PL223102B1 - Zawór, zwłaszcza uruchamiający cylinder hydrauliczny, oraz sposób zapinania korpusu obudowy za pomocą zaworu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy zaworu, zwłaszcza uruchamiającego cylinder hydrauliczny, zwłaszcza cylinder narożny korpusu obudowy w kopalni podziemnej, obejmujący tłok zaworu, który zamyka kanał przepływowy wewnątrz zaworu.

Wynalazek dotyczy również sposobu zapinania korpusu obudowy za pomocą zaworu tego rodzaju.

Zawory tego rodzaju są znane i służą do uruchamiania zwłaszcza cylindra narożnego przełączanego przegubowo przy korpusach obudowy tarczy pomiędzy pokrywą stropu i tarczą łamaną, który służy do stabilizacji jeszcze niezapiętej obudowy tarczy przy eksploatacji rabunkowej. W tym celu cylindry narożne w stanie eksploatacji rabunkowej korpusu obudowy tarczy muszą być zaryglowane hydraulicznie.

W szczególności z polskiego opisu patentowego nr PL 131117 znany jest sterownik hydraulic zny impulsowy zawierający trzpień sterowniczy z osiowym otworem, przesuwany dźwignią manualną, który to trzpień znajdując się pod naprężeniem sprężyny zamyka zawór spływowy, natomiast po uruchomieniu dźwigni i pokonaniu naprężenia sprężyny trzpień powoduje przemieszczenie współpracującej z nim współosiowej tulejki i otwarcie zaworu zasilającego, przy czym trzpień sterowniczy jest połączony z jednej strony osiowym i prostopadłym otworem z komorą odciążającą, a z drugiej strony zamknięty końcówką kulistą.

Ponadto z opisu patentowego nr PL 184047 znany jest blok automatycznego sterowania hydraulicznego zwłaszcza do układów hydraulicznych zmechanizowanych obudów ścianowych, zawierający dwa zawory progowe, sterujące rozpieraniem stojaka hydraulicznego, z których każdy zawiera osadzone posobnie, osiowo tłoczek różnicowy zaworu zasilającego i tłoczek różnicowy zaworu spływowego. Różnicowy tłoczek zaworu spływowego osadzonego w zaworze zasilającym styka się z s uwakiem zaopatrzonym w wewnętrzną komorę, otwartą od strony komory spływu, a z drugiej strony jest obciążony napięciem sprężyny talerzowej.

Kolejny z polski patent nr PL168135 ujawnia rozdzielacz zaworowy posiadający dwa układy zaworowe oraz centralnie usytuowany wodzik z przechodzącą przez niego pionową dźwignią, z czołami wodzika współpracują skręcone ze sobą suwaki o trzystopniowo zmiennej średnicy, przy czym na środkowej średnicy suwaków umieszczone są grzybki zamykające zawory obciążone sprężynami. Przesuwając za pomocą dźwigni wodzik z położenia nominalnego przesuwa się jednocześnie suwaki i po pokonaniu siły napięcia sprężyny powoduje się otwarcie połączenia pomiędzy komorą zasilania i sterowania, a zamyka połączenie pomiędzy komorą sterowania i komorą spływu.

Znany jest również ze zgłoszenia patentowego nr P-376105 sterownik impulsowy sterowany ręcznie za pomocą dźwigni, posiadający przesuwną osiowo tulejkę, na której jednym końcu znajduje się stożek zaworu zasilającego, a na drugim końcu stożek zaworu spływowego oraz trzpień sterowniczy, z jednego końca połączony osiowym i prostopadłym otworem z komorą odciążającą, a z drugiego końca zakończony końcówką współpracującą z dźwignią sterowniczą.

Zawór, zwłaszcza uruchamiający cylinder hydrauliczny, zwłaszcza cylinder narożny korpusu obudowy w kopalni podziemnej, zawierający co najmniej tłok zaworu, który zamyka kanał przepływowy wewnątrz zaworu, przy czym kanał przepływowy przebiega poza tłokiem zaworu, a zawór zaop atrzony jest w podłączenie obiegu powrotnego R do przyłączenia przy obiegu powrotnym R, który połączony jest na stałe z tłokiem zaworu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że tłok zaworu połączony jest z obu stron do podłączenia obiegu powrotnego R oraz tym, że tłokowi zaworu przyporządkowany jest tłok sterujący, który zaopatrzony jest w zamknięte denko tłoka.

Korzystnie, tłok zaworu jest obciążany sprężyną.

