PL206052B1 - Odblokowywalny zawór zwrotny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest odblokowywalny zawór zwrotny, w którym połączenie między komorą obciążeniową i komorą łączącą jest zamykane i otwierane przez tłok zwrotny oraz przez tłok odciążający w ten sposób, że tłok zwrotny i tłok odciążający są utrzymywane siłą odpowiedniej sprężyny zamykającej oraz przez ciśnienie obciążeniowe w swym położeniu zamkniętym, zaś tłok odblokowujący z trzpieniem odblokowującym wykonuje pod działaniem ciśnienia odblokowującego ruch odblokowujący, w ramach którego trzpień odblokowujący współpracuje kształtowo kolejno najpierw za pomocą swej czołowej powierzchni z tłokiem odciążającym, a następnie z tłokiem zwrotnym w ten sposób, że najpierw tłok odciążający, a następnie tłok zwrotny są przesuwane w ich odpowiednie położenia otwarte, przy czym tłok zwrotny, tłok odciążający oraz tłok odblokowujący z trzpieniem odblokowującym są osadzone koncentrycznie względem siebie we wspólnej osi zaworu.

Taki zawór zwrotny jest znany z niemieckiego zgłoszenia patentowego DE 18 14 214 A1.

Tego rodzaju zawór służy na przykład do sterowania i hydraulicznego zabezpieczania obudowy kroczącej w górnictwie podziemnym. W stanie zamkniętym tłok zwrotny służy do zabezpieczania przed wynoszącym więcej niż 400 bar ciśnieniem roboczym stempli hydraulicznych. W celu rabowania korpusu obudowy kroczącej tłok zwrotny można odblokować hydraulicznie, aby wytworzyć połączenie między pozostającą pod wysokim ciśnieniem roboczym komorą roboczą na przykład stempli hydraulicznych i przewodem zwrotnym.

Tego rodzaju zawory, z uwagi na zastosowanie w górnictwie podziemnym, muszą po pierwsze spełniać bardzo wysokie wymagania bezpieczeństwa. Po drugie tego rodzaju zawory przy użyciu wody jako cieczy hydraulicznej, z uwagi na skrajnie wysokie ciśnienia, bardzo duże przepływy i dużą częstość przełączania, podlegają wysokiemu obciążeniu. Z tej przyczyny podatne na zużycie części tego rodzaju zaworów wykonuje się w postaci wkładów. W obudowie zaworu - chodzi zazwyczaj o blok zaworu, w którym umieszczonych jest kilka otworów pod kilka zaworów - umieszczony jest w zasadzie cylindryczny korpus jako wkład zaworowy, w którym prowadzone są tłoki zaworów oraz utworzone są gniazda zaworów i komory zaworów. W przypadku zużycia względnie po upływie ustalonego okresu trwałości można wówczas wyjąć z obudowy zaworu względnie bloku zaworu wkłady wraz z prowadzonymi w nich tłokami zaworów i dokonać wymiany.

W znanym zaworze zwrotnym przewidziany jest zawór odciążający, który pod działaniem tłoka odblokowującego wytwarza dławione połączenie między pozostającą pod bardzo wysokim ciśnieniem roboczym komorą obciążeniową zaworu zwrotnego i połączoną z odcinkiem powrotnym komorą łączącą, zanim tłok zwrotny zostanie uniesiony ze swego gniazda i nastąpi otwarcie dużego przekroju przepływowego pomiędzy komorą obciążeniową i komorą łączącą. Ten zawór odciążający pozwala najpierw - co najmniej częściowo - zredukować ciśnienie komory roboczej i komory obciążeniowej i w ten sposób uniknąć duż ych róż nic ciś nień i prę dkoś ci przepł ywu przy otwieraniu duż ego przekroju przepływowego. W tym znanym zaworze zawór odciążający jest wbudowany w zawór zwrotny, w zwią zku z czym zawór odciążają cy trzeba zawsze montować i wymontowywać razem z zaworem zwrotnym, bez względu na to, czy okresy trwałości także się wyraźnie różnią z uwagi na różne obciążenie.

Celem wynalazku jest takie udoskonalenie znanego zaworu, by zawór zwrotny i zawór odciążający współpracowały wprawdzie w żądany sposób odpowiednio do funkcji, jednak by były niezależne od siebie pod względem budowy, zwłaszcza zaś były wymienne niezależnie od siebie.

Odblokowywalny zawór zwrotny, w którym połączenie między komorą obciążeniową i komorą łączącą jest zamykane i otwierane przez tłok zwrotny oraz przez tłok odciążający w ten sposób, że tłok zwrotny i tłok odciążający są utrzymywane siłą odpowiedniej sprężyny zamykającej oraz przez ciśnienie obciążeniowe w swym położeniu zamkniętym, zaś tłok odblokowujący z trzpieniem odblokowującym wykonuje pod działaniem ciśnienia odblokowującego ruch odblokowujący, w ramach którego trzpień odblokowujący współpracuje kształtowo kolejno najpierw za pomocą swej czołowej powierzchni z tłokiem odciążającym, a następnie z tłokiem zwrotnym w ten sposób, że najpierw tłok odciążający, a nastę pnie tł ok zwrotny są przesuwane w ich odpowiednie poł oż enia otwarte, przy czym tł ok zwrotny, tłok odciążający oraz tłok odblokowujący z trzpieniem odblokowującym są osadzone koncentrycznie względem siebie we wspólnej osi zaworu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że trzpień odblokowujący jest umieszczony ślizgowo i szczelnie w tłoku zwrotnym, przy czym tłok zwrotny znajduje się pod działaniem, w kierunku zamykania, własnej sprężyny zamykającej, którą stanowi główna sprężyna

PL 206 052 B1 zamykająca, zaś tłok odciążający jest usytuowany niezależnie od zwrotnego wkładu zaworowego w osi zaworu, ruchomo wzglę dem wolnego ko ń ca trzpienia odblokowują cego.

Korzystnie, w stanie zamknięcia komory obciążeniowej przez tłok odciążający względem komory odciążeniowej gniazdo zaworu ma takie wymiary, że czynna hydraulicznie powierzchnia przylegania jest mniejsza niż czynna hydraulicznie powierzchnia tłoka z jego drugiej strony, zamykającej komorę odciążeniową.

