PL199474B1 - Zawór sterujący, zwłaszcza do hydraulicznych urządzeń górniczych - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy konstrukcji zaworu steruj acego, zw laszcza do hydraulicznych urz adze n górniczych, znajduj a- cych, zastosowanie w szczególno sci jako zawór wst epnego sterowania w obudowach zmechanizowanych. Zawór (4 ') wyposa zony jest we wk lad zaworowy w po- staci naboju, którego jednocz esciowa lub wieloczesciowa obudowa posiada otwór wlotowy (25) przewodu ci snieniowe- go (P) medium, otwór przy laczeniowy (26) odbiornika (A), otwór wylotowy (27) do obiegu sp lywowego (T) i osiowy otwór (17) dla elementu zamykaj acego (15), posiadaj acego powierzchni e zamykaj ac a. Element zamykaj acy (15) unoszo- ny jest z gniazda zaworowego (29), przyporz adkowanego jego powierzchni zamykaj acej, zlokalizowanego pomi edzy otworem wlotowym (25), a otworem przy laczeniowym (26) za pomoc a urz adzenia w laczaj acego. Z uniesieniem elementu zamykaj acego (15) z gniazda zaworowego (29) spr ezony jest ruch rozdzielania po laczenia mi edzy otworem przy laczenio- wym (26), a otworem wylotowym (27). Jednocz esciowy element zamykaj acy (15) w postaci suwaka steruj acego posiada powierzchni e zamykaj ac a w postaci ko lnierza opo- rowego (28) i cz esc ruchom a mechanizmu zamykaj acego w postaci odcinka trzonu (18). Odcinek trzonu (18), podczas ruchu unoszenia elementu zamykaj acego (15), zanurza si e w odcinku otworowym (17b) otworu osiowego (17) zamykaj ac kana l radialny (35), po laczony z obiegiem sp lywowym (T). Gniazdo zaworowe (29), jako czesc tulei zaworowej (37), jest wymienne, a srednica nominalna zaworu (4 ') jest zmieniana za pomoc a dyszy (45). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór sterujący, zwłaszcza do hydraulicznych urządzeń górniczych, znajdujący zastosowanie w szczególności w układach hydraulicznych górniczych obudów zmechanizowanych jako zawór wstępnego sterowania.

W znanych zaworach sterujących zawory wielodrożne, wykonane w postaci naboju, osadzone są w otworze mocującym bloku zaworowego. Obudowa wkładu zaworowego wyposażona jest w otwór wlotowy medium hydraulicznego, otwór przyłączeniowy odbiornika, otwór wylotowy z ujściem do obiegu spływowego i otwór osiowy dla osadzenia elementu zamykającego zawór z powierzchnią dociskową, unoszonego za pomocą urządzenia włączającego o konstrukcji znanej na przykład z opisu patentowego DE 101 34 947 zamocowanego do obudowy bloku zaworowego. Pod wpływem działania siły odwodzącej element zamykający podnoszony jest ze szczelnego gniazda zaworowego przyporządkowanego powierzchni dociskowej, zlokalizowanego pomiędzy otworem wlotowym a otworem przyłączeniowym odbiornika, przy czym z ruchem unoszenia elementu zamykającego zawór z gniazda zaworowego sprzężony jest przynajmniej dwuelementowy mechanizm zamykający, znajdujący się pomiędzy otworem przyłączeniowym odbiornika a otworem wylotowym obiegu spływowego. Tak wykonane zawory, jako zawory wstępnego sterowania, stosowane są do włączania odpowiednich zaworów głównego sterowania, które z kolei służą do uruchamiania siłowników wykonawczych sekcji obudów zmechanizowanych, lub innych agregatów hydraulicznych. Wysokie wartości ciśnienia roboczego medium i sprzyjające korozji warunki środowiskowe panujące w wyrobiskach podziemnych, stawiają zaworom szczególne wymagania w zakresie sił załączania, dróg przepływu medium oraz konstrukcji poszczególnych elementów.

Taki typ zaworu znany jest na przykład z niemieckiego wzoru użytkowego DE 92 11 629 U1. Posiada on trzyczęściowy element zamykający, w którym dwa człony skrajne wyposażone są w stożkowe powierzchnie dociskowe, zwrócone ku ś rodkowo położonemu suwakowi, przy czym zarówno człony skrajne, jak i suwak osadzone są przesuwnie i współosiowo w obudowie zaworowej, mającej postać naboju utworzonego z dwóch skręconych ze sobą części. Każda z dwóch części obudowy ma przyporządkowane powierzchni dociskowej członu suwaka zamykającego gniazdo zaworowe, przy czym odległość między tymi gniazdami zaworowymi może być regulowana poprzez skręcanie bądź rozkręcanie części obudowy. W takim zaworze wstępnego sterowania w zależności od pozycji elementu zamykającego strumień medium może przepływać z przewodu ciśnieniowego do odbiornika, względnie z odbiornika do obiegu spływowego. Zarówno suwak, jak i człony zamykające zaworu posiadają na swoich zewnętrznych cylindrycznych powierzchniach osiowo przebiegające spłaszczenia, bądź wypusty, które jednocześnie określają i ograniczają średnicę strumienia przepływu medium i zwią zaną z tym ś rednicę znamionową zaworu. Stą d też nakł ady na wykonanie czł onów zamykają cych i suwaka są stosunkowo wysokie, a prawidłowa praca zaworu uzależniona jest od dokładności wyregulowania odległości między dwoma gniazdami zaworowymi.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji zaworu sterującego, zwłaszcza do hydraulicznych urządzeń górniczych, która cechować się będzie prostą budową, łatwym do wykonania elementem zamykającym zawór i krótkimi drogami załączania, co w efekcie zmniejszy koszty wykonania zaworu i uprości jego obsługę.

