HUT67773A - Hydraulic valve - Google Patents

Description

A találmány tárgya hidraulikus szelep egy a szelepházat képező tömbben elrendezett hüvellyel, amely lépcsősen kialakított hengeres belső térrel és egy abban, a hüvely részére axiális irányú elmozdulást biztosító lépcsősen kiképzett, hengeres palástú dugattyúval rendelkezik, ahol a hüvelyben vagy a dugattyúban egy hidraulikus nyomástér van elrendezve, amely a két szerkezeti elem egyikének külső vagy belső kerületén, előnyösen a dugattyú külső kerületén egy hengeres tömítőfelület mellett egy kieresztő térrel rendelkezik és amelynek a másik szerkezeti elemen vagy elemben, előnyösen a hüvelyen vagy hüvelyben egy továbbvezetése van kialakítva, amely zárt állapotban, a hüvelyen egy gyűrűs horonyban elhelyezett, az említett tömítőfelületen felvekvő tömítőgyűrű vagy egy hengeres tömítő ellenfelület segítségével a kieresztő tértől el van választva és nyitott állapotban pedig, amelyben a tömítőgyűrű illetve a tömítő ellenfelület a kieresztő tér másik oldalán foglal helyet, a kieresztő térhez csatlakozik.

Ilyen szelepek, melyeket dugattyús szelepeknek neveznek sokféle kivitelben ismeretesek.

Az olajhidraulikában elegendőnek tartják, ha hüvely nélkül a dugattyú tömítőfelülete a szelepházban kiképzett ellentömítőfelülethez illeszkedik. A kieresztés történhet egy tetszés szerinti axiális kiterjedésű gyúrűalakú horony útján.

A víz- és emulzióshidraulikában a hidraulikus médium kis viszkozitása miatt tömítőgyűrű alkalmazása szükséges. Ebben * · · · » • · · · • ·· »·

-3az esetben a nyomástér kieresztőnyílásait furatok sorára, vagy egy keskeny résre kell korlátozni.

Lényegében mindegy, hogy a dugattyúk keresztmetszete a nyomástér és az ilyen vagy olyan kiképzésű kieresztőnyílások miatt, vagy ellenkező áramlási irány esetében a továbbvezetés miatt, vagy a tömítőgyűrűk hornyai miatt került gyengítésre, a többnyire hidraulikus gyors lökések miatt a dugatytyúk felütközéskor veszélyeztetettek. Ez korlátozza a lehetőségeket a dugattyúkat hely megtakarítással, nagy teljesítménykeresztmetszettel és kis anyagkeresztmetszettel kialakítani .

A találmány feladata a dugattyúk törési veszélyét kiküszöbölni .

A feladat találmány szerinti megoldása egy hidraulikus szelep egy a szelepházat képező tömbben elrendezett hüvelylyel, amely lépcsősen kialakított hengeres belső térrel és egy abban, a hüvely részére axiális irányú elmozdulást biztosító lépcsősen kiképzett, hengeres palástú dugattyúval rendelkezik, ahol a hüvelyben vagy a dugattyúban egy hidraulikus nyomástér van elrendezve, amely a két szerkezeti elem egyikének külső vagy belső kerületén, előnyösen a dugattyú külső kerületén egy hengeres tömítőfelület mellett egy kieresztő térrel rendelkezik és amelynek a másik szerkezeti elemen vagy elemben, előnyösen a hüvelyen vagy hüvelyben egy továbbvezetése van kialakítva, amely zárt állapotban, a hüvelyen egy gyűrűs horonyban elhelyezett, az említett tömítőfelületen felvekvő tömítőgyűrű vagy egy hengeres tömítő el

-4lenfelület segítségével a kieresztő tértől el van választva és nyitott állapotban pedig, amelyben a tömítőgyűrű illetve a tömítő ellenfelület a kieresztő tér másik oldalán foglal helyet, a kieresztő térhez csatlakozik, ahol a dugattyú rögzítetten, a hüvely pedig a dugattyún és a szelepházat képező tömbben eltolhatóan van kialakítva.

Az eddig konstrukciós és előállítási okokból alkalmazott hüvelyek készülhetnek kevésbé merev anyagból, mint a dugatytyúk és nagyobb átmérőjükre tekintettel elegendő anyagkeresztmetszettel annak érdekében, hogy megfelelő ütőszilárdsággal rendelkezzenek. A hüvely előállítható sárgarézből, míg a dugattyú készítéséhez edzett, rozsdamentes acélra van szükség. Ezen kívül a hüvely kiképzésével inkább fentáll a lehetősége egy olyan kialakításnak, amely az ütésekből eredő igénybevételt csökkenti.

A hüvelyt általában hidraulikus gyűrűs dugattyúként alakítják ki és hidraulikusan eltolhatóan rendezik el.

