CZ19709U1 - Hydraulicky ovládaný zpětný ventil - Google Patents

Description

Hydraulicky ovládaný zpětný ventil

CZ 19709 Ul

Hydraulicky ovládaný zpětný ventil

Oblast techniky

Užitný vzor se týká hydraulicky ovládaného zpětného ventilu pro řízení jednotlivých funkcí hydraulických válců mechanizovaných výztuží hlubinných dolů nebo pro řízení hydraulických válců jiných zařízení a strojů, pracujících s tlakem kapaliny v rozmezí od 0 MPa až do přibližně 50 MPa, s jmenovitým tlakem většinou 32 MPa, kde hydraulickým médiem je zpravidla vodní emulze, to je voda s určitým obsahem lubrikačního a konzervačního přípravku.

Dosavadní stav techniky

Hydraulicky ovládané zpětné ventily sestávají z tělesa, ve kterém je vytvořen systém kanálů pro přívod vysokotlaké kapaliny, pro její výstup, resp. rozvod z ventilu do hydraulického zařízení, pro řízené ovládání zpětného ventilu a pro její vypouštění z hydraulického zařízení přes zpětný ventil. Napříč těmito kanály je v tělese ventilu vytvořena válcová komora, ve které jsou umístěny základní funkční prvky zpětného ventilu a podpůrné prvky jeho řízeného ovládání. Základní funkční prvky obsahují hlavní hydraulický válec s řídicím pístem a axiálně přidružený vedlejší hydraulický válec s ovládacím pístem řídicího pístu. Hlavní válec je napojen na přívodní a vypouštěcí kanál a na rozvodný kanál tlakové kapaliny. Vedlejší válec je napojen na kanál řízeného ovládání zpětného ventilu. Řídicí píst je opatřen uzavíracím kuželem a tlačnou pružinou, kterou je řídicí píst a tím i uzavírací kužel tlačen proti těsnicímu sedlu v prostoru hlavního hydraulického válce před řídicím pístem, přičemž tento prostor je napojen na rozvodový kanál tlakové kapaliny ze zpětného ventilu. Ovládací píst je zatěžován ve směru od uzavíracího kužele řídicího pístu vlastní pružinou a proti nim tlakem kapaliny z ovládacího kanálu. Při činnosti zpětného ventilu v tomto základním uspořádání dochází vlivem proudění kapaliny o vysokém tlaku k rozkmitání a vzniku rázů v hydraulickém obvodu. K zamezení vzniku tohoto nežádoucího jevu je u zpětných ventilů, pracujících v režimu vysokých tlaků, vřazen do jejích konstrukce odlehčovací ventil, umožňující v předstihu snížení provozního tlaku kapaliny v hlavním hydraulickém válci a rozvodném kanálu před řízeným otevíráním zpětného ventilu a vypouštěním tlakové kapaliny. S takovýmto redukčním elementem je známé např. řešení hydraulicky ovládaného zpětného ventilu podle patentové přihlášky DE 1998/19813909 a patentu CZ 293180. Nevýhodou zpětných ventilů vybavených odlehčovacím ventilem je, že jsou konstrukčně poměrně složité. Za určitých specifických podmínek tlaků a rychlostí proudění kapaliny může přesto docházet při plnění zpětného ventilu nebo při jeho řízeném hydraulickém otevírám k nežádoucímu rozkmitání, zejména kuželky odlehčovacího ventilu. Novější řešení podle jednotné přihlášky CZ PV 2006-234 odstraňuje uvedené nevýhody, avšak tak jako všechna jiná známá řešení umožňují odtok kapaliny ze zpětného ventilu pouze jeho přítokovým kanálem. Potřeba odtoku kapaliny separátním kanálem, která se vyskytuje v systému některých hydraulicky řízených funkcí mechanizovaných důlních výztuží, příp. jiných hydraulických zařízení, se řeší poměrně složitým zařazením zvláštního zpětného ventilu do hydraulického ovládacího systému. Cílem tohoto užitného vzoruje proto umožnit v jednom tělese zpětného ventilu přivádění a odvádění tlakové kapaliny samostatnými kanály. Tím se dosáhne výrazného zvýšení rychlosti odtoku kapaliny ze spotřebiče a zjednodušení hydraulického obvodu s hydraulicky ovládanými zpětnými ventily a to při zachování maximálního potlačení nežádoucích kmitů a rázů a vysoké funkční spolehlivosti zpětného ventilu podle patentové přihlášky CZ PV 2006-234.

