PL204040B1

PL204040B1 - Spark-proof electro hydraulic valve distributor with increased flow

Info

Publication number: PL204040B1
Application number: PL369039A
Authority: PL
Inventors: Jan Jagła; Andrzej Kołodziejczyk; Zygmunt Haber; Jurand Sobczyk; Jacek Tomaszkiewicz; Marian Łucka
Original assignee: Ct Elektryfikacji I Automatyza
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2009-12-31
Also published as: PL369039A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest iskrobezpieczny, elektrohydrauliczny rozdzielacz zaworowy o zwię kszonym przepł ywie, przeznaczony do zasilania ukł adów hydraulicznych w sterowaniu obudowy górniczej, kombajnu górniczego oraz maszyn i urządzeń górniczych.The subject of the invention is an intrinsically safe, electro-hydraulic valve distributor with an increased flow, intended for supplying hydraulic systems in the control of a mining support, a shearer loader, as well as mining machines and devices.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL 199 474 zawór sterujący, zwłaszcza do hydraulicznych urządzeń górniczych wyposażony we wkład zaworowy w postaci naboju, którego jednoczęściowa lub wieloczęściowa obudowa posiada otwór wlotowy przewodu ciśnieniowego medium, otwór przyłączeniowy obornika, otwór wlotowy do obiegu spływowego i otwór osiowy dla elementu zamykającego, posiadającego powierzchnię zamykającą. Element zamykający unoszony jest z gniazda zaworowego przyporządkowanego jego powierzchni zamykającej, zlokalizowanego pomiędzy otworem wlotowym, a otworem przyłączeniowym za pomocą urządzenia włączającego.A control valve is known from the Polish patent specification No. PL 199 474, especially for hydraulic mining equipment, equipped with a valve insert in the form of a cartridge, the one-piece or multi-part casing of which has an inlet hole for the medium pressure conduit, a manure connection hole, an inlet hole for the drainage circuit and an axial hole for a closure element having a closure surface. The closure element is lifted from the valve seat associated with its closure surface, located between the inlet opening and the connection opening by means of a switching device.

Z uniesieniem elementu zamykającego z gniazda zaworowego sprzężony jest ruch rozdzielania połączenia między otworem przyłączeniowym a otworem wlotowym. Jednocześnie element zamykający w postaci suwaka sterującego posiada powierzchnię zamykającą w postaci kołnierza oporowego i część ruchomą mechanizmu zamykają cego w postaci odcinka trzonu. Odcinek trzonu podczas ruchu unoszenia elementu zamykającego zanurza się w odcinku otworowym otworu osiowego zamykającego kanał radialny, połączony z obiegiem spływowym. Gniazdo zaworowe, jako część tulei zaworowej jest wymienne, a średnica nominalna zaworu jest zmieniana za pomocą dyszy.The lifting of the closure element from the valve seat is coupled with a movement separating the connection between the connection opening and the inlet opening. At the same time, the closing element in the form of a control slide has a closing surface in the form of a stop collar and a movable part of the closing mechanism in the form of a shaft section. The section of the shank, during the lifting movement of the closing element, is immersed in the opening section of the axial opening closing the radial channel connected to the flow circuit. The valve seat as part of the valve sleeve is replaceable and the nominal diameter of the valve is changed by means of a nozzle.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr PL 200 218 sterowany zawór zwrotny o przepł ywie osiowym, którego korpus skł ada się z moduł u wysokociś nieniowego zawierają cego zawór zwrotny, a którego trzpień dociskany jest do gniazda zaworu sprężyną oraz ciśnieniem cieczy przestrzeni roboczej odbiornika oraz modułu niskociśnieniowego w osi. Jego przesuwna tuleja przelotowa przez którą przepływa czynnik roboczy magistrali zasilającej do i z odbiornika. Na zewnątrz tulei osadzono posobnie przesuwne dwa sterujące tłoczki.Also known from the Polish patent specification No. PL 200 218 is a controlled axial flow check valve, the body of which consists of a high-pressure module containing a check valve, and the spindle of which is pressed against the valve seat by a spring and the fluid pressure of the working space of the receiver, and low pressure module on the axis. Its sliding through sleeve through which the working medium of the power bus flows to and from the receiver. On the outside of the sleeve, two control pistons are mounted in tandem.

