PL215669B1 - Zawór przeciazeniowy z funkcja ograniczania cisnienia - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór przeciążeniowy z funkcją ograniczania ciśnienia do obsługi dwustronnie działającego siłownika, wyposażonego w blok zaworowy.

Zawór przeciążeniowy tego typu jest przykładowo omawiany w opisie DE 199 25 204 B4. Ma on tę zaletę, że siłownik po każdym uruchomieniu poprzez zasilenie pierwszych względnie drugich kanałów ustalany jest hydraulicznie w każdorazowo osiągniętym położeniu, i nie może być przestawiony poprzez działające na niego obciążenie. Dalsze przestawianie działającego dwustronnie siłownika jest możliwe tylko wtedy, gdy albo pierwsze albo drugie kanały ponownie zasilone będą środkiem ciśnieniowym. Ten środek ciśnieniowy, za pomocą tłoka zderzakowego steruje później mianowicie automatycznie zaworem zwrotnym usytuowanym na drodze odpływu zmniejszającej się przestrzeni ciśnieniowej siłownika. Sterowanie to odbywa się przeciw sile sprężyny zamykającej zaworu w pozycji otwarcia tak, że środek ciśnieniowy może tu odpływać do zbiornika.

Problem występujący w przypadku znanego zaworu przeciążeniowego polega na tym, że z powodu blokady dróg odpływu w stanie przeciążenia i sił działających na siłownik, może wystąpić niedopuszczalnie wysokie ciśnienie w układzie hydraulicznym, które prowadzi do uszkodzenia układu hydraulicznego, przykładowo poprzez rozerwanie korpusu siłownika, pękanie przewodów, lub zniszczenie uszczelnień. Problem ten jest zwykle rozwiązywany przez zastosowanie zaworów ograniczających ciśnienie, przyłączonych do siłownika, za pomocą których, w przypadku przeciążenia, środek ciśnieniowy może być usunięty z przeciążonych przestrzeni roboczych siłownika.

Przedmiotem wynalazku jest zawór przeciążeniowy z funkcją ograniczania ciśnienia do obsługi działającego dwustronnie siłownika hydraulicznego z blokiem zaworowym. Zawór ten zawiera pierwsze kanały przyłączone do pierwszej przestrzeni roboczej siłownika i drugie kanały, które przyłączone są do drugiej przestrzeni roboczej siłownika, oraz pierwszy, sterowany zawór zwrotny przyporządkowany pierwszym kanałom, którego element zamykający obciążony w kierunku zamykania sprężyną, umożliwia dopływ środka ciśnieniowego do pierwszej przestrzeni roboczej siłownika i przerywa odpływ środka ciśnieniowego z tej przestrzeni roboczej, a ponadto drugi, sterowany zawór zwrotny którego element zamykający obciążony sprężyną w kierunku zamykania, umożliwia dopływ środka ciśnieniowego do drugiej przestrzeni roboczej siłownika i przerywa odpływ środka ciśnieniowego z tej przestrzeni roboczej. Pierwsze kanały i drugie kanały przyłączone są alternatywnie do źródła środka ciśnieniowego znajdującego się pod ciśnieniem, lub do zbiornika ciśnieniowego, który nie znajduje się pod ciśnieniem. Obydwa zawory zwrotne usytuowane są przeciwlegle do siebie na wspólnej osi i między tymi obydwoma zaworami zwrotnymi usytuowany jest działający dwustronnie tłok zderzakowy przesuwany wzdłuż tej osi, który to tłok przy zasilaniu środkiem ciśnieniowym pierwszego kanału steruje elementem zamykającym drugiego zaworu zwrotnego a przy zasilaniu środkiem ciśnieniowym drugiego kanału steruje elementem zamykającym pierwszego zaworu zwrotnego.

Istota wynalazku polega na tym, że zawór ograniczający ciśnienie usytuowany w bloku zaworowym przyłączony jest od strony ciśnieniowej między pierwszym zaworem zwrotnym i siłownikiem do pierwszych kanałów, a drugi zawór ograniczający ciśnienie, usytuowany w bloku zaworowym przyłączony jest od strony ciśnieniowej między drugim zaworem zwrotnym i siłownikiem do drugich kanałów.

