Opis patentowy opublikowano: 1985 12 30 131997 Cl i i L L N IA Urzedu Patentowego flirtuj lzefla#v;-. *, ly^ij Int Cl. F16K 17/06 E21D 15/45 Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: KBzponti Banyaszati Fejleszteei Iateswt, Budapeszt; Magyar Aluminiumipari Trószt, Budapeszt /Wegry/; Skotchlnsky Institut Gornogo Dela, Moskwa /Zwiazek Socjalistycznych Republik Radzieckich/ ZAW&R OGRANICZAJACY CISNIENIE ZWLASZCZA DLA STOJAKÓW HYDRAULICZNYCH r Frzedmiotem wynalazku jest zawór ograniczajacy cisnienie, zwlaszcza dla stojaków hy¬ draulicznych .Znane sa zawory ograniczajace cisnienie dla stojaków hydraulicznychf które zawieraja komore robocza z otworem wlotowym, polaczonym w polozeniu pracy z komora wysokocisnienio¬ wa i otworem wylotowym, polaczonym z komora niskoolsnieniowa; ruchoma czesc, prowadzona z uszczelnieniem w tej komorze roboczej, zaopatrzona w gniazdo zaworowe, jak równiez plyte zamykajaca, dolegajaca do gniazda zaworowego w stanie zamknietym zaworu, a ponadto sprezyne, dociskajaca ruchoma czesc do plyty zamykajacej i sprezyne - korzystnie poduszke gazowa - podpierajaca plyte zamykajaca* W przypadku znanych zaworów gniazdo zaworowe jest oparte na plycie zamykajacej, sporza¬ dzonej z elastycznego tworzywa sztucznego.Gniazdo zaworowe tworzy pierscieniowa szczeline, przez która ciecz robocza o cisnieniu przekraczajacym dopuszczalna wartosc uchodzi z komory wysokocisnieniowej do kolory niskocis¬ nieniowej hydraulicznego stojaka, gdy gniazdo zaworowe, pod wplywem dzialania sily otwiera¬ jacej, przekraczajacej nastawiona sile zamykania, unosi sie znad plyty zamykajacej• W przy¬ padku tego znanego zaworu, pierscieniowa szczelina gniazda zaworowego jest utworzona przez cylindryczna zatyczke, umieszczona z luznym pasowaniem w otworze, wykonanym w ruchomej czesci* Niedogodnosc tego wykonania polega na tym, ze cylindryczna zatyczka moze wykonywac boczne ru¬ chy, tzn. ze szerokosc pierscieniowej szczeliny wzdluz obwodu nie jest etala.Na szerszych odcinkach szczeliny oddzialywuje wieksza Bila na plyte zamykajaca, wyko¬ nana z elastycznego tworzywa sztucznego, która zajmuje polozenie skosne, poniewaz opiera sie jedynie na uszczelce - uksztaltowanej jako elastyczny "dzwon", ograniczajacej komore gazowa, stanowiaca gazowa poduszke. Wskutek skosnego polozenia pjyty zamykajacej, na pewnym odcinku pierscieniowej szczeliny wyplywa ciecz robocza z dufca predkoscia i wysokim cisnieniem. Wyply¬ wajaca ciecz robocza naraza czesc plyty zamykajacej i znajdujacego sie za nia "dzwonu" na silna erozje i powoduje szybkie ich szycie, wskutek tego traca one swoje wlasnosci zamyka¬ jace i uszczelniajace, natomiast zawór ograniczajacy cisnienie nie spelnia swojej funkcji.2 131 997 Skosne polozenie plyty zamykajacej Jest zwiazane Jednoczesnie z ta niedogodnoscia, ze za¬ wór otwiera sie Juz przy zadanej /zadanej/ wartosci cisnienia /obciazenia/, tzn. nie Jest nie¬ zawodny podczas pracy• Dalsza niedogodnoscia znanego zaworu-gniazdowego ograniczajacego cisnienie stanowi okoli¬ cznosc, ze wystepujace na skutek wymienionych