CZ279420B6 - Těsnící soustava omezovacího tlakového ventilu - Google Patents

Abstract

Obsahuje ventilový píst (10), vytvořený jako trubková objímka (20). Tento ventilový píst (10) tvoří jedno těleso s řídícím pístem (60), přičemž řídící píst (60) je malého průměru a je zatížen silou ventilové pružiny (11) přes ventilový talíř (26). Odstupňovaný tvar ventilového pístu (10) a jeho velký rozměr je umožněn zvláštním druhem těsnicích kroužků (19, 51, 75), které dosedají na velký průměr ventilového pístu (10), případně řídící píst (60), aniž by jeho pohyb byl ovlivňován třením. Těsnicí kroužky (19, 51, 75) jsou vytvořeny z velmi tvrdého materiálu o nízkém koeficientu tření, zejména z teflonu a mají pravoúhlý průřez.ŕ

Description

Těsnicí soustava omezovacího ventilu tlaku

Oblast techniky

Vynález se týká těsnicí soustavy omezovacího ventilu tlaku pro jištění hydraulických jednotek důlní výztuže, zejména porubové výztuže proti náhlému přetížení působením důlních otřesů nebo podobných účinků, s ventilovým pístem, ve vstupním průchodu posuvným proti síle ventilové pružiny a těsnícím tlakové médium proti výstupním otvorům, opatřeným slepým vrtáním a z něj vystupujícími radiálními průchody, který je opatřen nejméně jedním těsnicím kroužkem z teflonu.

Dosavadní stav techniky

Omezovači ventily tlaku uvedeného typu, označované také jako bezpečnostní ventily, se používají tam, kde je obava z poškození systému, zejména výztuže v hlubinných uhelných dolech, tvořené hydraulickými stojkami. Tyto hydraulické stojky se používají buď jednotlivě, ale také v soustavě výztuže, zejména porubové. Vzhledem k mimořádnému ohrožení je předepsáno bezpečnostními předpisy použití omezovačích tlakových ventilů jak u porubové výztuže, tak i u jednotlivých stojek, aby se zabránilo poškození, popřípadě zničení stojek, a tím i ohrožení horníků.

Z německého spisu DOS 28 30 891 je známý omezovači tlakový ventil, u nějž se přetlak v hydraulickém systému odstraňuje ventilovou pružinou, uspořádanou mezi ventilovým pístem a uzavíracím šroubem. Na ventilovém nebo pružinovém talíři je uloženo kulové nebo kuželovité ventilové těleso, které se při vzniku přetlaku zvedne z ventilového sedla. Na pístu je vytvořen tlumicí válec, omezující velikost průtočného průřezu. Takové ventily v použití jako omezovači ventily tlaku neposkytují potřebnou bezpečnost. K tomu potřebné uložení zejména pružiny je tak obtížné, že nezajišťuje správné a včasné působení důlního ventilu.

Z německého’ spisu DOS 33 14 837 je znám další omezovači ventil tlaku, v jehož ventilovém tělese je uložena ventilová pružina, která tlačí na ventilový talíř, a tím i na ventilový píst a ovlivňuje otevírání ventilu přiměřeně svému seřízení. Ventilový píst je veden posuvně v otvoru pístu, vytvořeném jako vedení, přičemž nutné utěsnění je provedeno 0-kroužkem. 0-kroužek musí vždy úplně překrývat radiální průchody ventilového pístu, dokud tlakové médium nevyteče vlivem přetížení. Působením značného namáhání je trvanlivost těchto ventilů s O-kroužkem jen krátkodobá. Další nevýhoda známých ventilů uvedeného typu je v tom, Že připouštějí průtočné množství v rozmezí 40 až 100 litrů za minutu. Tyto ventily jsou také nedostatečně bezpečné a nereagují dosti rychle. Nevýhodné je zejména to, že použitelné pružiny s ohledem na potřebné tlaky je nutno zhotovit ze silného drátu s rozměrnými závity, což znásobuje značné rozměry ventilu. Čím větší je průtočné množství, tím větší musí být ventilová pružina, a tím i celý ventil. V podmínkách hlubinné těžby uhlí je použití takovýchto ventilů nemožné pro jejich velké rozměry. Také nejsou k dispozici potřebné průřezy pro průtok média. Byla snaha zvýšit průtočné množství použitím větších ventilových pístů, jakož i použitím řídicího pístu. Doba reakce je však nevyhovující,

-1CZ 279420 B6 protože tření 0-kroužku je příliš veliké. Vzhledem k těmto neuspokojivým parametrům se uvedené ventily příliš nerozšířily. Také trvanlivost 0-kroužku je nevyhovující.

