PL161033B1

PL161033B1 - Quick-acting balnced relief valve

Info

Publication number: PL161033B1
Application number: PL27324188A
Authority: PL
Inventors: Jan B Gwiazda
Original assignee: Jan B Gwiazda
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1993-05-31
Also published as: PL273241A1

Abstract

1. Zawór szybkoupustowy z odciążonym grzybkiem składający się z kadłuba, w którego dnie umieszczono przyłącze, zamkniętego korkiem napinającym sprężynę, oraz z kulistego grzybka zamykającego stożkowe gniazdo zaworu wykonane w górnej części przyłącza, znamienny tym, że ma wodzik (7) z cylindrycznym obrzeżem (21), zawierający grzybek (9) zaworu, którego docisk do gniazda (4) zaworu reguluje się śrubą (10) zamocowaną za pomocą gwintu w wodziku (7) i blokowaną nakrętką (11), przy czym wodzik (7) jest dociskany sprężyną (6) do podkładki (8) umieszczonej na dnie (2) kadłuba (1), wokół przyłącza (3) zawierającego gniazdo (4) zaworu, odciążając w ten sposób grzybek (9) od obciążenia go całkowitą siłą PL 161033 Β1 sprężyny (6).1. High-pressure relief valve with a balanced one a mushroom consisting of a hull in which at the bottom there is a connection, closed a spring-tensioning plug and a spherical plug a plug closing the conical seat valves made in the upper part of the connection, characterized in that it has a cylindrical slider (7) rim (21), containing a mushroom (9) valve, which is pressed against the valve seat (4) is adjusted with the screw (10) attached with thread in the slider (7) and lock nut (11), the slider (7) being spring loaded (6) to the washer (8) on the bottom (2) the hull (1) around the connection port (3) containing the valve seat (4), thereby relieving the pressure the poppet (9) from being loaded with full force PL 161033 Β1 the springs (6).

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór szybkoupustowy z odciążonym grzybkiem służący do szybkiego wypuszczania dużej ilości cieczy z układu hydraulicznego w czasie nagłego wzrostu ciśnienia w tym układzie.The subject of the invention is a quick-release valve with a balanced valve plug used for quickly releasing a large amount of fluid from a hydraulic system during a sudden increase in pressure in this system.

W działaniu niektórych układów hydraulicznych występują nagłe wzrosty ciśnienia przekraczające znacznie znamionowe ciśnienie układu. Wzrosty te mogą spowodować uszkodzenie lub nawet zniszczenie słabszych elementów układu. Sytuacja taka ma również miejsce w hydraulicznej obudowie zmechanizowanej pracującej w wyrobiskach górniczych zagrożonych tąpaniami. Wyzwolona w czasie tąpnięcia energia przenosi się ze skał stropowych na stojaki obudowy powodując gwałtowny wzrost ciśnienia cieczy w układach hydraulicznych tych stojaków. Nagły wzrost ciśnienia cieczy w stojakach w czasie tąpnięcia przekracza często dwukrotnie ciśnienie nominalne pracy obudowy, co powoduje liczne uszkodzenia elementów układu hydraulicznego stojaków i podpory stropnicy.Some hydraulic systems operate with pressure surges that significantly exceed the system's rated pressure. These increases can damage or even destroy weaker system components. Such a situation also takes place in a hydraulic powered support system operating in mining excavations at risk of rock bursts. The energy released during the collapse is transferred from the roof rocks to the support props, causing a rapid increase in fluid pressure in the hydraulic systems of these props. The sudden increase in liquid pressure in the props during the collapse often exceeds the nominal operating pressure of the casing twice, which causes numerous damage to the hydraulic system components of the props and the canopy support.

Jako jedno z zabezpieczeń, przed sytuacją tego rodzaju, stosuje się zawory szybkoupustowe, których zadaniem jest szybkie wypuszczenie odpowiedniej ilości cieczy z układu, by nie dopuścić do nadmiernego wzrostu ciśnienia.One of the safeguards against this type of situation are quick-blow valves, whose task is to quickly release the right amount of liquid from the system to prevent excessive pressure increase.