Podstata technického řešení

Podstata technického řešení hydraulicky ovládaného zpětného ventilu spočívá v tom, že jeho základní řešení tvoří již známé prvky, na které navazuje v kombinaci s nimi nové konstrukční řešení. Známé, prvky tvoří těleso s hlavním hydraulickým válcem napojeným na přívodní kanál, sloužící též jako výpustný kanál a na rozvodný kanál tlakové kapaliny. Tyto kanály jsou upraveny v tělese ventilu. Hlavní hydraulický válec obsahuje řídicí píst s uzavíracím kuželem, který je

-1 CZ 19709 Ul přitlačován pružinou proti těsnicímu sedlu v průtočném prostoru tlakové kapaliny mezi přepouštěcími otvory pomocného hydraulického válce, který je axiálně přidružen k hlavnímu válci a mezi rozvodným kanálem. Pomocný hydraulický válec je hydraulicky spojen s ovládacím kanálem, provedeným v tělese pro řízené otevírání zpětného ventilu. Nově je v tělese řešen a proveden samostatný výpustný kanál tlakové kapaliny, který je hydraulicky spojen prepouštěcími otvory pomocného hydraulického válce s průtočným prostorem tlakové kapaliny za těsnicím sedlem, nyní funkčně působícímu pouze jako výstupní těsnicí sedlo. V průtočném prostoru mezi přívodním a rozvodným kanálem je k hlavnímu hydraulickému válci, který je opatřen spojovacími otvory, předřazeno vstupní těsnicí sedlo tlakové kapaliny. Toto vstupní těsnicí sedlo je k výstupnímu těsnicímu sedlu, orientováno zrcadlově a je uzavírané vstupním pístem, který je umístěn axiálně posuvně na řídicím pístu. Vstupní píst je přitlačen do vstupního těsnicího sedla pružinou umístěnou mezi ním a řídicím pístem a v této poloze vstupní píst zároveň překrývá spojovací otvory tlakové kapaliny hlavního hydraulického válce do rozvodného kanálu. Podstatu tohoto technického řešení tvoří rovněž úprava, ve které je ovládací píst pevně spojen s řídicím pístem.

Řešením zpětného ventilu podle užitného vzoru se vypouštěná kapalina nevrací kanálem přívodu ve ventilovém tělese, nýbrž je svedena samostatným výpustným kanálem přímo do odpadního potrubí. Tím se dosáhne, kromě stabilizovaného a řízeného otevírání a zavírání zpětného ventilu, významného urychlení vypouštění kapaliny z uzamčeného prostoru funkčně řízeného hydraulického válce, což představuje značnou výhodu při používání zpětného ventilu u mechanizované důlní výztuže.

Přehled obrázku na výkrese

Na připojeném výkresu je znázorněno příkladné provedení hydraulicky ovládaného zpětného ventilu podle tohoto užitného vzoru v nárysném podélném řezu.