Korzystnie, wewnątrz bloku zaworowego, pierwszy zawór ograniczający ciśnienie, od strony bezciśnieniowej przyłączony jest przed drugim zaworem zwrotnym do drugich kanałów, a drugi zawór ograniczający ciśnienie od strony bezciśnieniowej, wewnątrz bloku zaworowego, przyłączony jest przed pierwszym zaworem zwrotnym do pierwszych kanałów.

Zawory ograniczające ciśnienie wyposażone są każdorazowo w obciążony sprężyną element zamykający, przy czym pierwsze dwa kanały przebiegają przez komorę sprężyny drugiego zaworu ograniczającego ciśnienie, a drugie kanały przebiegają przez komorę sprężyny pierwszego zaworu ograniczającego ciśnienie.

W rozwiązaniu według wynalazku, tłok zderzakowy wyposażony jest w korpus tłoka o większej średnicy, usytuowany w części środkowej tłoka i po obydwu stronach wyposażony jest w tłoczyska działające na elementy zamykające obydwu zaworów zwrotnych.

W korzystnym rozwiązaniu, korpus tłoka, tłoka zderzakowego jest prowadzony z uszczelnieniem metalowym w odpowiednim otworze bloku zaworowego, a na powierzchniach pierścieniowych otaczających tłoczysko, wyposażony jest w uszczelnienia, które w obydwu położeniach końcowych korpusu tłoka przylegają każdorazowo szczelnie, w kierunku osiowym do odpowiednich powierzchni współpracujących zaworów zwrotnych.

PL 215 669 B1

Korpus tłoka zderzakowego wyposażony jest na obwodzie w jedno, lub większą ilość uszczelnień pierścieniowych, które przylegają szczelnie do wewnętrznego obwodu odpowiedniego otworu w bloku zaworowym, a ponadto tłok zderzakowy, przy braku zasilania środkiem ciśnieniowym, podtrzymywany jest w środkowym położeniu neutralnym za pomocą obustronnie usytuowanych sprężyn cofających.

Według wynalazku, blok zaworowy wyposażony jest w otwory mocujące, służące do kołnierzowego zamocowania na siłowniku, i ma wymiary około 40 mm x 60 mm x 90 mm.

W przypadku zaworu przeciążeniowego zgodnego z wynalazkiem, urządzenia chroniące siłownik przed przeciążeniem są w zwarty sposób włączone do bloku zaworowego zaworu przeciążeniowego.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku, środek ciśnieniowy odprowadzany z zaworów ograniczających ciśnienie, w przypadku wystąpienia przeciążenia, w bloku zaworowym pozostaje w układzie hydraulicznym i nie wydostaje się do atmosfery. Dzięki temu zmniejsza się straty środka ciśnieniowego i ograniczane jest zanieczyszczenie środowiska.

Zawór przeciążeniowy według wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu hydraulicznego zaworu przeciążeniowego według wynalazku, fig. 2 - przekrój poziomy bloku zaworowego zaworu przeciążeniowego według wynalazku wraz z usytuowanymi w nim zaworami zwrotnymi i zaworami ograniczającymi ciśnienie, fig. 3 - zawór przeciążeniowy według wynalazku z alternatywnie ukształtowanym tłokiem zderzakowym w takim samym przekroju jak na fig. 2.

Blok zaworowy zaworu przeciążeniowego na rysunku został oznaczony oznacznikiem 1. Blok zaworowy ma wymiary około 40 mm x 60 mm x 90 mm. W bloku zaworowym 1 znajdują się pierwsze kanały 2, które prowadzą od przyłącza A do przyłącza A1, a ponadto drugie kanały 3, które prowadzą od przyłącza B do przyłącza B1. Przyłącza A i B są alternatywnie przyłączane do znajdującego się pod ciśnieniem źródła środka ciśnieniowego P, lub do zbiornika środka ciśnieniowego nie znajdującego się pod ciśnieniem. Do przyłącza A1 przyłączona jest pierwsza przestrzeń robocza 4 siłownika 5. Do przyłącza B1 przyłączona jest druga przestrzeń robocza 6 tego siłownika 5.