Korzystnie, tłok odciążający znajduje się w swym położeniu zamkniętym pod działaniem odciążającej sprężyny zamykającej.

Korzystnie, w umieszczonym w obudowie zaworu odblokowującym wkładzie zaworowym utworzona jest komora odblokowująca, w której prowadzony jest tłok odblokowujący.

Korzystnie, wkład zaworu odblokowującego stanowi całość ze zwrotnym wkładem zaworowym.

Korzystnie, wkład zaworu odciążającego składa się z zamkniętego jednostronnie kołpaka i zamkniętej kołpakiem, mającej kształt elementu prowadzą cego w postaci pustego cylindra, tulei, w której umieszczony jest przesuwnie tł ok odciążają cy, przy czym wewnę trzna komora utworzona przez kołpak wkładu i tuleję wkładu jest połączona z komorą obciążeniową i jest w niej umieszczona odciążająca sprężyna zamykająca.

Korzystnie, kołpak wkładu jest wkręcony w obudowę zaworu za pomocą gwintu zewnętrznego, zaś tuleja wkładu jest osadzona uszczelniająco, korzystnie wkręcona, w cylindrycznym obrzeżu kołpaka wkładu.

Korzystnie, na wolnym końcu trzpienia odblokowującego jest umieszczony kołnierz prowadzący, który znajduje się w komorze obciążeniowej i jest osadzony suwliwie w obudowie zaworu, przy czym kołnierz prowadzący stanowi podparcie głównej sprężyny zamykającej tłoka zwrotnego.

Korzystnie, odblokowujący wkład zaworowy ma przewężenie, które jest uszczelnione względem trzpienia odblokowującego i tworzy komorę wyrównawczą, która jest połączona w sposób dławiony z komorą łączą c ą .

Korzystnie, tłok odblokowujący znajduje się w swoim położeniu spoczynkowym pod działaniem sprężyny odblokowującej, która opiera się na przewężeniu odblokowującego wkładu zaworowego.

Korzystnie, kanał sterujący ma ujście na obwodzie tłoka odblokowującego i poprzez utworzoną na obwodzie tłoka odblokowującego szczelinę dławiącą jest połączony z komorą odblokowującą.

Korzystnie, w stosunku czynnych hydraulicznie powierzchni na tłoku zwrotnym i na tłoku odblokowującym uwzględniona jest sztywność sprężyn.

Według niniejszego wynalazku zawór zwrotny, zawór odciążający i tłok odblokowujący są umieszczone na osi zaworu. Zawór zwrotny i zawór odciążający mają po jednym tłoku, który jest obciążany sprężyną i na zasadzie zaworu zwrotnego spoczywa na gnieździe. Oba zawory, mianowicie zawór zwrotny i zawór odciążający, są niezależnie od siebie przemieszczane w tym samym kierunku i unoszone ze swego gniazda. Gdy zostaną one uniesione ze swego gniazda przeciwnie do siły danej sprężyny, każdy z nich łączy komorę obciążeniową obudowy zaworu, w której powstaje ciśnienie obciążeniowe panujące w odbiorniku, z kanałem zwrotnym obudowy zaworu. Zawór zwrotny jest umieszczony pomiędzy tłokiem odblokowującym i zaworem odciążającym. Tłok odblokowujący jest w środku powierzchni czołowej, na której jest on zasilany ciśnieniem obciążeniowym, połączony na stałe z trzpieniem odblokowującym. Trzpień odblokowujący rozciąga się na osi zaworu, przechodzi przez tłok zaworu zwrotnego i kończy się swoją wolną powierzchnią czołową tuż przed tłokiem odciążającym. Trzpień odblokowujący jest tak ukształtowany, że może on się ślizgać uszczelniająco w dnie zaworu zwrotnego. Ma on jednak na swym obwodzie występ, który wystaje poza ślizgającą się w denku tłoka część trzpienia odblokowującego. Może przy tym chodzić na przykład o uskok na średnicy, ale również o wprowadzony w trzpień tłoka prostopadle do jego osi kołek, który wystaje wówczas poza ślizgający się w denku tłoka obwód trzpienia odblokowującego. Trzpień odblokowujący ma tak dobrane wymiary, że przy jego ruchu w kierunku zaworu odciążającego dochodzi on najpierw do denka jego tłoka względnie umieszczonego na nim występu i unosi tłok przy dalszym ruchu z jego gniazda. Wskutek tego najpierw otwierane jest wąskie połączenie między komorą obciążeniową i komorą zwrotną. Dopiero potem wspomniany występ dochodzi przed denko tłoka zaworu zwrotnego i przy jego dalszym ruchu zabiera ze sobą także jego tłok. Tłok odblokowujący jest przy tym zasilany w kierunku otwierania ciśnieniem wstępnego sterowania, korzystnie ciśnieniem roboczym układu hydraulicznego, z drugiej zaś strony ciśnieniem obciążeniowym. Jego ruchowi w kierunku otwierania przeciwdziałają ponadto sprężyny na opisanych tłokach, które dociskają je w kierunku zamykania do odpowiednich gniazd. Dobór wymiarów powierzchni tłoka odblokowującego i sprężyn zaworu zwrotnego i zaworu

PL 206 052 B1 odciążającego odbywa się w taki sposób, że tłok odblokowujący może najpierw unosić tylko tłok zaworu odciążającego. Dopiero gdy nastąpi dostateczny spadek ciśnienia obciążeniowego po stronie tłoka odblokowującego, działającej w przeciwnym kierunku, tłok odblokowujący porusza się pod działaniem ciśnienia wstępnego sterowania względnie ciśnienia panującego w układzie przeciwnie do sił sprężyn, dalej w kierunku otwierania, i unosi wspomnianym występem także tłok zaworu zwrotnego z jego gniazda. Teraz połączenie między komorą obciążeniową i odcinkiem zwrotnym osiąga dużą powierzchnię.