Použití odolnějších materiálů místo obvyklých O-kroužků pro těsnicí prstence stojí v cestě skutečnost, že se takové materiály špatně přetvářejí, což je v protikladu s jejich funkční vlastností .

Při řešení omezovačích ventilů tlaku je podstatným problémem zajistit současně nízké tření těsnicího prvku a přitom dlouhodobou trvanlivost'těsnění.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje těsnicí soustava omezovacího ventilu tlaku pro jištění hydraulických jednotek důlní výztuže, zejména hydraulické porubové výztuže proti náhlému přetížení působením důlních otřesů nebo podobných účinků, s ventilovým pístem uloženým ve ventilovém pouzdře, ve vstupním průchodu posuvným proti síle ventilové pružiny a těsnicím tlakové médium proti výstupním otvorům, opatřeným slepým vrtáním a z něj vystupujícími radiálními průchody, která je opatřena nejméně jedním těsnicím kroužkem z teflonu, jejíž podstatou je, že těsnicí kroužek je uložen v prstencové těsnicí drážce, uspořádané po straně pohybové dráhy ventilového pístu okolo ventilového pístu a k tomuto pístu otevřené, přičemž dno drážky na straně orientované k prostoru s ventilovou pružinou přechází do postranní opěrné stěny drážky přechodovou ploškou mající v průřezu tvar části kruhového oblouku, přičemž opěrná stěna leží při uzavřené poloze ventilu nad radiálními průchody ve ventilovém pístu, takže těsnicí kroužek uzavírá prostor slepého vrtání vůči výtokové straně.

Řešení prstencové ploškou umožňuje účinné trvanlivého materiálu s čího a to dokonce v jeho mimořádně tvrdé s tvrdostí podle Shora D 50 až 90. Toho přechodové plošky, která také obdélníkových tvarů kroužku v oblasti strany přivrácené v této lokální oblasti tak, liniovitě přilehne k pístu, a tak zabráněno plnoplošnému dolehnutí přes příznivé vlastnosti teflonu mělo za třením, což by ohrozilo funkceschopnost ventilu.

podle vynálezu s přechodovou drážky použití teflonu jako tvrdého a obzvláště nízkým třením pro těsnicí kroužky těsnisystému omezovacího ventilu tlaku dokonce v jeho mimořádně shora popsaného druhu, formě, jako TFM 1600 je dosaženo přítomností u hranatých, jako zcela jednoduše nutí materiál teflonového kroužku k ventilové pružině přetvářet se že pouze v této lokální oblasti tím zajištuje účinné těsnění. Je těsnicího kroužku, které by následek vysoké ztráty

Navržené řešení prstencové drážky v kombinaci s teflonovým kroužkem prostého obdélníkového tvaru vede nejen k výhodnému těsnicímu účinku, ale v důsledku umožňování účinného použití teflonu v jeho nejtvrdších formách přináší také vysloveně příznivé třecí hodnoty v dotyku mezi pístem a těsnicím kroužkem. Tato mimořádně tvrdá plastická hmota přináší velmi vysokou životnost ventilu, protože nemůže dojít k prakticky žádnému opotřebení, a vede k vysoké provozní spolehlivosti, protože je zajištěno, že otevírání omezovacího ventilu tlaku závisí pouze na ventilové pružině a ne na jiných faktorech, jako kupříkladu třecí hodnotě

-2CZ 279420 B6 vsazeného těsnicího kroužku. Obzvláště důležité je v této souvislosti, kdy se může použít mimořádně tvrdý teflonový materiál, že se dají použít ventily s ventilovým pístem většího průměru, přičemž těsnění po nyní zvětšeném obvodě se dá spolehlivě realizovat, což u tak zvaných O-kroužků ze známých pryžových nebo měkčích plastových materiálů právě nebylo možné.

