PL221977B1 - Rozdzielacz zaworowy - Google Patents

Abstract

Rozdzielacz zaworowy, przeznaczony do sterowania kierunkiem przepływu medium hydraulicznego zwłaszcza w odniesieniu do zaworów wykonawczych, gdzie w jednym ciągu, posadowione osiowo, stykają się ze sobą tulejka górna (5), tulejka prowadząca (6) i prowadnik stożka (7) wraz z nieruchomym gniazdem (4) i zaworem zwrotnym (3). W otworze głównym (23) tulejki prowadzącej (6), między powierzchnią stożkową (16) suwaka 1, a zaworem zwrotnym (3), usytuowana jest tulejka (2) z gniazdem (17), mogąca swobodnie przemieszczać się między nimi w obydwu kierunkach. Tulejka (2) jest tulejką dwuśrednicową o średnicach, większej 26 i mniejszej 27, suwliwie przemieszczającą się w odpowiadającym im dwuśrednicowym otworze tulejki prowadzącej (6). W górnej części (34) suwaka (1), na sworzniu (10), znajduje się dźwignia (9), mogąca przemieszczać się z położenia pierwotnego (32) w położenie skrajne (33) i z powrotem.

Description

Przedmiotem wynalazku z dziedziny mechaniki jest rozdzielacz zaworowy z ruchomym gniazdem przesuwnym przeznaczony do sterowania kierunkiem przepływu medium hydraulicznego, którego zadaniem jest kierowanie strugi medium hydraulicznego od zasilania do odbiornika i w kierunku powrotnym od odbiornika do spływu, a w położeniu neutralnym łączeniu odbiornika ze spływem. Szczególnie przydatny jako sterownik o małym natężeniu przepływu do sterowania trzydrogowym dwukierunkowym zaworem wykonawczym o dużej wydajności hydraulicznej.

Znany z polskiego opisu nr 168135 hydrauliczny rozdzielacz zwłaszcza do sterowania górniczą obudową zmechanizowaną, który ma w korpusie centralnie umieszczony przesuwny wodzik, przez który przechodzi wychylna dźwignia. Wodzik jest połączony rozłącznie z dwoma układami zaworowymi, z których każdy jest zbudowany ze skręconych ze sobą suwaków, umieszczonych w gnieździe i korku korpusu. Zespół suwaków ma co najmniej trzykrotnie stopniowaną średnicę i na środkowej średnicy suwaka ma grzybek. Każdy z układów zaworowych hydraulicznego rozdzielacza ma trzy komory hydrauliczne: zasilania, spływu i sterowania.

Znany z polskiego opisu nr 168138 sterownik układów hydraulicznych stosowany w maszynach i urządzeniach górniczych. Siłownik układów hydraulicznych ma w swoim korpusie co najmniej dwa wybrania, w których zabudowany układ zaworowy ma zewnętrzną komorę zasilania i wewnętrzną komorę zasilania, połączone z komorą sterowania i komorą spływu. Każdy z układów zaworowych ma dwustopniowy suwak z otworami przelewowymi, na którym to suwaku jest suwliwie osadzony grzybek współpracujący z gniazdem zasilania, wsparty na dławiku spływu poprzez sprężynę. Przedmiot wynalazku może znaleźć zastosowanie w zmechanizowanych obudowach górniczych, jako urządzenie współpracujące z rozdzielaczem pełnoprzepustowym.

Znany z polskiego opisu nr 207001 rozdzielacz sterowany ręcznie przeznaczony do impulsowego sterowania rozdzielaczem wykonawczym o dużej przepustowości zbudowany z korpusu posiadający dwa stopniowane otwory, wewnątrz których znajdują się wkłady zaworowe, w postaci tulejki z gniazdem, kulki i korka, sterowany za pomocą dźwigni znamienny tym, że: w cylindrycznym otworze tulejki suwliwie posadowiony jest co najmniej dwuśrednicowy suwak, który mniejszą średnicą zwrócony jest w kierunku kulki, a większą styka się z pośrednim elementem, jakim jest tłok sterujący.

