CZ19822U1 - Hydraulicky ovládaný zpětný ventil - Google Patents

Description

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 mediem je zpravidla vodní emulze tj. 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 io přívod vysokotlaké kapaliny, její výstup, resp. rozvod z ventilu do hydraulického zařízení, pro řízené ovládání zpětného ventilu a pro její vypouštění z hydraulického zařízení pres 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 hlavni 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 rozvodný kanál tlakové

2o kapaliny ze zpětného ventilu. Ovládací píst je tlačen ve směru od uzavíracího kužele řídicího pístu vlastní pružinou a proti němu tlakem kapaliny z ovládacího kanálu. Při činnosti zpětného ventilu v tomto zkladním 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 jejich konstrukce redukční element, umožňující v předstihu snížení povozního tlaku kapaliny v hlavním hydraulickém válci a rozvodném kanálu před řízeným otevíráním zpětného ventilu a vypouštěním tlakové kapaliny. Řešení hydraulicky ovládaného zpětného ventilu s takovýmto elementem je konstrukčně poměrně složité a je známé např. podle patentu CZ 293 180. Za určitých specifických podmínek tlaků a rychlostí proudění kapaliny může při plnění těchto zpětných ventilů nebo při jejich řízeném

3o hydraulickém otevírání presto docházet k nežádoucímu jejích rozkmitání. Toto riziko je maximálně sníženo řešením hydraulicky ovládaného zpětného ventilu známým z užitného vzoru CZ č. 16662 a patentové přihlášky CZ PV 2006-234. U tohoto zpětného ventiluje přívodní kanál tlakové kapaliny pro hydraulicky řízené otevírání hydraulicky spojen s prostorem pomocného hydraulického válce kanálkem o průřezu nepoměrně menším k velikosti plochy ovládacího pístu pomocného hydraulického válce. Řídicí píst hlavního hydraulického válce je opatřen, pro hydraulické spojení přívodního kanálu s rozvodným kanálem, axiální průchozí dutinou s radiálními otvory, které jsou vyústěny z této dutiny před uzavíracím kuželem řídicího pístu. Přes dosažené konstrukční a funkční zlepšení, které vykazuje řešení tohoto hydraulicky ovládaného zpětného ventilu oproti výše uvedeným, jeví se konstrukce jeho pístové soustavy ze dvou samostatných pístů v některých provozních podmínkách jako poměrně velká a nevýhodná. Cílem tohoto užitného vzoru je proto další zjednodušení hydraulicky ovládaných zpětných ventilů, zmenšení jejich rozměrů a to při zachování průtoku kapaliny s maximálním potlačením nežádoucích kmitů a rázů a dosažení vysoké funkční spolehlivosti.

Podstata technického řešení

Podstata technického řešení spočívá v novém řešení základních funkčních prvků hydraulicky ovládaného zpětného ventilu a jejich vzájemném uspořádání, kterým se zamezí při činnosti tohoto ventilu vzniku kmitů a hydraulických rázů v hydraulickém obvodu a to v širokém rozsahu požadovaných průtoků a tlaků kapaliny, zajistí stabilizované a řízené otevírání a zavírání zpětné-1 CZ 19822 Ul ho ventilu. Tyto vlastnosti splňuje řešení hydraulicky ovládaného zpětného ventilu pro řízení hydraulických válců podle tohoto užitného vzoru, který sestává z tělesa v němž je uspořádán hlavní hydraulický válec spojený s přívodním a rozvodným kanálem tlakové kapaliny. Hlavní hydraulický válec má řídicí píst s uzavíracím kuželem těsnicího sedla, které je v průtočném prostoru tlakové kapaliny mezi přívodním a rozvodným kanálem. K hlavnímu hydraulickému válci je axiálně přidružen pomocný hydraulický válec s ovládacím pístem řídicího pístu. Pomocný hydraulický válec je napojen na ovládací kanál řízeného otevírání zpětného ventilu. Samotná podstata řešení podle užitného vzoru spočívá v tom, že řídicí píst, uzavírací kužel a ovládací píst je proveden jako jeden kompaktní celek ve tvaru a funkci válcového šoupátka. Toto je opatřeno na svém konci u přívodního kanálu tlakové kapaliny uzavíracím kuželem a na svém druhém konci ovládacím pístem. Tímto pístem je šoupátko umístěno posuvně v pomocném hydraulickém válci. Na šoupátku je navlečeno těsnicí sedlo, které je zároveň posuvně uloženo v hlavním hydraulickém válci. Těsnicí sedlo je tlačeno na uzavírací kužel šoupátka pružinou navlečenou na Šoupátku a opřenou o jeho ovládací píst.

