PL221273B1 - Zawór sterujący przepływem - Google Patents

Abstract

Zawór sterujący przepływem, przeznaczony do sterowania kierunkiem przepływu medium hydraulicznego zwłaszcza w odniesieniu do zaworów wykonawczych posiada suwak (1) mający kształt dwuśrednicowego walca, posadowiony większą średnicą (22) w tulejkach górnej (2) i środkowej (3), a mniejszą średnicą (23) w tulejce dolnej (4) w taki sposób, że ciśnienie panujące w komorach zasilającej (20) lub odbiornikowej (21) oddziaływując na niego powodując jego przemieszczenie się zawsze w kierunku dźwigni (9), a wylot osiowego otworu (12) suwaka (1) zawsze znajduje się w komorze odbiornika (21) niezależnie od położenia dźwigni (9).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku z dziedziny mechaniki jest zawór sterujący przepływem przeznaczony do sterowania kierunkiem przepływu medium hydraulicznego zwłaszcza w odniesieniu do zaworów wykonawczych. Zadaniem zaworu sterującego przepływem jest odpowiednie przekierowywanie strugi medium hydraulicznego od zasilania do odbiornika i w kierunku powrotnym od odbiornika do spływu, a w położeniu neutralnym łączeniu odbiornika ze spływem szczególnie przydatny do sterowania trzydrogowym dwukierunkowym zaworem wykonawczym o dużej wydajności hydraulicznej.

Znany z polskiego opisu nr 168135 hydrauliczny rozdzielacz zwłaszcza do sterowania górniczą obudową zmechanizowaną, który ma w korpusie centralnie umieszczony przesuwny wodzik, przez który przechodzi wychylna dźwignia. Wodzik jest połączony rozłącznie z dwoma układami zaworowymi, z których każdy jest zbudowany ze skręconych ze sobą suwaków, umieszczonych w gnieździe i korku korpusu. Zespół suwaków ma co najmniej trzykrotnie stopniowaną średnicę i na środkowej średnicy suwaka ma grzybek. Każdy z układów zaworowych hydraulicznego rozdzielacza ma trzy komory hydrauliczne: zasilania, spływu i sterowania.

Znany z polskiego opisu nr 207001 rozdzielacz sterowany ręcznie przeznaczony do impulsowego sterowania rozdzielaczem wykonawczym o dużej przepustowości zbudowany z korpusu posiadający dwa stopniowane otwory, wewnątrz których znajdują się wkłady zaworowe, w postaci tulejki z gniazdem, kulki i korka, sterowany za pomocą dźwigni znamienny tym, że: w cylindrycznym otworze tulejki suwliwie posadowiony jest co najmniej dwuśrednicowy suwak, który mniejszą średnicą zwrócony jest w kierunku kulki, a większą styka się z pośrednim elementem, jakim jest tłok sterujący.

Znany z polskiego opisu nr 173482 rozdzielacz płynów składa się z kadłuba, suwaka i szeregowo ustawionych czterech tulei oraz poliamidowych pierścieni ściśniętych pomiędzy gwintowanym korkiem zamykającym i gwintowanym korkiem przelotowym. Tuleje są uszczelnione w kadłubie za pomocą uszczelek.

Znany z polskiego opisu nr 203887 rozdzielacz zaworowy siłownika pneumatycznego dachowej klapy dymowej w instalacji pneumatycznej z dwoma rozdzielaczami kierunkowymi równolegle zasilającymi siłownik pneumatyczny dachowej klapy dymowej, znamienny tym, że stanowią go dwa zabudowane współosiowo w korpusie suwakowe zawory odcinające - zawór prawy i zawór lewy, których komory połączone są ze sobą przez cylinder wewnętrzny o średnicy mniejszej od średnicy komór, przy czym zawór prawy ma dwutłokowy suwak z tłokiem mniejszym prowadzonym w cylindrze wewnętrznym i z tłokiem większym w otworze komory, jego tłok większy ma z obu stron odsadzenia dystansowe, wewnętrzne i zewnętrzne, a jego szerokość jest nie większa od pomiaru poosiowego rozstawienia kanałów powietrza, ponadto w suwaku wykonany ma kanał prowadzony współosiowo przez tłok mniejszy oraz promieniowo wyprowadzony na obwodową pobocznicę odsadzenia zewnętrznego, natomiast zawór lewy ma suwak z dwoma tłokami przedzielonymi przewężeniem o szerokości nie mniejszej od wymiaru poosiowego rozstawienia kanałów powietrza, ponadto suwaki, obu zaworów odcinających mają zewnętrzne popychacze, wyprowadzone na zewnątrz po obu stronach korpusu, przez otwory w pokrywach komór zaworów odcinających mają zewnętrzne popychacze, wyprowadzone na zewnątrz, po obu stronach korpusu, przez otwory w pokrywach komór zaworów odcinających.