Příklad provedení technického řešení

Hydraulicky ovládaný zpětný ventil sestává z tělesa £ v němž je odvrtáno válcové vybrání 12, ve kterém je uložen hlavní hydraulický válec 3 s řídicím pístem 4, na jehož obvodě je proveden uzavírací kužel £0. Tento je společně s řídicím pístem 4 tlačen pružinou 9, umístěnou mezi řídicím pístem 4 a vstupním pístem 2, proti výstupnímu těsnícímu sedlu 8 ve tvaru kroužku, které je umístěno ve válcovém vybrání 12 tělesa £ přilehlé k hlavnímu hydraulickému válci 3. Vstupní píst 2, na jehož obvodě je provedena těsnicí hrana 20, je pružinou 9 tlačen v opačném směru ke vstupnímu těsnícímu sedlu £8. Na výstupní těsnicí sedlo 8 přilehle navazuje pomocný hydraulický válec 5 s ovládacím pístem 6 umístěným na řídicím pístu 4. Dále je v tělese £, v ose jeho válcového vybrání 12, zašroubována připojovací závitová koncovka 19 a v ní je vyvrtán přívodní kanál £4, který navazuje na hlavní hydraulický válec 3. Kanál £4 slouží ke vstupu tlakové kapaliny do zpětného ventilu. Vyvrtány jsou v tělese £ rovněž rozvodné kanály £5, které jsou vedeny k hlavnímu hydraulickému válci 3 kolmo a se kterými jsou hydraulicky spojeny prostřednictvím spojovacích otvorů 23 na jeho koncích u vstupního těsnicího sedla 18 a výstupního těsnicího sedla 8. V tělese £ jsou rovněž vyvrtány ovládací kanály 16 pro hydraulicky řízené otevírání zpětného ventilu a výpustný kanál 21 tlakové kapaliny. Ovládací kanály 16 jsou vedeny k pomocnému hydraulickému válci 5 kolmo a s ním hydraulicky spojeny prostřednictvím kanálku 7 těsně u dna pomocného válce 5. Výpustný kanál 2£ je veden kolmo na komoru £7, vytvořenou kolem řídicího pístu 4 zmenšením jeho průměru, která navazuje na průtok tlakové kapaliny z výstupního těsnicího sedla 8. Všechny tyto kanály 14, 15, 16 a 21 jsou vybaveny obvyklým systémem pro napojení hydraulických hadic k tělesu £ zpětného ventilu, utěsnění a zajištění spoje proti uvolnění pomocí zastřených spon v otvorech. Obvykle jsou v tělese £ vyvrtány díry, pro mechanické uchycení zpětného ventilu najím řízený hydraulický válec. V čelní ploše ovládacího pístu 6 je provedena drážka proti ústí kanálku 7, čímž je vytvořena ploška pro počáteční tlak přivedené tlakové kapaliny z kanálku 7 na ovládací píst 6 řídicího pístu 4. Hlavní hydraulický