Znana jest konstrukcja zaworu szybkoupustowego firmy „Voss“. Zawór ten składa się z kadłuba, przyłącza i korka wyposażonego w zawór przelewowy działający przy niskim ciśnieniu. W rozszerzonej części przyłącza umieszczono tłoczek, w którym wykonano nieprzelotowy otwór wzdłużny i połączone z nim otwory obwodowe. Tłoczek uszczelniono względem przyłącza uszczelką typu „0“ umieszczoną w rowku wykonanym w przyłączu. Na tłoczek ten z jednej strony działa siła sprężyny umieszczonej w kadłubie zaworu, a z drugiej, zaopatrzonej w wylot wzdłużnego otworu, działa ciśnienie cieczy znajdującej się w stojaku. Gdy w stojaku nastąpi gwałtowny wzrost ciśnienia, tłoczek przesuwa się w otworze przyłącza do momentu, w którym obwodowe otwory miną uszczelkę. Wówczas dopiero następuje wypływanie cieczy z przestrzeni podtłokowej stojaka do kadłuba zaworu i dalej na spąg wyrobiska.The design of the "Voss" high-pressure valve is known. This valve consists of a body, connection and plug equipped with a relief valve operating at low pressure. In the widened part of the connection there is a piston in which a blind hole is made and circumferential holes connected to it. The piston was sealed against the connection with a "0" type gasket placed in a groove in the connection. The piston is on the one hand exerted by the force of a spring placed in the valve body, and on the other hand, provided with an outlet for the longitudinal opening, is under pressure of the liquid contained in the stand. When a pressure surge occurs in the stand, the piston moves through the port bore until the circumferential holes pass the seal. Only then does the liquid flow out of the piston's under-piston space into the valve body and then onto the bottom of the excavation.

Aby uchronić układ hydrauliczny przed nagłym, zbyt wysokim wzrostem ciśnienia, a jego elementy przed uszkodzeniem, zabezpieczający go zawór musi się jak najprędzej otworzyć Tymczasem, tłoczek w zaworze firmy „Voss“ musi się przesunąć o 6 mm w otworze przyłącza, zanim nastąpi otwarcie zaworu. W czasie przebywania tej drogi (6 mm) rośnie siła sprężyny, której zwojeIn order to protect the hydraulic system against sudden, excessively high pressure and its components against damage, the valve protecting it must open as soon as possible. Meanwhile, the piston in the "Voss" valve must move 6 mm in the port opening before the valve opens. While traveling this path (6 mm), the force of the spring which turns increases

161 033 uginają się i ruch tłoczka jest dodatkowo hamowany. Czynności te trwają tak długo, że przy większych wzrostach ciśnienia, mających miejsce w czasie tąpnięć o większej energii, zawór firmy „Voss“ urywa się zanim zdąży się otworzyć.161 033 bend and the piston movement is additionally inhibited. These activities take so long that, in the event of greater pressure surges, occurring during higher energy bumps, the "Voss" valve breaks off before it can open.

Znany jest również z praktyki, produkowany przez kilka firm zachodnich, zawór szybkoupustowy, którego stożkowe gniazdo jest zamykane stożkowym grzybkiem. Grzybek jest dociskany do gniazda za pomocą sprężyny lub sprężonego gazu. Jednak gdy zawór taki pracuje w układzie hydraulicznym narażonym na obciążenia dynamiczne, na jego grzybku, w czasie nagłego wzrostu ciśnienia, powstaje tak duża energia kinetyczna, że grzybek uderzając o gniazdo deformuje jego powierzchnię i zawór traci szczelność.It is also known from practice, produced by several Western companies, a quick-release valve whose conical seat is closed with a conical plug. The plug is pressed against the seat by means of a spring or compressed gas. However, when such a valve works in a hydraulic system exposed to dynamic loads, so much kinetic energy is generated on its plug during a sudden pressure increase that the plug deforms its surface by hitting the seat and the valve loses its tightness.

Wszystkie te niedogodności udało się usunąć dzięki opracowaniu zaworu szybkoupustowego z odciążonym grzybkiem, według wynalazku.It has been possible to overcome all these disadvantages by developing a balanced valve with a balanced plug, according to the invention.

