PL162161B1 - Zawór samouszczelniajacy PL - Google Patents

Abstract

1. Zawór samouszczelniajacy, zwlasz cza zawór zwrotny do cieczy cisnieniowych zamykajacy w jednym kierunku dokiem usz- czelniajacym, który jest umieszczony prze- suw nie w rurow ej obudow ie i jest przy pomocy sprezyny naciskowej dociskany w kierunku przeciwnym do zadanego kierunku przeplywu do wykonanego w otworze obu- dowy gniazda zaworu i który posiada obej- mujacy sprezyne naciskowa otwór slepy z koncowymi, uchodzacymi tuz przed gniaz- dem zaw oru, otw oram i prom ieniow ym i, znam ienny tym , ze umieszczony w obudo- wie (2) tlok uszczelniajacy (10) jest wykona- ny w calosci jako element o ograniczonej podatnosci, przy czym skierowany przeciw- nie do kierunku przeplywu cisnieniowego medium wierzcholek (20) tloka uszczelniaja- cego (10) jest lukowato wygiety a gniazdo zaworu (8) posiada odwrotnie wygiete po- wierzchnie (9). Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór samouszczelniający zwłaszcza zawór zwrotny do cieczy nydraulicznych z zamykającym w jednym kierunku tłokiem uszczelniającym, który jest umieszczony przesuwnie w rurowej obudowie i jest poprzez sprężynę naciskową dociskany w kierunku przeciwnym do żądanego kierunku przepływu do wykonanego w otworze obudowy gniazda zaworu, przy czym zawór posiada obejmujący sprężynę naciskową otwór ślepy z końcowymi, uchodzącymi tuż przed gniazdem zaworu, otworami promieniowymi.

Zawory są organami odcinającymi, których element zamykający jest poruszany przeważnie w kierunku przypływu, przy czym jako organy odcinające znajdują zastosowanie talerze lub umieszczone przesuwnie wewnątrz otworu wewnętrznego tłoki. Odcinanie powinno przy tym być całkowicie pozbawione przecieków, co jest często osiągane przy stosowanych jako ciecze hydrauliczne olejach mineralnych. Tam, gdzie olej mineralny ze względów bezpieczeństwa nie może być stosowany i gdzie zamiast oleju znajdują zastosowanie takie ciecze ciśnieniowe jak emulsje wodno-olejowe, wodne roztwory poliglikolu lub ciecze bezwodne, w znanych zaworach często występują nieszczelności, które mają miejsce albo na początku, albo po kilkakrotnym odciążeniu i prowadzą wówczas do powstania odpowiednich problemów. Wykonany z twardego materiału tłok uszczelniający (kula) zderza o nierówności w gnieździe uszczelniającym, tak że często już po krótkim czasie eksploatacji występują nieszczelności.

Wynalazek ma zatem za zadanie utworzenie całkowicie szczelnego również w przypadku cieczy hydraulicznych, różnych od oleju mineralnego, zaworu, przede wszystkim zaworu zwrotnego .

Zadanie to zostało zgodnie z wynalazkiem rozwiązane dzięki temu, że umieszczony w obudowie tłok uszczelniający jest wykonany w całości jako element o ograniczonej podatności,

162 Ul przy czym skierowany przeciwnie do kierunku przepływu ciśnieniowego medium wierzchołek tłoka uszczelniającego jest łukowato wygięty i że gniazdo zaworu posiada odwrotnie wygięte powierzchnie.

Dzięki specjalnej postaci wykonania tłoka uszczelniającego, również w przypadku trudno uszczelniających cieczy hydraulicznych, osiągana jest całkowita szczelność tego rodzaju zaworów, ponieważ dzięki naciskowi sprężyny przylega on swymi powierzchniami uszczelniającymi do powierzchni gniazda zaworu, odpowiednio się odkształcając. Nieoczekiwanie jest w związku z tym możliwe wykonywanie zaworów, w szczególności zaworów zwrotnych, przy czym szczelność pozostaje zachowana również po dużej liczbie odciążeó. Korzystne jest ponadto, że dzięki wykonaniu powierzchni uszczelniających tłoka osiągane jest możliwe korzystne prowadzenie cieczy ciśnieniowej przez wnętrze zaworu, zwłaszcza wówczas, gdy powierzchnie uszczelniające są odpowiednio ukształtowane. W tak wykonanych zaworach samouszczelniających nie może dochodzić do uszkodzeń w gnieździe uszczelniającym. Siły włączania pozostają stałe w czasie, ponieważ stale jest utrzymywana jednakowa powierzchnia uszczelniająca.