Podstatu řešení hydraulicky ovládaného zpětného ventilu podle užitného vzoru tvoří dále tyto jeho konkrétní úpravy. Těsnicí sedlo je opatřeno opěrkou pružiny, tato opěrka je opatřena alespoň jedním radiálním škrticím otvorem průtoku tlakové kapaliny a umožňuje regulovat průtok kapaliny jen v jednom směru. Těsnicí sedlo má proveden větší vrcholový úhel než je vrcholový úhel uzavíracího kužele. Uzavírací kužel je proveden na samostatné koncovce, která je našroubovaná na konci šoupátka, které je opatřeno radiálním kolíkem, jehož přesahující konce jsou vedeny v drážkách pláště pomocného hydraulického válce.

Přehled obrázků na výkrese

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

Příklady provedení technického řešení

Hydraulicky ovládaný zpětný ventil v příkladném provedení znázorněném na výkrese sestává z tělesa 1, ve kterém je odvrtáním proveden hlavní hydraulický válec 3, který je spojen s přívodním kanálem 14 a rozvodným kanálem 15 tlakové kapaliny. Kanál 14 slouží současně k vypouštění tlakové kapaliny ze zpětného ventilu. K hlavnímu hydraulickému válci 3 je axiálně přidružen pomocný hydraulický válec 5, který je zhotoven čelním odvrtáním v uzávěru 19, zašroubovaném do tělesa i, který současně uzavírá hlavní hydraulický válec 3. Pomocný hydraulický válec 5 je napojen svým kanálkem 7 na ovládací kanál 16 řízeného otevírání zpětného ventilu. Kanály 14, Γ5 a 16 jsou vybaveny obvyklým systémem pro napojení hydraulických hadic k tělesu 1 zpětného ventilu, utěsnění a zajištění spoje proti uvolnění pomocí zástrč35 ných spon v otvorech. Obvykle jsou v tělese 1 vyvrtány díry 20, pro mechanické uchycení zpětného ventilu na jim řízený hydraulický válec, jak je znázorněno na obrázku. Dále sestává hydraulicky ovládaný zpětný ventil ze Šoupátka 13, které je uloženo v obou hydraulických válcích 3 a 5. Do konstrukce šoupátka 13 je sdružen v jeden kompaktní celek řídicí píst 4 s těsnicím kuželem 10 těsnicího sedla 8, který tvoří konec šoupátka 13 u přívodního kanálu 14 a ovládací píst 6, který tvoří jeho druhý konec, kterým je umístěno šoupátko 13 posuvně v pomocném hydraulickém válci 5. Těsnicí kužel 10 šoupátka 13 může být proveden na samostatně vyrobené a od šoupátka 13 oddělitelné koncovce 2, která je našroubovaná na jeho konci, čímž tvoří se šoupátkem 13 jeden celek, podobně jako ovládací píst 6, což je patrné z vyobrazení. Těsnicí sedlo 8 má tvar prstence a je posuvně uloženo v hlavním hydraulickém válci 3, kde je přitlačeno na uzavírací kužel 10 pružinou 9. Pružina 9 je navlečena na šoupátku 13 mezi jeho řídicím pístem 4 a jeho ovládacím pístem 6, o jehož čelní plochu se opírá. Těsnicí sedlo 8 je opatřeno ocelovou opěrkou 12, která slouží současně jako válcový nástavec těsnicího sedla 8, jak je znázorněno v tomto příkladném provedení. Pružina 9 je pak v opěrce 12 zasunutá a vystředěná s těsnicím sedlem 8. Opěrka 12 může mít ve svém plášti odvrtány dva radiální otvory 11 pro

