SK7594A3 - Large- voluminal safety valve - Google Patents

Description

VEĽKOOBJEMOVÝ POISTNÝ VENTIL

Oblasť techniky

Vynález sa týka poistného ventilu pre ochranu hydraulických jednotiek, najmä hydraulických výstuží v podzemných prevádzkach proti banským otrasom a iným preťaženiam, s riadiacim piestom posuvným, vo vnútornom otvore ventilového telesa, proti sile ventilovej pružiny, ktorý uzatvára otvor v nastavovacej skrutke v priestore pružiny a ktorý zodpovedajúco pracuje s ventilovým piestom so slepým otvorom a radiálnymi otvormi, pričom tento je zasunutý posuvne do zväčšeného a do vyrovnávacej komory prechádzajúceho veľkého otvoru a utesnený tesniacimi krúžkami a spojuje s veľkým otvorom priečne otvory slúžiace ako výstupné otvory pri tlakovom preťažení prejdením cez tesniace krúžky.

Takéto ventily, označené tiež ako protiotrasové banské ventily, sa používajú tam, kde je obava z poškodenia hydraulických výstuži pri hlbinnej ťažbe uhlia následkom vzniknutého preťaženia. Hydraulické stojky sú vybavené takými poistnými ventilmi bučí ako jednotlivé stojky, ako aj výstužné systémy , aby sa zabránilo poškodeniu alebo zničeniu pri preťažení a tým ohrozeniu baníkov.

Doterajší stav techniky

Z DE-OS 28 30 891 je známy poistný ventil, pri ktorom pomocou ventilovej pružiny, ktorá je medzi uzatváracou skrut kou a ventilovým piestom, sa odstraňuje tlakové preťaženie v hydraulickom systéme. Na ventilový tanier alebo na pružinový tanier je vytvarované kuželové alebo gulové uzatváracie teleso, ktoré pri vzniknutom preťažení sa zdvihne z ventilového sedla. Na pieste je vytvarovaný tlmiaci válec, ktorý obmedzuje prietokový otvor.

Tieto známe poistné ventily majú nedostatočnú zatváraciu bezpečnosť. Okrem toho je zvlášť velmi ťažké správne nastavenie pružiny, čo je ale predpokladom pre bezpečnú reakciu takéhoto banského protiotrasového ventilu.

Ďalší vývoj je možné vidieť z DE-OS 33 14 837, DE-OS 39 22 894 a konečne DE-OS 39 29 094. Oba posledne uvedené poistné ventily dovolujú prietok asi 1000 1/min, pričom ventily majú vyslovene malé rozmery. To sa dosiahlo tým, že ventilový piest je vytvorený ako rúrové púzdro, ktoré zodpovedajúco pracuje s riadiacim piestom, takže oba sú spolu ako jednotka posuvné vo vnútornom otvore ventilového telesa. Známy riadiaci piest má slepý otvor a radiálne otvory, cez ktoré môže tlakové médium, ked sa ventil otvorí, pretekať do priestoru pružiny. Potrebné diferenčné plochy sa dosiahnu pritom odstupňovaným riadiacim piestom, prípadne rozdielnymi priemermi riadiaceho piesta a ventilového piesta. Nevýhodou pri tomto poistnom ventile a známom z DE-OS 39 29 094, sú ešte nevyhovujúce uzatváracie hodnoty, pričom prichádza zvlášť k opakovanému zatváraniu ventilu a tým ku kmitaniu ventilového piesta, pretože oba piesty sa musia pohybovať spolu. Použitá ventilová pružina musí byť zodpovedajúco velká a dlhá, čím je potrebná pre takýto poistný ventil nákladná konštrukcia.

Podstata vynálezu

Predložený vynález rieši ako dosiahnuť bezchybne otvárajúci a zatvárajúci poistný ventil s malou nastavovacou pružinou a s veľkými prietokovými hodnotami.