Istota wynalazku polega na tym, że zawór sterujący posiada w jednolitej lub podzielonej na części obudowie jednoczęściowy element zamykający, wyposażony w powierzchnię dociskową i ruchomą część mechanizmu zamykającego w postaci odcinka trzona tego elementu zamykającego, zanurzającą się podczas ruchu unoszenia w odcinku otworu osiowego dla zamykania kanału radialnego połączonego z obiegiem spływowym.

W preferowanym wykonaniu element zamykający wyposażony jest w kołnierz oporowy pierścieniokształtny, którego tylna strona zwrócona ku gniazdu zaworowemu stanowi powierzchnię szczelnego dolegania kołnierza oporowego, co w zasadniczym stopniu upraszcza budowę elementu zamykającego zawór.

Korzystnym jest przy tym, gdy kołnierz oporowy elementu zamykającego na swej tylnej ściance ma dodatkowy materiał uszczelniający, co ułatwia utrzymanie szczelności przylegania kołnierza oporowego do gniazda zaworowego.

W dalszym preferowanym wykonaniu wynalazku, element zamykający ma z jednego końca odcinek trzona, a z drugiego końca odcinek czopowy, mające taką samą średnicę i tworzące prowadzenie elementu zamykającego w odcinkach otworowych otworu osiowego obudowy, dzięki czemu

PL 199 474 B1 zapewnione jest pewne prowadzenie elementu zamykającego i jego wyrównana ciśnieniowe pozycja otwarcia przy kołnierzu oporowym uniesionym z gniazda zaworowego.

Korzystnym jest ponadto, jeśli element zamykający pomiędzy swym kołnierzem oporowym a odcinkiem trzona, stanowią cym ruchomą część mechanizmu zamykają cego, posiada obwodowe wybranie zmniejszające jego średnicę do zredukowanej średnicy ze stożkowymi odcinkami przejściowymi do odcinka trzona i/lub kołnierza oporowego, co stwarza bardzo dobre warunki dla przepływu medium wewnątrz zaworu.

W szczególnie korzystnym wykonaniu gniazdo zaworowe jest elementem sk ł adowym tulei zaworowej wkładanej, szczególnie wciskanej w otwór stanowiący rozszerzenie otworu osiowego obudowy, dzięki czemu zasadniczo usprawnione są prace konserwacyjne z równoczesną możliwością odpowiedniego doboru materiału na gniazdo zaworowe i jego geometrii dla konkretnych potrzeb wykonywanego zaworu.

Dla takiego wykonania celowym jest, aby tuleja zaworowa przy gnieździe zaworowym miała w istocie tą samą średnicę wewnętrzną co odcinek trzona i odcinek czopowy elementu zamykającego, a powierzchnia wewnę trzna tulei zaworowej tworzył a odcinki otworu osiowego obudowy.

W jednym z możliwych wykonań wynalazku obudowa składa się z jednolitego elementu ze schodkowymi rozszerzeniami otworu, w którym umieszczona jest tuleja zaworowa posiadająca koniec tworzący gniazdo zaworowe z odcinkami ścian wewnętrznych tworzących odcinki otworu osiowego obudowy. Tuleja zaworowa posiada przy tym pomiędzy dwoma odcinkami otworowymi kanał radialny, korzystnie uchodzący do obwodowego wypustu na wewnętrznej strome tulei zaworowej. Takie rozwiązanie nie daje możliwości podregulowania zaworu, jako że droga jego załączania zdeterminowana odległością między gniazdem zaworowym a otworem radialnym jest niezmienna, jednak redukuje możliwość popełnienia błędu montażowego.

Korzystnym jest wówczas, gdy tuleja zaworowa od strony wewnętrznej jest stopniowana, a obwodowy wpust utworzony jest poprzez tulejkę wciśniętą, względnie wkręconą do tulei zaworowej.

W innym mo ż liwym wykonaniu wynalazku obudowa zaworu skł ada się z pierwszej części i połączonej z nią, korzystnie poprzez skręcenie drugiej części. Druga część obudowy wyposażona jest w stopniowane rozszerzenie w formie otworu, do którego od strony powierzchni podział owej, dzielą cej części obudowy, wsuwana jest tuleja zaworowa o swobodnym końcu tworzącym gniazdo zaworowe. Pomiędzy drugim końcem tulei zaworowej i stopniowanym rozszerzeniem otworu tworzy się kanał radialny poprzez promieniowe wybrania na końcu tulei zaworowej. Dzięki temu zawór wyposażony jest w moż liwość do regulowania z bazą pasowania mającą cztery punkty styku, przy wykorzystaniu powierzchni podziałowej, jako dodatkowego punktu styku.

Alternatywnie obudowa zaworu składa się również z pierwszej części i łączonej z nią drugiej części, posiadającej stopniowane rozszerzenie otworu, do którego od strony powierzchni podziałowej, dzielącej te dwie części obudowy montowana jest tuleja zaworowa o swobodnym końcu tworzącym gniazdo zaworowe. Odległość między powierzchnią stykową kryzy a końcem tulei zaworowej jest mniejsza od długości stopniowanego rozszerzenia otworu, dzięki czemu powstaje szczelina tworząca otwór radialny uchodzący do obiegu spływowego.

W odmiennym wykonaniu wynalazku zawór ma obudowę składającą się z pierwszej części, drugiej części i trzeciej części, z pierwszą powierzchnią podziałową pomiędzy pierwszą a drugą częścią obudowy i z drugą powierzchnią podziałową, pomiędzy drugą i trzecią częścią obudowy. Druga część obudowy wyposażona jest w stopniowane rozszerzenie otworu, w którym osadzona jest tuleja zaworowa, tworząca swoim swobodnym końcem gniazdo zaworowe.

Szczególnie korzystnym jest wówczas, gdy kanał radialny połączony z obiegiem spływowym utworzony jest przez szczelinę pośrednią drugiej powierzchni podziałowej, rozdzielającej części drugą i trzecią obudowy.