Pro dosažení cíle zcela stačí, leží-li poloměr přechodové plošky zřetelně pod hodnotou 1 mm. Taková přechodová ploška dokonale stačí pro popsané přetvořeni těsnicího kroužku a jeho přitlačení nebo zachycení na pohybujícím se pístu, přičemž zejména nyní v úvahu přicházející materiál těsnicího kroužku zajišťuje, že se .také při. delších klidových dobách, tj. stavech, kdy omezovači ventil' tlaku není aktivován, přesto stále zůstává požadované a předem určené těsnicí pásmo trvale udržované ve funkceschopném stavu.

Podle dalšího znaku vynálezu je v axiálním odstupu od těsnicího kroužku na druhé straně výstupních otvorů je uložen druhý těsnicí kroužek ve druhé těsnicí drážce otevřené k ventilovému pístu, přičemž druhá prstencová drážka má opěrnou stěnu opatřenou druhou přechodovou ploškou, zaoblující roh těsnicí drážky v přechodu profilu opěrné stěny do dna drážky, přičemž opěrná stěna druhé prstencové drážky leží na straně přivrácené k opěrné stěně první prstencové drážky. Přídavně k prvnímu těsnicímu kroužku a druhému těsnicímu kroužku může těsnicí soustava obsahovat třetí těsnicí kroužek přiřazený ovládacímu pístu, který je pevně spojen s ventilovým pístem. Třetí těsnicí kroužek je s výhodou uložen ve třetí prstencové drážce otevřené k ose ovládacího pístu, přičemž tato prstencová drážka je v jednom z jejích rohů opatřena třetí, roh zaoblující přechodovou ploškou.

Podle dalšího znaku vynálezu je těsnicí kroužek upevněn pomocí zasouvací objímky s osazením na vnitřní i vnější straně, přičemž zasouvací objímka je vložena okolo ventilového pístu do vstupního průchodu připojovacího kusu těsnicího systému a na konci s vnějším osazením je opatřena vnějším 0-kroužkem.

Druhý těsnicí kroužek může být podle dalšího znaku vynálezu podobně upevněn pomocí zašroubované vložky, opatřené na vnější straně 0-kroužkem.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním'na připojené výkresy, kde na obr. 1 je axiální řez jednoduchým omezovacím ventilem tlaku se v podstatě obdélníkovými těsnicími kroužky, na obr. 2 je podrobnost ventilu z obr. 1 ve zvětšeném měřítku, ukazující partii prstencové drážky a těsnicího kroužku podle vynálezu, na obr. 3 je detail ventilu z obr. 1 a 2, na obr. 4 je axiální řez omezovacím ventilem tlaku diferenciálním pístem a na obr. 5 je zvětšená podrobnost části ventilu z obr. 4.

Příklady provedení vynálezu

Na obr.l je znázorněno celkové uspořádání omezovacího ventilu i tlaku. Omezovači ventil 1 tlaku obsahuje dvoudílné ventilové

-3CZ 279420 B6 pouzdro 2, jehož horní díl 3 a připojovací kus 4, případně druhý připojovací kus 5 jsou navzájem sešroubovány. Připojovací kus 4 je zasouvacím spojením spojen s hadicí nebo s chráněným zařízením, zatímco druhý připojovací kus 5, znázorněný na obr. 4, je opatřen závitem 9, jímž je možno omezovači ventil 1 tlaku našroubovat na chráněné zařízení.

Uvnitř dvoudílného ventilového pouzdra 2. je uložen ventilový píst 10, posuvný ve vstupním průchodu 13 proti tlaku ventilové pružiny 11. Ventilová pružina 11 nevyplňuje zcela pro ni vyhrazený prostor 12.. Opírá se o vnitřní stěnu horního dílu 2 a umožňuje průtok tlakového média ze vstupního průchodu 13 přes slepé vrtání 14 a příčné radiální průchody 15, 16, přičemž otevírací tlak omezovacího ventilu 1 tlaku je nastaven stavěči zátkou 21. Ve stavěči zátce 21 je vytvořen otvor pro odtok tlakového média.

