PL215811B1 - Zawór upustowy jednostopniowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór upustowy jednostopniowy, który jest wykorzystywany do zabezpieczenia konstrukcji drugiego stopnia teleskopowego stojaków hydraulicznych, w sekcjach zmechanizowanej obudowy górniczej.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr 168 223 pt. „Zawór ciśnieniowy” konstrukcja zaworu służącego do zabezpieczania zespołów hydraulicznych przy gwałtownych przeciążeniach dynamicznych, zwłaszcza w przypadku tąpnięć w podziemiach zakładów wydobywczych.

Zawór ma budowę jednostopniową, o konstrukcji wewnętrznej, w której tłok podparty sprężyną jest umieszczony w otworze wlotowym i przesuwa się przeciwnie do siły napięcia sprężyny. Istotą rozwiązania jest głównie nowa konstrukcja uszczelnienia tłoka zaworu i kształtu rowka, w którym jest umieszczone uszczelnienie, a także zmiana jego materiału na tworzywo sztuczne teflonowe. Pierścień uszczelniający ma przekrój prostokątny, a rowek, w którym jest umieszczony pierścień ma w podstawie kształtową fazę.

Dla poprawności działania, tłok zaworu musi mieć też dokładnie wykonane i usytuowane względem uszczelnienia, otwory promieniowe, wykonane na końcu ślepego otworu wewnętrznego. Znane rozwiązanie znacznie poprawia działanie i zwiększa parametry zamykania i otwierania zaworu zmniejszając tarcie pierścieni uszczelniających, ma jednak niedogodności polegające na: niedostatecznym przepływie cieczy i zmniejszonej wydajności zaworu (przez to, że przekrój kanału wewnętrznego jest wynikiem różnicy jego średnicy zewnętrznej pomniejszonej o grubość ścianek tłoka), zagrożeniu niszczenia pierścienia uszczelniającego tłok przez zewnętrzne krawędzie otworów promieniowych i dużym skomplikowania budowy wewnętrznej i technologii wykonania tłoka.

Znane jest również z opisu patentowego nr 199 021 pt. „Zawór upustowy” rozwiązanie, którego istotę stanowi zespól konstrukcyjny oparty na sprężynie gazowej. Zawór ma kadłub z otworem osiowym o zmiennej średnicy, z komorą wlotową przystosowaną do połączenia z przestrzenią roboczą urządzenia hydraulicznego oraz komorą wylotową. Pomiędzy tymi komorami zawór ma szczelne gniazdo dla grzybka zaworu, który jest umieszczony przesuwnie i osiowo w kadłubie. Nad grzybkiem jest usytuowany zbiornik sprężonego gazu, przy czym stopniowany grzybek jest osadzony i uszczelniony częścią cylindryczną w tym zbiorniku. W grzybku jest wykonany przelotowy otwór, a w nim umieszczony przesuwnie odciążający suwak, zakończony od strony zbiornika kołnierzem, naprzeciwko którego jest wewnątrz kadłuba usytuowany pierścieniowy zderzak. Stopniowany grzybek ma na obwodzie wybranie, dla którego powierzchnią oporową jest występ w górnej części kadłuba.

Znane rozwiązanie ma dosyć prostą i zwartą budowę zapewniającą skuteczne działanie mechaniczne, jednak ma wady eksploatacyjne, polegające na niepewnym, gniazdowym uszczelnieniu tłoka, wrażliwym na zanieczyszczenia w cieczy wypełniającej układ hydrauliczny, przypadki niszczenia gniazda spowodowane siłą pochodzącą od sprężyny gazowej, a także trudność w zachowaniu szczelności sprężyny gazowej (dyfuzję sprężonego gazu).

Celem wynalazku jest uniknięcie wad i niedogodności znanych rozwiązań i skonstruowanie zaworu, który przy znacznych obciążeniach dynamicznych układu hydraulicznego stojaka zmechanizowanej obudowy górniczej, zapewnia jej upodatnienie, a jednocześnie jest prosty w budowie i technologii wykonania.

Cel ten osiągnięto konstruując zawór upustowy jednostopniowy, który ma korpus w kształcie tulei, od strony dolotowej hydraulicznego medium, a w złączce pełniącej rolę prowadnika, ma tłoczek o pełnym przekroju - równoważnym przekrojowi kanału dolotowego wewnątrz tulejki wkrętnej i złączki i sumy pola przekroju otworów wylotowych. Kształtowy kołnierz tłoczka wraz z kulowym elementem naciskowym i dolną, kształtową powierzchnią talerzyka podtrzymującego sprężyny, tworzą panew kulowego przegubu, osiowo przenoszącego siły naporu hydraulicznego medium, wewnątrz zaworu. Panew kulowego przegubu, od strony dolotowej jest utworzona przez stożkowe zagłębienie w kołnierzu, a od strony komory sprężynowej przez stożkowe zagłębienie w talerzyku. Korzystnie zagłębienia mają taki sam kształt i są lustrzanym odbiciem względem siebie.

Tłoczek zaworu ma od strony dolotowej ślepy, osiowo wykonany kanał, który zapewnia optymalną kinetykę strugi hydraulicznego medium. Uszczelnienie pomiędzy tłoczkiem zaworu, tulejką wkrętną i złączką jest realizowane przez kształtowy pierścień uszczelniający, wykonany z tworzywa kompozytowego.

