PL215366B1 - Zawór wielodrogowy oraz sposób montazu zaworu wielodrogowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór wielodrogowy oraz sposób montażu zaworu wielodrogowego.

Znany jest zawór wielodrogowy z korpusem podstawowym, w którym jest osadzony obrotowo element zamykający wyposażony w kanały przelotowe, zapewniające połączenia między przyłączami przewidzianymi w korpusie podstawowym, w szczególności kurkowy zawór wielodrogowy.

Tego rodzaju zawory wielodrogowe są znane w różnych wykonaniach. W szczególności w kopalni takiego rodzaju zawory wielodrogowe, które przykładowo mogą być ukształtowane, jako zawory kulowe, są stosowane do tego, aby przesuwać cylinder hydrauliczny w dwóch kierunkach a także utrzymywać go w jednej pozycji. Znane dotychczas w tym kontekście zawory kulowe bądź zawory wielodrogowe są konstruowane, jako stosunkowo duże, ponieważ szczelne gniazda dla pojedynczych kanałów przelotowych są każdorazowo oddzielnie wytwarzanymi częściami. W innych postaciach wykonania szczelne gniazda są wprawdzie konstruowane, jako stosunkowo małe, lecz szczelne gniazdo bądź uszczelka ulegają przy tym stosunkowo szybko zniszczeniu.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest wytworzenie zaworu wielodrogowego wspomnianego na wstępie rodzaju, który przy dłuższej żywotności ma kompaktową konstrukcję. Zawór wielodrogowy z korpusem podstawowym, w którym jest osadzony obrotowo element zamykający wyposażony w kanały przelotowe, zapewniające połączenie między przyłączami przewidzianymi w korpusie podstawowym według wynalazku charakteryzuje się tym, że element zamykający jest osadzony w korpusie uszczelniającym z otworami przelotowymi, który posiada postać otwartego w jednym miejscu pierścienia.

Korzystnie, korpus uszczelniający posiada odpowiadającą przyłączom liczbę otworów przelotowych, z których jeden jest utworzony przez otwór pierścieniowy.

Korzystnie, korpus uszczelniający posiada odpowiadającą przyłączom liczbę otworów przelotowych, z których wszystkie poza jednym otworem przelotowym są wyposażone w element uszczelniający.

Korzystnie, kontur zewnętrzny korpusu uszczelniającego jest inny niż kołowy.

Korzystnie, korpus uszczelniający posiada przynajmniej jedno wyżłobienie, przy czym wyżłobienie w szczególności po zamontowaniu elementu zamykającego w korpusie uszczelniającym jest przynajmniej częściowo zamknięte.

Korzystnie, element zamykający posiada w zasadzie kulisty odcinek, który jest zamontowany w korpusie uszczelniającym z utworzeniem połączenia kształtowego.

Korzystnie, w korpusie uszczelniającym w obszarze przynajmniej jednego otworu przelotowego jest umieszczony środek uszczelniający, który obejmuje o-ring oraz przynależny pierścień oporowy.

Korzystnie, między pierścieniem oporowym a korpusem uszczelniającym znajduje się szczelina.

Korzystnie, otwór pierścieniowy jest połączony z przyłączem powrotnym.

Sposób montażu zaworu wielodrogowego jak określono powyżej posiadającego korpus podstawowy, w którym jest osadzony obrotowo element zamykający wyposażony w kanały przelotowe, zapewniające połączenie między przyłączami przewidzianymi w korpusie podstawowym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że rozgina się korpus uszczelniający zaworu i wkłada się element zamykający w rozgięty korpus uszczelniający, a następnie jednostkę utworzoną z elementu zamykającego i korpusu uszczelniającego montuje się w obudowie.

Korzystne efekty rozwiązania według wynalazku wynikają w szczególności z tego, że element zamykający jest ułożyskowany w korpusie uszczelniającym z otworami przelotowymi, który posiada postać otwartego w jednym miejscu pierścienia.

Zgodnie z wynalazkiem uszczelnienie elementu zamykającego nie odbywa się poprzez kilka szczelnych gniazd lecz za pomocą jednego pojedynczego korpusu uszczelniającego, który otacza element uszczelniający.