Znany z polskiego opisu nr 207615 rozdzielacz sterujący mający zastosowanie zwłaszcza w układach sterowania pilotowego zmechanizowanych obudów górniczych. Rozdzielacz jest urządzeniem umożliwiającym wywołanie hydraulicznego impulsu sterującego na drodze mechanicznego otwarcia zaworu zwrotnego. Rozdzielacz sterujący jest zabudowywany na płycie sterownia pilotowego. Rozdzielacz zawiera korpus z otworami przyłączy zasilających, otworami przyłączy spływowych i otworami przyłączy odbiornika oraz sterujące dźwignie. Korpus jest wyposażony w komory z osadzonymi w każdej z nich zespołami umiejscowionych osiowo elementów zaworowych. Zespół elementów zaworowych jest złożony z zasilającej tulei, w której osadzony jest suwliwie prowadnik z dociskową sprężyną, mający umiejscowiony na końcu kulisty element, zamykający zawór, odbiornikowej tulei i spływowej tulei, wyposażonej w osadzony suwliwie sterujący tłoczek z odbojową sprężyną, przy czym sterujący tłoczek ma stożkową powierzchnię przechodzącą w walcową powierzchnię pasowną ze spływowym gniazdem odbiornikowej tulei.

Znany ze zgłoszenia 376105 sterownik hydrauliczny impulsowy charakteryzuje się tym, że ma osiową przesuwną tulejkę, która na średnicy zewnętrznej ma ukształtowany stożek zaworu zwrotnego zasilającego a od czoła stożek zaworu spływowego, oraz trzpień sterowniczy, który ma na średnicy

PL 221 273 B1 zewnętrznej kołnierz oporowy spełniający rolę ogranicznika wysuwu zewnętrznego trzpienia i jest zakończony z jednej strony od czoła gniazdem zaworu spływowego połączony osiowym i prostopadłym otworem z komorą odciążającą, a z drugiej strony zakończony kulistą końcówką, która współpracuje z dźwignią sterowniczą posiadającą ręczną blokadę na stały impuls ciśnienia.

Przesuwna tulejka ma otwór przepływowy z jednej strony dla powstającego impulsu ciśnieniowego do sterowania zaworu wykonawczego a z drugiej strony w trzpieniu otwór, który po zamknięciu zaworu spływowego przechodzi do komory odciążającej współpracującej z dźwignią sterowniczą.

W dotychczas znanych rozwiązaniach zasada działania rozdzielaczy czy też sterowników oparta jest o system zaworowy, suwakowy wielostopniowy lub ich wzajemną kombinację. We wszystkich przedstawionych rozwiązaniach odbiornik w położeniu neutralnym zawsze połączony jest ze spływem a zasilanie odcięte od odbiornika. Przekierowanie przepływu cieczy hydraulicznej w przypadku sterowników zaworowych zawsze łączy się w pierwszej kolejności z zablokowaniem połączenia odbiornika ze spływem a następnie przez otwarcie odpowiedniego zaworu zwrotnego i skierowanie jej do odbiornika. Wymaga to zastosowania co najmniej dwóch elementów zaworowych. Jeżeli rozwiązanie rozdzielacza czy sterownika oparte jest o system suwakowy, to na skutek przesuwającego się w otworze suwaka, jego cylindryczne wybrania łączą odpowiednie kanały w korpusie, realizując identyczne funkcje jak w sterownikach zaworowych. Takie konstrukcje są skomplikowane i dość duże gabarytowo.