Juz przyczyn uszkodzenie elementu uszczelniaja¬ cego w postaci "dzwona", podpierajacego plyte zamykajaca oznacba Jednoczesnie uszkodzenie po¬ duszki gazowej, poniewaz ciecz robocza dociera do komory gazowej, co wplywa niekorzystnie cal¬ kowicie lub czesciowo na Jej elastycznosc i mozliwosci funkcjonowania. Zjawisko to zachodzi glównie, gdy na stojak oddzi&lywuje gwaltownie naciek górotworu, poniewaz w tym przypadku przez szczeline gniazda zaworowego w krótkim okresie cza^u wyplywa tak duza ilosó cieczy roboczej, która nie moze wystarczajaco szybko wydostac sie przez otwór wylotowy, ze pewna Jej ilosc prze¬ dostaje sie, wskutek wadliwego dzialania elementu uszczelniajacego, do komory gazowej.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wymienionych niedogodnosci znanego zaworu ogranicza¬ jacego cisnienie. Zadaniem wynalazku jest opracowanie zaworu ograniczajacego cisnienie, zwlasz¬ cza dla stojaków hydraulicznych, w którym szerokosc pierscieniowej szczeliny gniazda zaworowe¬ go pozostaje stala na calym obwodzie i w kazdych warunkach pracy, dzieki czemu eliminuje sie niebezpieczenstwo powstawania miejscowej erozji, wywolanej przez nierównomierne obciazenie ply¬ ty zamykajacej.Dalszym zadaniem jest usuwanie ewentualnych uszkodzen sprezyny gazowej, spowodowanych prze¬ nikaniem dynamicznie obciazonej cieczy roboczej. Zadanie to wedlug wynalazku rozwiazano dzieki temu, ze w zaworze ograniczajacym cisnienie, zwlaszcza dla stojaków hydraulicznych, który za¬ wiera komore robocza z otworem wlotowym, polaczonym w polozeniu pracy z komora wysokocisnie¬ niowa i otworem wylotowym, polaczonym z komora niskocisnleniowa, ruchoma czesc, prowadzona z uszczelnieniem w tej komorze roboczej, zaopatrzona w gniazdo zaworowe, jak równiez plyte za¬ mykajaca, dolegajaca do gniazda zaworowego w stanie zamknietego zaworu, a ponadto sprezyne do¬ ciskajaca ruchoma czesc do plyty zamykajacej i w danym wypadku sprezyne - korzystnie poduszke gazowa - podpierajaca plyte zamykajaca, zgodnie z wynalazkiem w ruchomej czesci jest wykonany otwór przelotowy, zapewniajacy w stanie otwartym zaworu polaczenie pomiedzy otworem wlotowym a otworem wylotowym oraz zawiera on czop wzdluzny, umieszczony w kierunku ku plycie zamykajacej i zaopatrzony w glowice o przekroju kolowym, który jest osadzony z luzem w otworze prowadzacym, wykonanym w ruchomej czesci. Gniazdo zaworowe ma postac pierscieniowego kolnierza osiowego, a glowica czopa wzdluznego jest osadzona wspólsrodkowo^wewnatrz kolnierza.W korzystnej postaci wykonania zaworu wedlug wynalazku - plyta zamykajaca jest osadzona w elsmencie nosnym, majacym postac swobodnego tloka. W innej korzystnej postaci wykonania do strony elementu nosnego, przeciwleglej do plyty zamykajacej, jest dolaczony element uszczelnia¬ jacy, zamykajacy komore gazowa, stanowiaca poduszke gazowa. W dalszej korzystnej postaci wyko¬ nania zaworu, ruchoma czesc Jest zaopatrzona w ogranicznik ruchu - korzystnie w pierscieniowy kolnierz ograniczajacy, który w nalezacym do cisnienia rozluzniania stanie sprezyny, dociska¬ jacej