istota wynalazku polega na tym, że zawór zwrotny nad tłoczkiem sterowniczym posiada tłoczek pośredni, osadzony współosiowo, przesuwnie na popychaczu i wyposażony w kryzę zewnętrzną wchodzącą do komory zaworu połączonej kanałem z komorą przyłącza odbiornika. Tłoczek wykonawczy zaworu wyposażony jest przy tym na powierzchni czołowej stożkowego grzybka w element końcowy, zasadniczo walcowy, o średnicy zewnętrznej nieznacznie mniejszej od średnicy wewnętrznej otworu gniazda zamykającego współpracującego z grzybkiem, oraz jego długości dobranej do skoku tłoczka sterowniczego.

Korzystnym jest, gdy tłoczek wykonawczy posiada od strony pokrywy korpusu wewnętrzne wydrążenie, w którym osadzona jest sprężyna, przy czym tuleja wykonawcza, w której osadzony jest przesuwnie tłoczek wykonawczy ma kanał doprowadzony bezpośrednio pod powierzchnię wewnętrzną pokrywy, połączony z przyłączem odbiornika, co pozwala na regulacje ciśnień oddziaływujących na tłoczek wykonawczy.

Możliwym jest również inne wykonanie tłoczka wykonawczego, w którym posiada on od strony pokrywy korpusu wewnętrzne wydrążenie na osadzenie sprężyny, a jednocześnie w swej powierzchni bocznej, współpracującej z tuleją wykonawczą, posiada wzdłużne wybranie dochodzące do kanału tulei wykonawczej połączonego z przyłączem odbiornika.

W obydwóch powyższych wykonaniach wysokość elementu końcowego grzybka tłoczka wykonawczego jest co najmniej równa wstępnemu skokowi tłoczka sterowniczego, co zapewnia zapoczątkowanie przepływu medium przez gniazdo zamykające już we wstępnej fazie sterowania zaworem.

Prostym wykonawczo, a jednocześnie w pełni skutecznym jest takie wykonanie elementu końcowego grzybka tłoczka wykonawczego, w którym ma on postać płytki walcowej mocowanej do powierzchni czołowej grzybka, przy czym jego wysokość jest mniejsza od wstępnego skoku tłoczka sterowniczego.

Korzystnym jest również takie wykonanie zaworu, w którym zarówno tłoczek pośredni, jak i tłoczek sterowniczy mają skierowane ku sobie wewnętrzne wydrążenia, w których osadzona jest sprężyna.

Najlepiej jest, gdy wielkość skoku tłoczka pośredniego jest korzystnie równa wielkości skoku tłoczka wykonawczego, co zapewnia właściwe relacje przepływów medium w zaworze.

Jednocześnie w najprostszym wykonaniu zaworu popychacz oddziaływujący na tłoczek wykonawczy osadzony jest w tłoczku sterowniczym złączem gwintowym samohamownym, co w pewnym zakresie pozwala również na regulację jego długości.

Najkorzystniejsze relacje przepływów medium w zaworze uzyskuje się wówczas, gdy powierzchnia przekroju tłoczka sterowniczego jest w przybliżeniu równa sumie powierzchni przekroju tłoczka wykonawczego i powierzchni kryzy tłoczka pośredniego.

PL 202 021 B1

Dla właściwego działania zaworu celowym jest, gdy tłoczek pośredni na swej powierzchni bocznej oraz na powierzchni bocznej swej kryzy posiada uszczelnienia obwodowe.

Dodatkowo, w korzystnym wykonaniu, także tłoczek sterowniczy na swej powierzchni bocznej, a takż e pokrywa korpusu, w której przesuwnie osadzony jest ten tł oczek sterowniczy, na swej powierzchni zewnętrznej są wyposażone w uszczelnienia obwodowe, zlokalizowane powyżej kanałów przyłącza sterowniczego.