Celowym jest takie wykonanie wynalazku, w którym obudowa zaworu posiada przynajmniej jeden, usytuowany niecentrycznie, wzdłużny otwór do wybijania tulei zaworowej, co ułatwia demontaż zaworu w każdej z odmian wykonania jego obudowy.

W specyficznym wykonaniu zaworu z wieloczęściową obudową , odcinki otworowe otworu osiowego, będące odcinkami prowadzącymi i łożyskowymi dla odcinka trzona i odcinka czopowego elementu zamykającego każdorazowo w zewnętrznych częściach obudowy wyposażone są we wpust obwodowy dla zlokalizowanego od strony obudowy odpowiedniego pierścienia uszczelniającego, dzięki czemu uszczelnienie nie stanowi fragmentu konstrukcyjnego elementu zamykającego.

PL 199 474 B1

Dla rozszerzenia możliwości regulacyjnych zaworu korzystnym jest, gdy posiada on przynajmniej jeden, szeregowo połączony z gniazdem zaworowym i mechanizmem zamykającym obieg spływowy, opór przepływu medium hydraulicznego dla zmiany efektywnej nominalnej średnicy zaworu.

Korzystnym, a jednocześnie prostym w wykonaniu jest opór przepływu mający postać dyszy lub przepony, przy czym każdorazowo tylko jedna dysza lub przepona przyporządkowana jest jednemu z przyłączy obiegu spływowego lub ciśnieniowego, względnie odbiornikowi, bądź kombinacji tych przyłączy.

W preferowanym rozwią zaniu dysza lub przepona wkładana jest, względnie wkręcana, z zachowaniem odstępu do elementu zamykającego, w tworzący przyłącze odbiornika otwór przyłączeniowy w obudowie zaworu, co pozwala na zredukowanie sił przepływu działających na element zamykający.

Korzystnym jest także takie wykonanie zaworu, w którym wkład zaworowy zamocowany jest w otworze ustalającym bloku zaworowego za pomocą przyłącza urządzenia włączającego, będ ącego elektromagnetycznym lub piezoelektrycznym elementem wykonawczym.

Zasadniczą zaletą zaworu sterującego, wykorzystywanego w szczególności jako zawór wstępnego sterowania, jest jednoczęściowa budowa elementu zamykającego, posiadającego zarówno powierzchnię dociskową przyporządkowaną gniazdu zaworowemu, jak również ruchomą część mechanizmu zamykającego, odcinającą obieg spływowy przy unoszeniu kołnierza oporowego z gniazda zaworowego. W ten sposób uzyskuje się dociskowe uszczelnienie gniazda zaworowego powierzchnią kołnierza oporowego, podczas gdy uszczelnienie połączenia odbiornika z obiegiem spływowym uzyskuje się na innej zasadzie, a mianowicie jego rozdzielenia uniemożliwiającego przepływ medium od określonego punktu włączania zaworu, co nie wymaga regulacji. Wykorzystanie jednocześnie dwóch różnych sposobów załączania i uszczelniania umożliwia nie tylko rezygnację z doregulowywania szczelności rozdziału strumieni medium, ale także zasadniczo upraszcza technologię wykonania elementu zamykającego. Element zamykający może być wykonany z jednego kawałka materiału z pominięciem wytwarzania pracochłonnych powierzchni pasujących i sprzęgających, niezbędnych przy wieloczęściowej jego budowie. Dodatkowo element zamykający w postaci suwaka sterującego ma krótką drogę załączania i związany z nią nadzwyczaj krótki skok. Również wykonanie kołnierza oporowego w postaci pierścieniokształ tnej jest bardzo proste w stosunku do wymagają cych precyzji wykonania powierzchni stożkowych, stosowanych dotychczas, a jego powierzchnia dociskowa może być regenerowana, na przykład przez wymianę dodatkowego materiału uszczelniającego współpracującego z jego powierzchnią dociskową . Taki kształ t koł nierza oporowego sprzyja również samoczynnemu dążeniu do zamknięcia zaworu przez ciśnienie medium doprowadzanego z przyłącza ciśnieniowego w sytuacji, gdyby uszkodzeniu uległa sprężyna powrotna lub urządzenie włączające zawór ograniczyłoby swobodny ruch elementu zamykającego zawór. Inną, również znaczącą zaletą jest możliwość łatwej podmiany zużywających się części, w tym tulei zaworowych, a także łatwy dostęp do wnętrza zaworu dla przeprowadzenia jego konserwacji.

Wynalazek został bliżej opisany w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia blok zaworu wstępnego sterowania z fragmentem urządzenia włączającego i trzyczęściowym wkładem zaworowym w przekroju podłużnym, fig. 2 - trzyczęściowy wkład zaworowy z alternatywnym układem uszczelnień elementu zamykającego w przekroju podłużnym, fig. 3 - dwuczęściowy wkład zaworowy w przekroju podłużnym, fig. 4A - tuleję zaworową do dwuczęściowego wkładu zaworowego w widoku bocznym z częściowym przekrojem wzdłużnym, fig. 4B - tuleję zaworową do dwuczęściowego wkładu zaworowego w widoku od strony urządzenia wyłączającego, fig. 5A - tuleję zaworową do dwuczęściowego wkładu zaworowego z odmiennym wykonaniem jej końca zwróconego ku urządzeniu włączającemu w widoku bocznym z częściowym przekrojem wzdłużnym, fig. 5B - inne wykonanie tulei zaworowej w widoku od strony urządzenia włączającego, fig. 6 - jednoczęściowy wkład zaworowy w przekroju podłużnym i fig. 7 - inne wykonanie jednoczęściowego wkładu zaworowego w przekroju podłużnym.