-2CZ 19822 Ul škrcení průtoku tlakové kapaliny. Pro vhodnější dynamickou charakteristiku těsnicího sedla 8 a uzavíracího kužele 10 je proveden vrcholový úhel těsnicího sedla 8 větší než je vrcholový úhel uzavíracího kužele 10, což není z obrázku seznatelné. Z montážních důvodu je v jeho válcové části, která je umístěna v pomocném hydraulickém válci 5 použit radiální kolík 17, jehož přesahující konce jsou vedeny v drážkách 18 pomocného hydraulického válce 5.

V pracovním režimu tlaková kapalina vstupuje do zpětného ventilu přívodním kanálem 14, prochází kolem koncovky 2 s těsnicím kuželem 10, zatlačí šoupátko 13, resp. jeho ovládací píst 6 do krajní polohy v pomocném hydraulickém válci 5. Stoupajícím tlakem kapaliny je překonáván tlak pružiny 9, čímž se odtlaČí těsnicí sedlo 8 z uzavíracího kužele 10 a kapalina proudí do io hlavního hydraulického válce 3 a z něj do rozvodného kanálu 15 k hydraulickému válci, který je ovládán zpětným ventilem, např. k hydraulickým válcům mechanizované důlní výztuže. V okamžiku nárůstu tlaku kapaliny v rozvodném kanále 15 na úroveň jejího tlaku v přívodním kanále

14, dochází k zastavení průtoku kapaliny a pružina 9 přitlačí těsnicí sedlo 8 zpět na těsnicí kužel 10. Tím se zpětný ventil uzavírá. V důsledku toho je kapalina uzavřena a jej í tlak uzamčen v rozvodném kanále 15 a v hydraulických válcích výztuže a v rozvodném kanále 15 je původní tlak udržován i při poklesu tlaku kapaliny v přívodním kanále 14. Podnětem z vnějšího prostředí může tímto dojít k dalšímu navýšení tlaku v hydraulických válcích výztuže a v rozvodných kanálech 15 zpětného ventilu. Při řízeném otevírání hydraulicky ovládaného zpětného ventilu, kdy tato jeho funkce se uplatňuje např. při opačném směru pohybu hydraulického válce mecha20 nizované důlní výztuže, je tlaková kapalina přivedena kanálem 16 přes kanálek 7 pod ovládací píst 6 šoupátka 13. Jelikož plocha mezikruží těsnicího sedla 8, resp. její opěrky, na kterou působí provozní tlak kapaliny z rozvodného kanálu 15, je menší než plocha ovládacího pístu 6 šoupátka 13, na který působí tlaková kapalina přivedená kanálkem 7 z kanálu 16, šoupátko 13 se začne vysouvat definovanou rychlostí, která je určena průtokem tlakové kapaliny přes kanálek 2 z těsnicího sedla 8, které je tlakem pružiny 9 opřeno o osazení hlavního hydraulického válce 3 v jeho přechodu do menšího průměru. Tím dojde k vysunutí uzavíracího kužele 10 z těsnicího sedla 8 a k průtoku tlakové kapaliny z rozvodného kanálu 15, tzn. k jejímu přetoku z uzamčeného prostoru válce spotřebiče do odtokového kanálu 14. To způsobí navýšení tlaku tlakové kapaliny v odtokovém kanále 14» které má za následek zpomalení nebo zastavení pohybu šoupátka 13, až

3o do poklesu tohoto tlaku odtečením kapaliny kanálem 14 do odpadu. Pokles tlaku v prostoru kanálu 14 umožní další pohyb tlačeného šoupátka 13 až dojde k postupnému a úplnému otevření zpětného ventilu. Pří přerušeném působení tlaku v kanále 16, tj. při uvolnění tlaku pod ovládacím pístem 6 Šoupátka 13, dojde v důsledku současného působení pružiny 9 a tlaku v rozvodném kanále 15 k zpětnému posunu šoupátka 13, resp. jeho řídicího pístu 4 s uzavíracím kuželem 10 do těsnicího sedla 8 a tím k zavření ventilu, tzn. k opětovnému uzamčení prostoru v rozvodném kanále 15. Rychlost posuvu šoupátka 13, to je zpětného uzavření ventilu je závislá na tlaku kapaliny v rozvodném kanále 15 a poměru mezikruhové plochy koncovky 2 šoupátka 13. ovládacího pístu 6 a kanálku 7.