W bloku zaworowym 1 usytuowane są ponadto obciążone sprężyną zawory zwrotne 7 i 8. Pierwszy zawór zwrotny 7 jest w ten sposób przyłączony do pierwszego kanału 2, że pozwala na przepływ środka ciśnieniowego z A do A1, to znaczy, pozwala na zasilanie środkiem pod ciśnieniem pierwszej przestrzeni roboczej 4 siłownika 5 i przerywa przepływ powrotny środka ciśnieniowego z A1 do A, to znaczy, przerywa odpływ środka ciśnieniowego z tej przestrzeni siłownika 5. Drugi zawór zwrotny 8 jest w ten sposób przyłączony do drugich kanałów 3, że pozwala on na przepływ z B do B1, to znaczy, na zasilanie środkiem ciśnieniowym przestrzeni roboczej 6 siłownika 5 i przerywa przepływ zwrotny z B1 do B, to znaczy, odpływ środka ciśnieniowego z przestrzeni roboczej 6 siłownika 5. Obydwa zawory zwrotne 7 i 8 są zbudowane jako zawory sterowane, a mianowicie, przedstawiono to, że przy zasilaniu środkiem ciśnieniowym zaworu zwrotnego 7, zawór zwrotny 8 jest sterowany, a przy zasilaniu środkiem ciśnieniowym zaworu zwrotnego 8 sterowany jest zawór zwrotny 7. Sterowanie obydwu zaworów zwrotnych 7 i 8 zaznaczone jest na fig. 1 poprzez linie kreskowe. Konkretne przeprowadzanie tego sterowania będzie szczegółowo wyjaśnione poniżej na podstawie fig. 2 i 3.

Jak to dalej wynika z fig. 1, blok zaworowy 1 według wynalazku posiada ponadto dwa zawory ograniczające ciśnienie 9 i 10. Pierwszy zawór ograniczający ciśnienie 9 od strony ciśnieniowej przyłączony jest między pierwszym zaworem zwrotnym 7 i siłownikiem 5 do pierwszych kanałów 2, a od strony bezciśnieniowej, przyłączony jest przed drugim zaworem zwrotnym 8 do drugich kanałów 3. W przeciwieństwie do tego, drugi zawór ograniczający ciśnienie 10, od strony ciśnieniowej, przyłączony jest między drugim zaworem zwrotnym 8 i siłownikiem, w drugim kanale 3, a od strony bezciśnieniowej przed pierwszym zaworem zwrotnym 7 do pierwszych kanałów 2. Ukształtowanie konstrukcyjne i usytuowanie zaworów ograniczających 9 i 10, przedstawionych na fig. 1 tylko schematycznie, będzie poniżej jeszcze szczegółowo wyjaśnione na podstawie fig. 2 i 3.

Blok zaworowy 1, jak to przedstawiono na fig. 2, może ewentualnie posiadać jeszcze dodatkowe przyłącza A2 i 82, przy czym A2 jest przyłączone za pierwszym zaworem zwrotnym 7 w pierwszych kanałach 2, a B2 jest przyłączone za drugim zaworem zwrotnym 8 w kanale 3. Przyłącza A2 i B2 w normalnej eksploatacji są zamknięte i mogą być stosowane, gdy pojawi się takie zapotrzebowanie do przyłączenia kolejnego siłownika, przykładowo, gdy w siłowniku przedstawionym na rysunku wystąpią uszkodzenia i będzie on musiał być wymieniony.