Zawór szybkoupustowy z odciążonym grzybkiem składa się z kadłuba, w którego dnie umieszczono przyłącze, zamkniętego korkiem napinającym sprężynę, oraz z kulistego grzybka zamykającego stożkowe gniazdo zaworu wykonane w górnej części przyłącza, charakteryzuje się tym, że zawór ma wodzik z cylindrycznym obrzeżem, zawierający grzybek zaworu, którego docisk do gniazda reguluje się śrubą zamocowaną za pomocą gwintu w wodziku i blokowaną nakrętką, przy czym wodzik jest dociskany sprężyną do podkładki umieszczonej na dnie kadłuba, wokół przyłącza mieszczącego gniazdo zaworu, odciążając w ten sposób grzybek od obciążenia go całkowitą siłą sprężyny. Wodzik zaworu ma otwory służące dla przepływu cieczy z przestrzeni podwodzikowej do przestrzeni znajdującej się nad wodzikiem, wewnątrz kadłuba zaworu. Elementy zamykające przepływ przez zawór to znaczy grzybek i gniazdo są wykonane z materiałów o różnych twardościach, przy czym własności mechaniczne tworzywa bardziej miękkiego, z którego wykonano jeden z tych elementów (grzybek lub gniazdo) są identyczne lub zbliżone do własności mechanicznych tworzywa podkładki amortyzującej uderzenia wodzika o dno kadłuba, w czasie zamykania się zaworu.A quick-release valve with a balanced plug consists of a body with a connection at the bottom, closed with a spring-tensioning plug, and a spherical plug closing the conical valve seat made in the upper part of the connection, characterized by the fact that the valve has a slider with a cylindrical rim, containing a valve plug , the pressure of which against the seat is adjusted with a screw fastened with a thread in the slider and a lock nut, the slider being spring loaded against a washer placed on the bottom of the body around the connection housing the valve seat, thus relieving the plug from loading it with the full force of the spring. The valve slider has openings for fluid flow from the sub-landing space to the space above the slider inside the valve body. The elements closing the flow through the valve, i.e. the plug and seat, are made of materials of different hardness, and the mechanical properties of the softer material from which one of these elements is made (a plug or seat) are identical or similar to the mechanical properties of the material of the slider shock absorbing pad. against the bottom of the hull, while the valve is closing.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku w przekroju podłużnym.The subject of the invention is shown in the exemplary embodiment in a longitudinal section of the drawing.

Zawór szybkoupustowy z odciążonym grzybkiem, według wynalazku, składa się z kadłuba 1, w którego dnie 2 usytuowano przyłącze 3 zaopatrzone w stożkowe gniazdo 4 zaworu. Kadłub 1 zamknięto gwintowanym korkiem 5 napinającym sprężynę 6, która dociska wodzik 7 do dna 2 poprzez poliamidową podkładkę 8. Poliamidowy grzybek 9, zakończony czaszą 9a kulistą, jest dociskany do stożkowego gniazda 4 zaworu za pomocą śruby 10 regulacyjnej, zabezpieczonej przed odkręcaniem się nakrętką 11. Otwory 12 i 13 w wodziku 7 służą do odprowadzania cieczy z przestrzeni 14 podwodzikowej do przestrzeni 15 zaworu. Otwory 16 wykonane w kadłubie 1 odprowadzają ciecz na zewnątrz zaworu. Opaska 17, wykonana z polietylenu lub gumy, utrzymuje wewnątrz zaworu ciecz, która amortyzuje ruchy wodzika 7. Pod grzybek 9 zaworu ciecz jest doprowadzana otworem 18. Do zamocowania zaworu w stojaku hydraulicznym służy rowek 19, a pierścień 20 uszczelniający zapewnia szczelność połączenia zaworu z tym stojakiem.The quick-blow valve with a balanced plug, according to the invention, consists of a body 1, in the bottom 2 of which there is a port 3 provided with a conical seat 4 of the valve. The fuselage 1 is closed with a threaded plug 5 that tightens the spring 6, which presses the slider 7 to the bottom 2 through a polyamide washer 8. The polyamide plug 9, ended with a spherical bowl 9a, is pressed against the conical seat 4 of the valve by means of an adjustment screw 10, secured against unscrewing by a nut 11 Openings 12 and 13 in the slider 7 serve to drain liquid from the sub-tunnel space 14 to the valve space 15. Openings 16 in body 1 drain the liquid to the outside of the valve. The band 17, made of polyethylene or rubber, holds the liquid inside the valve, which absorbs the movement of the slider 7. Under the valve head 9, the liquid is led through the opening 18. A groove 19 is used to mount the valve in the hydraulic stand, and the sealing ring 20 ensures the tightness of the valve connection with it. stand.