Kanał zwrotny może być połączony zaworem sterującym także z kanałem pompy. Wskutek tego denko tłoka zaworu zwrotnego jest zasilane ciśnieniem panującym w układzie i podnoszone ze swego gniazda. Równocześnie także tłok odblokowujący zostaje na jego tylnej stronie zasilony ciśnieniem panującym w układzie i korzystnie odciążony z drugiej strony. Powoduje to cofnięcie tłoka odblokowującego, w związku z czym tłok zaworu odciążającego zamyka się zależnie od ciśnienia i pod działaniem siły sprężyny, zaś tłok zaworu zwrotnego przejmuje swoją normalną funkcję zaworu zwrotnego i pozostaje otwarty tylko dopóty, dopóki ciś nienie na jego spodzie jest wyższe niż ciśnienie obciążeniowe po stronie zamykania.

Zawór zwrotny i zawór odciążający są wykonane w postaci oddzielnych wkładów, które można wkładać niezależnie od siebie w obudowę zaworu tak, by były ustawione w jednej linii. Tłok odblokowujący jest również umieszczony we wkładzie. Może on stanowić jedną część z wkładem zaworu zwrotnego. Szczególnie korzystne jest to, że wkład zaworu odciążającego, który podlega szczególnemu zużyciu, można wymieniać bez konieczności demontażu wkładu zaworu zwrotnego i tłoka odblokowującego.

Rozwinięcie wynalazku charakteryzujące się tym, że w stanie zamknięcia komory obciążeniowej przez tłok odciążający względem komory odciążeniowej gniazdo zaworu ma takie wymiary, że czynna hydraulicznie powierzchnia przylegania jest mniejsza niż czynna hydraulicznie powierzchnia tłoka z jego drugiej strony, zamykają cej komorę odciążeniową , sł u ż y do wyeliminowania problemów zwią zanych z uszczelnieniem zaworu odciążającego, zwłaszcza zaś tłoka zaworu odciążającego, powodując jednak mimo to niezawodne ustabilizowanie ciśnienia obciążeniowego. Ta postać wykonania ma szczególne znaczenie dla zaworu odciążającego w postaci wkładu, ponieważ umożliwia montaż wkładów w komorze obciążeniowej, zaś przepływ przez zawór względnie gniazdo zaworu następuje nietypowo od strony małej średnicy do strony dużej średnicy. Ta postać wykonania ma zatem także samodzielne znaczenie jako wynalazek.

Dalsza postać wynalazku, w której tłok odciążający znajduje się w swym położeniu zamkniętym pod działaniem odciążającej sprężyny zamykającej, zapewnia jednoznaczne położenie spoczynkowe tłoka odciążającego, dzięki czemu zapewnione jest niezawodne zamykanie gniazda zaworu w każdej sytuacji roboczej.

W znanym zaworze nie uwzglę dniono ponadto faktu, ż e zawór wstę pnego sterowania podlega wysokiemu obciążeniu, z drugiej zaś strony stanowi on element istotny z punktu widzenia niezawodności działania zaworu, wymagający regularnej wymiany. Następna postać wykonania, w której w umieszczonym w obudowie zaworu odblokowują cym wkładzie zaworowym utworzona jest komora odblokowująca, w której prowadzony jest tłok odblokowujący, ma zatem tę zaletę, że również tłok odblokowujący jest łatwy do wymiany.

W nastę pnej postaci wykonania odblokowują cy wkł ad zaworowy jest korzystnie wykonany jako jedna część wspólnie ze zwrotnym wkładem zaworowym, w związku z czym tłok wstępnego sterowania i zawór zwrotny tworzą wspólny element konstrukcyjny i podlegają wspólnej wymianie.

Ukształtowanie wkładu zaworu odciążającego wynika z dwóch dalszych postaci wynalazku, w których wkład zaworu odciążającego składa się z zamkniętego jednostronnie kołpaka i zamkniętej kołpakiem, mającej kształt elementu prowadzącego w postaci pustego cylindra, tulei, w której umieszczony jest przesuwnie tłok odciążający, przy czym wewnętrzna komora utworzona przez kołpak wkładu i tuleję wkładu jest połączona z komorą obciążeniową i jest w niej umieszczona odciążająca sprężyna zamykająca, a ponadto kołpak wkładu jest wkręcony w obudowę zaworu za pomocą gwintu zewnętrznego, zaś tuleja wkładu jest osadzona uszczelniająco, korzystnie wkręcona, w cylindrycznym obrzeżu kołpaka wkładu. Wkład zaworu odciążającego może tu stanowić jedną część wspólnie z kołpakiem wkładu i tuleją wkładu. Aby ułatwić wytwarzanie i ograniczyć wymianę do części podlegających zużyciu, można jednak wykonać tuleję wkładu jako samodzielny element prowadzący w kształcie pustego cylindra, który ma gwint zewnętrzny i jest korzystnie wkręcany w kołpak wkładu. W zaworze według wynalazku celem uniknięcia problemów z uszczelnieniem i połączenia komory obciążeniowej

PL 206 052 B1 z komorą odciążeniową zaworu odciążającego wymagane jest, by czołowa powierzchnia trzpienia odblokowującego wchodziła w komorę obciążeniową.

Do pewnego prowadzenia tłoka odblokowującego służy postać wykonania, w której na wolnym końcu trzpienia odblokowującego jest umieszczony kołnierz prowadzący, który znajduje się w komorze obciążeniowej i jest osadzony suwliwie w obudowie zaworu, przy czym kołnierz prowadzący stanowi podparcie głównej sprężyny zamykającej tłoka zwrotnego. Zaletą tej postaci wykonania jest to, że także sprężyna odblokowująca, która dociska tłok odblokowujący w jego położenie neutralne, jest włączona w jeden podzespół.

Znany zawór zwrotny umożliwia w dużym stopniu odciążenie komory obciążeniowej przed otwarciem tłoka zwrotnego. Stopień tego odciążenia jest wyznaczony przez stosunek czynnych hydraulicznie powierzchni tłoka odblokowującego z jednej strony i tłoka zwrotnego z drugiej strony. Przy założeniu, że ciśnienie sterujące na tłoku odblokowującym i ciśnienie robocze względnie ciśnienie zamykania na tłoku zwrotnym są równe (ciśnienie układu), co w dużej mierze ma miejsce w zaworach stosowanych w górnictwie, które wykorzystują ciśnienie robocze równocześnie także jako ciśnienie sterujące, powierzchnia tłoka odblokowującego określa, jak dalece musi spaść ciśnienie obciążeniowe na tłoku zwrotnym, zanim tłok zwrotny będzie mógł zostać uniesiony ze swego gniazda. Decydująca jest jednak tutaj również grubość głównej sprężyny zamykającej, która działa na tłok zwrotny.