Problém sa podľa vynálezu vyriešil tak, že riadiaci piest a ventilový piest sú oddelené jednotky, že ventilový piest je posuvný proti stavačej pružine, ktorá sa opiera na strane riadiaceho piesta a má prestupný otvor, ktorý má menší priemer, ako slepý otvor riadiaceho piesta a že prinajmenšom tesniace krúžky z umelej hmoty (teflon TFM 1600), priradené k ventilovému piestu, majú pravouhlý tvar a veľkú tvrdosť a sú s namontované predpätím.

Takto vytvorený poistný ventil otvára najprv riadiaci piest s trochu väčším slepým otvorom, pričom tlaková kvapalina sa dostáva cez prestupný otvor do vyrovnávacej komory a odtiaľ do slepého otvoru. Ak vzrastie prietočné množstvo prípadne tlak, otvára sa tiež ventilový piest s podstatne väčším priemerom a tlaková kvapalina môže vytiecť cez priečne otvory, takže nie je obava z ovplyvnenia prípadne poškodenia priradeného hydraulického agregátu, t.j., stojok. Tým, že ventilový piest musí otvárať proti sile pružiny a otváracie prierezy sú zodpovedajúco zvolené, je zabezpečené presné otváranie a zatváranie celého systému. Kmitanie alebo predčasné zatváranie ventilového piesta nemôže nastať a predovšetkým je možné použiť relatívne malú stavaciu pružinu, čo prináša pre celkové konštrukčné rozmery a celkové dimenzovanie poistného ventilu značné prednosti. Kmitaniu a chybnému zatváraniu ventilového piesta sa zabráni tým, že tento neotvára proti vonkajšiemu tlaku asi 1 bar, ale proti tlaku stavačej pružiny a proti tlaku média nachádzajúceho sa vo vyrovnávacej komore. Ako bolo spomenuté, je tým umožnený zodpovedajúco malý rozmer stavačej pružiny.

Podlá účelného usporiadania vynálezu sa predpokladá, že vyrovnávacia komora je vytvorená v oblasti zväčšenia velkého otvoru medzi priečnymi otvormi a hornou časťou telesa, v ktorej je riadiaci piest. Funkčnosť vyrovnávacej komory je tak trvalé zabezpečená, aj keď ventilový piest sa posunie natolko, že tlaková kvapalina môže vytiecť cez priečne otvory. Menší riadiaci piest zostáva tak dlho v otvorenej polohe, pokial vo vyrovnávacej komore je zodpovedajúci tlak. Ak tlak vo vyrovnávacej komore je väčší ako tlak vo velkom otvore, zatvorí sa systém, prípadne zatvorí sa automaticky ventilový piest.

Ďalšie účelné usporiadanie je také, pri ktorom ventilový piest má z oboch strán slepý otvor, pričom v slepom otvore priradenenom k vyrovnávacej komore je stavacia pružina. Toto usporiadanie ventilového piesta umožňuje značné skrátenie celkového poistného ventilu, bez toho aby tým bola ovplyvnená funkčnosť. Súčasne sa dosiahne správne vedenie stavačej pružiny a zabezpečuje pre vyrovnávaciu komoru dostatočný objem.

Bezpečné poloha stavacej pružiny sa podlá vynálezu dosiahne tak, že slepý otvor so stavacou pružinou má dno kolmé k vonkajšej stene ventilového piesta. Stavacia pružina stojí tým bezpečne na tomto dne a zabezpečuje včasné a predovšetkým dostatočné opretie ventilového piesta. Myslitelné je tiež, uskutočniť na dne odsadenie, aby sa zabezpečilo dodatočné vedenie stavacej pružiny, i ked’ to nie je potrebné pri tomto poistnom ventile.

Výhodné prúdenie vo velkom otvore je zabezpečené podlá vynálezu tým, že slepý otvor s radiálnymi otvormi má kuželove vytvarované dno, vo vrchole ktorého je umiestnený prechodový otvor. Tlaková kvapalina, ktorá pretiekla cez prechodový otvor, pred zareagovaním ventilového piesta, je cielene privedená z velkého otvoru do vyrovnávacej komory a z tejto do vnútorného otvoru, prípadne slepého otvoru riadiaceho piesta. Tým je súčasne podporená včasná reakcia riadiaceho piesta.