Když je omezovači ventil 1 tlaku aktivován, musí se ventilový píst 10 pohybovat v těsnicím kroužku 19, který je uspořádán v prstencové drážce 55, která je znázorněna na obr. 2 a 3.

Ventilový píst 10 je přitlačován na ventilový talíř 26 , který nese ventilová pružina 11, opření o stavěči zátku 21, popřípadě o horní díl 3.·

Vnější stěna 29 ventilového pístu 10 je provedena jako hladká, takže se může lehce pohybovat v těsnicím kroužku 19. Radiální průchody 15, 16 jsou umístěny v oblasti těsnicí hrany 56 těsnicího kroužku 19, která k nim přesně přiléhá, což je způsobeno tím, že dno 57 a opřená stěna 59 prstencové drážky 55 jsou navzájem spojeny přechodovou ploškou 58. Tím se dosáhne, že se těsnicí kroužek 19 přetváří tak, že je vždy zajištěno přesné přiložení v oblasti těsnicí hrany 56. Aby se zabránilo poškození nepružného těsnicího kroužku 19, má přechodová ploška 58 tvar části kruhového oblouku. Jak je zřejmé z obr. 2, leží opěrná stěna 59 při poloze ventilového pístu 10 v uzavřené poloze omezovacího ventilu 1 nad radiálními průchody 15, 16., takže těsnicí kroužek 19 tyto průchody směrem ze slepého vrtání 14 nahoru uzavírá.

Na pravé straně obr. 3 je znázorněna obvyklá čistě obdélníková prstencová drážka, zatímco na straně levé je zobrazena drážka s přechodovou ploškou 58. Pro zajištění těsnicího kroužku 19 je otvor připojovacího kusu 5 tak rozšířen, aby bylo možno do něj zasunout zajištovací trubkový kus 65. Šipkou je znázorněno těsné přilnutí těsnicího kroužku 19 na ventilový píst 10. Zajištovací trubkový kus 65 tak vymezuje v daném případě druhou část prstencové drážky 55.

Na obr. 4 a 5 je znázorněn ventilový píst 10 pro velká průtočná množství, obsahující základní trubicovým pístovým dílem 20 tvořícím vlastní těleso ventilového pístu 10. Trubicový pístový díl 20 obsahuje slepé vrtání 14 a radiální průchody 15, 16. I zde je uspořádán těsnicí kroužek 19, který má zabránit tomu, aby tlakové médium neproniklo ze vstupního průchodu 13 do omezovacího ventilu 1 tlaku. Vnější stěna 29 ventilového pístu 10 nebo jeho trubicového pístového dílu 20 je zcela hladká, takže při projíždění těsnicím kroužkem 19 vzniká jen obvyklé tření. Na ventilovém pistu 10 v jeho ose je vytvořen ovládací píst 60,

-4CZ 279420 B6 který je ve směru 61 otvírání zatížen ventilovou pružinou 11. Ventilová' pružina 11 se opírá o stavěči zátku 21 a ventilový talíř 26, který doléhá na ovládací píst 60. Ventilová pružina 11, umístěná v prostoru 12 pružiny, zatěžuje účinně ovládací píst 60, takže ovládací píst 60 a s ním i trubicový pístový díl 20 ventilového pístu 10 se mohou otevřít pouze při překročení tlaku, na který je nastavena ventilová pružina 11. Nastavení sily ventilové pružiny 11, a tím i otevíracího tlaku se provádí šroubováním stavěči zátky 21, uspořádané v horním dílu 3.· Pro jednoduchost obsluhy je stavěči zátka opatřena vnitřním šestihranem.

Utěsnění ventilového pístu 10 v úrovni jeho trubicového pístového'dílu 20 je zajištěno, jak již uvedeno, pomocí těsnicího kroužku 19 , uloženého v prstencové těsnicí drážce 55 a dále přes druhý těsnicí kroužek 51, uložený v druhé prstencové drážce 50. Ten je opatřen na straně přivrácené k opěrné stěně 59 prstencové těsnicí drážky 55 prvního těsnicího kroužku 19 mezi dnem 53 a odpovídající opěrnou stěnou 52 zaoblenou přechodovou ploškou 54, obdobně jak bylo vysvětleno s odvoláním na obr. 2 a 3. Poloha opěrné stěny 59 nad radiálními otvory 15 a 16 v uzavřené poloze ventilového pístu 10 zajišťuje obdobně, jak bylo vysvětleno pro první provedení s odvoláním na obr. 2, uzavření cesty mezi slepým vrtáním 14 a výstupními otvory 17 při uzavření ventilu.