Ujawniono także w polskim opisie patentowym nr PL 195 576 zawór sterujący posiadający w otworze mocują cym obudowy tuleję wykonawczą , w której przesuwnie osadzono pierwszy tł ok oraz tuleję rozdzielczą sterującą. W niej przesuwnie osadzony jest sterujący tłok. Pierwszy tłok połączono z tł okiem sterują cym gwintowym. Przepł yw medium hydraulicznego pod wysokim ciś nieniem otwierany lub zamykany jest grzybkiem pierwszego tłoka, który w sąsiedztwie pierścienia uszczelniającego prowadzony jest w tulei wykonawczej bezuszczelnieniowo. Grzybek dociskany jest do pierścienia uszczelniającego sprężyną dociskową. Przednia część tłoka sterującego służąca do zamykania otworów przelotowych tulei sterującej prowadzona jest również bezuszczelnieniowo i swą powierzchnią czołową, stożkową, współpracuje z odpowiadającą jej powierzchnią uszczelniającą, też stożkową, pierścienia uszczelniającego. Tuleja sterująca ma otwory odciążające połączone obiegiem hydraulicznym z przyłączem spływowym. Medium pod wysokim ciśnieniem podawane jest z przyłącza zasilania wysokociśnieniowego do przyłącza odbiornika stopniowo w ramię otwierania grzybka tłoka przy sukcesywnym zamykaniu tłokiem sterującym otworów przelotowych w obiegu hydraulicznym przyłącza spływowego.The Polish patent specification No. PL 195 576 also discloses a control valve with an actuating sleeve in the housing mounting hole, in which the first piston is slidably mounted, and a control distributor sleeve. A control piston is slidably mounted in it. The first piston is connected to this with a threaded steering eye. The flow of the hydraulic medium under high pressure is opened or closed by the plug of the first piston, which, in the vicinity of the sealing ring, is guided in the sealing sleeve without seals. The disc is pressed against the sealing ring by a pressure spring. The front part of the control piston used to close the through holes of the control sleeve is also guided sealing-free and with its conical face, it cooperates with the corresponding sealing surface, also conical, of the sealing ring. The control sleeve has relief holes connected by a hydraulic circuit to the drain connection. The medium under high pressure is fed from the high-pressure supply connection to the receiver connection gradually into the opening arm of the piston head with successive closing of the through holes in the hydraulic circuit of the discharge connection with the control piston.

Znane rozwiązania mają nominalną średnicę przepływu wynoszącą do 10 mm.Known solutions have a nominal flow diameter of up to 10 mm.

Iskrobezpieczny, elektrohydrauliczny rozdzielacz zaworowy o zwiększonym przepływie, według wynalazku, składający się z zespołu sterującego z elektromagnesem i korpusu hydraulicznego z kanałami i gniazdami zasilania, spływu i odbioru zawierającego wymienne wkłady zaworowe składające się z tulei złożonej z tłoczka, sprężyny i grzybka, charakteryzuje się tym, że od dołu do korpusu hydraulicznego, o jednolitej konstrukcji, wkręcone są dwa wkłady zaworowe, a od góry rozłącznie przymocowany jest jeden zespół sterujący, przy czym całość stanowi jeden blok urządzenia. Każdy wkład zaworowy ma tuleję zewnętrzną podzieloną na tuleję górną, w której znajduje się zawór spływowy złożony z tłoczka i gwintowaną tuleję dolną, w której znajduje się zawór zasilania składający się z grzybka, sprężyny i gniazda uszczelniającego. Na średnicy wewnętrznej w tulei górnej, w miejscu dolnej krawędzi podtoczenia znajduje się ostra krawędź, zapewniająca szczelność tłoczka i zapobiegająca przeciekom z zasilania do spływu podczas maksymalnie otwartego zasilania.An intrinsically safe, electro-hydraulic valve distributor with increased flow, according to the invention, consisting of a control unit with an electromagnet and a hydraulic body with channels and sockets for supply, return and reception, containing replaceable valve inserts consisting of a sleeve composed of a piston, a spring and a disc, characterized by this that two valve inserts are screwed to the bottom of the hydraulic body of a uniform structure, and one control unit is detachably attached from above, the whole being one unit of the device. Each valve cartridge has an outer sleeve divided into an upper sleeve, in which there is a drain valve composed of a plunger, and a threaded lower sleeve in which there is a supply valve consisting of a plug, spring and sealing seat. There is a sharp edge on the inner diameter in the upper sleeve, in the place of the lower edge of the groove, which ensures the tightness of the piston and prevents leakage from the supply to the runoff during the maximum open supply.