W znanym zaworze tł ok odblokowują cy jest wciskany przez sprężynę odblokowują c ą w swoją pozycję spoczynkową, przy czym tłok odblokowujący poza fazą odblokowywania nie podlega działaniu ciśnienia. Tego rodzaju sprężyna odblokowująca jest pożądana dla osiągnięcia jednoznacznej pozycji spoczynkowej. Ta sprężyna odblokowująca nie może jednak mieć dowolnej grubości, ponieważ ma to wpływ na otwieranie zaworu. Poza tym trzeba zapobiec temu, by tłok odblokowujący, który współpracuje ze ślizgającym się po nim i wspartym na nim tłokiem zwrotnym, nie poruszał się nieprzewidzianie wraz z ruchem tłoka zwrotnego. Do tego celu służy postać wykonania wynalazku, w której odblokowujący wkład zaworowy ma przewężenie, które jest uszczelnione względem trzpienia odblokowującego i tworzy komorę wyrównawczą , która jest połączona w sposób dł awiony z komorą łącząc ą , która to postać sprawia, że tłok odblokowujący zwłaszcza w stanie roboczym, w którym komora łącząca jest połączona z pompą i unosi tłok zwrotny z jego gniazda, jest przemieszczany z położenia spoczynkowego.

Ponadto otwieranie znanego zaworu zwrotnego jest określone przez to, że tłok odblokowujący jest jedynie dławiony i za pomocą sterowania stopniowego zasilany ciśnieniem sterującym.

W korzystnej postaci wykonania przewidziano to również dla zaworu wedł ug wynalazku, jednak w innym wykonaniu. Dzię ki temu, ż e kanał sterują cy ma ujś cie na obwodzie tł oka odblokowują cego i poprzez utworzoną na obwodzie tłoka odblokowującego szczelinę dławiąc ą jest połączony z komorą odblokowującą, przy powolnym ruchu tłoka odblokowującego może najpierw zachodzić otwieranie zaworu odciążającego i stopniowa redukcja ciśnienia roboczego, zanim wskutek towarzyszącego ruchowi tłoka odblokowującego skrócenia szczeliny dławiącej pomiędzy tłokiem odblokowującym i odblokowującym wkładem zaworowym nastąpi zintensyfikowanie wzrostu ciśnienia w komorze sterowania tłoka odblokowującego, zaś ciśnienie sterujące okaże się wreszcie wystarczające do podniesienia tłoka zwrotnego z jego gniazda.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zawór w całości, fig. 2 - obudowę zaworu i umieszczone w niej wkłady dla tłoka odblokowującego (wkład odblokowujący), dla tłoka zwrotnego (wkład zwrotny) i dla tłoka odciążającego (wkład odciążający), fig. 3 - podzespół tłoka odblokowującego i tłoka zwrotnego, a fig. 4 - zawór odciążający.

Na figurze 2 uwidocznione jest, że obudowę 1 zaworu stanowi blok stalowy, w którym umieszczonych jest kilka (nieprzedstawionych) otworów, służących do umieszczenia ich zaworów, a z drugiej zaś strony służących jako kanały hydrauliczne. Na figurach ukazany jest tylko jeden tego rodzaju otwór z przynależnymi kanałami hydraulicznymi (przyłącze kanału sterującego PST, przyłącze połączeniowe P/R). Otwór 2 zaworu ma z jednej strony (na figurach: z lewej strony) malejącą stopniowo średnicę. W otwór ten włożony jest od otwartej strony wkład zaworowy, składający się z odblokowującego wkładu zaworowego 6 i zwrotnego wkładu zaworowego 7. Wkłady te są w niniejszym przypadku wykonane w całości jako pojedynczy wkład zaworowy.

Ten wkład zaworowy stanowi korpus w kształcie pustego cylindra. Średnica zewnętrzna jest dopasowana do stopni średnicy otworu 2 zaworu. Pierwszy odcinek o największej średnicy D1 wystaje z otworu zaworu i sł u ż y do uchwycenia kluczem do ś rub lub innym narz ę dziem. Koniec o ś rednicy D1, wystający z otworu zaworu, służy przy tym równocześnie jako ogranicznik. Łączy się z nim drugi odci6

PL 206 052 B1 nek o średnicy D2. Ma on gwint zewnętrzny, którym wkład zaworowy, w postaci odblokowującego wkładu zaworowego 6 i zwrotnego wkładu zaworowego 7 jest wkręcany w gwint wewnętrzny odpowiedniego stopnia średnicy otworu zaworu. Z tym stopniem gwintu o średnicy D2 łączy się stopień sterujący o mniejszej średnicy D3. Ten stopień sterujący D3 ma na swym obwodzie zewnętrznym pierścień uszczelniający 4, którym powoduje uszczelnienie względem gwintowanego końca wkładu zaworowego. Ponadto stopień ten ma na swym obwodzie zewnętrznym pierścieniowy kanał sterujący 8, który łączy się ze wspomnianym już przyłączem kanału sterującego PST obudowy 1 zaworu. Od pierścieniowego kanału sterującego 8 przez ściankę wkładu odblokowującego 6 przechodzi otwór sterujący 9, którego funkcja zostanie opisana później. Ze stopniem o średnicy D3 może się łączyć następny stopień o mniejszej średnicy D4, sięgający do czołowej powierzchni wkładu zaworowego. W tym przypadku skok ś rednicy pomi ędzy D3 i D4 mógł by sł u ż yć do oparcia na odpowiednim skoku średnicy obudowy 1 zaworu.