Ponadto, gdy tłok uszczelniający jest w całości wykonany jako element podatny osiąga się tę korzyść, że wyeliminowane są dalsze prace przygotowawcze w postaci łączenia poszczególnych części tłoka uszczelniającego. Często cały tłok uszczelniający jest przykładowo wtryskiwany z tworzywa sztucznego, przy czym nieoczekiwanie okazało się, że nie jest potrzebna specjalna obróbka powierzchni uszczelniających, tylko wytworzone zwykłymi metodami obróbki elementy nadają się na tłoki uszczelniające. W związku z tym zbędne są kosztowne procesy przygotowawcze i zostają wyraźnie obniżone koszty wytwarzania.

Zapewnione jest korzystne prowadzenie strumienia cieczy ciśnieniowej, a w związku z tym zredukowane zostają do minimum straty ciśnienia wewnątrz zaworu, jeżeli tłok uszczelniający □osiada ostro wychodzący stożek zaworu z przebiegającymi odpowiednio ukośnie powierzchniami uszczelnienia. Kształt stożka zaworu zapewnia przy tym szybkie przesuwanie z powrotem tłoka uszczelniającego przy odpowiednim przyłożeniu ciśnienia, jednocześnie jednak zapewnia możliwie równomierny przepływ przez układ i w związku z tym równomierną pracę zaworu.

Zgodne z wynalazkiem wykonanie tłoka pozwala uzyskać korzystne warunki przepływu cieczy ciśnieniowej wewnątrz zaworu przez to, że skierowany przeciwnie do kierunku przepływu wierzchołek tłoka uszczelniającego przebiega łukowo i że gniazdo zaworu posiada odwrotnie wygięte powierzchnie. Dzięki wygiętym łukowo powierzchniom ciecz ciśnieniowa jest korzystnie prowadzona wewnątrz gniazda zaworu, przy czym ostatecznie jest wszystko jedno, w którym kierunku wygięte jest gniazdo zaworu i odwrotnie powierzchnie uszczelnienia tłoka uszczelniającego.

W każdym przypadku osiągane jest uszczelnienie powierzchniowe, a jednocześnie korzystne prowadzenie strumienia medium ciśnieniowego.

Możliwe jest również zastosowanie tłoka uszczelniającego, który posiada stożek ścięty z biegnącymi ukośnie i równolegle do powierzchni gniazda zaworu powierzchniami uszczelnienia. W tym wykonaniu w obszarze prowadzącego ciecz ciśnieniową otworu istnieje większa powierzchnia, która zapewnia szybkie otwieranie zaworu, a jednocześnie stwarza dużą powierzchnię uszczelnienia w obszarze gniazda zaworu. Przy odpowiednim zaokrągleniu krawędzi między płaszczyzną ścięcia i powierzchnią stożka w tłoku zaworu zapewnione jest tutaj również dobre i równomierne prowadzenie cieczy ciśnieniowej.

Wymagane uszczelnienie jest osiągane przez to, że przepływająca ciecz ciśnieniowa jest odprowadzana za powierzchniami przez tłok uszczelniający, przy czym niezbędne przekroje w obszarze przejściowym są uzyskiwane w ten sposób, że na wysokości otworów promieniowych tłoka uszczelniającego wykonany jest w obudowie kanał pierścieniowy. Ponadto możliwe jest, aby w obszarze otworów promieniowych w tłoku uszczelniającym wykonać kanał pierścieniowy w celu umożliwienia jak najszybszego odprowadzania przepływające medium przez tłok uszczelniający.

162 161

Zgodny z wynalazkiem zawór może jednocześnie służyć jako zawór ograniczający ciśnienie ewentualnie może być wykonany jako taki, jeżeli sprężyna naciskowa w tłoku uszczelniającym jest napinana przy pomocy wkręcanej w obudowę śruby regulacyjnej. Przy pomocy sprężyny naciskowej może być ustalane ciśnienie otwarcia, przy którym zawór jest otwierany i natryskiwany. Natryskiwane medium może być również przy odpowiednim wykonaniu ponownie odzyskiwane.