Korzystnie, obciążany sprężyną tłok zaworu jest połączony z podłączeniem obiegu powrotnego R na swoim przeciwnym do sprężyny końcu.

Korzystnie, jedna strona tłoka sterującego połączona jest z przewodem sterującym, a jego druga strona połączona jest z podłączeniem obiegu powrotnego.

Korzystnie, tłok sterujący zamontowany jest w stosunku do tłoka zaworu z uszczelnieniem i/lub z jednym punktem podparcia.

Korzystnie, obydwie strony czołowe tłoka zaworu zasadniczo posiadają taką samą powierzchnię.

Korzystnie, tłok sterujący ma hydraulicznie czynną powierzchnię czołową, korzystnie, sześć razy większą od korespondującej, hydraulicznie czynnej powierzchni współpracującej tłoka zaworu.

PL 223 102 B1

Korzystnie, przewidziane są dwa tłoki zaworu, przy czym kanał przepływowy przebiega poza tłokiem zaworu, zaś zawór zaopatrzony jest w podłączenie obiegu powrotnego R do podłączenia obiegu powrotnego R, który to obieg połączony jest trwale z obydwoma tłokami zaworu.

Sposób zapinania korpusu obudowy za pomocą zaworu opisanego powyżej, w którym do sterowania cylindra narożnego przewiduje się dwa tłoki zaworu, każdy z jednym podłączeniem sterującym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że podczas zapinania obydwa podłączenia sterujące obciąża się równocześnie ciśnieniem P i powodując wysuwanie się cylindra narożnego, w taki sposób, że znajduje się on jednak pod wpływem nadciśnienia, kiedy pokrywa tarczy zostaje dosunięta do stropu.

Zaletą niniejszego wynalazku jest stworzenie zaworu wymienionego na wstępie rodzaju, który jest niezawodnie włączany i przy którym siły oddziaływujące na gniazdo zaworowe zaworu są zredukowane.

Przez podłączenie tłoka zaworu do powrotnego przewodu systemu hydraulicznego, siły oddziaływujące na gniazdo zaworowe zaworu, do którego przyciskany jest przez sprężynę tłok zaworu, są znacząco zredukowane, ponieważ do otwarcia tłoka zaworu, z uwagi na jego połączenie z ruchem powrotnym konieczne są już tylko względnie niewielkie siły.

Zalety rozwiązania według pierwszego zalecanego przykładu wykonania wynikają z tego, że tłok zaworu obciążany jest sprężyną i połączony przy swoim końcu od strony sprężyny z przyłączeniem przewodu powrotnego. Osiągana jest przez to wspomniana już redukcja sił oddziaływujących na gniazdo zaworowe. Może być ona osiągnięta także przez to, że tłok zaworu swoim, leżącym przeciwległe do sprężyny końcem, połączony jest z przyłączeniem przewodu powrotnego. Dalsza redukcja sił może nastąpić przez połączenie tłoka zaworu po obydwu stronach z przyłączeniem przewodu powrotnego.

Korzystne sterowanie tłoka zaworu może nastąpić przez tłok sterujący, który zaopatrzony jest w zamknięte denko tłoka, przy czym tłok sterujący w stosunku do tłoka zaworu może być uszczelniony i/lub zamontowany z jednostronnym podparciem. W ten sposób daje się zbudować z pomocą tylko bardzo niewielu części konstrukcyjnych; mianowicie: obudowy zaworu, tłoka zaworu i tłoka sterującego, w sposób finansowo korzystny zawór nadający się do sterowania cylindra narożnego.

W kolejnym zalecanym przykładzie wykonania, obydwie strony czołowe tłoka zaworu zasadniczo charakteryzują się taką samą powierzchnią, co przynosi minimalizację sił występujących przy otwieraniu i zamykaniu.

Dodatkowo wykonany zgodnie z wynalazkiem zawór może być uruchamiany wyłącznie poprzez to, że przy każdym dołączeniu ciśnienia, ciśnienie istniejące jest wyższe od ciśnienia powrotnego. Ma to tę zaletę, że zawór może zostać włączony tylko przez taką różnicę ciśnienia, a nie poprzez ciśnienie spiętrzenia.

W dalszym korzystnym przykładzie wykonania hydraulicznie czynna powierzchnia czołowa przyporządkowanego tłokowi zaworu tłoka sterującego jest sześciokrotnie większa niż odpowiednia czynna hydraulicznie przeciwległa powierzchnia tłoka zaworu. Również to przyczynia się do tego, że siły występujące przy uruchamianiu zaworu są zmniejszone.