ruchoma czesc do plyty zamykajacej, przylega do ogranicznika wspólpracujacego.Korzystne jest, gdy ruchoma czesc jest umieszczona w otworze tulei prowadzacej, a ogranicz¬ nik wspólpracujacy jest utworzony przez ramie, usytuowane w tym otworze. Korzystne jest równiez, jezeli element nosny jest zaopatrzony w powierzchnie prowadzaca, rozszerzajaca sie stozkowo od krawedzi plyty zamykajacej w kierunku ruchomej czesci na zewnatrz. Ponadto jest korzystne, je¬ zeli glowica czopa wzdluznego rozszerza sie stozkowo w kierunku plyty zamykajacej, a strona czolowa od strony plyty zamykajacej jest plaska. W dalszej korzystnej postaci wykonania, element nosny, noszacy plyte zamykajaca, posiada zaopatrzony w promieniowy otwór, osiowy kolnierz, który przy zamknietym zaworze styka sie celowo z tuleja prowadzaca, przyjmujaca ruchoma czesc. Ko¬ rzystne jest równiez, jezeli ruchoma czesc jest zaopatrzona w szereg osiowych otworów przeloto¬ wych, które prowadza od strony glowicy czopa wzdluznego, przeciwleglej do plyty zamykajacej.Najwieksza zaleta zaworu ograniczajacego cisnienie polega na tym, ze szerokosc pierscienio¬ wej szczeliny jego gniazda zaworowego jest stala wzdluz calego obwodu i w kazdych warunkach pracy, poniewaz jest ona okreslona przez pierscieniowy kolnierz gniazda zaworowego i przez glo¬ wice czopa wzdluznego, majaca kolowy przekrój poprzeczny i wspólsrodkowa z kolnierzem.131 997 3 Glowica czopa wzdluznego kieruje jednoczesnie ciecz robocza, wyplywajaca przez otwór przelotowy gniazda zaworowego, w kierunku promieniowym i dzieki temu zmniejsza dynamiczne obciazenie plyty zamykajacej, W poszczególnych korzystnych postaciach wykonania podobne funkcje ma element nosny, podpierajacy plyte zamykajaca, oraz Jego powierzchnia prowadzaca, rozszerzajaca sie stozkowo na zewnatrz, W dalszych postaciach wykonania zaleta jest równiez to, ze komora gazowa, tworzaca po¬ duszke gazowa, jest chroniona przed spowodowanym przez dynamiczne obciazenie przenikaniem cieczy roboczej, czesciowo przez zastosowanie elementu nosnego, noszacego plyte zamykajaca, a w czesci przez odchylenie cieczy roboczej w kierunku promieniowym.W poszczególnych przykladach wykonania stale zwieksza sie sila zamykajaca, az do wy¬ stapienia otwarcia zaworu, co znacznie podnosi jego niezawodnosc dzialania.Przedmiot wynalazku jest opisany w przykladzie wykonania na rysunku, na którym Jest przedstawiony zawór ograniczajacy olsnienie w przekroju wzdluznym. Przedstawiony zawór ogra¬ niczajacy cisnienie sklada sie z walcowej obudowy 1, zaopatrzonej na swoim jednym koncu w osiowy otwór, wlotowy 15 i gwint zewnetrzny 14. Za pomoca gwintu 14 zawór mozna dolaczyc do komory wysokocisnieniowej nie przedstawionego stojaka hydraulicznego, przy czym odpowiednie uszczelnienie zapewnia pierscien uszczelniajacy 9, który jest usytuowany w obiegowym rowku, wykonanym wokól otworu wlotowego, ' W drugi koniec obudowy 1 jest wkrecony walcowy element zamykajacy 2 w postaci zatyczki, którego zewnetrzny koniec jest zaopatrzony w osiowy otwór 18, Element zamykajacy 2 posiada walcowa