Zasadniczą zaletą zaworu według wynalazku jest prostota jego konstrukcji i pewność działania. Dzięki zastosowaniu tłoczka pośredniego z kryzą, na którą oddziałuje ciśnienie równe ciśnieniu medium w odbiorniku, a także właściwemu wykonaniu tłoczka wykonawczego z elementem końcowym grzybka w postaci płytki walcowej, uzyskuje się równoważenie ciśnień w zaworze zwrotnym i tłumienie drgań elementów wykonawczych tego zaworu. Współosiowe usytuowanie tłoczka wykonawczego, tłoczka pośredniego oraz tłoczka sterującego z popychaczem pozwala przy tym na równomierne i prostoliniowe ruchy posuwiste elementów zaworu, dzięki czemu zawór ma dużą trwałość i jest mało podatny na uszkodzenia. Prostota budowy umożliwia przy tym łatwy demontaż zaworu oraz jego konserwację i ewentualne naprawy, sprowadzające się w głównej mierze do wymiany uszczelnień.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia zawór zwrotny sterowany w przekroju wzdłużnym w wykonaniu z kanałem w tulei wykonawczej, doprowadzonym pod tłoczek wykonawczy, fig. 2 - tłoczek wykonawczy w przekroju podłużnym dla wykonania zaworu bez kanału w tulei wykonawczej, a fig. 3 - tłoczek wykonawczy dla zaworu bez kanału w tulei wykonawczej w przekroju poprzecznym.

Zawór zwrotny sterowany 1 (fig. 1) posiada korpus 2 zamknięty z dwóch stron pokrywami górną 3 i dolną 4 zamocowanymi złączem gwintowym 5. Korpus 2 wyposażony jest w przyłącze odbiornika A, przyłącze spływowo-zasilające B oraz przyłącze sterownicze C. Poniżej pokrywy górnej 3 w korpusie 2 osadzona jest tuleja wykonawcza 6 z kanałami 7 przyłącza odbiornika A, wewnątrz której osadzony jest przesuwnie wzdłuż osi wzdłużnej O tłoczek wykonawczy 8. Tłoczek wykonawczy 8 posiada od strony pokrywy górnej 3 wewnętrzne wydrążenie 9, w którym osadzona jest sprężyna 10, natomiast z drugiego końca wyposażony jest w stożkowy grzybek 11 z wklejonym od czoła elementem końcowym 12 o postaci płytki walcowej o średnicy zewnętrznej d₁ nieznacznie mniejszej od średnicy wewnętrznej di gniazda zamykającego 13 współpracującego ze stożkową powierzchnią grzybka 11 oraz wysokości s.. Tuleja wykonawcza 6 wyposażona jest w kanał 14 doprowadzony bezpośrednio pod powierzchnię wewnętrzną 15 pokrywy górnej 3 połączony z kanałami 7 przyłącza odbiornika A. Z drugiego końca korpusu 2 wkręcona jest pokrywa dolna 4, w której osadzony jest przesuwnie wzdłuż osi wzdłużnej O tłoczek sterowniczy 16, przy czym jest on w swej dolnej części wyposażony w kanały 17 połączone poprzez kanały 18 w pokrywie dolnej 4 z kanałem przyłącza sterowniczego C korpusu 2. Od góry do tłoczka sterowniczego 16 zamocowany jest współosiowo złączem gwintowym 19 samohamownym popychacz 20, zachodzący swym swobodnym, drugim końcem pod element końcowy 12 grzybka 11 tłoczka wykonawczego 8. Powyżej tłoczka sterowniczego 16 w komorze 21 korpusu 2 osadzony jest przesuwnie wzdłuż osi wzdłużnej O na popychaczu 20 tłoczek pośredni 22 wyposażony w kryzę 23, przy czym komora 21 połączona jest kanałem 24 z kanałami 7 przyłącza odbiornika A, a także położenie tłoczka pośredniego 22 wyznaczone jest przez wewnętrzny koniec pokrywy dolnej 4. Zarówno tłoczek sterowniczy 16, jak i tłoczek pośredni 22 mają skierowane ku sobie wydrążenia 25, 26, w których osadzona jest sprężyna 27. W położeniu wyjściowym górna czołowa powierzchnia 28 tłoczka sterowniczego 16 oddalona jest od dolnej czołowej powierzchni 29 tłoczka pośredniego 22 wyznaczając tym wielkość wstępnego skoku s₂ tłoczka sterowniczego 16. Tłoczek pośredni 22 wyposażony jest na swej powierzchni bocznej 30 oraz na powierzchni bocznej 31 swej kryzy 23 w uszczelnienia obwodowe 32, 33. Także tłoczek sterowniczy 16 na swej powierzchni bocznej 34 i pokrywa dolna 4 korpusu 2 na swej powierzchni zewnętrznej 35 posiadają odpowiadające im uszczelnienia obwodowe 36, 37 zlokalizowane powyżej kanałów 18 i przyłącza sterowniczego C.

