PL185087B1 - Elektrohydrauliczny przyrząd sterujący - Google Patents

Abstract

1 - Elektrohydrauliczny przyrzad sterujacy dla hydraulicznej obudowy kroczacej, z przylacza- nym do przewodu wysokocisnieniowego zawo- rem 3/2-drogowym oraz z elektromagnesem, przylaczanym do samobezpiecznego zasilania pradowego, do uruchamiania elementu zamy- kajacego, utrzymywanego w polozeniu zamyka- nia na szczelnym gniezdzie przez sprezyne za- worowa, który jest przestawiany w polozenie otwarcia przez popychacz wlaczajacy elektroma- gnesu, przy czym miedzy popychaczem wlacza- jacym a elementem zamykajacym jest umiesz- czony zderzak sprezynowy z elementem nacisko- wym, wstepnie naprezonym przez sile sprezyny, znamienny tym, ze zawór 3/2-drogowy (2) i zde- rzak sprezynowy (4) sa zintegrowane we wkladce zaworowej (18), która jest osadzona w obudowie zaworu (1 ) i w nastawianym odstepie od elektro- magnesu (3). PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektrohydrauliczny przyrząd sterujący dla hydraulicznej obudowy kroczącej.

Z opisu DE 3717 403 Cl jest znane urządzenie przełączające dla hydraulicznego zaworu sterującego suwakowego, który posiada obciążony sprężyną element zamykający, który jest przestawialny przez popychacz, utrzymywany za pomocą sprężyny powrotnej w położeniu wyjściowym, do położenia włączającego. Popychacz jest uruchamiany przez nadajnik impulsowy, poprzez dwuramienną dźwignię w rodzaju belki wagi, która po stronie ramienia uruchamiającego zaworu sterującego suwakowego ma tuleję, przestawną w kierunku uruchamiania. W tulei jest prowadzony przesuwnie osiowo sprężynowany element dociskowy, nastawialny na określoną siłę przełączania przeciwnie do kierunku uruchamiania. Element dociskowy ma główkę kulową za pomocą której jest dociskany do popychacza. Dzięki przestawianiu tulei w ramieniu dźwigni, względnie zmianie naprężenia sprężyny, oddziaływującej na element dociskowy, można dokładnie nastawiać siły działające na zawór sterujący suwakowy i drogę włączania. To urządzenie przełączające stosuje się z dobrym skutkiem w górnictwie podziemnym do sterowania hydraulicznych obudów kroczących. Eksploatacja tych urządzeń podpierających wymaga dużych sił podparcia, które są wytwarzane przez stojaki obudowy przy wysokich naciskach.

185 087

Zawory sterujące są włączane przez elektromagnesy, które ze względów bezpieczeństwa są przyłączone do samobezpiecznych zasilań prądowych. Przemiana niewielkich samych w sobie sił włączających, uzyskiwanych za pomocą elektromagnesów w samobezpiecznym zakresie na panujące w zaworach wysokie ciśnienie cieczy wysokociśnieniowej wymaga tego, aby w takich warunkach zawory bardzo dokładnie reagowały i były bezproblemowo włączane.

Zalecane jest staranne nastawienie w kierunku uruchamiania, ponieważ na stan przełączania zaworu ma duży wpływ z jednej strony, uwarunkowany tolerancją, luz poszczególnych elementów konstrukcyjnych zaworu względem siebie, a z drugiej strony istniejący luz wewnątrz elektromagnesu. Siła włączania elektromagnesu zwiększa się nieproporcjonalnie do pokonanej drogi przełączania. W następstwie tego zawór powinien być włączany we wzrastającym zakresie siły włączającej. Jeżeli droga przełączania w przypadku zbyt małego luzu jest zmierzona jako zbyt krótka, wówczas brakuje siły do otwarcia zaworu, ponieważ nie została jeszcze osiągnięta pełna siła przełączająca. W przypadku zbyt dużego luzu, połączony ze zworąpopychacz włączający elektromagnesu przesuwa się w położenie końcowe, nie włączając zaworu.

Nakład konstrukcyjny na przenoszenie sił włączających i do umieszczenia nastawialnego zderzaka sprężynowego w dwuramiennej dźwigni jest znaczny, co zwiększa koszty. Nastawianie i wymiana elementów konstrukcyjnych jest czasochłonna.

