PL215811B1 - One-step discharge valve - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór upustowy jednostopniowy, który jest wykorzystywany do zabezpieczenia konstrukcji drugiego stopnia teleskopowego stojaków hydraulicznych, w sekcjach zmechanizowanej obudowy górniczej.The subject of the invention is a single-stage discharge valve, which is used to protect the structure of the second stage of telescopic hydraulic props in sections of a mechanized mining support.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr 168 223 pt. „Zawór ciśnieniowy” konstrukcja zaworu służącego do zabezpieczania zespołów hydraulicznych przy gwałtownych przeciążeniach dynamicznych, zwłaszcza w przypadku tąpnięć w podziemiach zakładów wydobywczych.It is known from the Polish patent description No. 168 223 entitled "Pressure valve" - a design of a valve used to protect hydraulic units against sudden dynamic overloads, especially in the case of rock bursts in the underground of mining plants.

Zawór ma budowę jednostopniową, o konstrukcji wewnętrznej, w której tłok podparty sprężyną jest umieszczony w otworze wlotowym i przesuwa się przeciwnie do siły napięcia sprężyny. Istotą rozwiązania jest głównie nowa konstrukcja uszczelnienia tłoka zaworu i kształtu rowka, w którym jest umieszczone uszczelnienie, a także zmiana jego materiału na tworzywo sztuczne teflonowe. Pierścień uszczelniający ma przekrój prostokątny, a rowek, w którym jest umieszczony pierścień ma w podstawie kształtową fazę.The valve has a single-stage design with an internal design in which the spring-loaded piston is positioned in the inlet and moves against the spring force. The essence of the solution is mainly the new design of the valve piston seal and the shape of the groove in which the seal is placed, as well as the change of its material to Teflon plastic. The sealing ring has a rectangular cross-section and the groove in which the ring is placed has a shaped chamfer at the base.

Dla poprawności działania, tłok zaworu musi mieć też dokładnie wykonane i usytuowane względem uszczelnienia, otwory promieniowe, wykonane na końcu ślepego otworu wewnętrznego. Znane rozwiązanie znacznie poprawia działanie i zwiększa parametry zamykania i otwierania zaworu zmniejszając tarcie pierścieni uszczelniających, ma jednak niedogodności polegające na: niedostatecznym przepływie cieczy i zmniejszonej wydajności zaworu (przez to, że przekrój kanału wewnętrznego jest wynikiem różnicy jego średnicy zewnętrznej pomniejszonej o grubość ścianek tłoka), zagrożeniu niszczenia pierścienia uszczelniającego tłok przez zewnętrzne krawędzie otworów promieniowych i dużym skomplikowania budowy wewnętrznej i technologii wykonania tłoka.In order to function properly, the valve piston must also have radial holes made at the end of the internal blind hole, which are precisely positioned in relation to the seal. The known solution significantly improves the operation and increases the closing and opening parameters of the valve by reducing the friction of the sealing rings, but it has the disadvantages of: insufficient liquid flow and reduced valve performance (due to the fact that the cross section of the internal channel is the result of the difference in its external diameter minus the thickness of the piston walls) , the risk of damaging the piston sealing ring by the outer edges of the radial holes and high complexity of the internal structure and technology of the piston.

Znane jest również z opisu patentowego nr 199 021 pt. „Zawór upustowy” rozwiązanie, którego istotę stanowi zespól konstrukcyjny oparty na sprężynie gazowej. Zawór ma kadłub z otworem osiowym o zmiennej średnicy, z komorą wlotową przystosowaną do połączenia z przestrzenią roboczą urządzenia hydraulicznego oraz komorą wylotową. Pomiędzy tymi komorami zawór ma szczelne gniazdo dla grzybka zaworu, który jest umieszczony przesuwnie i osiowo w kadłubie. Nad grzybkiem jest usytuowany zbiornik sprężonego gazu, przy czym stopniowany grzybek jest osadzony i uszczelniony częścią cylindryczną w tym zbiorniku. W grzybku jest wykonany przelotowy otwór, a w nim umieszczony przesuwnie odciążający suwak, zakończony od strony zbiornika kołnierzem, naprzeciwko którego jest wewnątrz kadłuba usytuowany pierścieniowy zderzak. Stopniowany grzybek ma na obwodzie wybranie, dla którego powierzchnią oporową jest występ w górnej części kadłuba.It is also known from the patent specification No. 199 021 entitled A "relief valve" solution, the essence of which is a construction unit based on a gas spring. The valve has a body with an axial bore of variable diameter, with an inlet chamber adapted to be connected to the working space of a hydraulic device and an outlet chamber. Between these chambers, the valve has a sealed seat for a valve plug which is slidably and axially disposed in the body. Above the plug is a pressurized gas tank, the stepped plug being seated and sealed with a cylindrical portion in the tank. There is a through hole in the plug, and a slidably relieving slider in it, ending on the side of the tank with a flange, against which an annular bumper is located inside the body. The stepped plug has a recess around its circumference for which the abutment surface is a projection in the upper part of the hull.