Řešení hydraulicky ovládaného zpětného ventilu podle tohoto užitného vzoru umožňuje kromě jeho podstatného zmenšení ve srovnání s dosud známými ventily tohoto typu, jeho stabilizované a řízené otevírání a zavírání a to při malých průměrech obou jeho hydraulických válců 3 a 5 a maximálního průtoku kapaliny. Průtok kapaliny od přívodního kanálu 14 do rozvodného kanálu 15 je možno ventilem regulovat v jednom směru a to při zachování potřebného maximálního průtoku ve směru opačném, jaký umožňují dosavadní známé hydraulicky ovládané zpětné ventily o poměrně větších rozměrech.

Claims (20)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil, sestávající z tělesa v němž je uspořádán hlavní hydraulický válec spojený s přívodním a rozvodným kanálem tlakové kapaliny, mající řídicí píst

   -3 CZ 19822 Ul s uzavíracím kuželem těsnicího sedla v průtočném prostoru tlakové kapaliny mezi přívodním a rozvodným kanálem a k němuž je axiálně přidružen pomocný hydraulický válec s ovládacím pístem řídicího pístu, napojený na ovládací kanál řízeného otevírání zpětného ventilu, vyznačující se tím, že řídicí píst (4), uzavírací kužel (10) a ovládací píst (6) je integrován v

   5 kompaktní Šoupátko (13), které je opatřeno na svém konci u přívodního kanálu (14) tlakové kapaliny uzavíracím kuželem (10) a na svém druhém konci ovládacím pístem (6), jímž je šoupátko (13) posuvně umístěno v pomocném hydraulickém válci (5), přičemž v hlavním hydraulickém válci (3) je posuvně uloženo těsnicí sedlo (8), které je přitlačeno na uzavírací kužel (10) pružinou (9) opírající se o ovládací píst (6) šoupátka (13).

   io 2. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že těsnicí sedlo (8) je opatřeno opěrkou (12) pružiny (9).

   3. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároků la2, vyznačující se tím, že opěrka (12) pružiny (9) je opatřena alespoň jedním radiálním škrticím otvorem (11) průtoku tlakové kapaliny.

   15 4. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároků laž3, vyznačující se tím, že těsnicí sedlo (8) má větší vrcholový úhel než je vrcholový úhel uzavíracího kužele (10).

   5, Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároků laž4, vyznačující se tím, že uzavírací kužel (10) je vytvořen na koncovce (2) našroubované na konci šoupátka (13).

   6. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároků laž5, vyznačující se tím, že

   20 šoupátko (13) je opatřeno radiálním kolíkem (17), jehož přesahující konce jsou vedeny v drážkách (18) pomocného hydraulického válce (5).

   25 1 výkres

   Seznam vztahových značek:

   30 1 - těleso
2. 2 - koncovka
3. 3 - hlavní válec
4. 4 - řídicí píst
5. 5 - pomocný válec

   35
6. 6 - ovládací píst
7. 7 - kanálek.
8. 8 - těsnící sedlo
9. 9 - pružina
10. 10 - uzavírací kužel

    40
11. 11 - Škrticí otvor
12. 12 - opěrka
13. 13 - kompaktní šoupátko
14. 14 - přívodní kanál (výpustný kanál)
15. 15 - rozvodný kanál

    45
16. 16 - ovládací kanál
17. 17 - radiální kolík
18. 18-drážka
19. 19 - uzávěr
20. 20 - upevňovací díry.

    -4CZ 19822 Ul