W innym wykonaniu (fig. 2 i fig. 3) zawór zwrotny sterowany 1 wyposażony jest w tłoczek wykonawczy 8 posiadający na długości swej powierzchni bocznej 38 wzdłużne wybranie 39 doprowadzone do kanału 7 przyłącza odbiornika, zastępujące kanał 14 w tulei wykonawczej 6.

W sytuacji wyjściowej zarówno tłoczek sterowniczy 16, tłoczek pośredni 22, jak i tłoczek wykonawczy 8 zajmują skrajne, dolne położenia, co uniemożliwia przepływ medium hydraulicznego między przyłączem odbiornika A, a przyłączem spływowo-zasilającym B. Doprowadzając przez przyłącze sterownicze C medium pod ciśnieniem sterowania powoduje się uniesienie tłoczka sterowniczego 16 o skok s? do góry i wsparcie go o tłoczek pośredni 22. Uniesienie tłoczka sterowniczego 16 powoduje

PL 202 021 B1 ruch ku górze powiązanego z nim popychacza 20, co w warunkach zrównoważonego wewnętrznie ciśnienia medium nad tłoczkiem wykonawczym 8 wywołuje uniesienie grzybka 11 z gniazda zamykającego 13 i początek przepływu medium z kanałów 7 przyłącza odbiornika A do przyłącza spływowozasilającego B. Przepływ ten jest minimalny, ze względu na wąski prześwit między elementem końcowym 12 grzybka 11 a ściankami gniazda zamykającego 13, niemniej jest on wystarczający do spokojnego spadku ciśnienia w kanałach 7 oraz połączonej z nimi kanałem 24 komorze 21 nad kryzą 23 tłoczka pośredniego 22. To obniżenie ciśnienia pozwala następnie na ruch ku górze pod wpływem ciśnienia sterującego i sprężyny 27 tłoczka sterowniczego 16 z popychaczem 20 wraz z tłoczkiem pośrednim 22, co umożliwia podniesienie grzybka 11 o wielkość równą skokowi s₂ tłoczka pośredniego 22 w korpusie 2 i pełny przepływ medium hydraulicznego przez gniazdo zamykające 13. Po odcięciu ciśnienia sterującego przez przyłącze sterownicze C i wyrównaniu ciśnień w kanałach 7 przyłącza odbiornika A oraz przyłączu spływowo-zasilającym C następuje zamknięcie przepływu przez grzybek 11 pod wpływem sprężyny 10 oraz przesunięcie przez grzybek popychacza 20 wraz z tłoczkiem sterowniczym 16 do pozycji wyjściowej. Tłoczek pośredni 22 wróci do pozycji wyjściowej z momentem pojawienia się w kanałach 7 przyłącza odbiornika A, a w konsekwencji nad jego kryzą 23, ciśnienia medium wywołującego siłę wyższą od siły sprężyny 27, co będzie mieć miejsce przy doprowadzeniu medium pod wysokim ciśnieniem z przyłącza spływowo-zasilającego B pod grzybek 11.