Znany z polskiego opisu nr 203887 rozdzielacz zaworowy siłownika pneumatycznego dachowej klapy dymowej w instalacji pneumatycznej z dwoma rozdzielaczami kierunkowymi równolegle zasilającymi siłownik pneumatyczny dachowej klapy dymowej, znamienny tym, że stanowią go dwa zabudowane współosiowo w korpusie suwakowe zawory odcinające - zawór prawy i zawór lewy, których komory połączone są ze sobą przez cylinder wewnętrzny o średnicy mniejszej od średnicy komór, przy czym zawór prawy ma dwutłokowy suwak z tłokiem mniejszym prowadzonym w cylindrze wewnętrznym i z tłokiem większym w otworze komory, jego tłok większy ma z obu stron odsadzenia dystansowe, wewnętrzne i zewnętrzne, a jego szerokość jest nie większa od pomiaru poosiowego rozstawienia kanałów powietrza, ponadto w suwaku wykonany ma kanał prowadzony współosiowo przez tłok mniejszy oraz promieniowo wyprowadzony na obwodową pobocznicę odsadzenia zewnętrznego, natomiast zawór lewy ma suwak z dwoma tłokami przedzielonymi przewężeniem o szerokości nie mniejszej od wymiaru poosiowego rozstawienia kanałów powietrza, ponadto suwaki obu zaworów odcinających mają zewnętrzne popychacze, wyprowadzone na zewnątrz po obu stronach korpusu, przez otwory w pokrywach komór zaworów odcinających mają zewnętrzne popychacze, wyprowadzone na zewnątrz, po obu stronach korpusu, przez otwory w pokrywach komór zaworów odcinających.

Znany z polskiego opisu nr 207615 rozdzielacz sterujący mający zastosowanie zwłaszcza w układach sterowania pilotowego zmechanizowanych obudów górniczych. Rozdzielacz jest urządzeniem umożliwiającym wywołanie hydraulicznego impulsu sterującego na drodze mechanicznego otwarcia zaworu zwrotnego. Rozdzielacz sterujący jest zabudowywany na płycie sterownia pilotowego. Rozdzielacz zawiera korpus z otworami przyłączy zasilających, otworami przyłączy spływowych i otworami przyłączy odbiornika oraz sterujące dźwignie. Korpus jest wyposażony w komory z osadzonymi w każdej z nich zespołami umiejscowionych osiowo elementów zaworowych. Zespół elementów zaworowych jest złożony z zasilającej tulei, w której osadzony jest suwliwie prowadnik z dociskową sprężyną, mający umiejscowiony na końcu kulisty element, zamykający zawór, odbiornikowej tulei i spływowej tulei, wyposażonej w osadzony suwliwie sterujący tłoczek z odbojową sprężyną, przy czym sterujący tłoczek ma stożkową powierzchnię przechodzącą w walcową powierzchnię pasowną ze spływowym gniazdem odbiornikowej tulei.

PL 221 977 B1

Znany z polskiego opisu nr 186937 rozdzielacz, sterowany hydraulicznie, charakteryzuje się tym, że gniazdo zaopatrzone jest w dwie ostre krawędzie, z których krawędź usytuowana jest nad stożkową powierzchnią elementu zaworu, a krawędź pod stożkową powierzchnią tłoczka, zaś zakończeniem powierzchni stożkowej tłoczka, rozłącznego z elementem zaworu, jest walcowa powierzchnia, suwliwie pasowana w cylindrycznym otworze gniazda. Układ zaworów, zwrotnego i spływowego, usytuowany jest osiowo i posiada jedno uszczelnienie suwliwe na tłoczku.

Znany ze zgłoszenia 376105 sterownik hydrauliczny impulsowy charakteryzuje się tym, że ma osiową przesuwną tulejkę, która na średnicy zewnętrznej ma ukształtowany stożek zaworu zwrotnego zasilającego a od czoła stożek zaworu spływowego, oraz trzpień sterowniczy, który ma na średnicy zewnętrznej kołnierz oporowy spełniający rolę ogranicznika wysuwu zewnętrznego trzpienia i jest zakończony z jednej strony od czoła gniazdem zaworu spływowego połączony osiowym i prostopadłym otworem z komorą odciążającą, a z drugiej strony zakończony kulistą końcówką, która współpracuje z dźwignią sterowniczą posiadającą ręczną blokadę na stały impuls ciśnienia. Przesuwna tulejka ma otwór przepływowy z jednej strony dla powstającego impulsu ciśnieniowego do sterowania zaworu wykonawczego a z drugiej strony w trzpieniu otwór, który po zamknięciu zaworu spływowego przechodzi do komory odciążającej współpracującej z dźwignią sterowniczą.