komore gazowa 17, dolaczona jednym koncem otworu 18, natomiast druga strona jest zam¬ knieta przez element uszczelniajacy 13 w postaci "dzwonu9*. Zwrócona do komory gazowej 17 strona elementu uszczelniajacego 3P jest uksztaltowana w postaci wydrazonego walca, jego zew¬ netrzna powierzchnia jest walcowata i przylega do wewnetrznej sciany elementu zamakajacego 2, przy czym powierzchnia strony przeciwleglej do komory gazowej 17 jest pusta i prostopadla do osi wzdluznej, W komorze gazowej 17 jest umieszczona spiralna sprezyna 20, opierajaca sie z jednej btrony na grzybku zaworu 19, zamykajacym otwór 18 i zaopatrzonym w pierscien uszczel¬ niajacy 10, a z drugiej strony - na elemencie uszczelniajacym 13 w postaci "dzwona*, Na plaskiej stronie elementu uszczelniajacego 13, przeciwleglej do komory gazowej 17, jest oparty element nosny 6, uksztaltowany jako swobodny tlok, którego wolny koniec jest za¬ opatrzony w plyte zamykajaca 6 w postaci plaskiej tarczy, wykonana z elastycznego tworzywa sztucznego. Wokól plyty zamykajacej 6 umieszczona jest rozszerzajaca sie stozkowo na zewnatrz powierzchnia prowadzaca 26 elementu nosnego 8, do której dolega osiowy kolnierz 27, skiero¬ wany ku otworowi wlotowemu 15 zaworu. Kolnierz 27 jest zaopatrzony w promieniowe otwory 28 i oparty o jedna strone czolowa walcowej tulei prowadzacej 3 w postaci zatyczki, osadzonej w walcowej obudowie 1, Wewnetrzny koniec elementu zamykajacego 2 jest oparty równiez na tej tulei prowadzacej, przy czym stykajacy sie koniec jest zaopatrzony w promieniowe wybrania 29* W tym samym obszarze, na scianie obudowy sa wykonane otwory wylotowe 30, Tuleja prowadzaca 3 jest zaopatrzona w osiowy otwór, w którym jest prowadzona walcowata ruchoma czesc 4, uszczelniona pierscieniem uszczelniajacym 12, Tuleja prowadzaca 3 jest od strony obudowy uszczelniona przez dalszy pierscien uszczelniajacy 7, Pomiedzy ruchoma czescia 4 a otworem wlotowym 15 jest uksztaltowana w obudowie 1 cylindryczna komora robocza 16, za¬ opatrzona w stopnie, w której jest umieszczona sprezyna 11, dociskajaca ruchoma czesc 4 w kie¬ runku plyty zamykajacej 6, Ruchoma czesc 4 ma osiowe otwory przelotowe 21, zapewniajace polaczenie pomiedzy komora robocza 16 a przestrzenia prowadzaca do otworu wylotowego 30* Ruchoma czesc 4 jest zaopatrzona równiez w srodkowy osiowy otwór prowadzacy, w którym jest prowadzony czop wzdluzny 5. Csop wzdluzny 5 ma glowice 31 o kolowym przekroju poprzecznym, rozszerzajaca sie stozkowo w kie¬ runku plyty zamykajacej 6 i której strona przylegajaca do plyty* zamykajacej 6 m& powierzchnie, prostopadla do osi wzdluznej.Ruchoma czesc 4 jest zaopatrzona w ogranicznik ruchu 25, uksztaltowany w komorze robo¬ czej 16 jako promieniowo obiegajacy wokolo kolnierz ograniczajacy, który jest umieszczony w osiowym kierunku w okreslonej odleglosci K od ogranicznika wspólpracujacego 32, wykonanego w stanie zamknietym zaworu na koncu tulei prowadzacej 3 jako obiegajace wokolo ramie wew¬ netrzne.I k 131 997 Przylegajaca do plyty zamykajacej 6 strona ruchomej czesci 4 tworzy gniazdo