W opisie DE 41 22982 C2 jest opisane urządzenie przełączające, w którym elektromagnes i zawór 2/2-drogowy z tłokiem suwakowym są umieszczone osiowo jeden za drugim, przy czym tłok włączający zaworu przylega do popychacza włączającego magnesu. Element zaworowy jest połączony śrubami z obudową elektromagnesu w sposób umożliwiający zmianę odstępu, aby można było zmieniać stopień przykrycia między tłokiem włączającym a otworem sterującym w elemencie zaworowym, a tym samym aby można było nastawiać przekrój poprzeczny przepływu w celu regulacji ciśnienia. Ta zmiana nie ma żadnego wpływu na siłę włączającą, jaka jest wywierana przez elektromagnes na zawór.

Zadaniem wynalazku jest ulepszenie znanego elektrohydraulicznego przyrządu sterującego, aby można było pewnie precyzyjnie włączać przy dużych ciśnieniach roboczych, a jednocześnie uzyskać zawór o niewielkich wymiarach zaworu.

Zadanie to rozwiązano według wynalazku dzięki temu, że zawór 3/2-drogowy i zderzak sprężynowy są zintegrowane we wkładce zaworowej i są osiowo osadzone w obudowie zaworu i w nastawialnym odstępie od elektromagnesu.

Korzystnie zderzak sprężynowy jest ukształtowany jako prefabrykowany element konstrukcyjny i jest osadzony w elemencie ustalającym w postaci garnka, otwartym w kierunku do popychacza włączającego elektromagnesu, na stronie czołowej wkładki zaworowej od strony górnej.

Według wynalazku zderzak sprężynowy posiada obciążony sprężyną, zukosowany w kierunku ciśnienia w postaci stożka ściętego, element naciskowy i tulejkę redukcyjną z odpowiednio ukształtowanymi skosami osiującymi na krawędzi otworu od strony zaworu z tym, że zderzak sprężynowy jest podparty na kołku włączającym zaworu 3/2-drogowego w odstępie od elementu ustalającego w postaci garnka i ma odstęp od popychacza włączającego elektromagnesu.

Korzystnie wkładka zaworowa z gwintem drobnym jest przestawna w otworze zaworowym obudowy zaworu, które od strony górnej jest zamknięte przez pokrywę, wyposażoną w płytkę drukowaną zaopatrzoną w diody i gniazdo wtykowe dla doprowadzenia prądu do elektromagnesów, umieszczonych obok siebie w obudowie zaworu, zaworów 3/2-drogowych.

Umieszczone we wkładce zaworowej elementy konstrukcyjne zaworu 3/2-drogowego są zestawione ze zderzakiem sprężynowym, do postaci przestawnego w obudowie zaworu zwartego zespołu konstrukcyjnego, który za pomocą gwintu drobnego może być przesunięty od zewnątrz w optymalne położenie włączania.

Zderzak sprężynowy stanowi prefabrykowany wstępnie naprężony element konstrukcyjny o zawartej konstrukcji, który jest osadzony w otwartym, garnkowym elemencie ustalającym, dzięki czemu nie wymaga dodatkowego nastawiania. Siła włączająca jest przenoszona przez popychacz włączający elektromagnesu, poprzez zderzak sprężynowy, na kołek włączający zaworu

185 087

3/2-drogowego. Odstęp między popychaczem włączającym a zderzakiem sprężynowym powoduje skok jałowy w fazie przyciągania magnesu, w której magazynuje się siła włączająca.

Zawór dopiero wtedy jest otwierany uderzeniowo za pomocąkołka włączającego, wbrew powstającemu ciśnieniu i sprężynie zaworowej, gdy siła włączająca ma osiągnąć wstępnie zadaną siłę. Przy tym wstępnie naprężony zderzak sprężynowy zachowuje się jak sztywny korpus, który przesyła dalej siłę włączającą, w sposób dozowany do kołka włączającego zaworu, dzięki czemu również przy niewielkich wymiarach zaworu pod wysokim ciśnieniem zapewnione jest precyzyjne włączanie.

Po otwarciu zaworu, magnes w przypadku dalej narastającej siły włączającej wykonuje skok resztkowy, który jest przenoszony na zderzak sprężynowy, przyjmowany przez jego sprężyny i magazynowany. Zmagazynowany w zderzaku sprężynowym nadmiar siły włączającej jest wykorzystany przy wstecznym ruchu zaworu do ponownego zniesienia siły szczątkowej, wytworzonej przez przyłożenie zwory do rdzenia żelaznego magnesu. Element naciskowy zderzaka sprężynowego, ukształtowany w postaci stożka ściętego, ustawia się środkowo na skosach osiujących samej tulejki redukcyjnej w położeniu wyjściowym.