PL 215 669 B1

Jak to wynika z fig. 2, obydwa zawory zwrotne 7 i 8 są ukształtowane jako zawory wkręcane w blok zaworowy 1, które to zawory usytuowane są przeciwlegle w stosunku do siebie na wspólnej osi, i każdorazowo wyposażone są w przesuwne elementy zamykające 7a względnie 8a, które utrzymywane są w pozycji zamknięcia za pomocą sprężyn powrotnych 7b względnie 8b, i przy zasilaniu środkiem ciśnieniowym zaworu zwrotnego 7 względnie 8, unoszone są w kierunku przepływu przeciw sile sprężyny powrotnej 7b względnie 8b z siedziska zaworu zwrotnego 7 względnie 8.

Między obydwoma zaworami zwrotnymi 7 i 8 usytuowany jest tłok zderzakowy 11, który leży na tej samej osi co obydwa zawory zwrotne 7 i 8 i przesuwany jest w odpowiednim otworze bloku zaworowego 1. Tłok zderzakowy 11 jest wyposażony w korpus tłoka 12 osadzony na nim w części środkowej, który to korpus posiada większą średnicę, przy czym, przy obydwu zakończeniach tłok ten wyposażony jest w tłoczyska 13 o mniejszej średnicy skierowane do elementów zamykających 7a i 8a zaworów zwrotnych 7 i 8. Otwór przeznaczony dla tłoka zderzakowego 11 jest swoim jednym zakończeniem w ten sposób przyłączony do kanału 2, a drugim zakończeniem do kanału 3, że tłok zderzakowy 11, przy zasilaniu środkiem ciśnieniowym pierwszego kanału 2 jest przesuwany w kierunku drugiego zaworu zwrotnego 8 i tłoczyskiem 13 działając przeciw sile sprężyny powrotnej 8b przesuwa element zamykający 8a zaworu zwrotnego 8 do pozycji otwarcia. Odwrotnie, w przypadku zasilania środkiem ciśnieniowym drugich kanałów 3, tłok zderzakowy 11 przesuwany jest w kierunku zaworu zwrotnego 7 i tłoczyskiem 13 popycha w nim element zamykający 7a do pozycji otwarcia, przeciw sile sprężyny powrotnej 7b. Jeżeli nie występuje zasilanie środkiem ciśnieniowym tłoka zderzakowego 11, wtedy wraca on do swojego neutralnego położenia środkowego tak, że obydwie przestrzenie robocze 4 i 6 siłownika 5 są zamknięte zaworami zwrotnymi 7 i 8 i nie wypływa z nich środek ciśnieniowy, a siłownik zablokowany jest hydraulicznie w swoim położeniu.

Obydwa zawory ograniczające ciśnienie 9 i 10 są również ukształtowane jako zawory wkręcone do bloku zaworowego 1 i każdorazowo posiadają elementy zamykające 9a względnie 10a obciążone sprężyną w kierunku zamykania, które to elementy mają postać kulistej kaloty. Zawór ograniczający ciśnienie 9 od strony ciśnieniowej jest przyłączony między pierwszym zaworem zwrotnym 7 i siłownikiem 5 do pierwszych kanałów 2. Podobnie, zawór ograniczający ciśnienie 10 od strony ciśnieniowej przyłączony jest między drugim zaworem zwrotnym 8 i siłownikiem 5 do drugich kanałów 3. W ten sposób, obydwie przestrzenie robocze siłownika 5 blokowane za pomocą zaworów zwrotnych 7 i 8 zabezpieczone są przed wystąpieniem nadciśnienia. Przy zadziałaniu zaworów ograniczających ciśnienie 9 i 10 usuwany środek ciśnieniowy jest ponownie doprowadzany do układu ciśnieniowego. Jest to realizowane dzięki temu, że od strony bezciśnieniowej zaworu ograniczającego ciśnienie 9, zawór ten, wewnątrz bloku zaworowego 1, w obszarze przed drugim zaworem zwrotnym 8 jest przyłączony do drugiego kanału 3, podczas gdy, od strony bezciśnieniowej drugiego zaworu ograniczającego ciśnienie 10 włączony jest on wewnątrz bloku zaworowego 1 w obszarze przed pierwszym zaworem zwrotnym 7 do pierwszego kanału 2. Dzięki temu zostało osiągnięte to, że środek ciśnieniowy usuwany z zaworów ograniczających ciśnienie 9 i 10 może automatycznie odpłynąć z powrotem w kierunku zbiornika środka ciśnieniowego T. Opisane dotychczas połączenie między zaworami ograniczającymi ciśnienie 9 i 10, a kanałami 2 względnie 3, następuje każdorazowo w obszarze przed zaworami zwrotnymi 7 i 8 w ten sposób, że pierwszy kanał 2 w obszarze przed zaworem zwrotnym 7 przebiega przez komorę sprężyny drugiego zaworu ograniczającego ciśnienie 10, a drugi kanał 3 przed zaworem zwrotnym 8 przebiega przez komorę sprężyny zaworu ograniczającego ciśnienie 9. To specjalne prowadzenie zwrotne medium ciśnieniowego jest szczególnie korzystne od strony technicznej, ponieważ wewnątrz bloku zaworowego 1 nie są konieczne dalsze odgałęzienia kanałów 2, względnie 3.