Znane rozwiązanie ma dosyć prostą i zwartą budowę zapewniającą skuteczne działanie mechaniczne, jednak ma wady eksploatacyjne, polegające na niepewnym, gniazdowym uszczelnieniu tłoka, wrażliwym na zanieczyszczenia w cieczy wypełniającej układ hydrauliczny, przypadki niszczenia gniazda spowodowane siłą pochodzącą od sprężyny gazowej, a także trudność w zachowaniu szczelności sprężyny gazowej (dyfuzję sprężonego gazu).The known solution has a fairly simple and compact structure ensuring effective mechanical operation, but it has operational disadvantages, such as the insecure, socket seal of the piston, sensitive to contamination in the fluid filling the hydraulic system, cases of damage to the seat caused by the force of the gas spring, as well as the difficulty in maintaining tightness of the gas spring (diffusion of compressed gas).

Celem wynalazku jest uniknięcie wad i niedogodności znanych rozwiązań i skonstruowanie zaworu, który przy znacznych obciążeniach dynamicznych układu hydraulicznego stojaka zmechanizowanej obudowy górniczej, zapewnia jej upodatnienie, a jednocześnie jest prosty w budowie i technologii wykonania.The object of the invention is to avoid the disadvantages and disadvantages of known solutions and to construct a valve which, under high dynamic loads of the hydraulic system of the motorized mining support stand, ensures its fusing, and at the same time is simple in construction and technology.

Cel ten osiągnięto konstruując zawór upustowy jednostopniowy, który ma korpus w kształcie tulei, od strony dolotowej hydraulicznego medium, a w złączce pełniącej rolę prowadnika, ma tłoczek o pełnym przekroju - równoważnym przekrojowi kanału dolotowego wewnątrz tulejki wkrętnej i złączki i sumy pola przekroju otworów wylotowych. Kształtowy kołnierz tłoczka wraz z kulowym elementem naciskowym i dolną, kształtową powierzchnią talerzyka podtrzymującego sprężyny, tworzą panew kulowego przegubu, osiowo przenoszącego siły naporu hydraulicznego medium, wewnątrz zaworu. Panew kulowego przegubu, od strony dolotowej jest utworzona przez stożkowe zagłębienie w kołnierzu, a od strony komory sprężynowej przez stożkowe zagłębienie w talerzyku. Korzystnie zagłębienia mają taki sam kształt i są lustrzanym odbiciem względem siebie.This goal was achieved by constructing a single-stage discharge valve, which has a sleeve-shaped body on the inlet side of the hydraulic medium, and in the coupling acting as a guide, it has a full cross-section piston - equivalent to the cross-section of the inlet channel inside the sleeve and coupling, and the sum of the cross-sectional area of the outlet openings. The shaped flange of the piston together with the ball pressure element and the lower, shaped surface of the plate supporting the springs form a ball joint bushing axially transmitting the hydraulic pressure forces of the medium inside the valve. The ball joint bushing is formed on the inlet side by a conical recess in the flange and on the spring chamber side by a conical recess in the plate. Preferably the depressions are of the same shape and mirror images of each other.

Tłoczek zaworu ma od strony dolotowej ślepy, osiowo wykonany kanał, który zapewnia optymalną kinetykę strugi hydraulicznego medium. Uszczelnienie pomiędzy tłoczkiem zaworu, tulejką wkrętną i złączką jest realizowane przez kształtowy pierścień uszczelniający, wykonany z tworzywa kompozytowego.On the inlet side, the valve piston has a blind, axially made channel, which ensures optimal kinetics of the hydraulic fluid stream. The sealing between the valve piston, sleeve and nipple is provided by a shaped sealing ring made of composite material.

Górna i dolna powierzchnia pierścienia ma skośne ścięcia, a jego gniazdo, wykonane częściowo w dolnej części korpusu złączki i w górnej części korpusu tulejki wkrętnej, ma skośne wybrania, odpoPL 215 811 B1 wiadające ścięciom pierścienia. Tłoczek zaworu ma jednocześnie w górnej części, pod kołnierzem, pierścień uszczelniający - zamykający przepływ hydraulicznego medium do komory sprężynowej.The upper and lower surfaces of the ring have bevels, and the seat of the ring, made partly in the lower part of the coupling body and in the upper part of the nipple sleeve body, has bevelled cut-outs corresponding to the bevels of the ring. At the same time, in the upper part, under the flange, the valve piston has a sealing ring - which closes the flow of the hydraulic medium into the spring chamber.