Pre presné polohovanie riadiaceho piesta podlá vynálezu riadiaci piest je umiestnený v závitovej časti s vnútorným otvorom, ktorá je zaskrutkovatelná do telesa ventilu z vyrov návacej komory. Pretože vyrovnávacia komora má zodpovedajúci objem, je možné zodpovedajúco lahké ovládanie a tým je zabez pečená stále rovnaká poloha tilu. Okrem toho je možné zvlášť tiež riadiaci piest.

riadiaceho piesta vo vnútri venvýhodne použiť stávajúce časti, Zaskrutkovanie je preto výhodné, že v oblasti vyrovnávacej komory je uvažovaná spojovacia oblasť medzi hornou a dolnou časťou. Počas montáže, je možné hornú časť natolko zostaviť a súčasne vložiť riadiaci piest, že je potom potrebné len obe častí k sebe priložiť a zoskrutkovať. Stavacia pružina sa počas tohto postupu automaticky súčasne napne, bez toho že by boli potrebné ďalšie opatrenia.

Zaskrutkovanie skrutkovej časti do hornej časti ventilového telesa sa ulahčí tým, že vnútorný otvor na strane súsediacej s vyrovnávacou komorou má vnútorný šesťhran. Týmto šesťhranom je možné bežným náradím urýchliť zoskrutkovanie a dodržať uvažovanú polohu skrutkovej časti, čo zabezpečujú zodpovedajúce odsadenia a iné. Vyrovnávacia komora je proti skrutkovanému spoju utesnená v oblasti vnútorného šesťhranu O-krúžkami, ktoré sú vložené do drážky v skrutkovej časti.

Kým vnútorný šesťhran má trochu väčší priemer ako slepý otvor riadiaceho piesta, má za ním ležiaci vnútorný otvor trochu väčší rozmer. Predpokladá sa, že vnútorný otvor v mieste pripojenia na šesťhran je vytvorený tak, že pridržiava riadiaci piest a má na hornom konci drážku pre tesniaci krúžok vytvorený ako O-krúžok. Riadiaci piest je možné zasunúť z jednej strany do vnútorného otvoru a potom zachytiť na zodpovedajúcom odsadení v prechodovej oblasti na šesťhran. Pri montáži a pri zoskrutkovaní nemôže sa piest pohnúť zo svojej polohy a je tým umiestnený presne do svojej funkčnej polohy. O-krúžok zabezpečuje účinné utesnenie a tým bezpečnú reakciu riadiaceho piesta. Toto utesnenie je podlá vynálezu ešte zlepšené tým, že riadiaci piest má štyri radiálne otvory, ktorých priemer je väčší ako hrúbka O-krúžku. O-krúžok je zodpovedajúco pretvarovaný a stlačený do svojho sedla, aby sa týmto spôsobom dosiahol optimálne tesniaci účinok.

Ďalej ako bolo už predtým uvedené, pomer priemerov prechodového otvoru a slepého otvoru je dôležitý pre funkčnosť poistného ventilu. Optimum sa dosiahne vtedy, keď má prechodový otvor priemer od 2,5 do 7,5 s výhodou 5 mm a slepý otvor riadiaceho piesta priemer od 7 do 8 s výhodou 7,5 mm. Priemer slepého otvoru riadiaceho piesta je tým taký, že jeho plocha je presne dvakrát taká velká ako plocha prechodového otvoru. Tým je daná bezpečná funkcia ventilu.