W dotychczas znanych rozwiązaniach zasada działania rozdzielaczy oparta jest o system zaworowy, suwakowy lub suwako-zaworowy. W położeniu neutralnym odbiorniki połączone są ze spływem a zasilanie odcięte od odbiorników. Przekierowanie przepływu cieczy hydraulicznej łączy się w pierwszej kolejności z zablokowaniem połączenia odbiornika ze spływem a następnie przez otwarcie odpowiedniego zaworu zwrotnego skierowanie jej do odbiornika.

W przedstawionych rozwiązaniach uwidocznione są rozdzielacze zaworowe lub suwakozaworowe sterowane ręcznie lub hydraulicznie. Generalnie zbudowane są z zaworów zasilających i spływowych. Zawory zasilające zbudowane są z zawieradła w postaci kuli lub stożka dociskanego do odpowiednio ukształtowanego gniazda sprężyną i ciśnieniem zasilającym. Ten typ zaworu definitywnie odcina zasilanie od odbiornika i spływu. Zawór spływowy uruchamiany jest wówczas, gdy jeden z elementów rozdzielacza przemieszczając się pod działaniem dźwigni lub impulsu hydraulicznego swoją powierzchnią stożkową zamyka połączenie odbiornika ze spływem.

W większości rozwiązań zamknięcie to następuje między zawieradłem zaworu zasilającego a ruchomym elementem zaworu spływowego. Po odcięciu połączenia odbiornika ze spływem następuje otwarcie zaworu zasilającego i skierowanie medium od zasilania do odbiornika.

We wszystkich przedstawionych rozwiązaniach między zaworem zasilającym a spływowym nie występuje żaden element pośredni.

Istotą rozwiązania pod nazwą rozdzielacz zaworowy jest zastosowanie elementu pośredniego w postaci ruchomej tulejki z gniazdem, posadowionej osiowo w tulejce prowadzącej między stożkową powierzchnią suwaka a zaworem zwrotnym usytuowanym w dolnej części rozdzielacza. Tulejka z gniazdem ma możliwość swobodnego osiowego przemieszczania się między tymi elementami. W dotychczas znanych rozwiązaniach taki element pośredni w postaci ruchomej tulejki nie występował. Istotą przedmiotowego rozwiązania dotychczas niestosowanego jest to, że po przesterowaniu dźwigni sterującej na skutek jej oddziaływania na suwak jego stożkowa powierzchnia po zetknięciu się z gniazdem w tulejce odcina odbiornik od spływu i dalej wspólnie przemieszczają się w kierunku zaworu zwrotnego i w końcowej fazie tego ruchu czołowa powierzchnia suwaka po zetknięciu się ze stożkiem zaworu odsuwa go od nieruchomego gniazda udrażniając połączenie między zasilaniem a odbiornikiem. Zastosowanie ruchomej tulejki z gniazdem umożliwia dalszy ruch suwaka razem z zaworem zwrotnym, co zapewnia możliwość zablokowania położenia dźwigni w jej skrajnych położeniach. Przesterowanie dźwignię z położenia skrajnego w pierwotne powoduje odwrócenie działania tzn. w pierwszej fazie ruchu następuje zetknięcie się stożka zaworowego z nieruchomym gniazdem i odcięcie zasilania od odbiornika. Dalszy ruch odbywają wspólnie suwak z ruchomą tulejką z gniazdem, aż do oparcia się jej o powierzchnię czołową tulejki górnej, przez co odbiornik zostaje połączony ze spływem. Pozostały ruch wykonuje jedynie suwak aż dźwignia zajmie położenie pierwotne. Cechą wyróżniającą przedmiotowe rozwiązanie jest również to, że ruchoma tulejka z gniazdem może swobodnie przemieszczać się w otworze tulejki prowadzącej a jej ruch osiowy ograniczony jest z jednej strony powierzchnią czołową tulejki górnej a z drugiej występem w tulejce prowadzącej i jest ona w tym otworze uszczelniona. Istotnym w tym rozwiązaniu jest to, że po szczelnym połączeniu powierzchni stożkowej suwaka z gniazdem i przy otwartym zaworze zwrotnym, na suwak działa siła odciążająca wynikająca z przedostania się medium z komory zasilania przez otwarty zawór zwrotny,

