Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.X.1969 58440 A AA/ol Kl. 47g,^l MKP F 16 k Ci i i L L NIA Uriedu Patentowego Aifoz Twórca wynalazku: mgr inz. Tadeusz Zmyslowski Wlasciciel patentu: Zaklady Konstrukcyjno-Mechanizacyjne Przemyslu Weglowego, Gliwice (Polska) Trójdrozny zawór suwakowy, membranowo-sprezynowy Przedmiotem wynalazku jest trójdrozny zawór suwakowy, membranowo-sprezynowy, zwlaszcza do pneumatycznych ukladów sterowania górniczych maszyn wyciagowych.Znane sa trój drozne zawory suwakowe zbudo¬ wane jako cylinder z przesuwnym tlokiem. Wlot do cylindra znajduje sie w srodkowej strefie, a dwa wyloty po obu koncach. Tlok w polozeniu srodkowym zamyka otwór wlotowy do cylindra i rozgranicza szczelnie dwie komory po obu stro¬ nach.W polozeniach krancowych tlok pozostawia otwarty wlot i wolny przeplyw do jednego z wy¬ lotów zamykajac zarazem drugi otwór wylotowy.Posuw tloka bywa wywolywany dowolnym mecha¬ nizmem znajdujacym sie na zewnatrz zaworu, po¬ ruszanym dzwignia reczna, elektromagnesem lub silownikiem pomocniczym pneumatycznym badz hydraulicznym.Znane sa trójdrozne zawory suwakowe, jak opi¬ sane wyzej, zaopatrzone ponadto w odciazenie po¬ legajace na dwustronnym doprowadzeniu powie¬ trza pod cisnieniem albo na polaczeniu obydwóch przestrzeni skrajnych z atmosfera.Znane sa zawory suwakowe membranowe, któ¬ rych suwak przesuwa sie pod dzialaniem membra¬ ny, ulegajacej odksztalceniu pod wplywem róznicy cisnien w dwóch komorach przymembranowych, znajdujacych sie po obu stronach membrany. Rów¬ niez znane sa zawory suwakowe sprezynowo-mem- 10 15 20 25 30 branowe, w których sila dzialajaca na membrane jest suma algebraiczna sily wynikajacej z róznicy cisnien oraz sily sprezyny. Zawory tego rodzaju stosowane sa zwlaszcza jako zawory do redukcji lub stabilizacji cisnienia. W zaworach redukcyjnych lub stabilizujacych jedna z komór przymembrano¬ wych polaczona jest z atmosfera, a druga — z przewodem doprowadzajacym lub odprowadzaja¬ cym.W róznych odmianach wykonania zawory te moz¬ na stosowac do zasilania ukladów pneumatycznych.Spadek cisnienia w przewodzie polaczonym z ko¬ mora przymembranowa powoduje przesuniecie su¬ waka zaworu pod naciskiem sprezyny. Wsród za¬ worów sprezynowo-membranowych znane sa za¬ wory, w których sprezyna dziala na suwak w kie¬ runku do membrany, a w innych — w kierunku od membrany.Zawory sprezynowo-membranowe maja zaleznie •od ich charakterystyki i przeznaczenia odmiennie uksztaltowana obudowe oraz inne elementy.Przy realizacji skomplikowanych ukladów stero¬ wania pneumatycznego górniczych maszyn wycia¬ gowych zaistniala potrzeba zastosowania w jednym ukladzie wiekszej liczby zaworów róznych typów w zaleznosci od pelnionej funkcji.Wynalazek polega na rozwiazaniu trójdroznego zaworu suwakowego membranowo-sprezynowego, który moze sprostac róznym zadaniom pelnionym dotychczas w wkladach pneumatycznych przez sze- 5844058440 reg róznych typów zaworów, specjalnie dostoso¬ wanych do kazdego z zadan. Zastosowanie w jed¬ nym ukladzie zamiast kilkunastu odrebnych ele¬ mentów, jednego elementu, którym jest zawór we¬ dlug wynalazku, zmniejsza koszt wykonania ukla¬ du, ulatwia obsluge i naprawy oraz zmniejsza ilosc czesci zapasowych.Zawór wedlug wynalazku wymaga minimalnego dostosowania do poszczególnych zadan. Dostoso¬ wanie to polega albo na nieco innym zlozeniu ele¬ mentów zaworu przy jego montazu, albo na prze¬ mieszczeniu sprezyny z jednego miejsca na nia przeznaczonego na inne miejsce równiez przewi¬ dziane w obudowie, na doborze sprezyny o odpo¬ wiedniej sile lub