Vynález sa vyznačuje predovšetkým tým, že sa dosiahol bezporuchový a bezpečne sa otvárajúci a zatvárajúci poistný ventil, ktorý má vyslovene malú stavaciu pružinu, takže celý poistný ventil má zodpovedajúco malé rozmery. Na základe zvolených a dosiahnutých rozmerov riadiaceho piesta a ventilového piesta a prechodového otvoru, je možné dosiahnuť hodnoty 8000 1/min a viac. Pritom má slepý otvor ventilového piesta priemer 25 mm, prestupový otvor 5 mm a slepý otvor riadiaceho piesta 7,5 mm. Velký piest, t.j. ventilový piest otvára nie proti vonkajšiemu tlaku, ale proti vyrovnanému tlaku vo vyrovnávacej komore, teda napríklad 300 barov, čím je umožnený malý rozmer stavacej pružiny. Použitie teflónového tesnenia umožňuje uvedené, pretože pri prejdení týchto tesnení vznikajú velké tlaky a z dôvodu použitého velkého priemeru ventilového piestu je možné dosiahnuť účinné tesnenie len takýmto tesnením.

Vysvetlenie obrázkov

Ďalšie podrobnosti a prednosti predmetu vynálezu vyplý vajú z nasledovného popisu príslušných výkresov, v ktorých je znázornený výhodný príklad prevedenia s k tomu potrebnými podrobnosťami a časťami.

obr.l znázorňuje poistný ventil s riadiacim piestom a ventilovým piestom v uzavretom stave obr.2 znázorňuje pri vzniknutom preťažení otvorený ventil podlá obr.l.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Obr.l zobrazuje takýto poistný ventil 1 v pozdĺžnom reze, pričom poistný ventil 1 pozostáva zo stabilného ventilového telesa 2, ktoré má pri tu znázornenom príklade prevedenia horný diel 2 a ktoré má s tým zaskrutkovatelnú dolnú časť prípadne časť telesa 21.

V hornej časti 2 j® umiestnený riadiaci piest 4, ktorý je vložený do zaskrutkovanej časti 5, prípadne presnejšie povedané do jej vnútorného otvoru 6. Túto zaskrutkovatelnú časť 5 je možné pomocou vnútorného šesťhranu 7, lahko zaskrutkovať do hornej časti 2 vyrovnávacej komory, ktorá je ďalej ešte objasnená.

Riadiaci piest 4 má slepý otvor 8 s relatívne velkým priemerom (7,5 mm) a v hĺbke z neho vychádzajúce radiálne otvory 9. Obr.l objasňuje, že sa tu uvažujú najmenej štyri radiálne otvory 2» ktoré majú relatívne velké priemery.

Priemer radiálnych otvorov 9 je väčší ako priemer do drážky 10 vloženého O-krúžku, ktorý je na hornom konci 12 vnútorného otvoru 6 vložený do drážky 10. Tu sa jedná o O-krúžok z obvyklého gumového materiálu, ktorý tlakovým pritlačením sa pretvaruje a tým optimálne tesní.

Hlava riadiaceho piesta 4 zasahuje do ventilového taniera 14, prípadne do vybrania na jeho dolnej strane, pričom tento ventilový tanier slúži ako opora ventilovej pružiny 15. Ventilová pružina 15 sa opiera na protiľahlej strane priestoru pružiny 16 na nastavovaciu skrutku 17, takže nastavením nastavovacej skrutky 17 je možné dosiahnuť zodpovedajúce predpätie. Tlaková kvapalina, ktorá pri otvorení riadiaceho piesta 4 vyteká do priestoru pružiny 16 sa odvádza cez otvor v nastavovacej skrutke 18 do atmosféry.

Podobne, ako je usporiadaný riadiaci piest 4 v hornej časti 2/ j® usporiadaný ventilový piest 20 v dolnej časti 21, prípadne v časti telesa 21. časť telesa 21 má zodpovedajúci veľký otvor 22, v ktorom je posuvne uložený ventilový piest 20. Z dolnej strany je sem zasunutý ventilový piest 20 cez zaskrutkovateľnú časť 23, pričom slepý otvor 24 s radiálnymi otvormi 25,26 sú priradené k veľkému otvoru, prípadne k zodpovedajúcemu otvoru telesa. Slepý otvor 24 má pri znázornenom príklade priemer 25 mm, takže zodpovedajúco veľké množstvo tlakovej kvapaliny môže vytiecť pri zodpovedajúcom otvorení ventilového piesta 20.