Właśnie przy zastosowaniu w górnictwie podziemnym i budowie tuneli przedmiot wynalazku działa szczególnie korzystnie, po pierwsze dlatego, że utworzony jest szczelny przez długi czas i precyzyjnie pracujący zawór, a po drugie ponieważ osiągnięta jest wyjątkowa wszechstronność, która umożliwia zastosowanie jako zaworu, zwrotnego lub zaworu ograniczającego ciśnienie. Ta wielostronność zostaje poprawiona, gdy przewidziane zostanie zastosowanie w zaworze nastawczym. Jest to osiągane w ten sposób, że w zaworze nastawczym zamiast tłoka uszczelniającego zastosowana jest kula a jej powierzchnia uszczelnienia jest wykonana z tworzywa sztucznego i gniazdo uszczelniające przy zaworze nastawczym wykonane jest z metalu. Właśnie w przypadku zaworu nastawczego przedmiot wynalazku jest szczególnie korzystny dzięki całkowitemu uszczelnieniu układu i długiej żywotności, którą można osiągać między innymi dzięki równomiernym siłom przełączania.

Przedmiot wynalazku wyróżnia się w szczególności tym, że utworzony został zawór, który jest stale szczelny również dla takich cieczy ciśnieniowych jak emulsje wodno-olejowe, wodne roztwory poliglikolu lub ciecze bezwodne. Również przy długich czasach pracy nie jest możliwe przenikanie cieczy ciśnieniowej w postaci kropel, ponieważ powierzchnie uszczelniania tłoka uszczelniającego łączę go dzięki swemu wykonaniu z gniazdem zaworu, ewentualnie jego powierzchniami uszczelniania. Już stosunkowo niewielka siła sprężyny naciskowej wystarcza, aoy powierzchnie uszczelnienia tłoka uszczelniającego tak daleko docisnąć do gniazad zaworu, że powstałe uszczelnienie jest osiągane poprzez odpowiednie odkształcenie tłoka. Korzystne jest ponadto, że w wyniku odpowiedniego ukształtowania i wykonania tłoka uszczelniającego zapewnione jest wymagane prowadzenie strumienia w obszarze tłoka uszczelniającego, dzięki czemu stals istnieje możliwość zarówno otwierania, jak też później zamykania zaworu, przede wszystkim jednak równomiernego prowadzenia cieczy. Powierzchnia uszczelniania na gnieździe zaworu nie jest obciążana przerwami w łączeniu, tak że niezależnie od częstotliwości przerw w łączeniu, siły przełączania są zawsze jednakowe. Godna uwagi jest ponadto wszechstronność zaworu zgodnego z wynalazkiem, ponieważ wykonanie tłoka uszczelniającego może być przy odpowiednim dopasowaniu stosowane zarówno w zaworach zwrotnych i zaworach ograniczających ciśnienie, jak też w zaworach nastawczych i im podobnych.

Przedmiot wynalazku został bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zawór zwrotny w przekroju wzdłużnym z wykonanym w całości z materiału o ograniczonej podatności tłokiem uszczelniającym, fig. 2 - zawór zwrotny z fig. 1 w częściowym przekroju wzdłużnym, fig. 3 - zaokrąglony w obszarze powierzchni uszczelnienia tłok uszczelniający, w przekroju wzdłużnym, fig. 4 - wklęsły do wewnątrz w obszarze powierzchni uszczelnienia tłok uszczelniający, w przekroju wzdłużnym, fig. 5 - tłok uszczelniający, w przekroju wzdłużnym, fig. 5 - tłok uszczelniający z zakończeniem w kształcie stożka ściętego, w przekroju wzdłużnym, fig. 6 - pokryty w całości powłoką tłok uszczelniający z wykonanym w obudowie kanałem pierścieniowym, w przekroju wzdłużnym, fig. 7 - tłok uszczelniający z wykonanym w obszarze otworów promieniowych kanałem pierścieniowym, w przekroju wzdłużnym i fig. 8 - zawór ograniczający ciśnienie, w przekroju wzdłużnym.

