PL226859B1 - Zawór wielodrogowy rozdzielajacy ztłoczkiem srubowym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zawór wielodrogowy rozdzielający z tłoczkiem śrubowym do sterowania kierunkiem i natężeniem przepływu w hydraulicznych i pneumatycznych układach sterowania i regulacji. Może on również znaleźć zastosowanie w serwonapędach cechujących się dużą dokładnością pozycjonowania.

Dotychczas w układach sterowania i serwonapędach znanych jest i stosowanych kilka typów zaworów wielodrogowych. Głównymi elementami konstrukcyjnymi tych zaworów jest para suwakowa, składająca się z suwaka i tulei. Kształt tych elementów definiuje liczbę łączonych dróg oraz położeń sterujących. Tłoczki zaworów zbudowane są w postaci wałków o różnych średnicach. Suwak wykonuje ruch posuwisto - zwrotny, wymuszony elementem zadającym. W krawędziach tłoczków suwaka zaworów wykonuje się zwykle specjalne nacięcia, przez które przepływa ciecz robocza. Ich kształt determinuje charakterystykę zmian przepływu cieczy w funkcji przesunięcia suwaka. Nacięcia te mogą przyjmować różny kształt, najczęściej trójkątny, rzadziej prostokątny, półokrągły, sinusoidalne itp. Wybór kształtu krawędzi determinuje wielkość rozdzielacza, maksymalne ciśnienie robocze, dopuszczalną wartość przecieków oraz możliwościami wykonawczymi producenta. Sprężyny, stosowane w zaworach, pozwalają też na ustalenie naprężenia wstępnego. Wymuszają także przesunięcie suwaka do położenia środkowego (zerowego) po zaniku zasilania zaworu. Sprężyny w zaworach przełączających, spełniają w zasadzie tylko to ostatnie zadanie.

Zawory produkowane są w wariantach jedno-, dwu- a nawet trójstopniowych. Im większa liczba stopni, tym jest większe nominalne natężenie przepływu zaworu.

W opisie patentowym US 8387659 B2 zaworu opisano konstrukcję suwaka, którego profil został ukształtowany w taki sposób by równoważyć siły hydrodynamiczne działające na parę suwakową. Geometria linii profilu stanowi połączenie kilku promieni okręgu.

Z opisu patentowego US 6688332 B2 znany jest zawór wielodrogowy wyposażony w mechanizm dźwigniowy oraz układ dwóch suwaków. Przemieszczenie jednego z nich, powoduje synchroniczne przemieszczenie drugiego. Zawór dedykowany jest do sterowania kierunkiem przepływu płynu pod ciśnieniem.

W artykule autorstwa J. Braz, Schwartz C., De Negri V. J., Climaco J. V. pt. „Modeling and analysis of an auto-adjustable stroke end cushioning device for hydraulic cylinders, opublikowanym w Soc. Mech. Sci. & Eng. vol.27 no.4 Rio de Janeiro Oct./Dec. 2005, opisano zawór elektrohydrauliczny, w którym zastosowano suwak z niesymetrycznie wykonanymi bloczkami sterującymi. Stanowią one dwa walce o różnych średnicach dobranych ze względu na żądaną charakterystykę przepływu. Dzięki temu uzyskano mechaniczną kompensację wpływu niesymetrycznego obciążenia zaworu, np. siłownikiem z jednostronnym tłoczyskiem. W opisie patentowym US 4941508 A zaprezentowano zawór z drążonym suwakiem w formie tulei z otworami sterującymi. Dzięki temu olej hydrauliczny nie tylko opływa suwak, ale także stanowi dla niego drogę przepływu.

W książce autorstwa Wiesława Szenajcha pt. „Napęd i sterowanie pneumatyczne wydanej przez Wydawnictwa Naukowo-Techniczne w 2013 r. opisano szereg konstrukcji zaworów rozdzielających dwu i wielodrogowych. Funkcje elementów sterujących kierunkiem i natężeniem przepływu w małych zaworach pełni grzybek, a w przypadku większych - suwak. Opisane w biuletynie informacyjnym firmy BIBUS MENOS nr 25(77)2010 rozwiązanie pneumatycznego zaworu firmy Camozzi/Linator posiada zespół tłoczka obrotowego wbudowanego w nabój zaworowy, z którego wyprowadzone są kanały do gniazd pneumatycznych. Tłoczek obrotowy wykonując ruch obrotowy otwiera lub przesłania kanały przepływowe, regulując w ten sposób natężenia przepływu.