Slepý otvor 24 má na hornom konci pri znázornenom príklade celkove 14 radiálnych otvorov 25,26. Nad týmito radiálnymi otvormi 25,26 je tesne uložený tesniaci krúžok 27, ktorý je z teflonu a je tak stlačený, že dosahuje potrebné utesnenie. Obr.l objasňuje, že má pravouhlý alebo tiež štvorcový prierez a zaskrutkovaním zaskrutkovatelnej časti 23 je tak stlačený, že leží tesne na vonkajšej stene 36 ventilového piesta 20. Preto sa nemôže dostať tlaková kvapalina po vonkajšej stene 36 dopredu do oblasti priečnych otvorov.

Na protilahlej strane priečnych otvorov 28 je ďalší tesniaci krúžok z teflonu 29, takže aj tlaková kvapalina, ktorá sa dostala cez prestupný otvor 31 do vyrovnávacej komory 30, nemôže pretiecť dopredu na vonkajšiu stenu 36 v smere priečnych otvorov 28.

Vyrovnávacia komora 30 má vzhladom k velkému otvoru 22 zväčšený priemer. Vytvára kvázi dolný koniec hornej časti 3., ktorá je zatočená prípadne zaskrutkovaná do dolnej časti 21 a vytvára vyrovnávaciu komoru 30. Cez zodpovedajúci tesniaci krúžok je zabezpečené potrebné utesnenie.

Medzi riadiacim piestom 32 z jednej strany a ventilovým piestom 20 z druhej strany je nastavovacia pružina 33., ktorá slúži na to, aby sa ventilový piest 20 otvoril pri zodpovedajúcom preťažení len v zadanom časovom okamihu. Pokial je nastavovacou pružinou 33 držaný v polohe ukázanej na obr.l, môže sa tlaková kvapalina dostať len cez prechodový otvor 32 do vyrovnávacej komory 30. vtedy keď sa prekročí zodpove dajúci tlak, ventilový piest 20 sa otvorí a umožňuje tlakovej kvapaline vytiecť cez veíký otvor 22, cez veíkoobjemový slepý otvor 24 a cez radiálne otvory 25,26 a konečne cez priečne otvory 28 do atmosféry.

Pre zníženie konštrukčnej dĺžky poistného ventilu 1 je vo ventilovom pieste 20 slepý otvor 34, v ktorom je nastavovacia pružina 33.. Tento slepý otvor 34 má ploché dno 37, kým protiležiace dno 38 v oblasti slepého otvoru 24 je kuželové, pričom vrchol 39 prechádza kvázi do prechodového otvoru 31.

Horná časť 3 a dolná časť 21 sú spolu zoskrutkované. Majú preto zodpovedajúci vnútorný závit 43 a vonkajší závit 44. Celý poistný ventil 1 je rovnako zaskrutkovaný do spotrebiča tlakového prostredia, teda napríklad do stojky, k čomu má na dolnej časti 21 ako vonkajší závit vytvorený závit 41. Zodpovedajúce utesnenie systému smerom von je zabezpečené tesniacim krúžkom 42.

Na obr.l nie je znázornené zariadenie, ktorým sa pružinový priestor 16 udržiava čistý. Zodpovedajúce časti sú v oblasti nastavovacej skrutky 17, prípadne otvoru nastavovacej skrutky 18 len naznačené. Zodpovedajú danému stavu techniky.

Obr.2 znázorňuje poistný ventil 1 v otvorenom stave. Ventilový piest 20 prešiel cez tesniaci krúžok 27 a tlaková kvapalina môže cez priečne otvory 28 vytiecť. Súčasne vtečie tlaková kvapalina cez prechodový otvor 31 do vyrovnávacej komory 30 a odtiaí cez slepý otvor 8 riadiaceho piesta 4 do priestoru pružiny 16 a odtiaľ cez otvor nastavovacej skrutky do atmosféry.