W odmianie rozdzielacza istotą jest to, że od dołu do korpusu hydraulicznego o jednolitej konstrukcji wkręconych jest osiem wkładów zaworowych, a od góry rozłącznie przymocowane są cztery zespoły sterujące, przy czym całość stanowi jeden blok urządzenia. Każdy wkład zaworowy ma również tuleję zewnętrzną podzieloną na tuleję górną, w której znajduje się zawór spływowy złożony z tłoczka i gwintowaną tuleję dolną, w której znajduje się zawór zasilania złożony z grzybka, sprężynyIn the variant of the distributor, the essence is that eight valve inserts are screwed into the hydraulic housing of a uniform structure from the bottom, and four control units are detachably attached from the top, the whole being one block of the device. Each valve insert also has an outer sleeve divided into an upper sleeve, in which there is a drain valve composed of a plunger, and a threaded lower sleeve, in which there is a supply valve composed of a plug, a spring

PL 204 040 B1 i gniazda uszczelniają cego, przy czym na ś rednicy wewnę trznej w tulei górnej, w miejscu dolnej krawędzi podtoczenia znajduje się ostra krawędź, zapewniająca szczelność tłoczka zapobiegająca przeciekom z zasilania do spływu podczas maksymalnie otwartego zasilania.There is a sharp edge on the inner diameter of the upper sleeve, in the place of the lower edge of the groove, ensuring the tightness of the piston, preventing leakage from the supply to the drain during the maximum open supply.

Zaletą nowego rozwiązania, w obu odmianach, jest zwiększona szybkość sterowania ruchem sekcji obudowy górniczej jak i kombajnu górniczego. Kolejną zaletą jest zapewnienie iskrobezpieczeństwa poprzez zastosowanie zespołu sterującego, co jest niezwykle istotne w warunkach zagrożenia wybuchami na dole kopalni. Zaletami są, ze względu na jednolitą konstrukcję korpusu hydraulicznego rozdzielacza zaworowego, tzn. bez doczepiania do korpusu dodatkowych elementów, małe gabaryty, mniejszy ciężar rozdzielacza i łatwość montażu.The advantage of the new solution, in both variants, is the increased speed of controlling the movement of the mining support section and the shearer loader. Another advantage is ensuring intrinsic safety through the use of a control unit, which is extremely important in the conditions of explosion hazard at the bottom of the mine. The advantages are, due to the uniform structure of the hydraulic body of the valve manifold, i.e. without any additional elements being attached to the body, small dimensions, lower weight of the manifold and ease of assembly.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono, w przykładach wykonania, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku rozdzielacza, fig. 2 - widok czoła rozdzielacza, fig. 3 - przekrój korpusu rozdzielacza w miejscu gniazda zasilania i gniazda spływu, fig. 4 - przekrój jednego wkładu zaworu rozdzielacza, fig. 5 - półprzekrój wkładu zaworu i przekrój gniazda odbioru w lewym korpusie hydraulicznym, a w prawym korpusie półwidok gniazda na wkład zaworowy i przekrój gniazda odbioru i fig. 6 widok czoła odmiany urządzenia.The subject of the invention has been shown in the examples of embodiments, in which Fig. 1 shows a side view of the distributor, Fig. 2 - a front view of the distributor, Fig. 3 - a cross-section of the distributor body in the place of the supply and outlet points, Fig. 4 - cross-section of one distributor valve cartridge, Fig. 5 - a half-section of the valve insert and a cross-section of the receiving seat in the left hydraulic body, and in the right body, a half-view of the valve insert seat and a cross-section of the receiving seat, and Fig. 6 - front view of the device variant.