Blok zaworowy 1 wyposażony jest w rozmieszczone wzajemnie obok lub nad sobą otwory ustalające 2, do których od strony czołowej 3 wsunięte są wkłady zaworowe zaworu wstępnego sterowania 4, wykonane w postaci naboju. Wkład zaworowy (fig. 1) tworzący zawór wstępnego sterowania 4 posiada obudowę 5 składającą się z trzech części 5a, 5b, 5c, które na swych powierzchniach podziałowych 6, 7 są ze sobą skręcone i w stanie połączenia zamocowane są w otworze ustalającym 2 za pomocą przyłącza 8 fragmentarycznie przedstawionego urządzenia włączającego 9. Urządzenie włączające 9 swym kołnierzem 10 posadowione jest w wybraniu 11 po stronie czołowej 3 bloku

PL 199 474 B1 zaworowego 1 i za pomocą śrub mocujących 12 przykręcone jest do ścianek tego bloku zaworowego 1, przy czym posiada ono suwak włączający 13, który piezoelektrycznie lub elektromagnetycznie popychany jest z siłą F dla dokonania zmiany stanu zamknięcia zaworu wstępnego sterowania 4 w kierunku zaznaczonym strzał k ą . Oś ś rodkowa M cylindrycznego suwaka włączającego 13 pokrywa się z centralną osią Z zaworu wstępnego sterowania 4 i otworu ustalającego 2, a swobodny koniec suwaka włączającego 13 naciska z siłą F na powierzchnię czołową 14 jednoczęściowego suwaka sterującego 15 rozpartego sprężyną zwrotną 16. W takim wykonaniu suwak sterujący 15 osadzony jest przesuwnie w osiowym otworze 17 utworzonym przez odcinki otworowe 17a, 17b, 17c w częściach 5a, 5b, 5c obudowy 5, przy czym wszystkie odcinki otworowe 17a, 17b, 17c maj ą taką samą średnicę D. Osiowe prowadzenie i łożyskowanie jednoczęściowego suwaka sterującego 15 realizowane jest za pomocą odcinka trzona 18 o stałej średnicy D od strony urządzenia włączającego 9, a z drugiej strony odcinkiem czopowym 19 tego suwaka sterującego 15 również o średnicy D, które z zachowaniem małego luzu prowadzone są w odcinkach otworowych 17a, 17c osiowego otworu 17 wykonanych w częściach 5a, 5c obudowy 5 wkładu zaworowego. Na powierzchnię czołową 14 odcinka trzona 18 oddziałuje strona czołowa suwaka włączającego 13, a na czołową stronę odcinka czopowego 19 suwaka sterującego 15 naciska sprężyna zwrotna 16 poprzez płytkę dociskową 20. Zarówno odcinek trzona 18 jak i odcinek czopowy 19 suwaka sterującego 15 wyposażone są we wpusty obwodowe 21, 22 dla pierścieni uszczelniających 23, 24, których zadaniem jest szczelne oddzielenie środkowego odcinka otworowego 17b od strony zewnętrznych końców obudowy 5.

W przedstawionych na rysunkach wykonaniach wszystkie zawory wstępnego sterowania 4 mają postać zaworów 3/2 drożnych, umożliwiających połączenie, względnie rozłączenie przepływu medium pomiędzy przewodem ciśnieniowym P a przyłączem odbiornika A, względnie między przyłączem odbiornika A, a obiegiem spływowym T. Dla wykonania tych funkcji pierwsza część 5a obudowy 5 posiada otwór wlotowy 25 uchodzący do przewodu wysokociśnieniowego P, natomiast druga część 5b obudowy 5 posiada otwór przyłączeniowy 26 uchodzący do przyłącza odbiornika A, a także otwór wylotowy 27 prowadzący do obiegu spływowego T w bloku zaworowym 1. W opisywanym przykładzie wykonania zobrazowano całościowo pozycję wyjściową zaworu wstępnego sterowania 4, w której na suwak włączający 13 nie działa siła F, skutkiem czego brak jest połączenia otworu wlotowego 25 z otworem przyłączeniowym 26. Dla uzyskania pł ynnego rozdzielenia suwak sterujący 15 wyposa ż ony jest w jednoczęściowy, zlokalizowany na odcinku czopowym 19 i promieniowo poza niego wystający kołnierz oporowy 28, przylegający do krawędzi zamykającej gniazda zaworowego 29 szczelnego osadzenia. Pozycja zamknięcia tylnej strony 28' kołnierza oporowego 28 z krawędzią zamykającą gniazda zaworowego 29 osiągana jest z jednej strony pod wpływem siły docisku generowanej przez sprężynę zwrotną 16, a z drugiej strony w wyniku siły zamykającej wywieranej na powierzchnię 30 kołnierza oporowego 28 przez ciśnienie medium doprowadzanego z przewodu ciśnieniowego P. Pomiędzy tylną stroną 28' kołnierza oporowego 28 i odcinkiem trzona 18 suwak sterujący 15 posiada obwodowe wybranie 31, które przykładowo może powodować stałą redukcję średnicy do wartości D'. Odcinek przejściowy 32 do odcinka trzona 18 suwaka sterującego 15 oraz odcinek przejściowy 33 tego suwaka sterującego 15 do kołnierza oporowego 28 mają powierzchnie stożkowe. Poprzez obwodowe wybranie 31 i otwarty wykrój powierzchni na odcinku przejściowym 32 w przedstawionej pozycji suwaka sterującego 15 otwór przyłączeniowy 26 połączony jest z otworem wylotowym 27, przy czym otwór wylotowy 27 nie sięga do przynależnego mu odcinka osiowego otworu 17 w części 5b obudowy 5, lecz poprzez otwór poprzeczny 34 otwarty jest do powierzchni podziałowej 7 pomiędzy drugą częścią 5b a trzecią częścią 5c obudowy 5. Obydwie części 5a, 5b obudowy 5 skręcone są ze sobą tak, że na powierzchni podziałowej 7 tworzy się kanał radialny 35 sięgający aż do wysokości otworu poprzecznego 34, stanowiący w zaworze wstępnego sterowania 4 stały element mechanizmu zamykającego do płynnego rozdzielania otworu przyłączeniowego 26 od otworu wylotowego 27. Druga, ruchoma część mechanizmu zamykającego składa się z odcinka trzona 18 suwaka sterującego 15, który swą cylindryczną powierzchnią zewnętrzną z pozycji wyjściowej zanurza się w odcinku 17b otworu osiowego 17 i uszczelnia dojście do kanału radialnego 35. Krawędź przejściowa 36 pomiędzy odcinkiem trzona 18 i odcinkiem przejściowym 32 tworzy ostrą krawędź sterującą, która uszczelnia swobodny przepływ medium pomiędzy otworem przyłączeniowym 26 i otworem wylotowym 27 zaraz po tym, jak znajdzie się on przynajmniej na tym samym poziomie, co strona czołowa drugiej części 5b obudowy 5. Odcinek trzona 18 zanurzany w odcinku 17b części 5b obudowy 5 funkcjonuje jako uszczelnienie szczelinowe z małymi stratami przepływu i ciśnienia medium z przewodu wysokociśnieniowego P, które w wyniku ruchu suwaka sterującego 15 może przepływać w kierunku przeciwnym