Ak klesne tlak vo vyrovnávacej komore 30, zatvorí sa riadiaci piest 4 a ventilový piest 20 sa vráti do polohy viditeľnej na obr.l, takže ventil je potom znovu uzavretý.

Všetky uvedené znaky, a tiež tie ktoré sú odvoditeľné z obrazov, sa samostatne a v kombinácii pokladajú za podstatu vynálezu.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY lTTpbistný ventil pre ochranu hydraulických jednotiek, najmä hydraulických výstuží v podzemných prevádzkach proti banským otrasom a iným preťaženiam, s riadiacim piestom posuvným, vo vnútornom otvore ventilového telesa, proti sile ventilovej pružiny, ktorý uzatvára otvor v nastavovacej skrutke v priestore pružiny a ktorý zodpovedajúco pracuje s ventilovým piestom so slepým otvorom a radiálnymi otvormi, pričom tento je zasunutý posuvne do zväčšeného a do vyrovnávacej komory prechádzajúceho velkého otvoru a utesnený tesniacimi krúžkami a spojuje s velkým otvorom priečne otvory slúžiace ako výstupné otvory pri tlakovom preťažení prejdením cez tesniace krúžky, vyznačený tým, že riadiaci piest (4) a ventilový piest (20) sú oddelené jednotky, že ventilový piest je posuvný proti nastavovacej pružine (33) opierajúcej sa na strane riadiaceho piesta (32) a má prechodový otvor(31), ktorý má menší priemer ako slepý otvor(8) riadiaceho piesta (4) a že prinajmenšom tesniace krúžky (27,29) priradené k ventilovému piestu sú vytvorené ako krúžky z umelej hmoty (teflón-TFM 1600) pravouhlého tvaru, s velkou tvrdosťou a namontované s predpätím.
2. 2. Poistný ventil podlá nároku 1 vyznačený tým , že vyrovnávacia komora (30) je vytvorená v oblasti zväčšenia velkého otvoru (22) medzi priečnymi otvormi (28) a hornou časťou 3, v ktorej je riadiaci piest (4).
3. 3. Poistný ventil podlá nároku 1 vyznačený tým, že ventilový piest (20) je obojstranne opatrený slepým otvorom (24,34), pričom v slepom otvore (34) priradenom k vyrovnávacej komore (30) je stavacia pružina (33).
4. 4. Poistný ventil podlá nároku 3 vyznačený tým, že slepý otvor (34) so stavacou pružinou (33) má dno (37) kolmé na vonkajšiu stenu (36) ventilového piesta (20).
5. 5. Poistný ventil podlá nároku 1 vyznačený tým, že slepý otvor (24) s radiálnymi otvormi (25,26) má kuželové dno (38), vo vrchole ktorého (39) je prestupný otvor (31).
6. 6. Poistný ventil podlá nároku 1 vyznačený tým, že riadiaci piest (4) je umiestnený v skrutkovej časti (3) v vnútorným otvorom (6), ktorý je zaskrutkovatelný do ventilového telesa (2) z vyrovnávacej komory (30).
7. 7. Poistný ventil podlá nároku 6 vyznačený tým, že vnútorný otvor (6) má na strane obrátenej k vyrovnávacej komore (30) vnútorný šesťhran (7).
8. 8. Poistný ventil podlá nároku 6 a nároku 7 vyznačený tým, že vnútorný otvor (6) je vytvorený tak, že zachytáva v prípoji na šesťhran (7) riadiaci piest (4) a na hornom konci (41) má drážku (10) pre tesniaci krúžok vytvorený ako O-krúžok (11).
9. 9. Poistný ventil podlá nároku 8 vyznačený tým, že riadiaci piest (4) je opatrený štyrmi radiálnymi otvormi (9), ktorých priemer je väčší ako priemer prierezu O-krúžku (11).
10. 10. Poistný ventil podlá nároku 1 vyznačený tým, že prechodový otvor (31) má priemer 2,5 až 7,5 s výhodou 5 mm a slepý otvor (8) riadiaceho piesta (4) má priemer od 7 do 8, s výhodou 7,5 mm.