Do korpusu hydraulicznego 1 na fig. 1, fig 2, fig. 3, fig. 4 oraz fig. 5 rozdzielacza zaworowego jest przymocowany rozłącznie, śrubami 2 zespół sterujący 3 wyposażony w iskrobezpieczny elektromagnes 4 z dwoma niezależnymi cewkami, z rozdzielaczami pilotującymi 5. Od dołu korpusu hydraulicznego 1 są wkręcone dwa niezależne i wymienne w całości wkłady zaworowe 6. Drugi wkład zaworowy jest identyczny. Oba wkłady zaworowe 6 są wyposażone po jednym zaworze zasilania 7 i po jednym zaworze spływu 8. W dolnej części korpusu hydraulicznego 1, po stronie lewej znajduje się gniazdo zasilania 9, a po prawej usytuowane jest gniazdo spływu 10, a ponadto znajdują się wybrania 11, po lewej, prawej stronie i w środku. W wybraniach 11 swobodnie umieszczone są przetyczki 12 celem zabezpieczenia przewodów hydraulicznych w gniazdach 9, 10.To the hydraulic housing 1 in Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 and Fig. 5 the valve distributor is detachably attached by means of screws 2 a control unit 3 equipped with an intrinsically safe electromagnet 4 with two independent coils, with pilot distributors 5. At the bottom of the hydraulic housing 1, two independent and fully replaceable valve inserts 6 are screwed in. The second valve insert is identical. Both valve inserts 6 are equipped with one feed valve 7 and one drain valve 8 each. In the lower part of the hydraulic housing 1, on the left side there is a feed socket 9, and on the right side there is a drain socket 10, and there are recesses 11, on the left, right and center. In the recesses 11, pins 12 are freely placed in order to secure the hydraulic lines in sockets 9, 10.

Według fig. 2 znajdują się dwa otwory na przetyczkę 12 do gniazda odbioru 13, które należy do jednego wkładu zaworu 6, zaś drugie gniazdo odbioru 13 należy do drugiego wkładu zaworu 6 i mieści się w tyle korpusu hydraulicznego 1 w osi pierwszego gniazda odbioru 13 usytuowanego z przodu.According to Fig. 2, there are two pin holes 12 for the receiving seat 13, which belong to one valve cartridge 6, and the second receiving seat 13 belongs to the second valve cartridge 6 and is located in the back of the hydraulic body 1 in the axis of the first receiving seat 13 located in front of.

Gniazdo zasilania 9 pokazane na fig. 3 połączone jest z otworem zasilającym 14, z którego zasilane są wkłady zaworowe 6 a gniazdo spływowe 10 ze spływem 15 umożliwiające wypływ medium z wysterowanych wkładów zaworowych 6 do gniazda spływu 10.The inlet 9 shown in Fig. 3 is connected to the inlet 14, from which the valve inserts 6 are supplied, and the outlet 10 with a flow 15 enables the outflow of the medium from the actuated valve inserts 6 to the outlet 10.

Tuleja zewnętrzna podzielona jest na górną i dolną, co pokazano na fig. 4. W tulei górnej 16 mieści się zawór spływowy 8 złożony z tłoczka 20, który w górnej części ma gumowe uszczelnienie 18. W dolnej gwintowanej tulei 19 mieści się zawór zasilania 7 złożony z grzybka 17, sprężyny 21 i gniazda uszczelniającego 22. Obie tuleje 16, 19 na średnicy zewnętrznej wyposażone są w uszczelnienia gumowe 23.The outer sleeve is divided into an upper and a lower sleeve, as shown in Fig. 4. The upper sleeve 16 houses a drain valve 8 composed of a plunger 20, which has a rubber seal 18 in the upper part. The lower threaded sleeve 19 houses the supply valve 7, assembled from the disc 17, the spring 21 and the sealing seat 22. Both the sleeves 16, 19 on the outside diameter are equipped with rubber seals 23.