Zawór upustowy jednostopniowy, według wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, którego fig. 1 ukazuje przekrój wzdłuż osi podłużnej konstrukcji zaworu, a fig. 2- fragment wnętrza konstrukcji zaworu w obszarze pełnego tłoczka, jego uszczelnień, kanałów wypływowych i kulowego elementu naciskowego.The single-stage discharge valve according to the invention is shown in the drawing, Fig. 1 shows a cross-section along the longitudinal axis of the valve structure, and Fig. 2- a fragment of the interior of the valve structure in the area of the full piston, its seals, outflow channels and the ball pressure element.

Zawór upustowy jednostopniowy jest zbudowany z tulei 1, w której jest umieszczona od strony dolotowej hydraulicznego medium, gwintowana złączka 2 i tulejka wkrętna 4, zabezpieczona wkrętem 10, a w ich otworze wewnętrznym, stanowiącym kanał dolotowy 23 jest zamontowany pełny tłoczek 3. W górnej części tulei 1 zawór ma komorę sprężynową 24 z wewnętrzną 8 i zewnętrzną 9 sprężyną, osadzonymi na kształtowym talerzyku 5, ściskanymi od góry wkrętem 6 z korkiem zaślepiającym 17. Pomiędzy dolną powierzchnią talerzyka 5, w stożkowym zagłębieniu 22 i górną powierzchnią kołnierza 20 tłoczka 3, w stożkowym zagłębieniu 21, jest umieszczony kulowy element naciskowy 11, tworząc panew kulowego przegubu. Tak skonstruowany przegub eliminuje mimośrodowe oddziaływanie sprężyn 8, 9, na tłoczek 3 i przenosi siłę naporu hydraulicznego medium.The single-stage pressure relief valve consists of a sleeve 1, in which a threaded coupling 2 and a threaded sleeve 4 are placed on the inlet side of the hydraulic medium, secured with a screw 10, and a full piston 3 is mounted in their internal bore, constituting the inlet channel 23. In the upper part of the sleeve 1 the valve has a spring chamber 24 with an inner 8 and an outer 9 spring, mounted on a shaped plate 5, tightened from above by a screw 6 with a blanking plug 17. Between the lower surface of the plate 5, in a conical recess 22 and the upper surface of the flange 20 of the piston 3, in a conical a recess 21, a ball pressure member 11 is arranged to form a ball joint bushing. The joint designed in this way eliminates the eccentric influence of the springs 8, 9 on the piston 3 and transfers the hydraulic pressure of the medium.

Tłoczek 3 ma od strony kanału dolotowego 23 ślepy kanał 7 wpływający na optymalną kinetykę strugi, a w górnej części ma pierścień uszczelniający 18, blokujący przepływ hydraulicznego medium do komory sprężynowej 24.On the side of the inlet channel 23, the piston 3 has a blind channel 7 influencing the optimal stream kinetics, and in its upper part it has a sealing ring 18, which blocks the flow of the hydraulic medium into the spring chamber 24.

W kanale dolotowym 23, w gnieździe 19 utworzonym pomiędzy złączką 2 i tulejką wkrętną 4 jest umieszczony pierścień uszczelniający 12, o skośnych ścięciach 25. Taka konstrukcja pierścienia 12 powoduje, że jest on odporny na wyrywanie z gniazda 19 przy dynamicznym przepływie strugi.In the inlet channel 23, in the seat 19 formed between the coupling 2 and the sleeve 4, there is a sealing ring 12 with oblique chamfers 25. Such a structure of the ring 12 makes it resistant to being pulled out of the seat 19 during dynamic stream flow.

Zawór jest od strony dolotowej zakończony przyłączem 27, z uszczelnieniem 13 i pierścieniem oporowym 14. Złączka 2 zaworu ma poziomy kanał wypływowy 26, zasłonięty pierścieniem uszczelniającym 15. Przyłącze 27 wraz z tulejką 4 i dolną częścią złączki 2, są w czasie składowania i transportu, osłonięte kapturkiem ochronnym 16.The valve is terminated at the inlet side with a connection 27, with a seal 13 and a thrust ring 14. The valve connector 2 has a horizontal outflow channel 26, covered with a sealing ring 15. Connection 27 together with the sleeve 4 and the lower part of the connector 2 are stored and transported, covered with a protective cap 16.

Zastosowanie zaworu upustowego jednostopniowego pozwala na zoptymalizowanie konstrukcji teleskopowego stojaka hydraulicznego i zapewnienie podatności zmechanizowanej obudowy ścianowej, co ma duże znaczenie przy bezpieczeństwie pracy w ścianach wydobywczych kopalni, w warunkach tąpiących.The use of a single-stage relief valve allows to optimize the structure of a telescopic hydraulic stand and to ensure the flexibility of a mechanized longwall support, which is of great importance for the safety of work in the mining walls of a mine, under rocky conditions.