regulacji jej wstepnego napie¬ cia, albo jedynie na odmiennym polaczeniu z prze¬ wodami ukladu.Zawór wedlug wynalazku sklada sie z kadluba, tulei i przesuwnego w niej suwaka oraz membra¬ ny z dwiema komorami przymembranowymi i sprezyna dzialajaca na membrane bezposrednfo lub za posrednictwem suwaka. Do umieszczenia sprezyny przeznaczone sa w obudowie dwie komo¬ ry po obu jej koncach. Komory przymembranowe sa zaopatrzone w krócce, umozliwiajace rózne po¬ laczenie ich z przewodami ukladu pneumatyczne¬ go lub z atmosfera.W zaworze wedlug wynalazku poszczególne prze¬ wody glówne maja zróznicowane'przeznaczenie za¬ leznie od funkcji zaworu. Jednakze w odróznieniu od znanych trójdroznych zaworów, gdzie na ogól sterowany jest przewód srodkowy w drodze lacze¬ nia go na przemian z jednym lub drugim przewo¬ dem skrajnym, zawór wedlug wynalazku ma ste¬ rowany przewód sasiadujacy z komora przymem- branowa i polaczony stale z wewnetrzna komo¬ ra zaworu.Komora wewnetrzna zaworu i górny przewód moga byc alternatywnie laczone z komora przy- membranowa. W tym celu w pokrywie oddzielaja¬ cej komore wewnetrzna zaworu od komory przy- membranowej przewidziano otwór pokrywajacy sie z otworem w kadlubie przy okreslonym wzajem¬ nym zlozeniu tych elementów.Mozliwe jest zlozenie pokrywy z kadlubem w inny sposób, przy którym otwory te nie pokrywa¬ ja sie z soba i pokrywa szczelnie oddziela obie ko¬ mory. Wewnetrzne polaczenie komory przymem- branowej z komora wewnetrzna zaworu nalezaca do przewodu sterowanego jest bardzo dogodne wówczas, gdy zawór pracuje ze sprzezeniem zwrot-* nym.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia osiowy przekrój zaworu, a fig. 2, 3, 4, 5 i 6 sa schematami, majacymi na celu wyjas¬ nienie zasady pracy zaworu w rozmaitych zasto¬ sowaniach.Zawór sklada sie z kadluba zaopatrzonego w trzy przewody, przy czym skrajny przewód 1 jest sta¬ le polaczony z wewnetrzna komora 6 zaworu, srod¬ kowy przewód 2 jest otwierany przy dolnej pozy¬ cji suwaka 4, drugi skrajny przewód 3 jest otwie¬ rany przy górnej pozycji suwaka 4.Przewód 3 jest umieszczony w innej plaszczyz¬ nie, dlatego zaznaczono go linia przerywana. W kadlubie jest osadzona szczelnie tuleja 5, wewnatrz której przesuwa sie wydrazony suwak 4 tlokowy, polaczony trzonem z membrana 7. Do dwóch ko¬ mór przymembranowych 8 i 9 prowadza odrebne przewody. Wewnetrzna komora 6 zaworu jest al¬ ternatywnie polaczona z przymembranowa komora 9 przewodem 11. Polaczenie tych komór nastepuje 10 jedynie przy okreslonym polozeniu pokrywy 10 wzgledem kadluba zaworu, przy którym to polo¬ zeniu otwory w kadlubie i pokrywie pokrywaja sie tworzac przewód 11, natomiast przy odmien¬ nym zlozeniu pokrywa oddziela szczelnie komore 15 6 od komory 9.Na fig. 1 pokazano pokrywe 10 w takim zloze¬ niu wzgledem kadluba, przy którym otwory la¬ czace komore wewnetrzna zaworu z komora przy- membranowa nakladaja sie, tworzac przewód 11. 20 Zarówno pokrywa 12 komory membranowej jak i pokrywa 13 wewnetrznej komory zaworu sa tak uksztaltowane, ze umozliwiaja szczelne zaslepienie otworu pokrywa 16 lub wkrecenie regulacyjnego gniazda 14 dla sprezyny 15. 25 Przyklad zastosowania zaworu wedlug wynalaz¬ ku jako zaworu trójdroznego przedstawia fig. 2.Pokrywa 12 nad membrana jest zaslepiona pokry¬ wa 16. Pokrywa 10 jest równiez szczelna, ponizej suwaka zabudowana jest sprezyna odwodzaca 15. 