W górnej części korpusu hydraulicznego 1, uwidocznionego na fig. 5, znajdują się gniazda z otworami zasilania 24, odbiorów 25 i spływów 26, do których przymocowany jest korpus hydrauliczny z rozdzielaczami pilotującymi 5 zespołu sterującego 3 z iskrobezpiecznym elektromagnesem 4. We wkładzie zaworu 6 znajduje się ostra krawędź 27, 28 która jest wykonana na wewnętrznej średnicy górnej tulei 16 inne otwory zasilania 29, 30, 31,32.In the upper part of the hydraulic body 1, shown in Fig. 5, there are sockets with openings for supply 24, receivers 25 and outlets 26, to which the hydraulic body with pilot manifolds 5 of the control unit 3 with an intrinsically safe electromagnet 4 is attached. there is a sharp edge 27, 28 which is formed on the inner diameter of the upper sleeve 16, other feed openings 29, 30, 31, 32.

W odmianie urządzenia uwidocznionej na fig. 6 pokazano cztery rozdzielacze zaworowe, a każdy z nich ma po dwa wkłady zaworowe 6, które wmontowane są w korpus hydrauliczny 1 wykonany w całości jako element jednolity. W górnej części dla każdej pary zaworu 6 przymocowane są śrubami 2 zespoły sterujące 3. W dolnej części korpusu hydraulicznego 1 widoczne są otwory na przetyczki 12 do gniazd odbioru 13, naprzeciw tych gniazd z tyłu korpusu hydraulicznego 1 znajdują się drugie gniazda odbioru 13 z otworami na przetyczki 12. W tej samej części korpusu hydraulicznego 1, po prawej stronie w miejscu wybrania 11 znajdują się dwa otwory na przetyczkę 12 do gniazda zasilania 9, a naprzeciw tego gniazda 9 z tyłu korpusu hydraulicznego 1 również w wybraniu 11 znajdują się dwa otwory na przetyczkę 12 do gniazda spływu 10.In the variant of the device shown in Fig. 6, there are shown four valve distributors, each of them having two valve inserts 6, which are mounted in the hydraulic body 1 made entirely as a unitary element. In the upper part, 2 control units 3 are attached with screws for each pair of valves 6. In the lower part of the hydraulic body 1 there are openings for pins 12 for receiving sockets 13, opposite these sockets on the back of the hydraulic body 1 there are second receiving sockets 13 with holes for pins 12. In the same part of the hydraulic body 1, on the right, in the recess 11, there are two holes for a pin 12 for power socket 9, and opposite this socket 9 on the back of the hydraulic body 1 also in the recess 11 there are two holes for a pin 12 to drain socket 10.

Zasada działania w obu odmianach jest następująca: Po wysterowaniu zespołu sterującego 3 i podanie określonego ciśnienia z otworu 14 na otwór 24, a dalej na otwór 25, a z niego na tłoczek 20 lewego wkładu zaworu 6 i gdy ten tłoczek 20 wykona ruch na długości 4 mm i swoją większą średnicą znajdzie się na ostrej krawędzi 27, wówczas następuje maksymalne otwarcie otworów zasilania 29. Ostra krawędź jest wykonana na wewnętrznej średnicy tulei 16 w miejscu dolnej krawędzi podtłoczenia. Mimo maksymalnego otwarcia otworów zasilania 29, nie ma przecieku, ponieważ uniemożliwia go ostra krawędź 27.The principle of operation in both versions is as follows: After actuating the control unit 3 and applying a certain pressure from the opening 14 to the opening 24, and then to the opening 25, and from there to the plunger 20 of the left valve cartridge 6, and when the plunger 20 moves along a length of 4 mm and its larger diameter is on the sharp edge 27, then the feed openings 29 are opened to the maximum. The sharp edge is made on the inner diameter of the sleeve 16 at the lower edge of the relief. Even though the feed openings 29 are fully open, there is no leakage as the sharp edge 27 prevents it.