Zawór według wynalazku jest zaworem nadmiarowym nowej generacji, który dzięki swojej budowie przy obciążeniach dynamicznych, wytrzymuje ciśnienia rzędu 1.500 [bar] i przepływ strugi o prędkości dochodzącej do 2 [Ma].The valve according to the invention is a new generation relief valve, which, thanks to its structure under dynamic loads, withstands pressures of 1.500 [bar] and a stream flow with a speed of up to 2 [Ma].

Claims (7)

1. Zawór upustowy jednostopniowy, zbudowany z korpusu w kształcie tulei, do którego od strony dolotowej jest wkręcona złączka, pełniąca rolę prowadnika umieszczonego w niej osiowo tłoczka, oraz umocowana w złączce gwintowana tulejka wkrętna, a w części górnej zawór ma komorę sprężynową, ograniczoną od dołu kształtowym talerzykiem dociśniętym zespołem dwóch sprężyn, przy czym komora od góry jest zamknięta wkrętem i korkiem zaślepiającym, znamienny tym, że jego tłoczek (3) ma pełny przekrój, nie mniejszy od przekroju kanału dolotowego (23) wewnątrz tulejki wkrętnej (4) i złączki (2), a kształtowy kołnierz (20) tłoczka (3) wraz z kulowym elementem naciskowym (11) i dolną, kształtową powierzchnią talerzyka (5), tworzy panew kulowego przegubu, osiowo przenoszącego siły nacisku hydraulicznego medium, wewnątrz zaworu.1. A single-stage discharge valve, made of a sleeve-shaped body, to which a coupling is screwed in from the inlet side, acting as a guide for the piston placed axially in it, and a threaded threaded sleeve fixed in the coupling, and in the upper part the valve has a spring chamber, limited at the bottom a shaped plate pressed against a set of two springs, the chamber at the top is closed with a screw and a blanking plug, characterized in that its piston (3) has a full cross-section, not less than the cross-section of the inlet channel (23) inside the screw sleeve (4) and the fitting ( 2), and the shaped flange (20) of the piston (3) together with the ball pressure element (11) and the lower, shaped surface of the plate (5) form a ball joint bushing axially transmitting the pressure of the hydraulic medium inside the valve. 2. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że jego panew kulowego przegubu tworzy od strony dolotowej stożkowe zagłębienie (21) w kołnierzu (20), a od strony komory sprężynowej (24) stożkowe zagłębienie (22) w talerzyku (5).2. A single-stage discharge valve according to claim The ball joint according to claim 1, characterized in that its ball joint bushing forms on the inlet side a conical recess (21) in the flange (20) and on the side of the spring chamber (24) a conical recess (22) in the disk (5). 3. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 2, znamienny tym, że korzystnie zagłębienia (21 ) i (22) mają taki sam kształt i są lustrzanym odbiciem względem siebie.3. A single-stage discharge valve according to claim The method of claim 2, characterized in that preferably the recesses (21) and (22) have the same shape and are mirror images of one another. 4. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że jego tłoczek (3) ma od strony dolotowej, osiowo wykonany ślepy kanał (7).4. A single-stage discharge valve according to claim Device according to claim 1, characterized in that its piston (3) has an axially formed blind channel (7) on the inlet side. 5. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ma w gnieździe (19) utworzonym pomiędzy złączką (2) i tulejką wkrętną (4), kształtowy pierścień uszczelniający (12), którego górna i dolna powierzchnia ma skośne ścięcia (25)5. One-stage bleed valve according to Claim The method of claim 1, characterized in that in the seat (19) formed between the coupling (2) and the screw sleeve (4), a shaped sealing ring (12), the upper and lower surfaces of which have oblique cuts (25) PL 215 811 B1PL 215 811 B1 6. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 5, znamienny tym, że jego gniazdo (19) ma symetryczne skośne wybrania w dolnej części korpusu złączki (2) i górnej części korpusu tulejki wkrętnej (4), odpowiadające skośnym ścięciom (25) pierścienia (12).6. One-stage bleed valve according to claim 5. The seat (19) as claimed in claim 5, characterized in that its seat (19) has symmetrical oblique recesses in the lower part of the coupling body (2) and the upper part of the sleeve (4), corresponding to the oblique cuts (25) of the ring (12). 7. Zawór upustowy jednostopniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że jego tłoczek (3) ma w górnej części, pod kołnierzem (20), pierścień uszczelniający (18), odcinający przepływ hydraulicznego medium do komory sprężynowej (24).7. A single-stage bleed valve according to claim 7, Device according to claim 1, characterized in that its piston (3) has in its upper part, under the flange (20), a sealing ring (18) which cuts off the flow of the hydraulic medium into the spring chamber (24).