30 Zawór jest sterowany przez doprowadzenie powie¬ trza do komory 8 przewodem 17. Przewód 18 jest polaczony z atmosfera. Przy braku cisnienia w ko¬ morze 8 sprezyna 15 przesuwa suwak 4 do poloze¬ nia krancowego odpowiadajacego polaczeniu steru- 35 jacego przewodu 1 z wydmuchowym przewodem 3.Doprowadzenie cisnienia do komory 8 przewodem 17 powoduje przesuniecie membrany 7 i suwaka 4 do polozenia odpowiadajacego zamknieciu przewo¬ du 3, oraz polaczeniu przewodu 2 z wewnetrzna 40 komora 6 zaworu i sterujacym przewodem 1.Przyklad zastosowania zaworu wedlug wynalazku jako wzmacniacza cisnienia przedstawia fig. 3.Pokrywa 12 jest zaslepiona pokrywa 16, przewód 18 jest zamkniety, przewód 11 pozostaje drozny.Sprezyna 15 dobrana jest o miekkiej charaktery¬ styce. Przewodem 17 jest doprowadzone powietrze o zmiennym regulowanym cisnieniu do komory 8, jednakze jest to jedynie slaby sygnal sterujacy.Wzrost cisnienia w komorze 8 powoduje prze¬ mieszczanie membrany 7 i suwaka 4 do pozycji od¬ powiadajacej polaczeniu przewodu 2 z wewnetrzna komora 6.Nastepuje wzrost cisnienia wewnatrz zaworu i w 55 sterujacym przewodzie 1 oraz w przymembranowej komorze 9 przez drozny przewód 11. Stanowi ta oddzialywanie sprzezenia zwrotnego na membrane.Zmiennosc cisnienia w przewodzie 1 jest odwzoro¬ waniem zmiennosci sygnalu cisnienia sterujacego eo w komorze 8. Jednakze przewód 1 dysponuje ilos¬ ciowo znacznie wieksza struga sprezonego powie¬ trza, zdolna do wykonania silowych funkcji robo¬ czych. Stopien wzmocnienia miedzy sygnalem ste¬ rujacym w komorze 8, a sygnalem wykonawczym ca w przewodzie 1, moze byc dowolnie duzy. 45 5058440 Przyklad zastosowania zaworu wedlug wynalaz¬ ku jako stabilizatora cisnienia przedstawia fig. 4.W pokrywie 12 mocuje sie sprezyne 15. Przewody 3 i 18 sa zaslepione, przewód 17 jest polaczony z atmosfera, przewód 11 pozostaje drozny, pokrywa 13 jest zaslepiona. Wielkosc cisnienia w przewodzie I i pod membrana w komorze 9 jest stabilizowa¬ na na zasadzie w.arunku równosci miedzy nacis¬ kiem na membrane 7 sprezyny 15 z jednej strony, a cisnienia powietrza w wewnetrznej komorze 6 z drugiej strony. Spadek cisnienia w komorze & a zarazem w przewodzie 1 powoduje natychmiasto¬ wy ponowny wzrost cisnienia powietrza w wew¬ netrznej komorze 6, do wielkosci uwarunkowanej sila sprezyny dzialajacej na membrane 7.Przyklad zastosowania zaworu wedlug wynalaz¬ ku jako zaworu porównawczego przedstawia fig. 5. Obie pokrywy 12 i 13 sa zaslepione, równiez pokrywa 10 szczelnie oddziela komore przymem¬ branowa 9 od wewnetrznej komory 6 zaworu.Przewód 2 jest polaczony z przewodem 17, a prze¬ wód 3 z przewodem 18. Zaleznie od tego, czy cis¬ nienie w przewodzie 2, czy tez w przewodzie 3 jest wieksze, to przewód z wiekszym cisnieniem jest polaczony z przewodem 1. Zamiana polaczen miedzy przewodami, to znaczy polaczenie przewo¬ du 2 z przewodem 18 i przewodu 3 z przewodem 17, umozliwia analogicznie samoczynne polaczenie przewodu 2 lub 3 z mniejszym cisnieniem z prze¬ wodem 1.Przyklad zastosowania zaworu wedlug wynalaz¬ ku jako nastawnego upustu przedstawia fig. 6.W pokrywie 12 umocowuje sie sprezyne 15. Prze¬ wody 2 i 18, sa zaslepione, przewód 17 polaczony z atmosfera, pokrywa 13 jest zaslepiona. Przewód II laczy komore przymembranowa 9 z wewnetrzna komora 6 zaworu i przewodem 1. Cisnienie w prze- 15 wodzie 1 zostaje ograniczone do wartosci zaleznej od sily nacisku sprezyny 15. Wyzsze cisnienie zo¬ staje natychmiast zredukowane przez otwarcie przewodu '3, az do chwili zrównania sie sily nacis- 5 ku powietrza na membrane 7 z sila nacisku spre¬ zyny. Jezeli komora 8 poprzez przewód 17 jest po¬ laczona dodatkowo ze zródlem powietrza o pod¬ wyzszonym cisnieniu, otwarcie przewodu 3 nastapi dopiero po zredukowaniu cisnienia w komorze 8. 10 PL