Opisane rozwiązania charakteryzują istotne ograniczenia w zakresie uzyskania dużej dynamiki przemieszczania elementu regulującego przepływ. Ponadto elementy służące do uzyskania tego przemieszczenia komplikują konstrukcję i zwiększają gabaryty zaworu. W zaworach wielodrogowych uzyskanie precyzyjnej zmiany natężenia przepływu wymaga bardzo dokładnego wykonania kanałów przepływowych, zwłaszcza w przypadku, gdy konieczne jest uzyskanie pożądanej charakterystyki przepływowej. Ograniczenie stanowi również możliwość kształtowania charakterystyki przepływowej, bardzo istotna w serwozaworach. Z opisu patentowego CA 2212942 oraz CN 000203404471, znane są rozwiązania w których zewnętrzna powierzchnia tłoczka śrubowego zaworu wykonana jest w formie przynajmniej linii śrubowej. Zawory przedstawione w opisach CA 2212942 oraz CN 000203404471 regulują jedynie przepływ medium, ale nie jego kierunek. Zawór według wynalazku pozwala na taką regulację przez co możliwe wykorzystanie takiego zaworu do sterowania napędami hydraulicznymi.

PL 226 859 B1

Zawór wielodrogowy rozdzielający z tłoczkiem śrubowym według wynalazku posiada tłoczek śrubowy z czopem, umożliwiającym połączenia z zewnętrznym urządzeniem napędowym np. silnikiem. A tłoczek ten jest osadzony współśrodkowo w cylindrycznym gnieździe korpusu zaworu. Przy czym zewnętrzna powierzchnia tłoczka wykonana jest w formie więcej niż jednej linii śrubowej, której skok uzależniony jest od ilości kanałów w korpusie zaworu. Kanały w korpusie zaworu służą do doprowadzenia i odprowadzenia powietrza, oleju lub innego medium. Zawór wielodrogowy rozdzielający z tłoczkiem śrubowym według wynalazku umożliwia precyzyjną regulację natężenia przepływu, dowolne kształtowanie charakterystyki przepływowej, a także bezpośrednie połączenie z urządzeniem napędowym oraz dużą dynamiką zmiany natężenia przepływu medium. Korzystnym rozwiązaniem według wynalazku jest kiedy zewnętrzna powierzchnia tłoczka wykonana jest w formie podwójnej linii śrubowej, której skok uzależniony jest od ilości kanałów w korpusie zaworu.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zawór w przekroju osiowym.

Zawór wielodrogowy rozdzielający z tłoczkiem śrubowym 1 zbudowany jest z korpusu 2, w którym jest wykonany otwór 3 o przekroju kołowym stanowiący cylindryczne gniazdo korpusu. Otwór zaślepiony jest korkiem nieuwidocznionym na rysunku, umieszczonym w końcowej części otworu 3. W korpusie 2 wykonany jest otwór 4, do którego dopływa medium. Dwa otwory 5 służą do doprowadzenia lub odprowadzenia medium i połączone są odpowiednimi elementami zewnętrznych urządzeń wykonawczych na przykład siłownikiem. Skrajne dwa otwory 6 w korpusie służą jako otwory odpływowe medium. W otworze 3 stanowiącym cylindryczne gniazdo korpusu umieszczony jest współśrodkowo tłoczek śrubowy 1 zakończony czopem służącym do połączenia z elementem wywołującym jego ruch obrotowy. Zewnętrzna powierzchnia 7 tłoczka śrubowego 1 wykonana jest w postaci podwójnej linii śrubowej o skoku zależnym od ilości dróg przepływu medium. Zmiana natężenia przepływu od przepływu zerowego do maksymalnego odbywa się przez obrót tłoczka śrubowego 1 i stopniowe odsłanianie otworów 4, 5 i 6. Zmiana kierunku obrotu tłoczka śrubowego 1 powoduje zmianę kierunku przepływu.

Opisywany wynalazek służy sterowaniu kierunkiem oraz wartością natężenia przepływu medium w postaci ciekłej lub gazowej. Może znaleźć zastosowanie w serwonapędach elektrohydraulicznych i elektropneumatycznych do ich dokładnego pozycjonowania.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór wielodrogowy rozdzielający z tłoczkiem śrubowym posiadającym czop łączący z zewnętrznym urządzeniem napędowym, znamienny tym, że tłoczek śrubowy (1) jest osadzony współśrodkowo w cylindrycznym gnieździe (3) korpusu zaworu (2), a zewnętrzna powierzchnia tłoczka (7) wykonana jest w formie więcej niż jednej linii śrubowej, której skok uzależniony jest od ilości kanałów w korpusie zaworu (2).
2. 2. Zawór wielodrogowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzna powierzchnia tłoczka (7) wykonana jest w formie podwójnej linii śrubowej, której skok uzależniony jest od ilości kanałów w korpusie zaworu (2).