PL 199 474 B1 do strzałki F do otworu przyłączeniowego 26 odbiornika A dzięki uniesieniu z gniazda 29 kołnierzowi oporowemu 28. Ponieważ zarówno odcinek trzona 18, jak również kołnierz oporowy 28 wykonane są jako elementy jednoczęściowego suwaka sterującego 15, ruch włączający odbywa się na zasadzie sprzężenia wymuszonego.

Dalszy opis zaworu wstępnego sterowania 4 następuje w oparciu o jego przykład wykonania przedstawiony jako zawór wstępnego sterowania 4' z trzema częściami 5a, 5b, 5c obudowy 5 (fig. 2). Wykonanie to różni się od wyżej opisanego tylko tym, że inna jest konfiguracja uszczelnień na odcinku trzona 18 i odcinku czopowym 19 suwaka sterującego 15. Odcinek otworowy 17a w pierwszej części obudowy 5a i odcinek otworowy 17c w trzeciej części obudowy 5c, które stanowią prowadzenie osiowe dla suwaka sterującego 15 są odpowiednio wyposażone we wpusty obwodowe 21', 22', w których osadzone są pierścienie uszczelniające 23', 24'. Gniazdo zaworowe 29 zintegrowane jest w wymiennej tulei zaworowej 37, wciśniętej w otwór 38 drugiej części 5b obudowy 5 od strony powierzchni podziałowej 6 rozdzielającej pierwszą część 5a od drugiej części 5b obudowy 5 i szczelnie osadzonej za pomocą pierścienia uszczelniającego 39 zamocowanego w obwodowym wybraniu 40. Gniazdo zaworowe 29 utworzone jest tu przez swobodny, sięgający do pierścieniokształtnej komory wstępnej 41 koniec tulei zaworowej 37. Komora wstępna 41 składa się z wykonanego w pierwszej części 5a obudowy 5 otworu osiowego 17a i stanowi jedynie lokalne rozszerzenie otworu osiowego 17. Otwór wlotowy 25 uchodzi do komory wstępnej 41 dla zapewnienia przepływu medium z przewodu ciśnieniowego P. Komora wstępna 41 tworzy także swobodną przestrzeń dla przesuwu kołnierza oporowego 28 suwaka sterującego 15, przy czym medium to może swobodnie przepływać z boku przy kołnierzu oporowym 28 na jego tylną stronę 28'. Tuleja zaworowa 37 posiada wystającą poza ściany boczne otworu 38 kryzę 42, która rozciąga się promieniowo aż do wysokości niecentralnie zlokalizowanego wzdłużnego otworu 43, przez który przy rozdzielonych częściach 5a, 5b, 5c obudowy 5 tuleja zaworowa 37 może być usunięta z otworu 38. W stanie zmontowania wzdłużny otwór 43 zamykany jest zaślepką 44. Geometria gniazda zaworowego 29 i materiał tulei zaworowej 37 może się zmieniać w zależności od ciśnień medium działających na zawór wstępnego sterowania 4, 4' i rodzaju medium. Gniazdo zaworowe 29 tulei zaworowej 37 wykonane jest w kształcie stożka. Przy podniesionym kołnierzu oporowym 28 z gniazda zaworowego 29 medium z przewodu ciśnieniowego P przepływa przez otwór wlotowy 25 do komory wstępnej 41, tam przepływa obok kołnierza oporowego 28, dalej do komory pierścieniowej utworzonej przez obwodowe wybranie 31, a następnie przepływa przez uchodzący do odcinka otworowego 17b otwór przyłączeniowy 26 do odbiornika A. Otwór przyłączeniowy 26 odbiornika A jest wówczas rozdzielony od otworu wylotowego 27 obiegu spływowego T odcinkiem trzona 18 suwaka sterującego 15, zamykającym kanał radialny 35.

Ważną i charakterystyczną cechą zaworu sterowania wstępnego 4, 4' według wynalazku jest to, że posiada on dyszę 45 umieszczoną na przykład poprzez wkręcenie, w promieniowym otworze 26', posiadającym większą średnicę od otworu przyłączeniowego 26 i wraz z nim tworzącym drogę dopływu medium do przyłącza odbiornika A, bądź też wpuszczaną bezpośrednio do części 5b obudowy 5. Dysza 45 wytwarza opór przepływu dla medium zarówno przy otwartym przez kołnierz oporowy 28 gnieździe zaworowym 29, jak i przy otwartym kanale radialnym 35. Jeżeli dysza 45 posiada otwór przepływowy mniejszy niż szczelina przepływu w gnieździe zaworowym 29 względnie prześwit kanału radialnego 35, określa ona nominalną średnicę zaworów wstępnego sterowania 4, 4'. Wymiana dyszy 45 na inną, o innej średnicy, powoduje zmianę efektywnej nominalnej średnicy zaworu wstępnego sterowania 4, 4' przy zachowaniu poza tym identycznej budowy. Umiejscowienie dyszy 45 w stosunku do układu elementów w drugiej części 5b obudowy 5 powoduje mniejsze zmiany przepływu w zaworze, niż uzyskane w wyniku zmiany szczelin przepływu na gnieździe zaworowym 29 lub kanale radialnym 35 mechanizmu zamykającego.