PL 221 977 B1 kanał poprowadzony równolegle do osi suwaka i promieniowy otwór do komory odciążenia powstałej z różnicy średnic górnej części suwaka i otworu prowadzącego w tulejce górnej.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na fig. 1, na której w jednym ciągu posadowione osiowo i stykające się ze sobą są: tulejka górna 5, tulejka prowadząca 6 i prowadnik stożka 7 wraz z nieruchomym gniazdem 4 i zaworem zwrotnym 3. W otworze głównym 23 tulejki prowadzącej 6 między powierzchnią stożkową 16 suwaka 1 a zaworem zwrotnym 3 usytuowana jest tulejka 2 z gniazdem 17 mogąca swobodnie przemieszczać się między nimi w obydwu kierunkach. Tulejka 2 jest tulejką dwuśrednicową o średnicach większej 26 i mniejszej 27 suwliwie przemieszczającą się w odpowiadającym im dwuśrednicowym otworze tulejki prowadzącej 6. W górnej części 34 suwaka 1 na sworzniu 10 znajduje się dźwignia 9 mogąca przemieszczać się z położenia pierwotnego 32 w położenie skrajne 33 i z powrotem. W wyniku jej przesterowania następuje zetknięcie się powierzchni stożkowej 16 suwaka 1 z gniazdem 17 tulejki 2 w wyniku czego następuje odcięcie przepływu medium od komory odbiornika 12 do komory spływowej 13. Dalszy obrót dźwigni 9 powoduje to, że suwak 1 wraz z tulejką 2 przemieszczają się wspólnie w kierunku zaworu zwrotnego 3 posadowionego w prowadniku stożka 7 i dociskanego do nieruchomego gniazda 4 sprężyną 8. Po zetknięciu się powierzchni czołowej 21 popychacza 19 z zaworem zwrotnym 3 następuje jego przesunięcie i połączenie komory zasilania 11 z komorą odbiornika 12. Zastosowanie ruchomej tulejki 2 umożliwia dalszy ruch suwaka i wraz z zaworem zwrotnym 3, co skutkuje zablokowaniem ruchu powrotnego dźwigni 9. W trakcie ruchu powrotnego dźwigni 9 związanego z przesterowaniem jej z położenia skrajnego 33 w położenie pierwotne 32, w pierwszej fazie wszystkie trzy elementy: zawór zwrotny 3, tulejka 2 i suwak 1 poruszają się wspólnie. Po zetknięciu się zaworu zwrotnego 3 z nieruchomym gniazdem 4 dalej już tylko poruszają się wspólnie suwak 1 z tulejką 2. Gdy tylko tulejka 2 zetknie się swoją powierzchnią pierścieniową 25 z powierzchnią czołową 18 tulejki górnej 5 ostatnią fazę ruchu wykonuje tylko suwak 1. W pierwszej fazie ruchu odcinana jest komora odbiornika 12 od komory zasilania 11, natomiast w ostatniej fazie udrażniane jest połączenie komory spływowej 13 z komorą odbiornika 12. Tak więc osiowy ruch tulejki 2 uszczelnionej w tulejce prowadzącej 6 uszczelką 31 ograniczany jest w jej skrajnych położeniach powierzchnią czołową 18 tulejki górnej 5 i występem 30 w tulejce prowadzącej 6. Korpus 24 posiada kanał 15, którym po otwarciu zaworu zwrotnego 3 i zapewnieniu szczelnego połączenia między stożkową powierzchnią 16 suwaka 1 i gniazdem 17 tulejki 2 medium z komory zasilania 11 po wypełnieniu komory odbiornika 12 przedostaje się promieniowym otworem 29 do komory odciążenia 14 utworzonej z różnicy średnic górnej części suwaka 34 i średnicy suwaka 35. Wypełnienie cieczą komory odciążenia 14 zmniejsza siłę potrzebną do utrzymania dźwigni 9 w położeniu skrajnym 33.

Zasada działania rozdzielacza zaworowego z ruchomym gniazdem przesuwnym przeznaczonego do sterowania kierunkiem przepływu medium hydraulicznego oparta jest o działanie rozdzielacza trzydrogowego dwupołożeniowego sterowanego ręcznie z zastosowaniem ruchomej tulejki 2 z gniazdem 17. W położeniu pierwotnym 32 dźwigni 9 przepływ cieczy hydraulicznej z komory zasilania 11 do komory odbiornika 12 jest zamknięty przez szczelne doleganie zaworu zwrotnego 3 do nieruchomego gniazda 4, zaś połączenie komory odbiornika 12, z komorą spływową 13, jest drożne i ciecz hydrauliczna może przepływać z komory odbiornika 12 przez pierścieniową komorę 28 gniazdo 17 do komory spływowej. W drugim położeniu skrajnym 33 dźwigni 9 zetknięcie się powierzchni stożkowej 16 suwaka 1 z gniazdem 17 odcina przepływ cieczy od komory odbiornika 12 do komory spływowej 13, a przez otwarty zawór zwrotny 3 ciecz hydrauliczna przepływa od komory zasilania 11 otworami promieniowymi 20 w prowadniku stożka 7, otworami promieniowymi 22 w tulejce prowadzącej 6 do komory odbiornika 12.