W niniejszym przypadku osiowe unieruchomienie odblokowuj ą cego wkł adu zaworowego 6 ze zwrotnym wkładem zaworowym 7 następuje poprzez stopień utworzony ze średnic D1/D2 na zewnętrznej czołowej powierzchni obudowy 1 zaworu. Wkład zaworowy składający się z odblokowującego wkładu zaworowego 6 i zwrotnego wkładu zaworowego 7 unieruchamia się zatem przez wkręcanie stopnia o średnicy D2 i oparcie na stopniu utworzonym ze średnic D1/D2 w obudowie 1 zaworu.

Na zewnętrznym obwodzie odblokowującego wkładu zaworowego 6 znajduje się ponadto pierścień uszczelniający 5. W rezultacie pierścieniowy kanał sterujący 8 jest uszczelniony z obu stron pierścieniami uszczelniającymi 4 i 5 na zewnętrznym obwodzie odblokowującego wkładu zaworowego 6. Zwrotny wkład zaworowy 7 ma w obszarze przed swoją czołową powierzchnią następny pierścień uszczelniający 13 na swym obwodzie zewnętrznym. Pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi 5 i 13 ten zwrotny wkład zaworowy 7 ma na swym obwodzie zewnętrznym przewężenie, które tworzy z obudową 1 zaworu kanał pierścieniowy 10. Ten kanał pierścieniowy łączy się z opisanym już wcześniej kanałem z przyłączem połączeniowym P/R, który za pomocą nieprzedstawionego tutaj zaworu sterującego jest połączony opcjonalnie z instalacją pompy lub przewodem zwrotnym ściany i służy w opisany poniżej sposób jako kanał odciążający/kanał zwrotny względnie kanał pompy. Przez ściankę zwrotnego wkładu zaworowego 7 przechodzi w obszarze tego kanału pierścieniowego 10 wieniec promieniowych przewodów spustowych 14, które łączą się z utworzoną wewnątrz zwrotnego wkładu zaworowego komorą łączącą 34 (fig. 1).

Ponadto wkład zaworowy ma w obszarze odblokowującego wkładu zaworowego 6 dławiony otwór łączący 15, który łączy kanał pierścieniowy 10 z utworzoną wewnątrz wkładu odblokowującego komorą wyrównawczą 29 (fig. 3). Komora ta jest zamykana przez przewężenie 16 odblokowującego wkładu zaworowego 6 z pierścieniem uszczelniającym 17.

Przednia czołowa powierzchnia zwrotnego wkładu zaworowego 7 przechodzi stożkową powierzchnią boczną 12 w utworzoną wewnątrz wkładu zaworowego komorę łączącą 34. Przed powierzchnią czołową 11 w obudowie 1 zaworu utworzona jest komora obciążeniowa 38, której średnica odpowiada najmniejszej średnicy zewnętrznej, tutaj D3, zwrotnego wkładu zaworowego 7. Komora ta łączy się ze wspomnianym już kanałem przyłączeniowym A obudowy zaworu, który jest połączony z komorą roboczą nieprzedstawionego tutaj odbiornika, na przyk ład stempla hydraulicznego do podparcia stropu tarczy obudowy.

Obudowa 1 zaworu względnie jej otwór ma obok komory o średnicy D3 jeszcze jeden odcinek otworu o mniejszej średnicy D4.

Z drugiej (na fig. 1 prawej) strony obudowy 1 zaworu umieszczony jest w niej współ osiowo względem osi zaworu następny otwór 3 zaworu o stopniowanej średnicy. Otwór ten służy do umieszczenia dalszego zaworu, wspomnianego zaworu odciążającego, który na fig. 3 jest przedstawiony szczegółowo i również zawiera wkład zaworowy. Ten wkład zaworu odciążającego składa się z kołpaka 21 i umieszczonej w nim, cylindrycznej tulei 22, która jest wkręcona w obrzeże kołpaka 21 i na obwodzie zewnętrznym uszczelniona względem wewnętrznego obwodu obrzeża kołpaka 21 przez pierścień uszczelniający 23, zaś względem najwęższego przewężenia otworu zaworu o średnicy D5 przez pierścień uszczelniający 24. Koniec wkładu zaworu odciążającego sięga do płaszczyzny, w której przenikają się stopień otworu 2 zaworu o ś rednicy D4 i najmniejszy stopień otworu 3 zaworu odciążającego o średnicy D5. Z tej strony wkład zaworu odciążającego tworzy stopień, którego średnica D7 jest znacznie zmniejszona w porównaniu z poprzednią średnicą D6. Średnice D6 i D7 przechodzą w siebie wzajemnie w stożkowej powierzchni bocznej, która tworzy ogranicznik 41.

PL 206 052 B1

Na figurze 3 widać, że wkład zaworowy składa się - jak już powiedziano - z dwóch sekcji 6, 7, tj. odblokowującego wkładu zaworowego 6 i zwrotnego wkładu zaworowego 7, które mogą być również wykonane oddzielnie, a w ukazanym przykładzie wykonania jednak stanowią całość. Pierwsza sekcja jest sekcją odblokowującego wkładu zaworowego 6.

W sekcji tej utworzona jest komora, w której prowadzony jest ślizgowo tłok odblokowujący 26. W komorze tej z jednej strony tł oka odblokowują cego 26 utworzona jest komora odblokowują ca 25, a z drugiej strony tłoka odblokowującego 26 jest utworzona komora wyrównawcza 29, uszczelniona na zewnętrznym obwodzie tłoka odblokowującego 26 przez pierścień uszczelniający 28. Komora odblokowująca 25 jest z drugiej strony zamknięta przez korek 27. Korek 27 jest wkręcony w wewnętrzny gwint na końcu odblokowującego wkładu zaworowego 6 z pierścieniem uszczelniającym 30. Korek 27 ogranicza czopem oporowym ruchomość tłoka odblokowującego 26. Na stronie odwrotnej względem tłoka odblokowującego 26 komora wyrównawcza 29 jest ograniczona przez przewężenie 16 odblokowującego wkładu zaworowego 6 ze wspomnianym już pierścieniem uszczelniającym na wewnętrznym obwodzie przewężenia. Przewężenie to jest przebite trzpieniem odblokowującym 32, zamocowanym koncentrycznie na tłoku odblokowującym 26, i ogranicza w ten sposób komorę wyrównawczą 29 pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi 17 i 28. Na przewężeniu 16 wsparta jest, działająca z drugiej strony na tłok odblokowujący 26, mająca postać sprężyny naciskowej sprężyna odblokowująca 33, która dociska w stanie spoczynku tłok odblokowujący 26 jego ogranicznikiem w postaci czopa oporowego 31 do korka 27. Jak powiedziano, tłok odblokowujący 26 ma na swym obwodzie zewnętrznym pierścień uszczelniający 28, który uszczelnia komorę wyrównawczą 29 względem komory odblokowującej 25. Wspomniany już otwór sterujący 9 w odblokowującym wkładzie zaworowym 6 uchodzi na zewnętrznym obwodzie tłoka odblokowującego 26 pomiędzy tym pierścieniem uszczelniającym 28 i komorą odblokowującą 25. Dlatego zewnętrzny obwód tłoka odblokowującego 26 w tym obszarze tworzy zmniejszającą się wraz z ruchem tłoka blokującego szczelinę dławiącą do powolnego napełniania komory odblokowującej 25, gdy przyłącze kanału sterującego PST zostanie zasilone ciśnieniem sterującym. Komora wyrównawcza 29 jest przez otwór łączący 15 zasilana ciśnieniem, które powstaje w przyłączu połączeniowym P/R.