W innym wykonaniu (fig. 3) zawór wstę pnego sterowania 4 posiada dwuczęściową obudowę 5 z pierwszą częścią 5a i drugą częścią 5b. Suwak sterujący 15 z kołnierzem oporowym 28, krawędzią przejściową 36 i odcinkiem trzona 18 jest wykonany identycznie, jak opisany uprzednio. Pomiędzy pierwszą częścią 5a a drugą częścią 5b obudowy 5 znajduje się tylko jedna powierzchnia podziałowa 6, przy czym obie części 5a, 5b połączone są ze sobą nagwintowanymi odcinkami na kołnierzu osłonowym 46 pierwszej części 5a i na wpuście 47 drugiej części 5b obudowy 5. Uszczelnienie odcinka trzona 18 i odcinka czopowego 19 może zostać zrealizowane, jak w wykonaniu poprzednim, poprzez pierścienie uszczelniające 23, 24 osadzone na suwaku sterującym 15, względnie wpuszczone w odcinki otworowe 17a, 17b otworu osiowego 17 w częściach 5a, 5b obudowy 5. W odróżnieniu od wykonania opisanego poprzednio, zarówno gniazdo zaworowe 29, jak i kanał radialny 35 zintegrowane

PL 199 474 B1 są w tulei zaworowej 37, której budowa zostanie opisana dalej. Gniazdo zaworowe 29 wykonane jest na swobodnym końcu 49 tulei zaworowej 37, podczas gdy sięgający aż do dna otworu 38 w drugiej części 5b obudowy 5 drugi koniec 48 tulei zaworowej 37 posiada rozmieszczone obwodowo promieniowe wybrania 50, załamane osiowymi narożnymi występami 51 (fig. 4B). Przy nieuruchomionym, a więc nieprzesuniętym suwaku sterującym 15 medium może przepływać z komory pierścieniowej, utworzonej przez obwodowe wybranie 31 suwaka sterującego 15 i powierzchnię obwodową odcinka otworowego 17b otworu osiowego 17, do otworu wylotowego 27 obiegu spływowego T, jako że krawędź przejściowa 36 jest przesunięta poza kanał radialny 35. Gniazdo zaworowe 29 zamknięte jest przy tym za pomocą kołnierza oporowego 28 suwaka sterującego 15. Szczelne posadowienie tulei zaworowej 37 w otworze 38 wykonane jest za pomocą dwóch pierścieni uszczelniających 52, 53 posadowionych w wybraniach 54, 55 (fig. 4A), wykonanych po obu stronach kanału łączącego 56 dla otworu przyłączeniowego 26 odbiornika A. Kanał łączący 56 uchodzi do wpustu pierścieniowego 57 w tulei zaworowej 37, tak ż e połączenie kanał u łączą cego 56 z otworem przyłączeniowym 26 jest niezależne od położenia tulei zaworowej 37 w otworze 38. Dla celów dokonania wymiany tulei zaworowej 37 osadzonej w otworze 38 przewidziany jest wzdłużny otwór 43 zamykany zaślepką 44.

W dwuczęściowej obudowie 5 zaworu sterowania wstę pnego 4 moż e być zamontowana alternatywnie wykonana tuleja zaworowa 37' (fig. 5A i 5B). Tuleja zaworowa 37' różni się od poprzednio opisanego wykonania (fig. 4A i 4B) rozpiętością między powierzchnią stykową 42' kryzy 42 a dnem 58 i/lub ukształtowaniem tego dna, które tu ma kształt równej powierzchni. Poprzez mniejszą długość tulei zaworowej 37' w stosunku do rozciągłości stopniowanego otworu 38, między dnem otworu 38 a koń cem 48' tulei zaworowej 37' powstaje szczelina pier ś cieniowa połączona z otworem wylotowym 27 obiegu spływowego T. Krawędź graniczna wewnętrznego obwodu odcinka otworowego 17b wytycza na tulei 37' krawędź sterującą mechanizmu zamykającego, współpracującą z krawędzią przejściową 36 i odcinkiem trzona 18 suwaka sterującego 15. Przy stosowaniu tulei zaworowych 37, 37' i dwuczęściowej obudowie 5, odcinek otworowy 17b otworu osiowego 17 tworzy się na obwodzie wewnętrznym tulei zaworowej 37, 37'. Ponieważ tuleje zaworowe 37, 37' wyposażone są zarówno w gniazda zaworowe 29, jak i w elementy zamykające kanał radialny 35, dokonanie wymiany zużytej tulei zaworowej 37, 37' skutkuje przywróceniem szczelności zaworu wstępnego sterowania 4.