Przykład wykonania zaworu przeciążeniowego według fig. 2 różni się zasadniczo od postaci wykonania zaworu przeciążeniowego według fig. 3 ukształtowaniem tłoka zderzakowego i jego uszczelnieniem w przeznaczonym dla niego otworze bloku zaworowego 1. W przypadku przykładu wykonania według fig. 2, korpus tłoka 12, tłoka zderzakowego 11, osadzony w jego części środkowej, prowadzony jest w przeznaczonym dla niego otworze bloku zaworowego 1 z uszczelnieniem metalowym, a na pierścieniowych powierzchniach otaczających tłoczysko 13, wyposażony jest w uszczelnienia 14, które w obydwu końcowych położeniach korpusu tłoka 12 każdorazowo przylegają osiowo, szczelnie do odpowiednich powierzchni współpracujących zaworów zwrotnych. Straty bocznikowania, które występują w obszarze uszczelnienia metalowego pojawiają się tu tylko podczas osiowego przesuwania tłoka zderzakowego 11. W obydwu położeniach końcowych, obydwie powierzchnie uszczelPL 215 669 B1 niania 14 przylegają szczelnie do zaworów zwrotnych 7, względnie 8 tak, że tu straty przecieku są minimalne.

W przypadku przykładu wykonania według fig. 3, omawiane wyżej straty przecieku są zmniejszone w ten sposób, że korpus tłoka 12, tłoka zderzakowego 11, wyposażony jest na obwodzie w jedną, lub większą ilość uszczelnień pierścieniowych 15, które przylegają szczelnie do obwodu wewnętrznego odpowiedniego otworu bloku zaworowego 1. Uszczelniony w ten sposób tłok zderzakowy 11 jest przesuwany niestety z pewnymi oporami tak, że konieczne jest wyposażenie tłoka zderzakowego 11 z obu stron w sprężyny cofające 16, które przy braku zasilania przesuną z powrotem tłok zderzakowy 11 w położenie neutralne, w którym obydwa zawory zwrotne 7 i 8 będą utrzymywane w położeniu zamknięcia za pomocą przynależnych sprężyn cofających,

W celu zamocowania zaworu przeciążeniowego na siłowniku w bloku zaworowym na zakończenie przewidziano jeszcze otwory mocujące 17 za pomocą których blok zaworowy jako zwarta jednostka może być przymocowany za pomocą kołnierza do siłownika.