Zwrotny wkład zaworowy 7 tworzy w swym wnętrzu komorę łączącą 34 po stronie odwrotnej względem przewężenia 16 sekcji odblokowującego wkładu zaworowego 6. Komora łącząca 34 jest poprzez kanał pierścieniowy 10 i przewód spustowy 14 zasilana ciśnieniem, jakie powstaje w przyłączu połączeniowym P/R. Jest to - sterowane nieprzedstawionym zaworem - opcjonalnie ciśnienie pompy lub ciśnienie zwrotne.

Komora łącząca 34 jest w obszarze czołowego końca zwrotnego wkładu zaworowego 7 ograniczona przez tłok zwrotny 35. Ten tłok zwrotny jest elementem w kształcie ściętego stożka z uformowanym na nim kołowo-cylindrycznym obrzeżem 36.

Sekcja zwrotnego wkładu zaworowego 7 ma na swej czołowej stronie - jak już opisano - stożkową powierzchnię boczną 12, która przechodzi w komorę łączącą 34. Ta stożkowa powierzchnia boczna pełni funkcję powierzchni przylegania wraz z tak samo uformowaną, stożkową powierzchnią boczną tłoka zwrotnego 35. Ponadto tłok zwrotny 35 jest zaopatrzony w centralny otwór i prowadzony tym otworem i pierścieniem uszczelniającym 42 uszczelniająco i ślizgowo na trzpieniu odblokowującym 32.

Trzpień odblokowujący 32 jest wykonany jako jedna część z czopem oporowym 31 i tłokiem odblokowującym 26 i prowadzony ślizgowo na osi zaworu we wspomnianym już przewężeniu sekcji odblokowującego wkładu zaworowego 6. W obszarze, w którym trzpień odblokowujący 32 przechodzi przez komorę łączącą 34 trzpień ten ma następny stopień o średnicy D7 zmniejszonej w stosunku do średnicy D6. Stopniem tym trzpień odblokowujący 32 przechodzi - jak powiedziano przez tłok zwrotny 35 i pierś cień uszczelniający 37, uszczelniając w ten sposób komorę łączącą 34 w zamkniętej pozycji tłoka zwrotnego 35.

Z drugiej strony tłok zwrotny 35 ogranicza komorę obciążeniową 38. Z innej strony komora obciążeniowa 38 jest ograniczona przez opisany dalej zawór odciążający 18. Komora obciążeniowa 38 jest przez kanał przyłączeniowy A zaworu stale zasilana ciśnieniem obciążeniowym.

Trzpień odblokowujący 32 wchodzi w komorę obciążeniową 38 w zwężony stopień otworu zaworu. Tutaj na końcu trzpienia odblokowującego zamocowany jest poprzez nakręcenie kołnierz prowadzący 39, prowadzony ślizgowo w otworze zaworu, jednak bez równoczesnego uszczelniania otworu zaworu. Kołnierz prowadzący 39 służy ponadto jako podpora dla głównej sprężyny zamykającej 40, którą tłok zwrotny 35 jest dociskany w kierunku stożkowej powierzchni bocznej 12 względnie ogra8

PL 206 052 B1 nicznika 41 na stopniu trzpienia odblokowującego 32 utworzonym ze średnic D6/D7. Kołnierz prowadzący 39 ma zwróconą w stronę tłoka zwrotnego 35 cylindryczną osłonę, na której prowadzone jest ślizgowo, ale nie uszczelniająco, cylindryczne obrzeże 36 tłoka zwrotnego, i w której umieszczona jest opisana już główna sprężyna zamykająca 40.

Figura 3 pokazuje, że w tej postaci wykonania wkład zaworowy 6, 7 składający się z sekcji odblokowującego wkładu zaworowego 6 i sekcji zwrotnego wkładu zaworowego 7 wraz z osadzonymi w nim tłokiem odblokowującym 26, tłokiem zwrotnym 35 oraz kołnierzem prowadzącym 39 tworzy podzespół, który można wykręcać z otworu 2 zaworu obracając odblokowujący wkład zaworowy 6 i wymieniać, wkładając i wkręcając inny podzespół tego typu.

Na figurze 4 ukazany jest (w powiększeniu w stosunku do fig. 1 do 3) zawór odciążający 18 z wkładem zaworu odciążającego, złożonym z kołpaka 21 i tulei 22.

We wkładzie zaworu odciążającego, to znaczy w tulei wkładu, prowadzony jest ślizgowo i uszczelniająco za pomocą pierścienia uszczelniającego 42, tłok odciążający 19. Ten tłok odciążający 19 ma zwróconą ku stożkowemu obszarowi końcowemu stożkową powierzchnię boczną i tworzy wraz z nią parę przylegającą 43, która jest zamykana pod obciążeniem odciążającej sprężyny zamykającej 20, umieszczonej w komorze 45 sprężyny.