Według kolejnej zalecanej postaci wykonania przewidziane mogą być dwa tłoki zaworu, przy czym kanał przepływu nie przebiega przez tłok zaworu i przy czym zawór charakteryzuje się przyłączeniem obiegu powrotnego do przyłączenia przy ruchu powrotnym, które jest połączone trwale z obydwoma tłokami zaworu. Przy tym przykładzie wykonania, obok obydwu przewodów sterujących, istnieje jeszcze trzecie odniesienie, mianowicie poprowadzenie ruchu powrotnego przy zaworze, co powoduje, że każdorazowy wzrost ciśnienia w stosunku do obiegu powrotnego jest impulsem sterującym. Znane dotychczas w technice zawory były montowane tylko pomiędzy obydwoma przyłączeniami cylindra hydraulicznego. Stąd w zaworze jako impuls włączający mogły być używane tylko absolutne poziomy ciśnienia lub różnica pomiędzy obydwoma przewodami sterowania. Otwarcie tylko jednej strony albo równoczesne otwarcie obydwóch stron przez cały obszar ciśnienia nie było przy tym możliwe. W opisywanej powyżej postaci wykonania ciśnienie na pierwszy przewód sterujący może jednak odblokować pierwszy układ zaworu, a ciśnienie na drugi przewód sterujący, drugi układ zaworu. Jeżeli na obydwóch przewodach sterujących istnieje ciśnienie, to obydwa zawory, które są zamknięte względem atmosfery, powinny być otwarte.

Ciśnienie spiętrzone, tzn. zwiększone ciśnienie w obiegu powrotnym, nie włączy jednak zaworu, ponieważ te są połączone z obiegiem powrotnym, w przypadku gdy przy przewodach sterujących nie występuje ciśnienie. Jeżeli jednak przy obydwóch przewodach sterujących występuje ciśnienie, które jest równe ciśnieniu zwrotnemu, to zawór nie włączy się. W przypadku jednak gdy ciśnienie przy

PL 223 102 B1 pierwszym i/lub drugim przewodzie sterującym jest większe niż ciśnienie obiegu zwrotnego, to wó wczas włącza się pierwszy i/lub drugi zawór.

Ponieważ jako sygnał włączenia przyjmowane jest tylko podwyższenie ciśnienia względem obiegu powrotnego, ciśnienie sterujące może być utrzymywane na bardzo niskim poziomie. W prakt yce odgrywa to ważną rolę, gdyż podczas eksploatacji ciśnienie w systemie spada na około jedną trzecią z 300 bar, a w obiegu powrotnym może także wzrosnąć do 80 bar.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ połączeń do sterowania cylindra narożnego z zastosowaniem zaworów według wynalazku oraz fig. 2 - przekrój przez podwójny zawór cylindra narożnego.

Zawór według wynalazku w zalecanym przykładzie wykonania przedstawiono na fig. 1, która pokazuje schematycznie cylinder narożny 10, który ma przestrzeń pierścieniową 12 i przestrzeń tłoka 14 połączone z jednostką zaworową 16, która zaopatrzona jest w dwa zawory zwrotne 18 i 20 obiegu powrotnego, które mogą zostać odblokowane hydraulicznie i umieszczone są we wspólnym bloku 21 zaworu (fig. 2), przy czym zawór zwrotny 18 odcina przewód 22 przestrzeni pierścieniowej, a zawór zwrotny 20 odcina przewód 26 przestrzeni tłoka. Dla zabezpieczenia przeciwko nadciśnieniu przewód 22 przestrzeni pierścieniowej połączony jest z zaworem nadciśnieniowym, a przewód 26 przestrzeni tłoka połączony jest z zaworem nadciśnieniowym 28. Zawory nadciśnieniowe 24 i 28 mogą być zaplanowane przy samym cylindrze narożnym albo przy jego zaworze.