Możliwym jest również wykonanie zaworu wstępnego sterowania 4 z obudową 5 jednoczęściową, stanowiącą nabój (fig. 6). Również w tym przypadku suwak sterujący 15 ma budowę identyczną, jak w wyżej opisanych wykonaniach. Współpracujące z kołnierzem oporowym 28 suwaka sterującego 15 gniazdo zaworowe 29 jest elementem składowym tulei zaworowej 37 osadzonej w stopniowanym otworze 38 obudowy 5 od strony powierzchni czo ł owej 59 tej obudowy 5, która w stanie zmontowanym przylega do obudowy urzą dzenia włączają cego 9 i wystaje z otworu ustalają cego 2 mocującego zawór wstępnego sterowania 4. Kanał radialny 35 składa się tu z otworu promieniowego 60 tulei zaworowej 37 i obwodowego wpustu 61 na obwodzie wewnętrznym odcinka otworowego 17b tulei zaworowej 37, przebiegającego zbieżnie do kanału radialnego 35. Otwór 38 w pojedynczej obudowie 5 posiada odpowiednio na tym samym odcinku co kanał radialny 35 wpust pierścieniowy 62 mający połączenie z obiegiem spływowym T poprzez otwór wylotowy 27. Dla zapewnienia dopływu medium do odbiornika A tuleja zaworowa 37 posiada na wysokości otworu przyłączeniowego 26 otwór radialny 63 i wpust pierścieniowy 64. Również w tym wykonaniu otwór przyłączeniowy 26 wyposażony jest w dyszę 45 dla umożliwienia zmian efektywnej średnicy znamionowej zaworu wstępnego sterowania 4. Jednocześnie odcinek trzona 18 nie jest prowadzony w środkowym odcinku otworowym 17b otworu osiowego 17, lecz na długości skrajnego odcinka otworowego 17c.Ten sposób wykonania ma tą zaletę, że pierścienie uszczelniające 23, 24 zintegrowane są w suwaku sterującym 15. Odcinki otworowe 17b, 17c każdorazowo kończą się przy kanale radialnym 35 względnie obwodowym wpuście 61. Dzięki jednoczęściowej obudowie 5 w zasadzie nie występują błędy montażowe przy zbudowanym z niewielu części wkładzie nabojowym zaworu wstępnego sterowania 4.

W innym wykonaniu zaworu wstępnego sterowania 4 (fig. 7) z jednoczęściową obudową 5 tuleja zaworowa 37 posiada stopniowane rozszerzenie 65, do którego wkręcana lub wciskana jest tulejka 66, tak aby pomiędzy stroną czołową 66' tej tulejki 66 a dnem 67 stopnia otworu osiowego 17 utworzony został obwodowy wpust 61, połączony poprzez otwór promieniowy 60 kanału radialnego 35' z otworem wylotowym 27 obiegu sp ł ywowego T. Odcinek trzona 18 suwaka sterują cego 15 prowadzony jest tutaj w odcinku otworowym 17d, utworzonym od wewnętrznej strony tulejki 66.

PL 199 474 B1

Oczywistym jest, że w granicach tego wynalazku może istnieć wiele jego odmian i wykonań. O ile bowiem dysza 45 wkrę cana w otwór przyłączeniowy 26, 26' odbiornika A jest rozwią zaniem preferowanym dla zmiany efektywnej średnicy nominalnej zaworów wstępnego sterowania 4, 4', to w jej miejsce moż na również stosować inne dysze w otworze wlotowym 25 i otworze wylotowym 27, względnie dowolną kombinację oporów przepływu. Zamiast dyszy 45 można również zastosować na przykład odpowiednią przesłonę. Ponadto różna może być liczba i konfiguracja otworów w sąsiedztwie powierzchni podziałowych z takim wszelako założeniem, że przy jednym elemencie zamykającym zawór wystąpią dwa, w różny sposób wykonane, mechanizmy zamykające dla zaworu wielodrożnego. Zawór według wynalazku może być stosowany jako zawór głównego sterowania, przy sterowaniu lub uruchamianiu niskich ciśnień medium.

Claims (19)

1. Zawór sterujący, zwłaszcza do hydraulicznych urządzeń górniczych z wkładem zaworowym, korzystnie w postaci naboju, zlokalizowanym w odpowiadającym mu otworze ustalającym bloku zaworowego i tworzącym zawór wielodrożny, którego obudowa wyposażona jest w otwór wlotowy medium hydraulicznego, otwór przyłączeniowy odbiornika, otwór wylotowy z ujściem do obiegu spływowego i otwór osiowy dla elementu zamykającego wyposaż onego w powierzchnię dociskową, unoszonego za pomocą urządzenia włączającego, zamocowanego na obudowie zaworu, pod działaniem siły włączającej z gniazda szczelnego osadzenia przyporządkowanego powierzchni dociskowej i zlokalizowanego pomiędzy otworem wlotowym a otworem przyłączeniowym, przy czym z ruchem unoszenia elementu zamykającego z gniazda szczelnego osadzenia sprzężony jest przynajmniej dwuelementowy mechanizm zamykający, zlokalizowany pomiędzy otworem przyłączeniowym a otworem wylotowym dla ich rozdzielenia, znamienny tym, że posiada w jednolitej lub podzielonej na części obudowie jednoczęściowy element zamykający (15) wyposażony w powierzchnię dociskową (28') i ruchomą część mechanizmu zamykającego w postaci odcinka trzona (18) elementu zamykającego (15) zanurzającą się podczas ruchu unoszenia w odcinku otworowym (17b) otworu osiowego (17) dla zamykania kanału radialnego (35) obiegu spływowego (T).

2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że element zamykający (15) posiada kołnierz oporowy (28) pierścieniokształtny, którego tylna strona (28') zwrócona ku gniazdu zaworowemu (29) stanowi powierzchnię dolegania kołnierza oporowego (28).

3. Zawór według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kołnierz oporowy (28) na swej tylnej stronie (28') posiada dodatkowy materiał uszczelniający.

4. Zawór według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że element zamykający (15) ma z jednego końca odcinek trzona (18), a z drugiego końca odcinek czopowy (19), przy czym odcinki trzona (18) i czopowy (19) mają taką samą średnicę (D) i tworzą prowadzenie elementu zamykają cego (15) w odcinkach otworowych (17a, 17c) otworu osiowego (17).