Tłok odciążający 19 jest wciskany przez odciążającą sprężynę zamykającą 20 w gniazdo pary przylegającej 43. Komora 45 sprężyny jest ograniczona pierścieniem uszczelniającym na tulei 22 wkładu z jednej strony i pierścieniem uszczelniającym 42 na tłoku odciążającym 19. Tłok odciążający 19 wchodzi swoją stroną odwrotną względem komory sprężyny w komorę obciążeniową 38.

Tłok odciążający 19 ma kanał centralny 44, który łączy komorę 45 sprężyny z komorą obciążeniową 38. Tłok odciążający 19 wchodzi w komorę obciążeniową 38 popychaczem 47, który przechodzi przez stopień wewnętrznego otworu tulei wkładu, mający średnicę D9, pozostawiając przy tym wystarczająco dużą szczelinę, zaś przy ruchu czołowej powierzchni trzpienia odblokowującego 32 współpracuje, pozostawiając pewien martwy odcinek. Tuleja 22 wkładu i kołpak 21 wkładu tworzą w stanie zmontowanym i wkręconym w otwór 3 zaworu pierścieniową komorę zwrotną 46. Jest ona połączona z przyłączem R zaworu, a przez to przyłącze z ciś nieniem zwrotnym w przewodzie zwrotnym ś ciany. Ta komora zwrotna 46 jest poprzez dławiony kanał spustowy 48 połączona z komorą odciążeniową 49, która jest utworzona pomiędzy pierścieniem uszczelniającym 42 na tłoku odciążającym 19 i powierzchnią przylegania pary przylegającej 43 na tłoku odciążającym 19 w ten sposób, że stożkowa powierzchnia boczna tłoka odciążającego zajmuje tylko mały wewnętrzny obszar stożkowej powierzchni bocznej na tulei 22 wkładu, zaś na swym zewnętrznym obszarze tworzy jednak z tuleją 22 wkładu wyraźną szczelinę. Dzięki temu osiąga się to, że hydrauliczna powierzchnia czynna na pierścieniu uszczelniającym 42 jest większa niż hydrauliczna powierzchnia czynna na parze przylegającej 43. Ciśnienie obciążeniowe, które działa z obu stron tłoka odciążającego 19, dociska zatem tłok odciążający do gniazda pary przylegającej 43. Odciążająca sprężyna zamykająca 20 służy jedynie do tego, by tłok odciążający zajmował stale jednoznaczne położenie.

Poniżej opisano funkcje i stany robocze.

- Na fig. 1 przedstawiony jest stan zaworu w spoczynkowym położeniu obciążonego cylindra roboczego.

Do obciążeniowego kanału przyłączeniowego A przyłożone jest ciśnienie, wynoszące na przykład 400 bar. Ciśnienie w przyłączu połączeniowym P/R i przyłączu kanału sterującego PST odpowiada ciśnieniu zwrotnemu. Tłok zwrotny 35 jest dociskany siłą głównej sprężyny zamykającej 40 oraz ciśnieniem obciążeniowym, przyłożonym do czołowej powierzchni tłoka zwrotnego, do swego gniazda, odcinając w ten sposób obciążeniowy kanał przyłączeniowy A od przyłącza połączeniowego P/R. Tłok odciążający 19 zaworu odciążającego jest z obu stron obciążony ciśnieniem obciążeniowym wynoszącym 400 bar. Ponieważ hydrauliczna powierzchnia czynna po stronie sprężyny (pierścień uszczelniający 42) jest większa niż hydrauliczna powierzchnia czynna tłoka odciążającego 19 po stronie gniazda, siła hydrauliczna oraz odciążająca sprężyna zamykająca 20 działają nań w kierunku zamykania, w związku z czym tłok odciążający spoczywa szczelnie na parze przylegającej 43 zaworu, zaś komora obciążeniowa 38 jest mocno zamknięta.

Przyłącze kanału sterującego PST jest bezciśnieniowe względnie panuje w nim ciśnienie zwrotne. Podobnie w komorze wyrównawczej 29 tłoka odblokowującego 26 panuje ciśnienie zwrotne.

- Przyłącze połączeniowe P/R jest poprzez nieprzedstawiony zawór sterują cy połączone z przyłączem pompy. W komorze łączącej 34 wytwarza się ciś nienie, które jest wyż sze niż ciś nienie w komorze obciążeniowej 38.

PL 206 052 B1

Pod działaniem ciśnienia pompy tłok zwrotny 35 unosi się ze swego gniazda na stożkowej powierzchni bocznej 12 przeciwnie do siły głównej sprężyny zamykającej 40 i otwiera połączenie między pompą i komorą obciążeniową 38 do chwili, gdy nastąpi wyrównanie ciśnienia z uwzględnieniem siły głównej sprężyny zamykającej 40.

Także w tym stanie roboczym tłok odblokowujący 26 i zawór odciążający pozostają nieuruchomione.

- Przyłącze połączeniowe P/R jest za pomocą niepokazanego zaworu sterują cego przyłączone do odcinka zwrotnego, przy czym ciśnienie obciążeniowe w komorze obciążeniowej 38 powinno zostać zredukowane. W tym celu przyłącze kanału sterującego PST zostaje zasilone ciśnieniem sterującym, które w zasadzie jest równe panującemu ciśnieniu obciążeniowemu. Wskutek tego tłok odblokowujący 26, przeciwnie do siły sprężyny odblokowującej 33 przez dławiony otwór sterujący 9 i miejsce dławienia na obwodzie tłoka zostają najpierw zasilone ciśnieniem sterującym i - na figurze - przemieszczone w prawo do chwili, gdy czołowa powierzchnia trzpienia odblokowującego dotrze do tłoka odciążającego 19 zaworu odciążającego 18, uniesie go z jego gniazda, otwierając przy tym połączenie komory obciążeniowej 38 poprzez komorę odciążeniową 49 do odcinka zwrotnego. Wskutek dławiącego działania otworu sterującego 9 i pierścieniowej szczeliny na obwodzie tłoka odblokowującego 26 ruch ten odbywa się po pierwsze bardzo powoli, a po drugie zaś przez wąski kanał spustowy 48 pomiędzy komorą obciążeniową 38, stożkowym gniazdem pary przylegającej 43 i komorą odciążeniową 49 przedostają się niewielkie ilości cieczy. Przepływ ten jednak wystarcza, aby zredukować ciśnienie obciążeniowe, równe przykładowo 400 bar. Tłok zwrotny 35 jednak, pod obciążeniem sprężyny i ciśnienia hydraulicznego na jego czołowej powierzchni, pozostaje przy tym nadal zamknięty, aż do całkowitego lub częściowego wyrównania ciśnienia. W drodze konstrukcyjnego doboru stosunku powierzchni tłoka odblokowującego 26 z jednej strony i tłoka zwrotnego 35 z drugiej strony można - podobnie jak w znanym już zaworze - spowodować, że trzeba osiągnąć określone obniżone ciśnienie obciążeniowe lub określony stosunek ciśnień, zanim siła na tłoku odblokowującym 26 będzie wystarczająca, by unieść tłok zwrotny 35 z jego gniazda i w ten sposób połączyć komorę obciążeniową 38 z odcinkiem zwrotnym.