Jednostka zaworowa 16 posiada, oprócz podłączeń przewodu 22 przestrzeni pierścienia oraz przewodu 26 przestrzeni tłoka, jak i podłączeń zaworów nadciśnieniowych 24 i 28, łącznie 3 dalsze podłączenia ciśnieniowe, a mianowicie: podłączenie powrotne R do połączenia w obieg powrotny układu hydraulicznego, jak również dwa podłączenia ciśnieniowe P1 i P2 włączanymi przez (nieprzedstawione) zawory. Podłączenie ciśnieniowe P1 poprowadzone jest do zaworu zwrotnego 18 i przechodzi następnie w przewód 22 przestrzeni pierścienia, podczas gdy podłączenie ciśnieniowe P2 połączone jest z zaworem zwrotnym 20, którego ujście połączone jest z przewodem 26 przestrzeni tłoka. Do odblokowania zaworów zwrotnych podłączenie ciśnieniowe P1 połączone jest przez pierwszy przewód sterujący 30 z podłączeniem sterującym 32 zaworu zwrotnego 20, a podłączenie ciśni eniowe P2 połączone jest przez następny przewód sterujący 34 z podłączeniem sterującym 36 zaworu zwrotnego 18.

Fig. 2 przedstawia przekrój przez blok 21 zaworu, w którym umieszczony jest pierwszy zawór zwrotny 18 i drugi zawór zwrotny 20. Pierwszy zawór zwrotny 18 zawiera tłok 40 zaworu, który jest dociskany przez sprężynę 42 do szczelnego gniazda 44, które podpierane jest przez pierścień oporowy 46 na obudowie. Dzięki temu tłok 40 zaworu zamyka kanał przepływowy wewnątrz zaworu, który prowadzi od podłączenia ciśnieniowego P1 przez kanał 48 od strony wejścia do kanału 50 od strony wyjścia, połączonego z przewodem 22 przestrzeni pierścieniowej. Jak wynika przy tym z rysunku, przepływowy kanał 48, 50 nie przebiega przez tłok zaworu.

Tłok 40 zaworu jest wykonany zasadniczo jako cylindryczny element konstrukcyjny i posiada koncentryczny otwór przelotowy 52, który łączy ze sobą obydwie strony czołowe tłoka 40 zaworu, przy czym obie strony czołowe tłoka zaworu 40 charakteryzują się prawie równymi powierzchniami. Otwór przelotowy 52 połączony na swoim końcu od strony sprężyny z przewodem 54, który połączony jest z kolei z podłączeniem powrotnym R. Przez to zarówno strona przednia, jak i odwrotna strona tłoka 40 zaworu połączona jest trwale przez swój cały przekrój poprzeczny z obiegiem powrotnym.

Tłok 40 zaworu jest wprowadzony na swoim końcu leżącym po przeciwnej stronie w stosunku do sprężyny 42 w tłok sterujący 56 wykonany w przekroju poprzecznym w kształcie litery „U” i posiadający zamknięte denko. Tłok sterujący 56 jest uszczelniany pierścieniem uszczelniającym o przekroju „O” w stosunku do tłoka 40 zaworu i zamontowany z kolei z jednostronnym podparciem i uszczelnieniem w otworze bloku 21 zaworu. Tłok sterujący 56 połączony jest od strony wejścia z podłączeniem sterującym 36, tak że przy obciążeniu podłączenia P2 ciśnieniem, tłok sterujący 56 jest obciążony ciśnieniem przez przewód 34 i porusza się (fig. 2) na lewo. Skoro tylko tłok 40 zaworu przylegnie swoją stroną czołową do dna tłoka sterującego 56, tłok 40 zaworu poruszany jest na lewo przy dalszym o bciążaniu skierowanym przeciwko sile sprężyny 42; przez to zawór otwiera się, a płyn hydrauliczny może przepłynąć z kanału 50 do kanału 48. Podczas całego procesu przewód 54, a tym samym także otwór 52 tłoka 40 zaworu, połączony jest z obiegiem powrotnym R.

Drugi zawór zwrotny 20 zbudowany jest w podobny sposób, jak opisany uprzednio pierwszy zawór zwrotny, stąd dalsze dokładne objaśnienie jego konstrukcji zostało pominięte. Należałoby tylko zauważyć, że podłączenie sterowania 32 drugiego zaworu zwrotnego, które połączone jest z denkiem

PL 223 102 B1 tłoka sterującego, przez przewód 30 połączone jest z podłączeniem ciśnieniowym P1 tak, że płyn hydrauliczny może płynąć z powrotem z przestrzeni 14 tłoka przez przewód 26 przestrzeni tłoka i otwarty zawór zwrotny 20.

Jak przedstawiono dalej na fig. 2, hydraulicznie czynna powierzchnia czołowa tłoka sterującego 56 tzn. powierzchnia zwrócona w kierunku podłączenia ciśnieniowego, jest znacznie większa, a zwłaszcza około sześciu razy tak duża jak korespondująca, hydraulicznie czynna, powierzchnia współprac ująca tłoka zaworu, która utworzona jest zasadniczo przez odcinek promieniowy, do którego przylega sprężyna 42. Także hydraulicznie czynna powierzchnia gniazda zaworowego 44 jest tylko niewiele większa od średnicy otworu 53, do którego wprowadzony jest z uszczelnieniem tłok 40 zaworu.