Górna i dolna powierzchnia pierścienia ma skośne ścięcia, a jego gniazdo, wykonane częściowo w dolnej części korpusu złączki i w górnej części korpusu tulejki wkrętnej, ma skośne wybrania, odpoPL 215 811 B1 wiadające ścięciom pierścienia. Tłoczek zaworu ma jednocześnie w górnej części, pod kołnierzem, pierścień uszczelniający - zamykający przepływ hydraulicznego medium do komory sprężynowej.

Zawór upustowy jednostopniowy, według wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, którego fig. 1 ukazuje przekrój wzdłuż osi podłużnej konstrukcji zaworu, a fig. 2- fragment wnętrza konstrukcji zaworu w obszarze pełnego tłoczka, jego uszczelnień, kanałów wypływowych i kulowego elementu naciskowego.

Zawór upustowy jednostopniowy jest zbudowany z tulei 1, w której jest umieszczona od strony dolotowej hydraulicznego medium, gwintowana złączka 2 i tulejka wkrętna 4, zabezpieczona wkrętem 10, a w ich otworze wewnętrznym, stanowiącym kanał dolotowy 23 jest zamontowany pełny tłoczek 3. W górnej części tulei 1 zawór ma komorę sprężynową 24 z wewnętrzną 8 i zewnętrzną 9 sprężyną, osadzonymi na kształtowym talerzyku 5, ściskanymi od góry wkrętem 6 z korkiem zaślepiającym 17. Pomiędzy dolną powierzchnią talerzyka 5, w stożkowym zagłębieniu 22 i górną powierzchnią kołnierza 20 tłoczka 3, w stożkowym zagłębieniu 21, jest umieszczony kulowy element naciskowy 11, tworząc panew kulowego przegubu. Tak skonstruowany przegub eliminuje mimośrodowe oddziaływanie sprężyn 8, 9, na tłoczek 3 i przenosi siłę naporu hydraulicznego medium.

Tłoczek 3 ma od strony kanału dolotowego 23 ślepy kanał 7 wpływający na optymalną kinetykę strugi, a w górnej części ma pierścień uszczelniający 18, blokujący przepływ hydraulicznego medium do komory sprężynowej 24.

W kanale dolotowym 23, w gnieździe 19 utworzonym pomiędzy złączką 2 i tulejką wkrętną 4 jest umieszczony pierścień uszczelniający 12, o skośnych ścięciach 25. Taka konstrukcja pierścienia 12 powoduje, że jest on odporny na wyrywanie z gniazda 19 przy dynamicznym przepływie strugi.

Zawór jest od strony dolotowej zakończony przyłączem 27, z uszczelnieniem 13 i pierścieniem oporowym 14. Złączka 2 zaworu ma poziomy kanał wypływowy 26, zasłonięty pierścieniem uszczelniającym 15. Przyłącze 27 wraz z tulejką 4 i dolną częścią złączki 2, są w czasie składowania i transportu, osłonięte kapturkiem ochronnym 16.

Zastosowanie zaworu upustowego jednostopniowego pozwala na zoptymalizowanie konstrukcji teleskopowego stojaka hydraulicznego i zapewnienie podatności zmechanizowanej obudowy ścianowej, co ma duże znaczenie przy bezpieczeństwie pracy w ścianach wydobywczych kopalni, w warunkach tąpiących.

Zawór według wynalazku jest zaworem nadmiarowym nowej generacji, który dzięki swojej budowie przy obciążeniach dynamicznych, wytrzymuje ciśnienia rzędu 1.500 [bar] i przepływ strugi o prędkości dochodzącej do 2 [Ma].

Claims (7)

1. Zawór upustowy jednostopniowy, zbudowany z korpusu w kształcie tulei, do którego od strony dolotowej jest wkręcona złączka, pełniąca rolę prowadnika umieszczonego w niej osiowo tłoczka, oraz umocowana w złączce gwintowana tulejka wkrętna, a w części górnej zawór ma komorę sprężynową, ograniczoną od dołu kształtowym talerzykiem dociśniętym zespołem dwóch sprężyn, przy czym komora od góry jest zamknięta wkrętem i korkiem zaślepiającym, znamienny tym, że jego tłoczek (3) ma pełny przekrój, nie mniejszy od przekroju kanału dolotowego (23) wewnątrz tulejki wkrętnej (4) i złączki (2), a kształtowy kołnierz (20) tłoczka (3) wraz z kulowym elementem naciskowym (11) i dolną, kształtową powierzchnią talerzyka (5), tworzy panew kulowego przegubu, osiowo przenoszącego siły nacisku hydraulicznego medium, wewnątrz zaworu.

2. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że jego panew kulowego przegubu tworzy od strony dolotowej stożkowe zagłębienie (21) w kołnierzu (20), a od strony komory sprężynowej (24) stożkowe zagłębienie (22) w talerzyku (5).

3. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 2, znamienny tym, że korzystnie zagłębienia (21 ) i (22) mają taki sam kształt i są lustrzanym odbiciem względem siebie.

4. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że jego tłoczek (3) ma od strony dolotowej, osiowo wykonany ślepy kanał (7).

5. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ma w gnieździe (19) utworzonym pomiędzy złączką (2) i tulejką wkrętną (4), kształtowy pierścień uszczelniający (12), którego górna i dolna powierzchnia ma skośne ścięcia (25)

PL 215 811 B1

6. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 5, znamienny tym, że jego gniazdo (19) ma symetryczne skośne wybrania w dolnej części korpusu złączki (2) i górnej części korpusu tulejki wkrętnej (4), odpowiadające skośnym ścięciom (25) pierścienia (12).

7. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że jego tłoczek (3) ma w górnej części, pod kołnierzem (20), pierścień uszczelniający (18), odcinający przepływ hydraulicznego medium do komory sprężynowej (24).