zaworowe, uksztaltowane Jako pierscieniowy kolnierz osiowy 24, który otacza wspólsrodkowo glowice 31 czopa wzdluznego 5» Pomiedzy glowica 31 a kolnierzem 24 znajduje sie pierscieniowa szczelina.Zawór ograniczajacy cisnienie pracuje w nastepujacy sposób. Poduszka gazowa, utworzona przez komore gazowa 17, wypelniona przez otwór 18 gazem, majacym odpowiednie, zadane cisnie¬ nie, docieka plyte zamykajaca 6, noszona przez elercent nosny 8, do osiowego przebiegajacego pierscieniowo kolnierza /krawedzi/ 24 ruchomej czesci 4 tak daleko, az kolnierz 24 elementu nosnego 8 zetknie sie ze strona czolowa tulei prowadzacej 3. W ten sposób, poduszka gazowa w nieobciazonym stanie zaworu, obciaza plyte zamykajaca 6. Sila, z która kolnierz 24 dociska plyte zamykajaca 6 jest okreslana-jedynie przez sprezyne 11 w nleobciazonym stanie zaworu.Plaska strona glowicy 31 czopa wzdluznego 5 przylega w tym polozeniu plasko do plyty zamykajacej 6. Pierscieniowa szczelina pomiedzy glowica 31 a kolnierzem 24 ruchomej czesci jest zamykana przez elastyczna plyte zamykajaca 6 tak, ze wysokocisnieniowa komora robocza 16 nie jest polaczona przez otwory przelotowe 21 oraz komora 23 poprzez otwory 28 i przeloty 29 z otworem wylotowym 30. W tym stanie pomiedzy ogranicznikiem ruchu 25 ruchomej czesci 4 i ogranicznikiem wspólpracujacym 32 tulei prowadzacej 5 Istnieje w kierunku osiowym odstep K.Jezeli przez otwór wlotowy 15, wskutek powolnego wzrostu cisnienia, wplywa do komory robo¬ czej 16 ciecz robocza, ruchoma czesó 4 porusza sie stopniowo w kierunku komory gazowej 17, a kolnierz 27 elementu nosnego 8 oddala sie od strony czolowej tulei prowadzacej 3. Od tego momentu wraz ze wzrostem cisnienia cieczy roboczej, wzrasta sila zamykajaca, dzialajaca po¬ miedzy plyta zamykajaca 6 a kolnierzem 24, poniewaz zmniejsza sie pojemnoóó komory gazowej 1 element nosny 8 nie przylega do tulei.Kiedy pod wplywem wzrastajacego cisnienia ogranicznik ruchu 25 styka sie z ogranicznikiem wspólpracujacym 32 /odleglosc K zmniejsza sie do 0/ plyta zamykajaca 6 odsuwa sie od kolnie¬ rza 24 1 ciecz robocza przeplywa z komory roboczej 16 przez otwory przelotowe 21, komore 23, szczeline pomiedzy glowica 31 a kolnierzem 24 oraz plyte zamykajaca 6 a kolnierzem 24, jak równiez przez otwory 28, przeloty 29 i otwory wylotowe 31 na zewnatrz.Przy gwaltownym /dynamicznym/ wzroscie olsnienia cieczy roboczej zmienia sie odpowiednio sposób pracy zaworu tak, ze czop wzdluzny 5, zaopatrzony w stozkowa glowice 31 jest wypycha¬ ny z komory 23, odsuwa swoja plaska powierzchnie plyte zamykajaca 6, jednoczesnie swoja stoz¬ kowa powierzchnia odchyla ciecz robocza, plynaca z duza predkoscia i bedaca pod duzym cisnie¬ niem od plyty zamykajacej 6 w kierunku promieniowym. Cieoz robocza jest dalej kierowana przez stozkowa powierzchnie elementu nosnego 8 w kierunku otworu 28 i wyplywa przez nie w kierunku przelotu 29 i otworu wylotowego 30. W ten sposób plyta zamykajaca 6 nie jest narazona na obciazenie dynamiczne, wywolujace erozje, a cieoz robocza bedaca pod cisnieniem, nie przedo¬ staje sie do