Ponieważ korpus uszczelniający posiada kształt pierścienia, który jest w jednym miejscu otwarty, korpus uszczelniający daje się nieco rozgiąć, aby przy montażu pomieścić element zamykający. Przez zastosowanie materiału o wystarczającej elastyczności korpus uszczelniający sprężynując wraca następnie do swego położenia wyjściowego, tak że element zamykający jest uchwycony w korpusie uszczelniającym.

W miejscu pierścieniowego otworu można wtedy zrezygnować z uszczelnienia, gdy przynależne przyłącze jest połączone z przyłączem powrotnym układu hydraulicznego, ponieważ przestrzeń poza

PL 215 366 B1 otworem pierścieniowym może zostać połączona z przyłączem powrotnym, aby przechwytywać ewentualne przecieki.

Dalsze zalety rozwiązania według wynalazku wynikają z korzystnych postaci wykonania wynalazku, które są szczegółowo opisane w dalszej treści opisu oraz przedstawione na rysunku.

Zgodnie z pierwszą korzystną postacią wykonania wynalazku korpus uszczelniający może posiadać odpowiadającą przyłączom liczbę otworów przelotowych, przy czym jeden otwór przelotowy jest utworzony przez otwór pierścieniowy. Taka konstrukcja ma tę zaletę, że otwór pierścieniowy, tzn. ten odcinek obwodowy korpusu uszczelniającego, który umożliwia przejście z zewnątrz pierścienia do wnętrza pierścienia, może być wykorzystywany nie tylko do montażu elementu zamykającego w korpusie uszczelniającym, lecz ten otwór pierścieniowy służy jednocześnie jako otwór przelotowy dla płynu.

Zgodnie z kolejną korzystną postacią wykonania korpus uszczelniający może posiadać odpowiadającą przyłączom liczbę otworów przelotowych, z których wszystkie poza jednym są wyposażone w element uszczelniający.

Korzystny efekt w tej postaci wykonania polega na tym, że otwór pierścieniowy może być ukształtowany bez elementu uszczelniającego, co w szczególności może być korzystne wtedy, gdy odpowiednie przyłącze jest połączone z przyłączem powrotnym układu hydraulicznego.

Według kolejnej korzystnej postaci wykonania korzystne efekty wynikają z tego, że kontur zewnętrzny korpusu uszczelniającego może zostać wybrany tak, że nie jest on okrągły (kołowy). W ten sposób automatycznie zadbano o zabezpieczenie przed obracaniem. Alternatywnie przy okrągłym (kołowym) konturze zewnętrznym korpusu uszczelniającego muszą być przewidziane elementy ustalające, aby zapobiegać obracaniu korpusu uszczelniającego w korpusie podstawowym.

Korzystne skutki w kolejnej postaci wykonania wynikają z tego, że korpus uszczelniający może posiadać jedno lub kilka wyżłobień, które przy rozginaniu pierścienia, a mianowicie gdy element zamykający jest wkładany do wnętrza pierścienia, prowadzą do redukcji naprężeń materiału. Tego rodzaju wyżłobienia mogą być przykładowo ukształtowane jako otwory odprężające w dwóch narożnych obszarach elementu uszczelniającego.

Korzystne może być przy tym ponadto, gdy wyżłobienie bądź wyżłobienia po montażu elementu zamykającego w korpusie uszczelniającym są przynajmniej częściowo zamykane, przykładowo przez włożenie kołka walcowego lub cylindrycznego w otwór rozprężający. W ten sposób można zapewnić, że pierścieniowy korpus uszczelniający po dokonanym montażu elementu zamykającego posiada pożądaną sztywność, aby umożliwić uszczelnienie względem elementu zamykającego.

Według kolejnej korzystnej postaci wykonania element zamykający może posiadać w zasadzie kulisty odcinek (w kształcie odcinka kuli), który jest zamontowany w korpusie uszczelniającym tworząc połączenie kształtowe. Alternatywnie element zamykający może być ukształtowany cylindrycznie i może być zamontowany w korpusie uszczelniającym.

