CZ2009336A3 - Hydraulicky ovládaný zpetný ventil - Google Patents

Abstract

Hydraulicky ovládaný zpetný ventil pro rízení hydraulických válcu mechanizovaných výztuží hlubinných dolu nebo hydraulických válcu jiných zarízení a stroju, které pracují s pretlakem kapaliny v rozmezí od 0 MPa až do približne 50 MPa, s jmenovitým pretlakem vetšinou 32 MPa, sestává z telesa (1), ve kterém je hlavní hydraulický válec (3). Tento je spojen s prívodním kanálem (14) a rozvodným kanálem (15) tlakové kapaliny. Kanál (14) slouží rovnež k vypouštení tlakové kapaliny ze zpetného ventilu. K hlavnímu hydraulickému válci (3) je axiálne pridružen pomocný hydraulický válec (5), který je spojen kanálkem (7) s ovládacím kanálem (16) rízeného otevírání zpetného ventilu. V obou hydraulických válcích (3) a (5) je uloženo šoupátko (13), které sdružuje v jednom kompaktním celku rídicí píst (4) s tesnicím kuželem (10) tesnicího sedla (8) a ovládací píst (6). Tento tvorí konec šoupátka (13), kterým je umísteno šoupátko (13) posuvne v pomocném hydraulickém válci (5). Druhý konec šoupátko (13) u prívodního kanálu (14) tvorí rídicí píst (4) s tesnicím kuželem (10) na samostatné koncovce (2), našroubované na konci šoupátka (13), s nímž tvorí jeden celek. Tesnicí sedlo (8) je posuvne uloženo v hlavním hydraulickém válci (3) a pritlaceno na uzavírací kužel (10) pružinou (9), která se opírá o ovládací píst (6).

Description

Hydraulicky ovládaný zpětný ventil

Oblast techniky

Vynález se týká hydraulicky ovládaného zpětného ventilu pro řízení jednotlivých funkci 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 přívod vysokotlaké kapaliny, 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 těsnícímu sedlu v prostoru hlavního hydraulického válce před řídicím pístem, přičemž tento prostor je napojen na rozvodný kanál tlakové 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 vzniků rázů v hydraulickém obvodu. K zamezeni vzniku tohoto nežádoucího jevu je u zpětných ventilů, pracujících v režimu vysokých tlaků, vřazen do jejích konstrukce redukční element, umožňující v předstihu sníženi povozního tlaku kapaliny v hlavním hydraulickém válci a rozvodném kanálu před řízeným otevíráním zpětného ventilu a vypouštěním tlakové kapaliny. Řešeni hydraulicky ovládaného zpětného ventilu s takovýmto elementem je konstrukčně poměrně složité a je známé např. podle patentu CZ 293180. Za určitých specifických podmínek tlaků a rychlosti prouděni kapaliny může při plnění těchto zpětných ventilů nebo při jejich řízeném hydraulickém otevírání přesto docházet k nežádoucímu jejich rozkmitáni. Toto riziko je maximálně sníženo řešením hydraulicky ovládaného zpětného ventilu známým z 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 pistu 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 vynálezu je proto další zjednodušení hydraulicky ovládaných

·· ·»··		····	··	··
• · ·	«	a	• ·	• ·
• ·	•	··*	• ·	• ·
• · B	* e	« ·	* ·	• · ·
• 4	• ·	«	é ·	•
«••1 ·	B	• «	1*	··

zpětných ventilů, zmenšení jejich rozměrů a to při zachování průtoku kapaliny s maximálním potlačením nežádoucích kmitů a rázů a dosazení vysoké funkční spolehlivostí.

Podstata vynálezu

Podstata vynálezu spočívá v novém technickém řešení a vzájemném uspořádání základních funkčních prvků hydraulicky ovládaného zpětného ventilu, 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, zajisti stabilizované a řízené otevíráni a zavírání zpětného ventilu. Tyto vlastnosti splňuje řešení hydraulicky ovládaného zpětného ventilu pro řízení hydraulických válců podle tohoto vynálezu, 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. Podstata řešení podle vynálezu 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 těsnící sedlo, které je zároveň posuvně uloženo v hlavním hydraulickém válci. Těsnící sedlo je tlačeno na uzavírací kužel šoupátka pružinou navlečenou na šoupátku a opřenou o jeho ovládací píst

Podstatu řešení hydraulicky ovládaného zpětného ventilu podle vynálezu tvoří dále tyto jeho konkrétní úpravy. Těsnící sedlo je opatřeno opěrkou pružiny, tato opěrka je opatřena alespoň jedním radiálním škrtícím otvorem průtoku tlakové kapaliny a umožňuje regulovat průtok kapaliny jen vjednom směru. Těsnící 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 vynálezu v nárysném podélném řezu.