Claims (12)

1. Odblokowywalny zawór zwrotny, w którym połączenie między komorą obciążeniową i komorą łączącą jest zamykane i otwierane przez tłok zwrotny oraz przez tłok odciążający w ten sposób, że tłok zwrotny i tłok odciążający są utrzymywane siłą odpowiedniej sprężyny zamykającej oraz przez ciśnienie obciążeniowe w swym położeniu zamkniętym, zaś tłok odblokowujący z trzpieniem odblokowującym wykonuje pod działaniem ciśnienia odblokowującego ruch odblokowujący, w ramach którego trzpień odblokowujący współpracuje kształtowo kolejno najpierw za pomocą swej czołowej powierzchni z tłokiem odciążającym, a następnie z tłokiem zwrotnym w ten sposób, że najpierw tłok odciążający, a następnie tłok zwrotny są przesuwane w ich odpowiednie położenia otwarte, przy czym tłok zwrotny, tłok odciążający oraz tłok odblokowujący z trzpieniem odblokowującym są osadzone koncentrycznie względem siebie we wspólnej osi zaworu, znamienny tym, że trzpień odblokowujący (32) jest umieszczony ślizgowo i szczelnie w tłoku zwrotnym (35), przy czym tłok zwrotny (35) znajduje się pod działaniem, w kierunku zamykania, własnej sprężyny zamykającej, którą stanowi główna sprężyna zamykająca (40), zaś tłok odciążający (19) jest usytuowany niezależnie od zwrotnego wkładu zaworowego (7) w osi zaworu, ruchomo wzglę dem wolnego ko ń ca trzpienia odblokowują cego (32).

2. Zawór zwrotny według zastrz. 1, znamienny tym, że w stanie zamknięcia komory obciążeniowej (38) przez tłok odciążający (19) względem komory odciążeniowej (49) gniazdo zaworu ma takie wymiary, że czynna hydraulicznie powierzchnia przylegania jest mniejsza niż czynna hydraulicznie powierzchnia tłoka z jego drugiej strony, zamykającej komorę odciążeniową (49).

3. Zawór zwrotny według zastrz. 1, znamienny tym, że tłok odciążający (19) znajduje się w swym położeniu zamkniętym pod działaniem odciążającej sprężyny zamykającej (20).

4. Zawór zwrotny według zastrz. 1, znamienny tym, że w umieszczonym w obudowie (1) zaworu odblokowującym wkładzie zaworowym (6) utworzona jest komora odblokowująca (25), w której prowadzony jest tłok odblokowujący (26).

5. Zawór zwrotny według zastrz. 4, znamienny tym, że wkład zaworu odblokowującego (6) stanowi całość ze zwrotnym wkładem zaworowym (7).

PL 206 052 B1

6. Zawór zwrotny według zastrz. 1, znamienny tym, że wkład zaworu odciążającego (18) składa się z zamkniętego jednostronnie kołpaka (21) i zamkniętej kołpakiem, mającej kształt elementu prowadzącego w postaci pustego cylindra, tulei (22), w której umieszczony jest przesuwnie tłok odciążający (19), przy czym wewnętrzna komora utworzona przez kołpak (21) wkładu i tuleję (22) wkładu jest połączona z komorą obciążeniową (38) i jest w niej umieszczona odciążająca sprężyna zamykająca (20).

7. Zawór zwrotny według zastrz. 6, znamienny tym, że kołpak (21) wkładu jest wkręcony w obudowę (1) zaworu za pomocą gwintu zewnętrznego, zaś tuleja (22) wkładu jest osadzona uszczelniająco, korzystnie wkręcona, w cylindrycznym obrzeżu kołpaka (21) wkładu.

8. Zawór zwrotny według zastrz. 1, znamienny tym, że na wolnym końcu trzpienia odblokowującego (32) jest umieszczony kołnierz prowadzący (39), który znajduje się w komorze obciążeniowej (38) i jest osadzony suwliwie w obudowie zaworu, przy czym kołnierz prowadzący (39) stanowi podparcie głównej sprężyny zamykającej (40) tłoka zwrotnego (35).

9. Zawór zwrotny według zastrz. 1, znamienny tym, ż e odblokowujący wkład zaworowy (6) ma przewężenie (16), które jest uszczelnione względem trzpienia odblokowującego (32) i tworzy komorę wyrównawczą (29), która jest połączona w sposób dławiony z komorą łączącą (34).

10. Zawór zwrotny według zastrz. 1, znamienny tym, że tłok odblokowujący (26) znajduje się w swoim położeniu spoczynkowym pod działaniem sprężyny odblokowującej (33), która opiera się na przewężeniu (16) odblokowującego wkładu zaworowego (6).

11. Zawór zwrotny według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał sterujący (9) ma ujście na obwodzie tłoka odblokowującego (26) i poprzez utworzoną na obwodzie tłoka odblokowującego (26) szczelinę dławiącą jest połączony komorą odblokowującą (25).

12. Zawór zwrotny według zastrz. 1, znamienny tym, że w stosunku czynnych hydraulicznie powierzchni na tłoku zwrotnym (35) i na tłoku odblokowującym (26) uwzględniona jest sztywność sprężyn.