Według kolejnej korzystnej postaci wykonania w korpusie uszczelniającym w obszarze przynajmniej jednego otworu przelotowego jest przewidziany środek uszczelniający, który obejmuje o-ring oraz przynależny pierścień oporowy. W ten sposób można bardzo prosto zapewnić uszczelnienie między elementem zamykającym, elementem uszczelniającym a korpusem podstawowym.

Gdy między pierścieniem oporowym a korpusem uszczelniającym jest ponadto przewidziana szczelina, można zapewnić, iż znajdujący się pod ciśnieniem płyn wytwarza siłę docisku między korpusem uszczelniającym a korpusem podstawowym, tak że siła, z jaką korpus uszczelniający przy poszczególnych przyłączach jest dociskany do elementu zamykającego, jest zależna od odnośnego ciśnienia.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny przez zawór wielodrogowy, fig. 2 - przekrój wzdłuż linii II-II z fig. 1, przedstawiony w powiększeniu, fig. 3 - widok przekroju poprzecznego wzdłuż linii III-III z fig. 1 oraz fig. 4 - widok przekroju korpusu uszczelniającego z fig. 1-3.

Zawór kurkowy wielodrogowy w korzystnym przykładzie wykonania według wynalazku przedstawiono przykładowo na fig. 1, która ukazuje przekrój przez zawór wielodrogowy z korpusem podstawowym 10, który w przedstawionym przykładzie wykonania posiada w sumie cztery przyłącza ciśnieniowe A, B, P i R. Przyłącze P może przy tym w znany sposób być połączone z przyłączem ciśnieniowym, zaś przyłącze R z przyłączem powrotnym układu hydraulicznego. Przyłącza A i B mogą być połączone z przyłączem tłoka cylindra oraz przyłączem przestrzeni pierścieniowej cylindra hydra ulicznego.

PL 215 366 B1

Oprócz tego na fig. 1 jest przewidziane dodatkowe przyłącze 12 dla zaworu ograniczającego ciśnienie. Ponieważ w większości zastosowań nadciśnienie może występować tylko po jednej stronie, strona ta może wtedy być podłączona po stronie zaworu nadciśnieniowego. Jak ukazuje fig. 1 przyłącze zaworu nadciśnieniowego 12 jest połączone z przyłączem A.

We wnętrzu korpusu podstawowego 10 jest ułożyskowany obrotowo element zamykający 20, który jest wyposażony w dwa kanały przelotowe 16 i 18, aby zapewniać połączenia między przewidzianymi w korpusie podstawowym przyłączami A, B, P i R. Element zamykający 20, który przynajmniej odcinkowo posiada postać kuli (por. fig. 2 i fig. 3), jest ułożyskowany w korpusie uszcze lniającym 14, który posiada kształt otwartego w jednym miejscu pierścienia (por. fig. 4).

Jak ilustruje w szczególności fig. 4, pierścieniowy korpus uszczelniający 14 posiada w przekroju poprzecznym mniej więcej kwadratowy kontur zewnętrzny z zaokrąglonymi rogami, tak że powstaje postać przekroju poprzecznego w zasadzie w kształcie litery C i między wolnymi końcami litery C jest utworzony otwór pierścieniowy 15. Korpus uszczelniający 14 oprócz otworu pierścieniowego 15 posiada ponadto trzy dalsze otwory przelotowe 22, 24 i 26, które umożliwiają przepływ płynu z zewnętrznego obwodu do wewnętrznego obwodu korpusu uszczelniającego. We wnętrzu korpusu uszczelniającego 14, tzn. przy jego konturze wewnętrznym, korpus uszczelniający jest wyposażony w sferyczną ściankę wewnętrzną 28, która jest ukształtowana komplementarnie do kulistego odcinka elementu zamykającego 20. Otwór pierścieniowy 15 jest utworzony przez prostopadłościenną szczelinę, natomiast otwory przelotowe 22, 24 i 26 są utworzone przez dwustopniowy otwór, w którym to pierwszy otwór z większą średnicą na obwodzie zewnętrznym korpusu uszczelniającego 14 przechodzi w drugi otwór z mniejszą średnicą, który kończy się we wnętrzu korpusu uszczelniającego 14.