Przedstawiony na fig. 1 zawór 1 jest zaworem zwrotnym, który ma umieszczony przesuwnie w otworze wewnętrznym 3 obudowy 2 tłok uszczelniający 10. Na obu końcach obudowy 2 przewidziane są przyłącza wtykowe 4, 5, przy pomocy których realizowane jest proste połączenie z wężami ciśnieniowymi.

162 161

Zawór jest przedstawiony jako zamykający w kierunku przepływu 6, przy czym szczelne gniazdo osiągane jest przez to, Ze tłok uszczelniający 10 jest dociskany swoją powierzchnią uszczelnienia 11 do gniazda zaworowego 8 o powierzchni 9 przy pomocy sprężyny naciskowej 17. Stożek zaworu 12 tłoka uszczelniającego 10 jest przy tym jak wynika z fig. 1, a także następ nych figur, wykonany szczególnie korzystnie pod względem przepływu. Jednocześnie jest on tak ukształtowany i wykonany z odpowiedniego materiału lub pokryty, że wystarcza mu docisk sprężyny naciskowej, aby osiągnąć znaczne odkształcenie w obszarze powierzchni uszczelnienia 11. Ola ciągłej eksploatacji jest przy tym istotne, aby powierzchnia uszczelnienia 11 lub cały tłok uszczelniający 10 były wykonane z materiału o ograniczonej podatności, ponieważ tylko w ten sposób zapewniona jest jednakowa wielkość przepływu i jednakowe siły przełączenia. Nie byłyby one zapewnione gdyby tłok był wykonany z materiału twardego, gdyż tłok ten uszkadzałby powierzchnię uszczelnienia 9 na gnieździe zaworu 8.

Strumieó cieczy przepływa wewnątrz zaworu 1 w ten sposób, że dostające się do powierzch ni 9 lub 11 medium ciśnieniowe przedostaje się następnie poprzez kanał pierścieniowy 16 i otwory promieniowe 15 do otworu ślepego 14, którędy może wypływać z obudowy 2. Kanał pierścieniowy 16 jest przy tym tak wykonany, że niezbędna ilość medium ciśnieniowego może jednocześnie wpływać i wypływać przez otwory promieniowe 15.

Sprężyna naciskowa 17 wspiera się poprzez rowek pierścieniowy 18 i pierścień oporowy 19 na ściance wewnętrznej otworu wewnętrznego 3 i wciska tłok uszczelniający 10 z niezbędną siłą w gniazdo zaworu 8. W widocznym na fig. 1 przykładzie wykonania cały tłok uszczelniający 10 wykonany jest z materiału o ograniczonej podatności, tak że jest uzyskane i trwale zapewnione niezawodne uszczelnienie w obszarze powierzchni 9 i powierzchni uszczelniania 11.

w widocznym na fig. 1 przykładzie wykonania wierzchołek 20 tłoka uszczelniającego 10 ewentualnie stożek zaworu 12 stanowi ostry wierzchołek. Ciecz ciśnieniowa jest wówczas prowadzona do tworzącej się przy otwieraniu ewentualnie przesuwaniu tłoka uszczelniającego 10 szczeliny między powierzchniami 9 i 11.

Według fig. 2 wierzchołek 20 jest pokryty powłoką 22. korzystnie wykonaną z tworzywa sztucznego, poaczas gdy pozostały korpus tłoka uszczelniającego 10 wykonany jest ze zwykłego metalu ewentualnie stall. Również w tej postaci wykonania zbędna staje się kosztowna obróbka powierzchni uszczelnienia 11, ponieważ powłoka 22 odpowiada za całkowite i niezawodne uszczelnienie.

Wykonanie według fig. 3 i 4 różni się od wykonania według fig. 1 tym, że wierzchołek 20 jest wykonany tutaj jako zaokrąglona głowica. Według fig. 3 stożek zaworu 12 jest wybrzuszony na zewnątrz, a gniazdo zaworu 8 ewentualnie powierzchnia 9 odpowiednio do wewnątrz, podczas gdy według wykonania zgodnie z fig. 4 wybrzuszenia przebiegają dokładnie odwrotnie.

W obu przypadkach osiągnięte jest jednak równomierne prowadzenie medium ciśnieniowego w tym obszarze.