Do regulacji i ustawienia zaworu na żądane ciśnienie służy dodatkowy gwintowany korek, identyczny z korkiem 5, lecz posiadający centryczny otwór, przez który można wprowadzić klucz lub śrubokręt do pokręcenia śrubą 10 regulacyjną. Przy użyciu tego dodatkowego, gwintowanego korka reguluje się docisk grzybka 9 do stożkowego gniazda 4 zaworu. Czynność tę wykonuje się przy napiętej sprężynie 6 dociskającej cylindryczne obrzeże 21 wodzika 7 do poliamidowej podkładki 8. Docisk gizybka 9 do stożkowego gniazda 4 zaworu musi być tylko taki, by zapewnił szczeiność między tymi obydwoma elementami, przy ciśnieniu cieczy w otworze 18 równym ciśnieniu otwarcia zaworu. Takie rozwiązanie ogranicza wielkość sił występujących pomiędzy poliamidowym grzybkiem 9 i stożkowym gniazdem 4 zaworu, niezależnie od ciśnienia jakie panuje w otworze 18 doprowadzającym ciecz do grzybka 9. Stan równowagi sił działających na poliamidowy grzybek 9 można opisać równaniem:An additional threaded plug, identical to the plug 5, but having a centric hole through which a key or a screwdriver to turn the adjusting screw can be inserted, is used to adjust and adjust the valve to the desired pressure. By means of this additional threaded plug, the pressure of the plug 9 against the tapered seat 4 of the valve is adjusted. This operation is performed with the tensioned spring 6 pressing the cylindrical rim 21 of the slider 7 against the polyamide washer 8. The pressure of the spring 9 against the conical seat 4 of the valve must be only such that it ensures a gap between these two elements, with the liquid pressure in the opening 18 equal to the valve opening pressure . This solution limits the magnitude of the forces between the polyamide plug 9 and the conical seat 4 of the valve, regardless of the pressure in the opening 18 that supplies liquid to the plug 9. The equilibrium state of forces acting on the polyamide plug 9 can be described by the equation:

Ps — Pp = Pg + p · _Ξ_ί_ gdzie: Ps — siła napięcia sprężyny 6 uzyskiwana za pomocą gwintowanego korka 5, Pp — siła docisku cylindrycznego obrzeza 21 wodzika 7 do poliamidowej podkładki 8, Pg — siła dociskuPs - Pp = Pg + p _Ξ_ί_ where: Ps - spring force 6 obtained by means of a threaded plug 5, Pp - clamping force of the cylindrical rim 21 of the slider 7 against the polyamide washer 8, Pg - clamping force

161 033 poliamidowego grzybka 9 do stożkowego gniazda 4, p — ciśnienie cieczy w otworze 18, d — średnica styku kulistej czaszy 9a grzybka 9 ze stożkowym gniazdem 4.161 033 of polyamide plug 9 to the conical seat 4, p - pressure of the liquid in the opening 18, d - contact diameter of the spherical bowl 9a of the plug 9 with the conical seat 4.

W przypadku, gdy ciśnienie cieczy w otworze 18 jest równe zero, równanie równowagi sił działających na grzybek 9 przyjmuje postać: Ps — Pp = Pg.In the case where the pressure of the liquid in the opening 18 is equal to zero, the equation of the equilibrium of forces acting on the plug 9 takes the form: Ps - Pp = Pg.

Na grzybek 9 działa więc tylko różnica siły napięcia sprężyny 6 i siły dociskającej cylindryczne obrzeże 21 wodzika 7 do poliamidowej podkładki 8.Jest to maksymalna siła dociskająca grzybek 9 do stożkowego gniazda 4 zaworu. Wartość tej siły (Pg) ustala się za pomocą śruby 10. Podczas gdy rośnie ciśnienie cieczy w otworze 18, maleje siła Pg dociskająca grzybek 9 do gniazda 4 i znacznie maleje siła Pp działająca między cylindrycznym obrzeżem 21 wodzika 7 i podkładką 8. Gdy ciecz w otworze 18 osiągnie ciśnienie równe ciśnieniu otwarcia zaworu, siła dociskająca grzybek 9 do gniazda 4 wynosi zero i siła dociskająca cylindryczne obrzeże 21 wodzika 7 do podkładki 8 jest również równa zero, a więc Pg — 0 i Pp = 0. Dla tego przypadku równanie równowagi sił działających na grzybek 9 przyjmuje postać:Thus, only the difference between the spring force 6 and the force pressing the cylindrical rim 21 of the slider 7 against the polyamide washer 8 acts on the poppet 9. This is the maximum force pressing the poppet 9 against the conical seat 4 of the valve. The value of this force (Pg) is set with the screw 10. While the pressure of the liquid in the hole 18 increases, the force Pg pressing the plug 9 against the seat 4 decreases and the force Pp acting between the cylindrical rim 21 of the slider 7 and the washer 8 decreases significantly. opening 18 reaches a pressure equal to the valve opening pressure, the force pressing the plug 9 against the seat 4 is zero and the force pressing the cylindrical rim 21 of the slider 7 against the washer 8 is also equal to zero, so Pg - 0 and Pp = 0. In this case, the equation of the equilibrium of forces acting on the mushroom 9 takes the form:

Ps = p π·ά ² Ps = p π · ά ²

W dotychczas znanych zaworach, w których nie ma odciążenia grzybka, siły działające na grzybek przy ciśnieniu p równym ciśnieniu otwarcia zaworu są identyczne, lecz przy ciśnieniu p = 0 cała siła napięcia sprężyny Ps dociska grzybek do gniazda zaworu.In the previously known valves, in which there is no relief of the plug, the forces acting on the plug at the pressure p equal to the valve opening pressure are identical, but at the pressure p = 0 the entire force of spring tension Ps presses the plug against the valve seat.