Przedstawiony przykład wykonania wynalazku nie wyczerpuje wszystkich możliwości realizacji wynikających z zastrzeżeń patentowych i w ramach tego wynalazku możliwe są różne odmiany oraz modyfikacje.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór zwrotny sterowany, zwłaszcza do stojaków hydraulicznych obudowy górniczej, którego korpus wyposażony jest w przyłącza hydrauliczne odbiornika spływowo-zasilające i sterownicze, a w swym wnętrzu posiada z jednej strony tłoczek wykonawczy ze stożkowym grzybkiem usytuowany przesuwnie wzdłuż osi wzdłużnej w tulei wykonawczej połączonej kanałami z przyłączem odbiornika, a z drugiej strony ma również przesuwny wzdłuż osi wzdłużnej tłoczek sterujący współpracujący z kanałami przyłącza sterowniczego, wyposażony w sprzężony z nim na stałe popychacz służący do sterowania tłoczka wykonawczego, przy czym osie wzdłużne tłoczka wykonawczego, tłoczka sterowniczego i popychacza pokrywają się ze sobą, znamienny tym, że posiada nad tłoczkiem sterowniczym (16) tłoczek pośredni (22) osadzony współosiowo przesuwnie na popychaczu (20), wyposażony w kryzę (23) zewnętrzną wchodzącą do komory (21) korpusu (2) połączonej kanałem (24) z komorą (7) przyłącza odbiornika (A), natomiast tłoczek wykonawczy (8) wyposażony jest na powierzchni czołowej grzybka (11) w element końcowy (12) zasadniczo walcowy o średnicy zewnętrznej (d₂) nieznacznie mniejszej od średnicy wewnętrznej (dl gniazda zamykającego (13) współpracującego z grzybkiem (11) i wysokości (sO dobranej do wstępnego skoku (s₂) tłoczka sterowniczego (16).
2. 2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że tłoczek wykonawczy (8) posiada od strony pokrywy górnej (3) korpusu (2) wewnętrzne wydrążenie (9), w którym osadzona jest sprężyna (10), przy czym tuleja wykonawcza (6) ma kanał (14) doprowadzony bezpośrednio pod powierzchnię wewnętrzną (15) pokrywy (3).
3. 3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zarówno tłoczek wykonawczy (8) posiada od strony pokrywy górnej (3) korpusu (2) wewnętrzne wydrążenie (9), w którym osadzona jest sprężyna (10), przy czym w swej powierzchni bocznej (38), współpracującej z tuleją wykonawczą (6) posiada wzdłużne wybranie (39) dochodzące do kanału (7) tulei wykonawczej.
4. 4. Zawór według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że wysokość (sO elementu końcowego (12) grzybka (11) tłoczka wykonawczego (8) jest co najwyżej równa wstępnemu skokowi (s₂) tłoczka sterowniczego (16).
5. 5. Zawór według zastrz. 4, znamienny tym, że element końcowy (12) ma postać płytki walcowej, mocowanej na sztywno do grzybka (11), przy czym jego wysokość (s.1) jest mniejsza od wstępnego skoku (s₂) tłoczka sterowniczego (16).
6. 6. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że zarówno tłoczek pośredni (22) jak i tłoczek sterowniczy (16) mają skierowane ku sobie wydrążenia (25, 26), w których osadzona jest sprężyna (27).
7. 7. Zawór według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że wielkość skoku (s₂) tłoczka pośredniego (22) jest korzystnie równa wielkości skoku tłoczka wykonawczego (8).

   PL 202 021 B1
8. 8. Zawór według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że popychacz (20) osadzony jest w tłoczku sterowniczym (6) złączem gwintowym (19) samohamownym.
9. 9. Zawór według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że powierzchnia przekroju tłoczka sterowniczego (16) jest w przybliżeniu równa sumie powierzchni przekroju tłoczka wykonawczego (8) i powierzchni kryzy (23) tłoczka pośredniego (23).
10. 10. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że tłoczek pośredni (22) na swej powierzchni bocznej (30) oraz na powierzchni bocznej (31) swej kryzy (23) posiada uszczelnienia obwodowe (32, 33).
11. 11. Zawór według zastrz. 1 albo 10, znamienny tym, że tłoczek sterowniczy (16) na swej powierzchni bocznej (34), a także pokrywa dolna (4) korpusu (2), w której jest on osadzony przesuwnie, na swej powierzchni zewnętrznej (35) są wyposażone w uszczelnienia obwodowe (36, 37) zlokalizowane powyżej kanałów (18) przyłącza sterowniczego (C).