W efekcie uzyskuje się bardzo precyzyjne włączanie nawet przy dużych ciśnieniach roboczych, a sam przyrząd sterujący ma niewielkie wymiary.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym jest przedstawiony elektrohydrauliczny przyrząd sterujący, którego lewa połowa jest uwidoczniona w przekroju wzdłużnym.

W obudowie zaworu 1, przyrządu sterującego są umieszczone obok siebie dwa zawory 3/2-drogowe 2 i ich elektromagnesy 3, przy czym każdorazowo pomiędzy elektromagnesem 3, a zaworem 3/2-drogowym 2 znajduje się zderzak sprężynowy 4. Oba elektromagnesy 3 są przyłączone za pomocą gniazda wtykowego 5 do nie przedstawionego, samobezpiecznego zasilania prądowego. Gniazdo wtykowe 5 jest osadzone na płytce drukowanej 6, zaopatrzonej w diody, która w poziomym położeniu przykrywa oba magnesy 3 i jest umieszczona w pokrywie 7, zamykającej płasko obudowę zaworu 1 od strony górnej.

Płaszcz 8 elektromagnesu 3 obejmuje rdzeń żelazny 9, cylindryczny korpus cewki 10 oraz leżącą wewnątrz zworę 11. Przez wzbudzenie elektromagnesu 3 w przypadku przyłożonego napięcia, zwora 11 jest przesuwana w kierunku osiowym do zaworu 3/2-drogowego 2. Ze zworą 11 jest połączony popychacz włączający 12, który przenosi siłę włączającą elektromagnesu 3 na zderzak sprężynowy 4, a za pomocą niego dalej na zawór 3/2-drogowy 2. Popychacz włączający 12 jest przeprowadzony na całej długości przez elektromagnes 3 i płytkę drukowaną 6. Koniec popychacza włączającego 12 od strony górnej, który wystaje z pokrywy obudowy 7, jest przykryty przez elastyczny kołpak 13, może być w razie potrzeby uruchamiany ręcznie w celu otwarcia zaworu 3/2-drogowego 2.

Elementy konstrukcyjne zaworu 3/2-drogowego 2 są zintegrowane z wkładką zaworową 18, która na płaszczu jest zaopatrzona w gwint drobny 19 i jest wkręcona w otwór 20 obudowy zaworu 1. Zawór 3/2-drogowy 2 pod względem konstrukcji odpowiada w zasadzie zaworowi znanemu z opisu DE 32 06 555 C2. Przyłącza P dla przewodu wysokociśnieniowego, A - dla odbiornika i T dla odprowadzenia do zbiornika uchodzą do nie oznaczonego, wewnętrznego otworu stopniowego wkładki zaworowej 18, w której sąumieszczone elementy konstrukcyjne zaworu. Na płaszczu wkładki zaworowej 18 i w otworze stopniowym sąumieszczone uszczelki między przyłączami, które również nie są oznaczone.

Na rysunku zawór 3/2-drogowy 2 jest przedstawiony w położeniu zamknięcia, w którym przyłącze odbiorcy A jest otwarte dla przyłącza T do zbiornika i jest zamknięte wobec przyłącza wysokociśnieniowego P.

Zderzak sprężynowy 4 stanowi prefabrykowany element konstrukcyjny ze sprężyną naciskową 14, która jest włączona do tulejki redukcyjnej 15 i poprzez wkręconą od strony górnej tarczę gwintowaną 16 jest wstępnie naprężona z zadaną siłą. Sprężyna naciskowa 14 działa na zukosowany w postaci stożka ściętego w kierunku zaworu 3/2-drogowego 2, element naciskowy 17,

185 087 który przylega do, odpowiednio do tego ukształtowanego, skosu osiującego na krawędzi otworu, od strony zaworu tulejki redukcyjnej 15.