Příklady provedeni vynálezu

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 1, 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 L4, 15 a 16 jsou vybaveny obvyklým systémem pro

•1 444» ·*	44··	• a
* · a *	4 4	•	• 4
• · · ·	··♦ ·	4	4 4
• 4 4 · ·	• · 4	4	• 44
• · · 4	4 4	4	a
···· ··	·· ·«		• a

napojeni hydraulických hadic k tělesu 1 zpětného ventilu, utěsnění a zajištění spoje proti uvolněni pomocí zástrčných spon v otvorech. Obvykle jsou v tělese 1 vyvrtány díry 20, pro mechanické uchycení zpětného ventilu najím 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 řídící píst 4 s těsnicím kuželem 10 těsnícího 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. Těsnící 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, podobné jako ovládací píst 6, což je patrné z vyobrazení. Těsnící 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 řídícím pístem 4 a jeho ovládacím pístem 6, o jehož čelní plochu se opírá. Těsnící sedlo 8 je opatřeno ocelovou opěrkou 12, která slouží současně jako válcový nástavec těsnícího sedla 8, jak je znázorněno v tomto příkladném provedení. Pružina 9 je pak v opěrce 12 zasunutá a vystředěná s těsnícím sedlem 8. Opěrka 12 může mít ve svém plášti odvrtány dva radiální otvory 11 pro škrcení průtoku tlakové kapaliny. Pro vhodnější dynamickou charakteristiku těsnícího sedla 8 a uzavíracího kužele 10 je proveden vrcholový úhel těsnícího sedla 8 větší než je vrcholový úhel uzavíracího kužele j0, 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 J4, prochází kolem koncovky 2 s těsnícím 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 těsnící sedlo 8 z uzavíracího kužele 10 a kapalina proudí do 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 těsnící sedlo 8 zpět na těsnící kužel 10. Tím se zpětný ventil uzavírá. V důsledku toho je kapalina uzavřena a její 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 j4. Podnětem z vnějšího prostředí může tímto dojít k dalšímu navýšeni tlaku v hydraulických válcích výztuže a v rozvodných kanálech 15 zpětného ventilu. Při řízeném otevíráni hydraulicky ovládaného zpětného ventilu, kdy tato jeho funkce se uplatňuje např. při opačném směru pohybu hydraulického válce mechanizované důlní výztuže, je tlaková kapalina přivedena kanálem 16 přes kanálek 7 pod ovládací píst 6 šoupátka L3. Jelikož plocha mezikruží těsnícího sedla 8, resp. její opěrky, na kterou působí provozní tlak kapaliny z rozvodného kanálu 15, je menší než plocha ovládacího pístu 6 šoupátka L3, 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 7 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 těsnícího sedla 8 a k průtoku tlakové kapaliny z rozvodného kanálu 15, tzn. k jejímu přetoku z uzamčeného prostoru válce spotřebiče do odtokového kanálu L4. To způsobí navýšení tlaku tlakové kapaliny v odtokovém kanále .14, které má za následek zpomalení nebo zastavení pohybu šoupátka 13, až 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. Při přerušeném působeni tlaku v kanále ]6, tj při uvolnění tlaku pod ovládacím pístem 6 šoupátka 13, dojde v důsledku současného působeni pružiny 9 a tlaku v rozvodném kanále 15 k zpětnému posunu šoupátka 13, resp. jeho řídicího pístu 4 s uzavíracím kuželem 10 do těsnícího sedla 8 a tím k uzavření 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 vynálezu umožňuje kromě jeho podstatného zmenšení ve srovnání s dosud známými ventily tohoto typu, jeho stabilizované a řízené otevíráni 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 umožňuji dosavadní známé hydraulicky ovládané zpětné ventily o poměrně větších rozměrech.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   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 s uzavíracím kuželem těsnícího 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 otevíráni zpětného ventilu vyznačující se tím, že řídicí píst (4), uzavírací kužel (10) a ovládací píst (6) je integrován v 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), jimž je šoupátko (13) posuvně umístěno v pomocném hydraulickém válci (5), přičemž v hlavním hydraulickém válci (3) je posuvně uloženo těsnící sedlo (8), které je přitlačeno na uzavírací kužel (10) pružinou (9) opírající se o ovládací píst (6) šoupátka (13).
2. 2 Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároku 1, vyznačující se tím, že těsnící sedlo (8) je opatřeno opěrkou (12) pružiny (9).
3. 3. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že opěrka (12) pružiny (9) je opatřena alespoň jedním radiálním škrtícím otvorem (11) průtoku tlakové kapaliny.
4. 4. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že těsnící sedlo (8) má větší vrcholový úhel než je vrcholový úhel uzavíracího kužele (10).
5. 5. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že uzavírací kužel (10) je vytvořen na koncovce (2) našroubované na konci šoupátka (13)
6. 6. Hydraulicky ovládaný zpětný ventil podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že šoupátko (13) je opatřeno radiálním kolíkem (17), jehož přesahující konce jsou vedeny v drážkách (18) pomocného hydraulického válce (5).