5. Zawór według zastrz. 4, znamienny tym, że element zamykający (15) pomiędzy kołnierzem oporowym (28) a odcinkiem trzona (18), stanowiącym ruchomą część mechanizmu zamykającego, posiada obwodowe wybranie (31) zmniejszające jego średnicę do zredukowanej średnicy (D') ze stożkowymi odcinkami przejściowymi (32, 33) do odcinka trzona (18) i/lub kołnierza oporowego (28).

6. Zawór według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że gniazdo zaworowe (29) jest elementem składowym tulei zaworowej (37) wkładanej, szczególnie wciskanej, w otwór (38) stanowiący rozszerzenie otworu osiowego (17).

7. Zawór według zastrz. 6, znamienny tym, że tuleja zaworowa (37) przy gnieździe zaworowym (29) ma w istocie tą samą wewnętrzną średnicę (D) co odcinek trzona (18) i odcinek czopowy (19), a powierzchnia wewnętrzna tulei zaworowej (29) tworzy odcinki otworu osiowego (17).

8. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że ma obudowę (5) składającą się z jednego elementu ze schodkowymi rozszerzeniami otworu (38), w którym umieszczona jest tuleja zaworowa (37) z końcem tworzącym gniazdo zaworowe (29) i odcinkami ścian wewnętrznych tworzących odcinki otworowe (17b, 17c) otworu osiowego (17), posiadająca pomiędzy dwoma odcinkami otworowymi (17b, 17c) kanał radialny (35, 35'), przy czym korzystnie ten kanał radialny (35, 35') uchodzi do obwodowego wpustu (61) na wewnętrznej stronie tulei zaworowej (37).

PL 199 474 B1

9. Zawór według zastrz. 8, znamienny tym, że tuleja zaworowa (37) od strony wewnętrznej jest stopniowana, a obwodowy wpust (61) utworzony jest poprzez tulejkę (66) wciśniętą względnie wkręconą do tulei zaworowej (37).

10. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że ma obudowę składającą się z pierwszej części (5a) i połączonej z nią, korzystnie poprzez skręcenie, drugiej części (5b) wyposażonej w stopniowane rozszerzenie w postaci otworu (38), do którego od strony powierzchni podziałowej (6), dzielącej pierwszą część (5a) i drugą część (5b) wsuwana jest tuleja zaworowa (37, 37') o swobodnym końcu (49) tworzącym gniazdo zaworowe, przy czym pomiędzy drugim końcem (48', 48) tulei zaworowej (37, 37) i stopniowanym rozszerzeniem otworu (38) tworzy się kanał radialny (35) poprzez promieniowe wybrania (50) na końcu (48) tulei zaworowej (37).

11. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że ma obudowę (5) składającą się z pierwszej części (5a) i łączonej z nią drugiej części (5b) posiadającej stopniowane rozszerzenie otworu (38), do którego od strony powierzchni podziałowej (6) dzielącej pierwszą część (5a) i drugą część (5b) montowana jest tuleja zaworowa (37') o swobodnym końcu (49) tworzącym gniazdo zaworowe (29), przy czym odległość pomiędzy powierzchnią stykową (42') kryzy (42) a końcem (48') jest mniejsza od stopniowanego rozszerzenia otworu (38).

12. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że ma obudowę (5) składającą się z pierwszej części (5a), drugiej części (5b) i trzeciej części (5c), z pierwszą powierzchnią podziałową (6) pomiędzy pierwszą częścią (5a) a drugą częścią (5b), oraz z drugą powierzchnią podziałową (7) pomiędzy drugą częścią (5b) i trzecią częścią (5c) obudowy (5), przy czym druga część (5b) obudowy (5) wyposażona jest w stopniowane rozszerzenie otworu (38), w którym osadzona jest tuleja zaworowa (37) tworząca swoim swobodnym końcem (49) gniazdo zaworowe (29).

13. Zawór według zastrz. 12, znamienny tym, że kanał radialny (35) utworzony jest przez pośrednią szczelinę drugiej powierzchni podziałowej (7).

14. Zawór według zastrz. 8 albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, znamienny tym, że obudowa (5) posiada przynajmniej jeden usytuowany niecentrycznie wzdłużny otwór (43) do wybijania tulei zaworowej (37, 37').

15. Zawór według zastrz. 10 albo 11, albo 12, albo 13, znamienny tym, że przy wieloczęściowej obudowie (5) odcinki otworowe (17a, 17c) otworu osiowego (17) będące odcinkami prowadzącymi i łożyskowymi dla odcinka trzona (18) oraz odcinka czopowego (19) każdorazowo w zewnętrznych częściach obudowy (5a, 5c) wyposażone są we wpust obwodowy (21', 22') dla zlokalizowanego od strony obudowy (5) odpowiedniego pierścienia uszczelniającego (23', 24').

16. Zawór według zastrz. 8 albo 9, albo 10, albo 11, albo 12, albo 13, znamienny tym, że jest wyposażony w przynajmniej jeden szeregowo połączony z gniazdem zaworowym (29) i mechanizmem zamykającym opór przepływu medium hydraulicznego dla zmiany efektywnej nominalnej średnicy zaworu.

17. Zawór według zastrz. 16, znamienny tym, że opór przepływu medium hydraulicznego składa się z dyszy (45) lub przepony, przy czym każdorazowo tylko jedna dysza (45) lub przepona przyporządkowana jest jednemu z przyłączy (T, P) względnie odbiornika (A) lub kombinacji tych przyłączy.

18. Zawór według zastrz. 17, znamienny tym, że dysza (45) lub przepona wkładana jest względnie wkręcana z zachowaniem odstępu do elementu zamykającego (15) w tworzący przyłącze odbiornika (A) otwór przyłączeniowy (26') w obudowie (5).

19. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że wkład zaworowy (4, 4') zamocowany jest w otworze ustalają cym (2) bloku zaworowego (1) za pomoc ą przyłącza (8) urzą dzenia włączającego (9) będącego elektromagnetycznym lub piezoelektrycznym elementem wykonawczym.