Zderzak sprężynowy 4 jest osadzony w garnkowym, otwartym w kierunku popychacza włączającego 12 elektromagnesu 3 elemencie ustalającym 21, który jest wkręcony od strony czołowej we wkładkę zaworową 18. Siła włączająca jest przenoszona z elektromagnesu 3 za pomocąpopychacza włączającego 12 poprzez zderzak sprężynowy 4 na kołek włączający 22, który jest prowadzony w tarczy prowadzącej 23. Kołek włączający 22 wystaje z cylindrycznego elementu zamykającego 24, który jest osadzony w tarczy 25. W położeniu otwarcia zaworu 3/2-drogowego 2, element zamykający 24 za pomocą elementu uszczelniającego 26 w postaci korka przylega dolną stroną do szczelnego gniazda 27, w postaci pierścienia kołnierzowego, umieszczonego poniżej tarczy rozdzielczej 28, wskutek czego zostaje zamknięty przelot do przyłącza T do zbiornika. W przedstawionym położeniu zamknięcia zaworu 3/2-drogowego 2 element zamykający 24 znajduje się w niewielkim odstępie nad gniazdem 27. Ta krótka droga przełączania na rysunku jest prawie niewidoczna. Dla przepływu cieczy ciśnieniowej są przewidziane nie oznaczone boczne wybrania w płaszczyźnie płaszcza elementu zamykającego 24 oraz poprzeczne otwory 29 w tarczy 25. Poniżej tarczy rozdzielczej 28 znajduje się drugi element zamykający 30 z elementem uszczelniającym 31, który przylega do, ukształtowanego również w postaci pierścienia kołnierzowego, szczelnego gniazda 32 na stronie dolnej tarczy rozdzielczej 28 i w położeniu zamknięcia zaworu 3/2-drogowego 2, uszczelnia przyłącze wysokociśnieniowe P wobec przyłącza A. Otwór stopniowy we wkładce zaworowej 18 jest zamknięty na zewnątrz przez wkręconą na dolnej stronie czołowej zatyczkę końcową 33, która stanowi również podporę dla sprężyny zaworowej 34, działającej w kierunku zamykania.

Przyłącze wysokociśnieniowe P poprzez promieniowy otwór przepustowy 35 uchodzi do komory pośredniej, utworzonej między zatyczką końcową 33 a elementem uszczelniającym 31. W powierzchni płaszcza drugiego elementu zamykającego 30 są również przewidziane boczne wybrania dla przelotu cieczy ciśnieniowej.

Przebiegający środkowo w tarczy rozdzielczej 28 otwór osiowy 36 prowadzi od szczelnego gniazda 32 po stronie wysokociśnieniowej do szczelnego gniazda 27 po stronie zbiornika, przy czym szczelne gniazda 32 i 27 sązamknięte hermetycznie każdorazowo na zmianę przez elementy uszczelniające 31 lub 26 elementów zamykających 30 lub 24. Od osiowego otworu 36 odchodzi co najmniej jeden otwór promieniowy 37, który uchodzi do obiegającego w płaszczyźnie kołnierza tarczy rozdzielczej 28 kanału pierścieniowego 38, który z kolei jest połączony z przyłączem A.

Obok przebiegającego środkowo otworu osiowego 35, w przebiegającym mimośrodowo do niego równoległym otworze jest osadzony i prowadzony z uszczelnieniem kołek dociskowy 39. Długość kołka dociskowego 39 jest tak wymierzona, że element zamykający 24 na stronie zbiornika jest unoszony ze szczelnego gniazda 27 z kołkiem dociskowym 39, gdy element uszczelniający 31 w elemencie zamykającym 30, pod wpływem nacisku sprężyny zaworowej 34 i przez ciśnienie cieczy wysokociśnieniowej, występujące na przyłączu wysokociśnieniowym P, jest dociskany do gniazda zaworowego 32.

Kołek włączający 22 utrzymuje zderzak sprężynowy 4 w elemencie ustalającym 21 w takim odstępie od dna, że poza drogą przełączania istnieje jeszcze odstęp bezpieczeństwa, który wyklucza blokowanie.

Ponadto między popychaczem włączającym 12 elektromagnesu 3 a zderzakiem sprężynowym 4 jest przewidziany odstęp, aby uzyskać to, że zawór 3/2-drogowy zostaje dopiero wówczas włączony, gdy zwiększy się siła włączająca i osiągnie wstępnie zadaną wielkość.