Proti prostoru 12 pružiny je ovládací píst 60 se slepým vrtáním 62 a radiálními průchody 63 , 64 utěsněn pomocí třetího těsnicího kroužku 75, který je uspořádán v třetí prstencové drážce 76, opatřené na straně přivrácené k prvnímu těsnicímu kroužku /19/ a druhému těsnicímu kroužku /51/ přechodovou ploškou 77, jak je patrné z obr. 5.

Nahoře je ventil opatřen víkem 79 , tvořeného vrchním ohraničením ventilového pístu 10. Toto víko 79 je opatřeno průtočnými otvory 80, 81.

Jak je ze znázorněného provedení na obr. 4 a 5 zřejmé, dá se spodní těsnicí kroužek 19, umístěný v prstencové drážce 55, lehce namontovat, přestože je málo ohebný, protože ve vstupním otvoru 13 ve směru šipky 61 je zavedena zasouvací objímka 85. Zasouvací objímka 85 je směrem dolů utěsněna 0-kroužkem 86 spolu s opěrným kroužkem 87 a směrem nahoru O-kroužkem 88 a opěrným kroužkem 89. Vrchní oblast a také vnitřní oblast omezovacího ventilu i tlaku je druhým utěsněna těsnicím kroužkem 51, a tím, že je vytvořeno závitové vedení 90, utěsněné O-kroužkem 91 a opěrným kroužkem

92. Montáž závitového vedení 90 je usnadněna vytvořením vybrání

93, které umožňuje zašroubování závitované vložky 90 bez jakýchkoliv problémů. Zasouvací objímka 85 se dá lehce zavést, protože vlivem svého vytvoření je zatížena tlakem média a zatlačována do připojovacího kusu 5. Ústí vstupního průchodu 13 je přiměřeně rozšířeno, aby bylo možno snadno vyjmout jak zasouvací objímku 85, tak i závitované vložky 90.

Tlakové médium, které vstupuje vstupním průchodem 13 do omezovacího ventilu tlaku a protéká slepou dírou až k víku 79. Protože je toto víko 79 opatřeno průtočnými otvory 80, 81, tlakové médium proudí nad ventilový píst 10 který udržuje v dané poloze, protože v obou prostorech 46 , 47 působí stejný tlak. Současně proudí tlakové médium ovládacím pístem 60 , který je opatřen

-5CZ 279420 B6 slepým vrtáním 62 a radiálními průchody 63 , 64 utěsněn pomocí třecího těsnicího kroužku 75, pouze při přejetí tohoto třecího těsnicího kroužku 75 pronikne tlakové médium do pružinového prostoru 12,. To je možné vzhledem k vytvoření ventilového pístu 10 a víka 79 a průtočných otvorů 80, 81 pouze tehdy, když se překročí síla ventilové pružiny 11 například odpovídajícím přetížením hydraulického agregátu vlivem důlního otřesu. Protože vnější stěna řídícího pístu 60 je hladká a třetí těsnicí kroužek 75 má relativně malý průměr, jsou vznikající třecí síly tak malé, že tím kritická hodnota tlaku pro uzavření ventilu není nikterak ovlivněna.