W celu uniknięcia tych niedogodności opracowano zawór sterujący przepływem, którego istotą jest to, że komora odbiornika w zależności od położenia dźwigni naprzemiennie łączona jest z komorami spływową i zasilającą poprzez osiowy i co najmniej jeden promieniowy otwór suwaka, który jest jedynym kanałem przepływowym łączącym te komory i przez niego, ciecz hydrauliczna przepływa dwukierunkowo od promieniowych otworów do wylotu osiowego otworu i w kierunku przeciwnym w zależności od położenia dźwigni. Istotnym jest również to, że suwak mający kształt dwuśrednicowego walca, posadowiony jest większą średnicą w tulejkach górnej i środkowej, a mniejszą średnicą w tulejce dolnej w taki sposób, że ciśnienie panujące w komorze zasilającej oddziaływuje na suwak z siłą wynikającą z różnicy powierzchni tych średnic, a panujące ciśnienie w komorze odbiornikowej z siłą pochodzącą od większej średnicy zawsze powoduje przemieszczenie suwaka w kierunku dźwigni. Wylot osiowego otworu suwaka niezależnie od położenia dźwigni zawsze znajduje się w komorze odbiornikowej a średnice otworów promieniowych suwaka zostały tak dobrane, aby były mniejsze od szerokości rowka, w którym posadowiona jest uszczelka, po której przemieszczają się te otwory.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na fig. 1, na której suwak 1 posadowiony jest suwliwie w tulejkach górnej 2, środkowej 3 i dolnej 4 i posiada osiowy otwór 12 zakończony w dennej części promieniowymi otworami 13. Suwak 1 ma kształt dwuśrednicowego walca, którego większą średnicą 22 posadowiony jest w tulejkach górnej 2 i środkowej 3 a mniejszą średnicą 23 w tulejce dolnej 4. Suwak 1 styka się z dźwignią 9 osadzoną obrotowo na sworzniu 10 i na skutek jej obrotu przesuwa go w kierunku komory odbiornika 21 W położeniu neutralnym dźwigni 9, promieniowe otwory 13 suwaka 1 usytuowane są w komorze wewnętrznej 14 tulei środkowej 3 między uszczelkami górną 6 i środkową 5 i łączą komorę odbiornika 21 poprzez osiowy otwór 12, promieniowe otwory 16 tulei środkowej 3 poprzez komorę zewnętrzną 15 z komorą spływową 19. Doprowadzona do komory wewnętrznej 17 ciecz hydrauliczna odcięta jest od komór odbiornika 21 i spływowej 19 uszczelkami dolną 7 i środkową 5. Suwak 1 w tulei dolnej 4 na średnicy 23 uszczelniony jest uszczelką dolną 7. Wszystkie trzy tulejki górna 2, środkowa 3 i dolna 4 zamknięte są pokrywą 8 i uszczelnione w otworze głównym 28 uszczelkami 11. Tulejka środkowa 4 posiada komorę wewnętrzną 17 połączoną z komorą zasilania 20 otworami promieniowymi 18.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na fig. 2, na której dźwignia 9 zmieniając położenie z pierwotnego 24 na skrajne 25 spowodowało osiowe przemieszczenie suwaka 1, w którym promieniowe otwory 13 suwaka 1 znalazły się w komorze wewnętrznej 17 tulejki dolnej 4 powodując odcięcie cieczy hydraulicznej znajdującej się w komorze spływowej 19 od komory zasilania 20 z jednoczesnym udrożnieniem połączenia komory odbiornika 21 poprzez osiowy otwór 12, promieniowe otwory 13, komorę wewnętrzną 17 i promieniowe otwory 18 z komorą zasilania 20.

Takie położenie suwaka 1 w konsekwencji skutkuje przepływem cieczy hydraulicznej od komory zasilania 20 do komory odbiornika 21.

PL 221 273 B1

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na fig. 3, na której średnice 26 promieniowych otworów 13 suwaka 1 są mniejsze od szerokości rowka 27 uszczelki środkowej 5 w tulei środkowej 3.