-2CZ 19709 Ul válec 3, těsnicí sedla 8,18 a pomocný hydraulický válec 5 jsou ve společném válcovém vybrání 12 tělesa 1 zpětného ventilu po obvodě utěsněny O-kroužky a axiálně sevřeny závitovými koncovkami 11 a 19 zašroubovanými v tělese 1. V tomto sevření tvoří jejich vnitřní prostory společnou komoru 17 pro posuv řídicího pístu 4, vstupního pístu 2 a ovládacího pístu 6. Uzavírací závitová koncovka 11 je na vnitřní válcové ploše opatřena štěrbinou 22. Jejím účelem je filtrovat tlakovou kapalinu přicházející z ovládacího kanálu 16 ke kanálku 7. Šířka štěrbiny 22 je proto menší než průměr kanálku 7. V pracovním režimu tlaková kapalina vstupuje do zpětného ventilu přívodním kanálem 14, prochází ke vstupnímu těsnicímu sedlu 18 a vstupnímu pístu 2, přitom tlakem stlačuje pružinu 9 a nadzvedne jeho těsnicí hranu 20 ze vstupního těsnicího sedla 18. Tlaková kapalina tímto proudí přes spojovací otvory 23 do rozvodných kanálů 15 k hydraulickému válci řízeného zpětným ventilem, např. k hydraulickým stojkám mechanizované důlní výztuže. V okamžiku nárůstu tlaku kapaliny v rozvodných kanálech 15 na úroveň jejího tlaku v přívodním kanále 14, dochází k zastavení průtoku kapaliny a pružina 9 posouvá těsnicí hranu 20 vstupního pístu 2 zpět do vstupního těsnicího sedla 18 a zpětný ventil se uzavírá. V rozvodných kanálech 15 a tím i v hydraulické stojce výztuže je kapalina uzavřena, tlak uzamčen a v rozvodných kanálech 15 je tlak udržován i při poklesu tlaku kapaliny v přívodním kanále 14 a výpustném kanále 21. Podnětem z vnějšího prostředí může dojít k dalšímu navýšení tlaku v hydraulických stojkách výztuže a tím i v rozvodných kanálech 15 zpětného ventilu. Při řízeném otevírání hydraulicky ovládaného zpětného ventilu, kdy tato jeho funkce se uplatňuje např. při plenění hydraulických stojek mechanizované důlní výztuže, je přivedena tlaková kapalina ovládacím kanálem 16 řízeného otevírání zpětného ventilu, přes kanálek 7 pod ovládací píst 6, na řídicí píst 4. Ovládací píst 6 spolu s řídicím pístem 4 se začne posouvat směrem od výstupního těsnicího sedla 8 definovanou rychlostí, která je určena průtokem tlakové kapaliny přes kanálek 7. Jelikož plocha mezikruží řídicího pístu 4, na kterou působí provozní tlak kapaliny z rozvodného kanálu L5, je menší než součet ploch ovládacího pístu 6, a řídicího pístu 4, na který působí tlaková kapalina přivedená kanálkem 7 z ovládacího kanálu 16. Za tohoto stavu dojde ihned v počáteční fázi k posunu řídicího pístu 4 a tím k pootevření výstupního těsnicího sedla 8, k průtoku tlakové kapaliny z rozvodného kanálu 15, tzn. k jejímu přetoku z uzamčeného prostoru hydraulických stojek důlní výztuže, přes spojovací otvory 23 a výstupní těsnicí sedlo 8 do komory 17 mezi ovládacím pístem 6 a řídicím pístem 4. To způsobí navýšení tlaku tlakové kapaliny v této komoře 17, které má za následek zpomalení nebo zastavení pohybu obou pístů 4, 6 až do poklesu tohoto tlaku odtečením kapalíny do odpadu výpustným kanálem 21. Pokles tlaku v prostoru výpustného kanálu 21 umožní další pohyb řídicího pístu 4 tlačeného ovládacím pístem 6, až dojde k postupnému a úplnému otevření zpětného ventilu. Při přerušeném působení tlaku v ovládacím kanále 16. tj. pří uvolnění tlaku pod ovládacím pístem 6, dojde v důsledku současného působení pružiny 9 a tlaku v rozvodném kanále 15 k posunu řídicího pístu 4 ve směru k výstupnímu těsnicímu sedlu 8 a tím k uzavření ventilu, to znamená k opětovnému uzamčení prostoru v rozvodném kanále 15. Hydraulicky ovládaným zpětným ventilem v provedení podle užitného vzoru odpadá dosavadní nutnost použití zvláštního zpětného ventilu pro samostatný odtok tlakové kapaliny z hydraulického ovládacího systému. To vede k úspoře místa a zjednodušení hydraulického ovládacího obvodu do jednoho funkčního celku a tím i ke zvýšení spolehlivosti při lepších provozních parametrech.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil, sestávající z tělesa s hlavním hydraulickým válcem napojeným spojovacími otvory na přívodní a rozvodný kanál tlakové kapaliny a majícím řídicí píst s uzavíracím kuželem zatíženým pružinou proti těsnicímu sedlu v průtočném prostoru tlakové kapalíny mezi přívodním a rozvodným kanálem a k němuž je axiálně přidružen pomocný hydraulický válec s ovládacím pístem řídicího pístu, který je spojen s ovládacím kanálem řízeného otevírání zpětného ventilu, vyznačující se tím, že v tělese (1) je proveden samos- 3 CZ 19709 Ul tatný výpustný kanál (21) tlakové kapaliny, který je spojen hydraulicky přepouštěcími otvory (13) pomocného hydraulického válce (5) s průtočným prostorem tlakové kapaliny za výstupním těsnicím sedlem (8), kde je mezi přívodním kanálem (14) a rozvodným kanálem (15) předřazeno k hlavnímu hydraulickému válci (3) se spojovacími otvory (23) těchto kanálů (14, 15), zrcadlově k výstupnímu těsnicímu sedlu (8), vstupní těsnicí sedlo (18), uzavíratelné vstupním pístem (2) umístěným axiálně posuvně proti pružině (9) na řídicím pístu (4) a překrývajícím spojovací otvory (23) tlakové kapaliny z hlavního hydraulického válce (3) do rozvodného kanálu (15).
2. 2. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že ovládací píst (6) je pevně spojen s řídicím pístem (4).