Fig. 4 ilustruje ponadto, że w obu lewych rogach korpusu uszczelniającego 14 są przewidziane wyżłobienia 30 i 32, które są ukształtowane jako przelotowe otwory odciążające i które każdorazowo poprzez wyżłobienie 31 bądź 33 są połączone z zewnętrznym obwodem korpusu uszczelniającego 14. Jak ilustruje fig. 4, przez te otwory odciążające w postaci wyżłobień 30 i 32 pierścieniowy bądź ukształtowany w kształcie litery C korpus uszczelniający może zostać rozgięty w obszarze otworu pierścieniowego 15, przy czym wyżłobienia 30, 32 oraz 31 i 33 umożliwiają rozgięcie wolnych ramion korpusu uszczelniającego 14, ponieważ redukowane są występujące przy tym naprężenia materiału.

W przedstawionym przykładzie wykonania korpus uszczelniający 14 jest wykonany z polieteroeteroketonu (PEEK). Materiał ten posiada dobre właściwości uszczelniające i umożliwia jednocześnie elastyczne rozginanie i sprężynujące cofanie się wolnych ramion bądź pierścieniowych końców korpusu uszczelniającego 14, gdy element zamykający 20 zostanie w niego włożony (por. fig. 2). Po dokonanym montażu elementu zamykającego 20 w korpusie uszczelniającym 14 otwory odciążające 30 i 32 mogą zostać zamknięte za pomocą kołka walcowego 34 (lub cylindrowego) (por. fig. 3), który jest wprowadzany w otwory 30 i 32 z dokładnym pasowaniem wtłaczanym. Przez to korpus uszczelniający 14 uzyskuje swą pierwotną sztywność.

Jak w szczególności ilustruje fig. 2, element zamykający 20 jest swym kulistym odcinkiem utrzymywany w korpusie uszczelniającym 14 tworząc połączenie kształtowe. Na swej górnej stronie element zamykający 20 posiada wypustkę 36, która może zostać połączona z dźwignią nastawczą 38 (por. fig. 3), tak że za pomocą dźwigni nastawczej 38 element zamykający 20 może zostać obrócony względem korpusu uszczelniającego 14 bądź korpusu podstawowego 10 wokół osi obrotu X.

Fig. 1 ukazuje ponadto, że w korpusie uszczelniającym 14 w obszarze otworów przelotowych 22, 24 i 26 jest każdorazowo przewidziany środek uszczelniający, który obejmuje o-ring 40 oraz przynależny pierścień oporowy 42. Zarówno o-ring 40 jak i pierścień oporowy 42 są umieszczone w odnośnym wierconym otworze z większą średnicą, przy czym pierścień oporowy 42 w przekroju poprzecznym ma kształt litery L, zaś o-ring 40 przylega do obu ramion litery L. W zamontowanym na gotowo stanie każdy pierścień oporowy 42 przylega do korpusu podstawowego 10 i dociska przynależny o-ring 40 do korpusu uszczelniającego 14, przez co o-ring 40 zostaje nieco ściśnięty. Jednocześnie pierścień oporowy 42 jest jednak zwymiarowany tak, że w tym stanie między korpusem uszczelniającym 14, a przeciwległą płaską stroną korpusu oporowego 42 występuje mała szczelina 44 (por. fig. 2), przez którą znajdujący się pod ciśnieniem płyn z otworu przelotowego może dostać się do o-ringu 40.

Po stronie korpusu podstawowego 10 każdy pierścień oporowy 42 na swym zewnętrznym obwodzie jest wyposażony w sfazowanie 46, tak że hydraulicznie czynna powierzchnia pierścienia oporowego 42 po stronie korpusu podstawowego 10 jest mniejsza niż odpowiednia hydraulicznie czynna

PL 215 366 B1 powierzchnia po przeciwległej stronie pierścienia oporowego 42, tzn. po stronie korpusu uszczelniającego 14. Gdy zatem płyn pod ciśnieniem dostaje się do obszaru otworów przelotowych, może dostawać się przez szczelinę 44 między korpusem uszczelniającym 14 a pierścieniem oporowym 42 i wywierać nacisk na o-ring 40, który wtedy dociska korpus uszczelniający 14 z odpowiednią siłą do elementu zamykającego 20. Wraz z rosnącym ciśnieniem zwiększa się zatem skuteczność uszczelnienia.