Według fig. 5 gniazdo zaworu 10 i powierzchnia uszczelnienia 11 mają te same wymiary, co w innych wykonaniach z tym, że tutaj zamiast stożka zaworu 12 stosowany jest stożek ścięty 21. Wszystkie inne części tłoka uszczelniającego 10, a także obudowy 2 są takie same, jak w pozostałych postaciach wykonania.

Fig. 6 i 7 pokazują przykłady wykonania, w których przewidziana jest powłoka całkowita 23 lub częściowa 23' na tłoku uszczelniającym 10. Istotna różnica między odtworzonymi tutaj postaciami wykonania jest taka, że według fig. 6 przewidziany jest wykonany w obudowie 2 kanał pierścieniowy 16, a według fig. 7 pierścieniowy kanał 25 wykonany jest wewnątrz tłoka uszczelniającego 10. Odpowiednio do tego powłoka 23' tłoka posiada przerwę (fig. 7), przy czym możliwe jest również, aby powierzchnie wewnętrzne pierścieniowego kanału 25 były również pokryte powłoką, jeżeli powłoka jest nanoszona po wytworzeniu pierścieniowego kanału 25.

162 161

Fig. 8 pokazuje zawór ograniczający ciśnienie, w którym od strony złącza wtykowego 4 powstaje ciśnienie z agregatu hydraulicznego. Jeżeli ciśnienie z tej strony zaworu przekroczy wytworzoną przez sprężynę naciskową 17 siłę docisku, wówczas tłok uszczelniający 10 jest wysuwany z gniazda zaworu 8 i medium ciśnieniowe może poprzez kanał pierścieniowy 16, otwór promieniowy 15 oraz otwór ślepy 14 przepływać do komory 26. Sprężyna naciskowa 17 jest napinana przy pomocy regulowanej otworem wielokątnym 27 śruby regulacyjnej 28, tak że w związku z tym może być dokładnie zadawane ciśnienie otwarcia, śruba regulacyjna 28 jest wyposażona w otwór wylotowy 29, tak że medium ciśnieniowe może tędy opuszczać obudowę 2 zaworu 1. Sprężyna naciskowa 17 jest jednocześnie dzięki specjalnemu wykonaniu śruby regulacyjnej prowadzona również w górnej części, tak że sprężyna jest prowadzona dokładnie poosiowo.

162 161

FigQ

26 1ά 16 11 10

162 161

u 10 Fig.7

162 161

Fig.5

162 161

Fig.

3 19 17 10 16 9 11 4

17 16 10 22

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór samouszczelniający, zwłaszcza zawór zwrotny do cieczy ciśnieniowych zamykający w jednym kierunku tłokiem uszczelniającym, który jest umieszczony przesuwnie w rurowej obudowie i jest przy pomocy sprężyny naciskowej dociskany w kierunku przeciwnym do żądanego kierunku przepływu do wykonanego w otworze obudowy gniazda zaworu i który posiada obejmujący sprężynę naciskową otwór ślepy z końcowymi, uchodzącymi tuż przed gniazdem zaworu, otworami promieniowymi, znamienny tym, że umieszczony w obudowie (2) tłok uszczelniający (10) jest wykonany w całości jako element o ograniczonej podatności, przy czym skierowany przeciwnie do kierunku przepływu ciśnieniowego medium wierzchołek (20) tłoka uszczelniającego (10) jest łukowato wygięty a gniazdo zaworu (8) posiada odwrotnie wygięte powierzchnie (9)
2. 2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że tłok uszczelniający (10) jest ukształtowany z tworzącego powierzchnie uszczelniania (11) tworzywa sztucznego.
3. 3. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że koniec tłoka uszczelniającego (10) ma kształt stożka ściętego (21) z biegnącymi odpowiednio ukośnie i równolegle do powierzchni (9) gniazda zaworu (8) powierzchniami uszczelniania (11).
4. 4. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że w obudowie (2) na wysokości otworów promieniowych (15) tłoka uszczelniającego (10) jest wykonany kanał pierścieniowy (16).
5. 5. Zawór według zastrz. 1, znamienny tyr, że w tłoku uszczelniającym (10) w obszarze otworów promieniowych (15), jest wykonany kanał pierścieniowy (25).
6. 6. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, Ze tłok uszczelniający (10) ma wkręcaną w obudowę (2) śrubę regulacyjną (28) do napinania sprężyny naciskowej (17).