komory gazowej 17• Zastrzezenia, patentowe 1. Zawór ograniczajacy cisnienie, zwlaszcza dla stojaków, który ma komore robocza, za¬ wierajaca w polozeniu pracy zaworu otwór wlotowy, polaczony z komora wysokocisnieniowa i otwór wylotowy, polaczony z komora niskoolsnieniowa, ruchoma czesó prowadzona w tej komorze robo¬ czej, zaopatrzona w gniazdo zaworowe, jak równiez plyte zamykajaca, dolegajaca do gniazda za¬ worowego w stanie zamknietym zaworu, a ponadto sprezyne, dociskajaca ruchoma czesó do plyty zamykajacej i sprezyne - korzystnie poduszke gazowa - podpierajaca plyte zamykajaca, znamienny tym, ze ruchoma ozesó /4/ jest zaopatrzona w otwór przelotowy /21/, za¬ pewniajacy w stanie otwartym zaworu polaczenie pomiedzy otworem wlotowym /15/ a otworem wylo¬ towym /30/ jak równiez czop wzdluzny /5/, skierowany ku plycie zamykajacej /6/t zaopatrzony w glowice /3V o kolowym przekroju poprzecznym, który jest osadzony z luzem w otworze prowa¬ dzacym^ wykonanym w czesci ruchomej /4/, natomiast gniazdo zaworowe jest wykonane Jako osio¬ wy kolnierz /24/ w postaol pierscienia, a glowica /31/ czopa wzdluznego /5/ jest umieszczona wspólsrodkowo wewnatrz kolnierza /24/»131997 5 2. Zawór wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze plyta zamykajaca /6/ jest osadzona w elemencie nosnym /8/, wykonanym jako tlok swobodny. 3* Zawór wedlug zastrz. 2, znamienny tymf ze do przeciwleglej plyty za¬ mykajacej /6/ strony elementu nosnego /8/ Jest dolaczony element uszczelniajacy /13/, zamy¬ kajacy komore gazowa, stanowiaca poduszke gazowa* 4. Zawór wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ruohoma czesc /4/ jest za¬ opatrzona w ogranicznik ruchu /?$/, celowo w pierscieniowy kolnierz ograniczajacy, który w stanie cisnienia rozluznia sprezyny /11/, dociskajacej ruchoma czesc /4/ do plyty zamyka¬ jacej /6/ przylega do ogranicznika wspólpracujacego /32/. 5. Zawór wedlug zaatrz. 4, znamienny tym, ze ruchoma czesc /4/ jest umieszczona w otworze tulei prowadzacej /3/ i ze ogranicznik wspólpracujacy /32/ jest utwo¬ rzony przez ramie, umieszczone w tym otworze* 6. Zawór wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze element nosny /8/ jest zaopatrzony w powierzchnie prowadzaca /26/ rozszerzajaca sie stozkowo od krawedzi plyty za¬ mykajacej /6/ w kierunku ruohomej czesci /4/. 7« Zawór wedlug zaatrz. 1, znamienny tym, ze glowica /31/ czopa wzdluz¬ nego /5/ jest rozszerzana stozkowo w kierunku plyty zamykajacej /6/, a jej strona czolowa, przylegajaca do plyty zamykajacej, jest plaska, 8. Zawór wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze element nosny /6/, noszacy plyte zamykajaca /6/ zawiera osiowy kolnierz /27/, zaopatrzony w promieniowy otwór /28/, który w stanie zamknietym zaworu przylega oelowo do tulei prowadzacej /3/, przyjmujacej ru¬ choma czesc /4/« 9. Zawór wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ruchoma czesc /4/ jest zaopatrzona w szereg osiowych otworów przelotowych /21/, które prowadza do przeciwleglej do plyty zamykajacej /6/ strony glowicy /31/ czopa wzdluznego /5/. PL