W końcu na fig. 3 jest widoczne, że element uszczelniający 14 przy swej dolnej stronie jest wyposażony w kieszeń 54, która tworzy połączenie przepływowe między otworem pierścieniowym bądź otworem przelotowym 15 a otworem 52, który prowadzi do przyłącza powrotnego R.

W przedstawionym na fig. 1 ustawieniu zaworu wielodrogowego przyłącze ciśnieniowe P poprzez otwór przelotowy 24, kanał przelotowy 16 oraz otwór przelotowy 26 jest połączone z przyłączem A. Przyłącze B poprzez otwór 50, otwór przelotowy 22, kanał przelotowy 18 i leżący głębiej otwór 52 jest połączone z przyłączem powrotnym R. Przez obrócenie elementu zamykającego 20 w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara o 90° można połączyć przyłącze ciśnieniowe P z przyłączem B i przyłącze A z przyłączem powrotnym R. Przez obrót tylko o 45° w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara można zamknąć wszystkie połączenia.

Claims (10)

1. Zawór wielodrogowy z korpusem podstawowym, w którym jest osadzony obrotowo element zamykający wyposażony w kanały przelotowe, zapewniające połączenie między przyłączami przewidzianymi w korpusie podstawowym, znamienny tym, że element zamykający (20) jest osadzony w korpusie uszczelniającym (14) z otworami przelotowymi (15, 22, 24, 26), który posiada postać otwartego w jednym miejscu pierścienia.

2. Zawór wielodrogowy według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus uszczelniający (14) posiada odpowiadającą przyłączom liczbę otworów przelotowych (15, 22, 24, 26), z których jeden (15) jest utworzony przez otwór pierścieniowy.

3. Zawór wielodrogowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że korpus uszczelniający (14) posiada odpowiadającą przyłączom liczbę otworów przelotowych (15, 22, 24, 26), z których wszystkie poza jednym otworem przelotowym (15) są wyposażone w element uszczelniający.

4. Zawór wielodrogowy według zastrz. 1-3, znamienny tym, że kontur zewnętrzny korpusu uszczelniającego (14) jest inny niż kołowy.

5. Zawór wielodrogowy według zastrz. 1-4, znamienny tym, że korpus uszczelniający (14) posiada przynajmniej jedno wyżłobienie (BB-SS), przy czym wyżłobienie (30, 32) w szczególności po zamontowaniu elementu zamykającego (20) w korpusie uszczelniającym (14) jest przynajmniej częściowo zamknięte.

6. Zawór wielodrogowy według jednego z zastrz. 1-5, znamienny tym, że element zamykający (20) posiada w zasadzie kulisty odcinek, który jest zamontowany w korpusie uszczelniającym (14) z utworzeniem połączenia kształtowego.

7. Zawór wielodrogowy według zastrz. 1-6, znamienny tym, że w korpusie uszczelniającym (14) w obszarze przynajmniej jednego otworu przelotowego (22, 24, 26) jest umieszczony środek uszczelniający, który obejmuje o-ring (40) oraz przynależny pierścień oporowy (42).

8. Zawór wielodrogowy według zastrz. 7, znamienny tym, że między pierścieniem oporowym (42) a korpusem uszczelniającym (14) znajduje się szczelina (44).

9. Zawór wielodrogowy według zastrz. 2, znamienny tym, że otwór pierścieniowy jest połączony z przyłączem powrotnym (R).

10. Sposób montażu zaworu wielodrogowego określonego w zastrz. 1-9, posiadającego korpus podstawowy, w którym jest osadzony obrotowo element zamykający wyposażony w kanały przelotowe, zapewniające połączenie między przyłączami przewidzianymi w korpusie podstawowym, znamienny tym, że rozgina się korpus uszczelniający (14) zaworu i wkłada się element zamykający (20) w rozgięty korpus uszczelniający (14), a następnie jednostkę utworzoną z elementu zamykającego (20) i korpusu uszczelniającego (14) montuje się w obudowie.