Uprzednio opisana jednostka zaworowa pozwala tak sterować cylindrem narożnym korpusu obudowy w kopalni podziemnej, że przy równoczesnym obciążeniu podłączeń ciśnieniowych P1 i P2 ciśnieniem cylindra hydraulicznego przekrój poprzeczny tłoczyska zostaje wysunięty, przy czym przy dopasowaniu pokrywy do stropu, można na cylinder narożny oddziaływać nadciśnieniem.

Wykaz odnośników cylinder narożny przestrzeń pierścienia przestrzeń tłoka jednostka zaworowa

18, 20 zawór zwrotny blok zaworu przewód przestrzeni pierścienia zawór nadciśnieniowy przewód przestrzeni tłoka zawór nadciśnieniowy przewód sterujący podłączenie sterujące przewód sterujący podłączenie sterujące tłok zaworu sprężyna gniazdo zaworowe pierścień podporowy pierwszy kanał drugi kanał otwór przelotowy otwó r przewód tłok sterujący

P1 , P2 podłączenia ciśnieniowe

R obieg powrotny

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór, zwłaszcza uruchamiający cylinder hydrauliczny, zwłaszcza cylinder narożny korpusu obudowy w kopalni podziemnej, zawierający co najmniej tłok zaworu, który zamyka kanał przepływowy wewnątrz zaworu, przy czym kanał przepływowy przebiega poza tłokiem zaworu, a zawór zaopatrzony jest w podłączenie obiegu powrotnego (R) do przyłączenia przy obiegu powrotnym (R), który połączony jest na stałe z tłokiem zaworu, znamienny tym, że tłok (40) zaworu połączony jest z obu stron do podłączenia obiegu powrotnego (R) oraz tym, że tłokowi (40) zaworu przyporządkowany jest tłok sterujący (56), który zaopatrzony jest w zamknięte denko tłoka.
2. 2. Zawór według zastrz. 1, znamienny tym, że tłok (40) zaworu jest obciążany sprężyną (42).
3. 3. Zawór według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obciążany sprężyną (42) tłok (40) zaworu jest połączony z podłączeniem obiegu powrotnego (R) na swoim przeciwnym do sprężyny (42) końcu.

   PL 223 102 B1
4. 4. Zawór według jednego z zastrz. 1-3, znamienny tym, że jedna strona tłoka sterującego (56) połączona jest z przewodem sterującym, a jego druga strona połączona jest z podłączeniem obiegu powrotnego.
5. 5. Zawór według jednego z zastrz. 1-4, znamienny tym, że tłok sterujący (56) zamontowany jest w stosunku do tłoka (40) zaworu z uszczelnieniem i/lub z jednym punktem podparcia.
6. 6. Zawór według jednego z zastrz. 1-5, znamienny tym, że obydwie strony czołowe tłoka (40) zaworu zasadniczo posiadają taką samą powierzchnię.
7. 7. Zawór według jednego z zastrz. 1-6, znamienny tym, że tłok sterujący (56) ma hydraulicznie czynną powierzchnię czołową, korzystnie, sześć razy większą od korespondującej, hydraulicznie czynnej powierzchni współpracującej tłoka zaworu.
8. 8. Zawór według jednego z zastrz. 1-7, znamienny tym, że przewidziane są dwa tłoki (40) zaworu, przy czym kanał przepływowy (48, 50) przebiega poza tłokiem zaworu (40), zaś zawór zaopatrzony jest w podłączenie obiegu powrotnego (R) do podłączenia obiegu powrotnego (R), który to obieg połączony jest trwale z obydwoma tłokami (40) zaworu.
9. 9. Sposób zapinania korpusu obudowy za pomocą zaworu określonego zastrz. 1-8, w którym do sterowania cylindra narożnego przewiduje się dwa tłoki zaworu, każdy z jednym podłączeniem sterującym, znamienny tym, że podczas zapinania obydwa podłączenia sterujące obciąża się równ ocześnie ciśnieniem (P) i powodując wysuwanie się cylindra narożnego, w taki sposób, że znajduje się on jednak pod wpływem nadciśnienia, kiedy pokrywa tarczy zostaje dosunięta do stropu.