PL 204 040 B1PL 204 040 B1

Kiedy tłoczek 20 wykona pełny skok - 4 5 mm i mniejsza średnica 28 naciśnie na powierzchnię czołową grzybka 17 powodując jednocześnie ugięcie sprężyny 21, to wówczas następuje zamknięcie otworów spływowych 32 i medium z otworów zasilania 29 przepływa otworami 30 do otworu 31, a dalej do gniazda odbioru 13, by następnie, do przestrzeni siłownika.When the plunger 20 makes a full stroke - 4.5 mm and the smaller diameter 28 presses against the face of the plug 17, causing at the same time a deflection of the spring 21, then the flow holes 32 are closed and the medium from the supply holes 29 flows through the holes 30 to the hole 31, and then to the seat. receiving 13, then to the actuator space.

Po wyłączeniu zespołu sterującego 3 i zaniku ciśnienia na tłoczku 20, zostaje on, pod działaniem siły sprężyny 21 na grzybek 17, przesunięty do górnego położenia przed jego wysterowaniem, a jednocześnie przesuwając się otwiera otwory spływowe 32. Grzybek 17 przesuwając tłoczek 20 i osiągając swoje pierwotne położenie, odcina otwory zasilania 29 i medium nie przepływa do gniazda odbioru 13, natomiast medium z gniazda wypływa otworami 32 do spływu 15, a stąd do gniazda spływowego 10.After switching off the control unit 3 and the pressure on the piston 20 is released, it is moved to the upper position by the force of the spring 21 on the poppet 17 before it is actuated, and at the same time it slides open the flow holes 32. The poppet 17 moves the piston 20 and reaches its original position. position, cuts off the feed openings 29 and the medium does not flow to the receiving socket 13, while the medium from the socket flows out through the openings 32 to the drain 15, and hence to the drain 10.

Z chwilą wyłączenia zespołu sterującego 3 zostaje przesterowany rozdzielacz pilotujący 5, z którego był zasilany tłoczek 20, a medium z otworu odbioru 25 wypływa otworem 26 do spływu 15, a stąd do gniazda spływowego 10. Działanie drugiego wkładu zaworowego jest identyczne.When the control unit 3 is switched off, the pilot distributor 5, from which the piston 20 was supplied, is overridden, and the medium from the receiving opening 25 flows through the drain port 15 and hence into the drain port 10. The operation of the second valve cartridge is identical.

Przedmiot wynalazku może znaleźć zastosowanie również do sterowania urządzeń i maszyn w miejscach zagrożonych poza przemysłem górniczym, gdzie wymagana jest iskrobezpieczność i prostota wykonania.The subject of the invention can also be used to control devices and machines in hazardous places outside the mining industry, where intrinsic safety and simplicity of implementation are required.

Claims

1. Intrinsically safe, electro-hydraulic valve manifold with increased flow, consisting of a control unit with an electromagnet and a hydraulic body with channels and sockets for supply, return and reception, containing replaceable valve inserts containing a sleeve composed of a piston, spring and disc, characterized in that from the bottom to hydraulic housing (1 with a uniform structure, two valve inserts (6) are screwed in, and one control unit (3) is detachably attached from the top, where the whole is one device block, and each valve insert (6) has an outer sleeve divided into a sleeve the upper (16) with the drain valve (8) consisting of the piston (20) and the threaded lower sleeve (19) with the supply valve (7) consisting of the poppet (17), spring (21) and sealing sockets (22), while on the inner diameter of the upper sleeve (16), at the lower edge of the groove, there is a sharp edge (27), ensuring the tightness of the piston (17) to prevent leakage from the feed to the run-off (15) during maximum open feed.

2. Intrinsically safe, electro-hydraulic valve manifold with increased flow, consisting of a control unit with an electromagnet and a hydraulic body with channels and sockets for supply, return and reception, containing replaceable valve inserts containing a sleeve composed of a piston, spring and plug, characterized by that from the bottom to of the hydraulic body (1) with a uniform structure, eight valve inserts (6) are screwed in, and four control units (3) are detachably attached at the top, the whole being one device block, and each valve insert (6) has an outer sleeve divided into the upper sleeve (16) with the drain valve (8) consisting of the piston (20) and the threaded lower sleeve (19) with the supply valve (7) consisting of the poppet (17), spring (21) and sealing sockets (22), while on the inner diameter of the upper sleeve (16), at the lower edge of the groove, there is a sharp edge (27), ensuring pressure-tightness a valve (17) to prevent leakage from the feed to the run-off (15) when the feed is fully open.