Takie rozwiązanie zaworu sterującego przepływem może być szczególnie przydatne przy doprowadzaniu impulsów sterowniczych przedmiotowego zaworu do trzydrogowych dwupołożeniowych zaworów przystosowanych do dużego natężenia przepływu cieczy hydraulicznej gdyż ze względu na zastosowanie ruchomej tulejki z gniazdem istnieje możliwość blokowania skrajnych położeń dźwigni dla podtrzymania funkcji sterowniczych bez konieczności ingerencji operatora. Zawór sterujący przepływem z powodzeniem może być wykorzystywany tam gdzie zachodzi konieczność sterowania urządzeń wielkoprzepływowych zaworem o małym natężeniu przepływu przy użyciu niewielkich sił potrzebnych do przesterowania dźwigni sterujących.

Claims (7)

1. Rozdzielacz zaworowy przeznaczony do sterowania kierunkiem przepływu medium hydraulicznego zwłaszcza w odniesieniu do zaworów wykonawczych, znamienny tym, że posiada ruchomą tulejkę 2 z gniazdem 17, posadowioną suwliwie w otworze głównym 23 tulejki prowadzącej 6 pomiędzy powierzchnią stożkową 16 suwaka 1 a zaworem zwrotnym 3, mogącą się przemieszczać między nimi w obydwu kierunkach.

2. Rozdzielacz zaworowy według zastrz. 1, znamienny tym, że w wyniku przesterowania dźwigni 9 gniazdo 17 tulejki 2 po zetknięciu się z powierzchnią stożkową 16 suwaka 1 odcina przepływ pomiędzy komorą odbiornika 12 a komorą spływową 13 a następnie wspólnie z suwakiem 1 przemieszcza się w kierunku zaworu zwrotnego 3 i po zetknięciu się z nim powierzchnią czołową 21 suwaka 1 otwiera go łącząc komorę zasilania 11 z komorą odbiornika 12.

3. Rozdzielacz zaworowy według zastrz. 1, znamienny tym, że po zetknięciu się powierzchni stożkowej 16 suwaka 1 z gniazdem 17 tulejki 2 i powierzchni czołowej 21 suwaka 1 z zaworem zwrotnym 3 istnieje możliwość dalszego ruchu suwaka 1, umożliwiając zablokowanie skrajnego położenia 33 dźwigni 9.

4. Rozdzielacz zaworowy według zastrz. 1, znamienny tym, że w wyniku obrotu dźwigni 9 z położenia skrajnego 33 w położenie pierwotne 32, suwak 1, tulejka 2 z gniazdem 17 i zawór zwrotny 3 przemieszczają się wspólnie aż do zetknięcia się zaworu zwrotnego 3 z nieruchomym gniazdem 4, dalszy ruch wykonują wspólnie suwak 1 i tulejka 2 aż do zetknięcia się pierścieniowej powierzchni 25 tulejki 2 z powierzchnią czołową 18 tulejki górnej 5 a ostatnią fazę ruchu wykonuje tylko suwak 1.

5. Rozdzielacz zaworowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ruch tulejki 2 z gniazdem 17 ograniczony jest w jego skrajnych położeniach powierzchnią czołową 18 tulejki górnej 5 i występem 30 w tulejce prowadzącej 6.

6. Rozdzielacz zaworowy według zastrz. 1, znamienny tym, że tulejka 2 z gniazdem 17 uszczelniona jest w otworze głównym 23 uszczelką 31.

7. Rozdzielacz zaworowy według zastrz. 1, znamienny tym, że po szczelnym połączeniu powierzchni stożkowej 16 suwaka 1 z gniazdem 17 tulejki 2, przy otwartym zaworze zwrotnym 3, na suwak 1 działa siła odciążająca wynikająca z przedostania się medium z komory zasilania 11 przez otwarty zawór zwrotny 3, kanał 15 i promieniowy otwór 29 do komory odciążenia 14 utworzonej z różnicy średnic górnej części suwaka 34 i otworu prowadzącego 35 w tulejce górnej 5.