Těsnicí kroužky 19 , 51 se otírají o vnější stěnu 29 ventilového pístu 10 nebo jeho trubicového dílu 20, aby oblast příčného výstupního otvoru 17 a jeho okolí byla chráněna před vytékáním tlakového média. Při posouvání ventilového pístu 10, způsobuje toto tření ovlivnění průběhu jeho pohybu. Při aktivaci ventilu je vliv tohoto tření nepozorovatelný. Při zpětném pohybu se však příznivě projevuje, že těsnicí kroužky 19, 51 jsou zhotoveny z teflonu TFM 1 600. Takovéto třecí kroužky pravoúhelníkového průřezu mají příznivý těsnicí účinek, avšak jejich tření je minimální, takže chod ventilového pístu 10 je ovlivněn minimálně. Vzhledem k veliké tvrdosti teflonu mají tyto těsnicí kroužky 19, 51 velkou trvanlivost a také použití v podstatě pravoúhlého průřezu ve spojení s přechodovými ploškami 58., 54 a 77 optimalizuje těsnicí účinek.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Těsnicí soustava omezovaciho ventilu tlaku pro jištění hydraulických jednotek důlní výztuže, zejména hydraulické porubové výztuže proti náhlému přetížení působením důlních otřesů nebo podobných účinků, s ventilovým pístem uloženým ve ventilovém pouzdře, ve vstupním průchodu posuvným proti síle ventilové pružiny a těsnicím tlakové médium proti výstupním otvorům, opatřeným slepým vrtáním a z něj vystupujícími radiálními průchody, který je opatřen nejméně jedním těsnicím kroužkem z teflonu, vyznačující se tím, že těsnicí kroužek (19) je uložen v prstencové těsnicí drážce (55), uspořádané po straně pohybové dráhy ventilového pístu (10) okolo ventilového pístu (10) a k tomuto ventilovému pístu (10) otevřené, přičemž dno (57) prstencové těsnicí drážky (55) na straně orientované k prostoru s ventilovou pružinou (11) přechází do postranní opěrné stěny (59) prstencové těsnicí drážky (55) přechodovou ploškou (58), mající v průřezu tvar části kruhového oblouku, přičemž opěrná stěna (59) prstencové těsnicí drážky (55) u uzavřeného ventilu leží nad radiálními průchody (15, 16) ve ventilovém pístu (10).
2. 2. Těsnicí soustava podle nároku 1, vyznačující se tím, že prstencová těsnicí drážka (55) má v průřezu tvar obdélníka, jehož rohová oblast, odpovídající přechodové plošce (58), je zaoblena.

   -6CZ 279420 B6
3. 3. Těsnicí soustava podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že v axiálním odstupu od těsnicího kroužku (19) na druhé straně vstupních otvorů (17) je uložen druhý těsnicí kroužek (51) ve druhé prstencové drážce (50) otevřené k ventilovému pístu (10), přičemž druhá prstencová drážka (50) má opěrnou stěnu (52), opatřenou druhou přechodovou ploskou (54), zaoblující roh druhé prstencové drážky (50) v přechodu profilu opěrné stěny (52) do dna druhé prstencové drážky (50), přičemž opěrná stěna (52) druhé prstencové drážky (50) leží na straně přivrácené k opěrné stěně (59) první prstencové těsnicí drážky (55).
4. 4. Těsnicí soustava podle nároku 3, vyznačující se tím, že přídavně k těsnicímu kroužku (19) a druhému těsnicímu kroužku (51) obsahuje třetí těsnicí kroužek (75) přiřazený ovládacímu pístu (60), který je pevně spojen s ventilovým pístem (10).
5. 5. Těsnicí soustava podle nároku 4, vyznačující se tím, že třetí těsnicí kroužek (75) je uložen ve třetí prstencové drážce (76) otevřené k ose ovládacího pístu (60), přičemž tato třetí prstencová drážka (76) je v jednom z jejích rohů opatřena třetí, roh zaoblující přechodovou ploškou (77).
6. 6.

   Těsnicí soustava podle značující se upevněn pomocí zasouvací i vnější straně, přičemž kteréhokoliv z nároků 1 až 5, t í m, že těsnicí kroužek objímky (85) s osazením na zasouvací objímka (85) je vy — (19) je vnitřní vložena okolo ventilového pístu (10) do vstupního průchodu (13) druhého připojovacího kusu (5) těsnicí soustavy a na konci s vnějším osazením je opatřena vnějším 0-kroužkem (88).
7. 7. Těsnicí soustava podle kteréhokoliv z nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že druhý těsnicí kroužek (51) je upevněn pomocí zašroubované vložky (90), opatřené na vnější straně 0-kroužkem (91).