Zasada działania zaworu sterującego przepływem (fig. 1 i fig. 2) oparta jest o dwukierunkowy przepływ cieczy hydraulicznej przez osiowy otwór 12 suwaka 1. W pierwszej fazie, w pierwotnym położeniu 24 dźwigni 9, ciecz hydrauliczna przepływa z komory odbiornika 21 przez wlot osiowego otworu 12 do komory spływowej 19 przy jednoczesnym odcięciu przepływu cieczy z komory zasilania 20 do komór odbiornika 21 i spływowej 19 dzięki uszczelkom 7, 5 i 11. W kolejnej fazie, po przesterowaniu dźwigni 9 w jej skrajne położenie 25 i przemieszczeniu się promieniowych otworów 13 suwaka 1 z komory wewnętrznej 14 tulei środkowej 3 do komory wewnętrznej 17 tulei dolnej 4 nad uszczelką środkową 5, ciecz hydrauliczna przepływa przez osiowy otwór 12 w kierunku przeciwnym od komory zasilnia 20 do komory odbiornika 21. Takie położenie suwaka 1 sprawia, że przepływ cieczy hydraulicznej z komory zasilania 20 do komory spływowej 19 jest odcięty dzięki uszczelce środkowej 5. Po zwolnieniu nacisku na dźwignię 9 suwak wraca w poprzednie położenie dzięki sile działającej na całą powierzchnię suwaka 1 wynikającej z jego średnicy 20, a gdy promieniowe otwory 13 znajdą się poza uszczelką środkową 5 od strony komory wewnętrznej 14 tulei środkowej 3 siła ta zmaleje do siły wynikającej z różnicy powierzchni od średnic 22 i 23 suwaka 1.

Takie rozwiązanie zaworu sterującego przepływem może być szczególnie przydatne przy doprowadzaniu impulsów sterowniczych przedmiotowego zaworu do trzydrogowych dwupołożeniowych zaworów przystosowanych do dużego natężenia przepływu cieczy hydraulicznej. Zawór sterujący przepływem z powodzeniem może być wykorzystywany tam gdzie zachodzi konieczność sterowania urządzeń wielko przepływowych zaworem o małym natężeniu przepływu przy użyciu niewielkich sił potrzebnych do przesterowania dźwigni sterujących.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór sterujący przepływem, przeznaczony do sterowania kierunkiem przepływu medium hydraulicznego zwłaszcza w odniesieniu do zaworów wykonawczych, znamienny tym, że komora odbiornika 21 połączona jest poprzez osiowy otwór 12 i co najmniej jeden promieniowy otwór 13 suwaka 1, naprzemiennie z komorami spływową 19 i zasilania 20 w zależności od położenia dźwigni 9.
2. 2. Zawór sterujący przepływem według zastrz. 1, znamienny tym, że przez osiowy otwór 12 suwaka 1, ciecz hydrauliczna przepływa dwukierunkowo od promieniowych otworów 13 do wylotu osiowego otworu 12 i od wlotu osiowego otworu 12 do promieniowych otworów 13 w zależności od położenia dźwigni 9.
3. 3. Zawór sterujący przepływem według zastrz. 1, znamienny tym, że suwak 1 posiada tylko jeden kanał przepływu utworzony poprzez osiowy otwór 12 i co najmniej jeden promieniowy otwór 13.
4. 4. Zawór sterujący przepływem według zastrz. 1, znamienny tym, że suwak 1, mający kształt dwuśrednicowego walca, posadowiony większą średnicą 22 w tulejkach górnej 2 i środkowej 3, a mniejszą średnicą 23 w tulejce dolnej 4 w taki sposób, że ciśnienie panujące w komorze zasilającej 20 oddziaływuje na suwak 1 z siłą wynikającą z różnicy powierzchni średnic 22 i 23, a panujące ciśnienie w komorze odbiornikowej 21 z siłą pochodzącą od pełnej powierzchni średnicy 22, zawsze powodującą przemieszczenie suwaka 1 w kierunku dźwigni 9.
5. 5. Zawór sterujący przepływem według zastrz. 1, znamienny tym, że wylot osiowego otworu 12 suwaka 1 znajduje się zawsze w komorze odbiornika 21 niezależnie od położenia dźwigni 9.
6. 6. Zawór sterujący przepływem według zastrz. 1, znamienny tym, że średnica otworu promieniowego 26 suwaka 1 jest mniejsza od szerokości rowka 27, w którym posadowiona jest uszczelka środkowa 5.