Zawór szybkoupustowy z odciążonym grzybkiem, według wynalazku, działa w sposób następujący. W czasie, gdy ciśnienie cieczy w otworze 18 jest mniejsze od ciśnienia otwarcia zaworu, siła działająca na grzybek 9, powstała w wyniku działania ciśnienia cieczy, dociska grzybek 9 do śruby 10 i stara się podnieść wodzik 7, zmniejszając nacisk pomiędzy cylindrycznym obrzeżem 21 wodzika 7 i podkładką 8. Grzybek 9 zamyka wypływ cieczy z otworu 18 i zawór jest zamknięty.A balanced poppet valve according to the invention operates as follows. At a time when the liquid pressure in the opening 18 is lower than the opening pressure of the valve, the force acting on the plug 9, due to the liquid pressure, presses the plug 9 against the screw 10 and tries to lift the slider 7, reducing the pressure between the cylindrical rim 21 of the slider 7 and a washer 8. The poppet 9 shuts off the outflow of liquid from the opening 18 and the valve is closed.

W czasie tąpnięcia, gdy nastąpi gwałtowny wzrost ciśnienia cieczy w stojaku i otworze 18, ugina się sprężyna 6, grzybek 9 zostaje odepchnięty od gniazda 4 i z otworu 18 wypływa ciecz do przestrzeni 14 podwodzikowej, a stamtąd otworami 12 i 13 do przestrzeni 15, gdzie następuje niewielki wzrost ciśnienia. Powoduje to odepchnięcie opaski 17 od otworów 16 i wypływanie cieczy na zewnątrz zaworu tymi otworami. Po wypłynięciu porcji cieczy ze stojaka, spada ciśnienie cieczy w otworze 18 i sprężyna 6 dociska grzybek 9 do gniazda 4, zamykając wypływ cieczy z zaworu. Powstała, w wyniku działania sprężyny 6, energia kinetyczna powoduje uderzenie cylindrycznego obrzeża 21 wodzika 7 o poliamidową podkładkę 8, zabezpieczając grzybek 9 przed uszkodzeniem.During the collapse, when there is a sharp increase in the pressure of the liquid in the stand and the opening 18, the spring 6 bends, the mushroom 9 is pushed away from the seat 4 and the liquid flows from the opening 18 into the sub-cavity 14, and from there through the openings 12 and 13 to the space 15, where slight pressure increase. This causes the band 17 to be pushed away from the openings 16 and the liquid to flow out of the valve through the openings. After the liquid flows from the stand, the pressure of the liquid in the opening 18 drops and the spring 6 presses the plug 9 against the seat 4, closing the flow of liquid from the valve. The kinetic energy generated by the action of the spring 6 causes the cylindrical rim 21 of the slider 7 to hit the polyamide washer 8, preventing the plug 9 from being damaged.

W czasie następnego tąpnięcia cykl działania zaworu powtarza się.On the next tumble, the valve's operating cycle is repeated.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 złDepartment of Publishing of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price: PLN 10,000

Claims

Patent claims

1. Quick-release valve with a balanced plug consisting of a body with a connection at the bottom, closed with a spring-tensioning plug, and a spherical plug closing the conical valve seat made in the upper part of the connection, characterized in that it has a slider (7) with a cylindrical rim ( 21), containing the valve plug (9), the pressure of which against the valve seat (4) is adjusted by means of a screw (10) attached with a thread in the slider (7) and a lock nut (11), the slider (7) being pressed by a spring ( 6) to the washer (8) placed on the bottom (2) of the body (1) around the connection (3) containing the valve seat (4), thus relieving the poppet (9) from being loaded with the full force of the spring (6).

2. The valve according to claim The slider (7) as claimed in claim 1, characterized in that the slider (7) has openings (12 and 13) for the flow of liquid from the submarine space (14) to the space (15) located above the slider (7) inside the valve body (1).

3. The valve according to claim 1 and 2, characterized in that the elements closing the flow through the valve, i.e. the poppet (9) and the seat (4), are made of materials of different hardness, the mechanical properties of the softer material from which one of these elements (9) is made 4) are dental or similar to the mechanical properties of the material of the washer (8), which absorbs the impact of the slider (7) against the bottom (2) of the body (1) when the valve is closing.