Nastawienie zmagazynowanej we wstępnie naprężonym zderzaku sprężynowym 4, siły na zadaną wartość następuje już przy montażu, a więc poza przyrządem sterującym. Zestawiony z różnych elementów konstrukcyjnych zawór 3/2-drogowy 2 w zależności od przypadku posiada różne tolerancje długości, które wpływają na stan włączania. Poprzez gwint drobny 19 wkładka zaworowa 18 może być przestawiana w otworze zaworowym 20 i może być zmieniony odstęp

185 087 do popychacza włączającego 12 tak, że droga przełączania, a tym samym również siła włączaj ąca może być optymalnie nastawiona w zadanych granicach górnych i dolnych.

Nastawianie przeprowadza się za pomocąsześciokątnego narzędzia, które zazębia się z odpowiednim wybraniem 40 na leżącej na zewnątrz stronie czołowej wkładki zaworowej 18.

Wstępnie naprężony zderzak sprężynowy 4 przy włączaniu w położenie otwarcia zachowuje się jak sztywny korpus i przenosi siłę włączającą o dokładnie zadanej wielkości. Siła włączająca jest przenoszona na bezpośredniej drodze od zderzaka sprężynowego 4 na kołek włączający 22, który dociska element zamykający 24 z elementem uszczelniającym 26 do szczelnego gniazda 27, wskutek czego zamknięty jest przelot od przyłącza A do przyłącza T. Kołek dociskowy 39 przenosi siłę włączającą dalej na element zamykający 30 i element uszczelniający 31, który unosi się znad szczelnego gniazda 32. Wpływająca przez przyłącze wysokociśnieniowa P ciecz ciśnieniowa dociera przez osiowy otwór 36 i otwór promieniowy 37 do kanału pierścieniowego 38 i dalej do przyłącza A.

Pod wpływem działania sprężyny zaworowej 34 i zgromadzonej cieczy ciśnieniowej, zawór 3/2-drogowy 2 przełączą się z powrotem w położenie wyjściowe lub zamknięcia, kiedy tylko zmniejszy się siła włączająca, pochodząca od elektromagnesu 3.

185 087

185 087

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (6)

Zastrzeżenia patentowe

1. Elektrohydrauliczny przyrząd sterujący dla hydraulicznej obudowy kroczącej, z przyłączanym do przewodu wysokociśnieniowego zaworem 3/2-drogowym oraz z elektromagnesem, przyłączanym do samobezpiecznego zasilania prądowego, do uruchamiania elementu zamykającego, utrzymywanego w położeniu zamykania na szczelnym gnieździe przez sprężynę zaworową, który jest przestawiany w położenie otwarcia przez popychacz włączający elektromagnesu, przy czym między popychaczem włączającym a elementem zamykającym jest umieszczony zderzak sprężynowy z elementem naciskowym, wstępnie naprężonym przez siłę sprężyny, znamienny tym, że zawór 3/2-drogowy (2) i zderzak sprężynowy (4) są zintegrowane we wkładce zaworowej (18), która jest osadzona w obudowie zaworu (1) i w nastawianym odstępie od elektromagnesu (3).

2. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że zderzak sprężynowy (4) jest ukształtowany jako prefabrykowany element konstrukcyjny i jest osadzony w elemencie ustalającym (21) w postaci garnka, otwartym w kierunku do popychacza włączającego (12) elektromagnesu (3) na stronie czołowej wkładki zaworowej (18) od strony górnej.

3. Przyrząd według zastrz. 2, znamienny tym, że zderzak sprężynowy (4) posiada obciążony sprężyną, zukosowany w kierunku ciśnienia w postaci stożka ściętego, element naciskowy (17) i tulejkę redukcyjną (15) z odpowiednio ukształtowanymi skosami osiującymi na krawędzi otworu, od strony zaworu.

4. Przyrząd według zastrz. 3, znamienny tym, że zderzak sprężynowy (4) jest podparty na kołku włączającym (22) zaworu 3/2-drogowego (2) w odstępie od elementu ustalającego (21) i ma odstęp od popychacza włączającego (12) elektromagnesu (3).

5. Przyrząd według zastrz. 4, znamienny tym, że wkładka zaworowa (18) z gwintem drobnym (19) jest przestawna w otworze zaworowym (20) obudowy zaworu (1).

6. Przyrząd według zastrz. 5, znamienny tym, że obudowa zaworu (1) od strony górnej jest zamknięta przez pokrywę (7) wyposażoną w płytkę drukowaną (6), zaopatrzoną w diody i gniazdo wtykowe (5) dla doprowadzenia prądu do elektromagnesów (3), umieszczonych obok siebie w obudowie zaworu (1) zaworów 3/2-drogowych.