Claims (4)

1. Zawór przeciążeniowy z funkcją ograniczania ciśnienia, do obsługi działającego dwustronnie siłownika hydraulicznego z blokiem zaworowym, zawierającym pierwsze kanały przyłączone do pierwszej przestrzeni roboczej siłownika i drugie kanały, przyłączone do drugiej przestrzeni roboczej siłownika oraz pierwszy, sterowany zawór zwrotny, przyporządkowany pierwszym kanałom, którego element zamykający obciążony sprężyną w kierunku zamykania umożliwia dopływ środka ciśnieniowego do pierwszej przestrzeni roboczej siłownika i przerywa odpływ środka ciśnieniowego z tej przestrzeni roboczej, a ponadto drugi, sterowany zawór zwrotny, przyporządkowany drugim kanałom, którego element zamykający obciążony sprężyną w kierunku zamykania umożliwia dopływ środka ciśnieniowego do drugiej przestrzeni roboczej siłownika i przerywa odpływ środka ciśnieniowego z tej przestrzeni roboczej, przy czym pierwsze kanały i drugie kanały przyłączone są alternatywnie do źródła środka ciśnieniowego znajdującego się pod ciśnieniem lub do zbiornika ciśnieniowego, który nie znajduje się pod ciśnieniem, przy czym obydwa zawory zwrotne usytuowane są przeciwlegle do siebie na wspólnej osi, zaś między tymi obydwoma zaworami zwrotnymi usytuowany jest działający dwustronnie tłok zderzakowy przesuwany wzdłuż tej osi, który to tłok przy zasilaniu środkiem ciśnieniowym pierwszego kanału steruje elementem zamykającym drugiego zaworu zwrotnego, a przy zasilaniu środkiem ciśnieniowym drugiego kanału steruje elementem zamykającym pierwszego zaworu zwrotnego, a przy braku zasilania środkiem ciśnieniowym, tłok zderzakowy podtrzymywany jest w środkowym położeniu neutralnym za pomocą obustronnie usytuowanych sprężyn cofających, przy czym tłok zderzakowy wyposażony jest w korpus tłoka o większej średnicy, usytuowany w części środkowej tłoka i po obydwu stronach wyposażony jest w tłoczyska o mniejszej średnicy, działające na elementy zamykające obydwu zaworów zwrotnych, zaś na powierzchniach pierścieniowych otaczających tłoczysko znajdują się uszczelnienia, a korpus tłoka zderzakowego wyposażony jest w jedno lub większą ilość uszczelnień pierścieniowych, przy czym pierwszy zawór ograniczający ciśnienie usytuowany w bloku zaworowym przyłączony jest od strony ciśnieniowej między pierwszym zaworem zwrotnym i siłownikiem do pierwszych kanałów, a drugi zawór ograniczający ciśnienie usytuowany w bloku zaworowym przyłączony jest od strony ciśnieniowej między drugim zaworem zwrotnym i siłownikiem do drugich kanałów, a zawory ograniczające ciśnienie wyposażone są każdorazowo w obciążony sprężyną element zamykający, znamienny tym, że pierwsze kanały (2) przebiegają przez komorę sprężyny drugiego zaworu ograniczającego ciśnienie (10), a drugie kanały (3) przebiegają przez komorę sprężyny pierwszego zaworu ograniczającego ciśnienie (9), przy czym uszczelnienia (14) w obydwu położeniach końcowych korpusu tłoka (12) przylegają każdorazowo szczelnie w kierunku osiowym do odpowiednich powierzchni współpracujących zaworów zwrotnych (7, 8), natomiast uszczelnienia (15) przylegają szczelnie do wewnętrznego obwodu ustalającego otworu w bloku zaworowym (1).

2. Zawór przeciążeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnątrz bloku zaworowego (1) pierwszy zawór ograniczający ciśnienie (9), od strony bezciśnieniowej przyłączony jest przed drugim zaworem zwrotnym (8) do drugich kanałów (3), a drugi zawór ograniczający ciśnienie (10) od strony bezciśnieniowej, wewnątrz bloku zaworowego (1) przyłączony jest przed pierwszym zaworem zwrotnym (7) do pierwszych kanałów (2).

PL 215 669 B1

3. Zawór przeciążeniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (12) tłoka zderzakowego (11) jest prowadzony z uszczelnieniem metalowym w ustalającym otworze bloku zaworowego (1).

4. Zawór przeciążeniowy według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że blok zaworowy (1) wyposażony jest w otwory mocujące (17) do kołnierzowego zamocowania na siłowniku.