Előnyösen hidraulikus lépcső dugattyúként kerül kiképzésre és a kisebb homloklapjára állandóan nyomóhatást kifejtő hidraulikus médium, továbbá előnyösen egy nyomórugó a hüvelyt végállásban előnyösen szelepzárő helyzetben tartja és a hüvely a hidraulikus médiumnak az impulzusvezetéken keresztül a nagyobb homloklapra kifejtett nyomására a másik végállásba eltolhatóan van kialakítva. Ezáltal egy egyszerű és biztos konstrukció és funkció hozható létre.

A dugattyú hosszirányban előnyösen a szelepházban radiálisán a hüvelyben van ágyazva.

• · · · : ♦ ·.· ···· · .· ·..· :

-5A hüvely által létesített radiális ágyazás szükségtelenné teszi a hüvely és a dugattyú között a pontosan illesztő elrendezéssel járó ráfordítást és javítja ezen két szerkezeti elem között a tömítést.

Az új alapelv szerinti szelepkialakítási lehetőségek sokfélék.

A szelep szivattyúoldali csatlakozása és/vagy a felhasználóoldali csatlakozása külön-külön a dugattyú egy axiális csatornájába vagy több axiálisan párhuzamos csatornájába vezetnek.

A hüvely radiális áteresztőnyílásokkal van ellátva, melyek a hüvely legalább egyik állásában egy a házban kiképzett és egy csatlakozással, különösképpen a visszafolyó csatlakozással kapcsolatban álló gyűrűs térrel vannak körülvéve.

A dugattyú egy szivattyúoldali hengeres zárószakasszal rendelkezik, amelyben előnyösen egy osztókörön elrendezett a dugattyú homloklapjától kiinduló és a nyomástérbe torkolló axiálisan párhuzamos csatornák vannak kialakítva, továbbá rendelkezik egy a zárószakaszhoz csatlakozó kieresztő térrel és egy ehhez csatlakozó, hengeres gyűrűfelületet képező, előnyösen a zárószakasszal megegyező átmérőjű középső szakasszal .

A dugattyú hengeres gyűrűfelületet képező előnyösen rövid axiális kiterjedésű középső szakaszához egy további gyurűalakú horony csatlakozik, amelyhez egy felhasználó oldal felé eső hengeres végszakasz kapcsolódik, amely előnyösen

-6nagyobb átmérőjű, mint a középső szakasz és amely előnyösen egy osztókörön elrendezett, axiálisan párhuzamos a gyűrűs horonytól a dugattyú felhasználó oldali homloklapjáig nyúló furatokkal van ellátva, ahol a hidraulikus médiumot a dugattyú felhasználó oldali végszakaszának furataiba bevezető teret a hüvely belső terében kiképzett, a dugattyú középső szakaszát és egy további gyűrűs hornyot körülvevő belső lépcső nagyobb átmérőjű szakasza képezi.

A leírt kialakítást figyelembe véve, a találmány egy olyan kedvező elrendezést biztosít, amelynél a szelepen lényegében egyenesvonalúan átáramló hidraulikus médium csak egy kismértékű elterelésnek van kitéve.

A találmány szerinti szelep csak csekély nyomásveszteséget idéz elő valamint gyors és ennek megfelelően nagyvolumenű átfolyást biztosít.

Az átfolyás növekedését elősegíti, hogy a mechanikusan nem terhelt dugattyúban az áteresztő csatornát képező furatok a keresztmetszet nagy részét tehetik ki.

További előnyös kialakításként vehető figyelembe, ha a dugattyú gyűrűs hornya és a szelepházat képező tömbben kialakított gyűrűs tér azonos síkban fekszenek és hogy a hidraulikus szelep zárt állásában a hüvely nyílásai illetve bordái ugyancsak ebbe a síkba esnek. A hidraulikus szelep nyitott állásában a nyílásokat illetve bordákat a gyűrűs tértől egy gyűrűs horonyban elrendezett O-gyűrű; vagy egy hengeres ellenfelület, amely a hüvely hengeres tömítőfelületén fekszik fel, választja el. Ezáltal a szelep nyitott ····

-7• · ·♦ • · · • · állásában a visszafolyás el van zárva.

A lépcsős dugattyúként kialakított hüvely kisebbik dugattyúfelülete a szelep szivattyú oldali csatlakozásának irányából a hidraulikus médium nyomásának van kitéve, a dugattyúnak a szelepházban e helyütt való tömítetlen elrendezése és egy, az axiálisan párhuzamos furatok egyikébe torkolló radiális keresztfurat következtében.

A szelepházban kialakított gyűrűs tér egyben a lépcsős hüvely lépcsőjének mozgástereként van kiképezve.

A találmányt a továbbiakban egy kiviteli példa kapcsán rajzok alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzokon az

1. ábra egy hidraulikus szelep axiális metszete, a

2. ábra a szelep ugyanezen metszete, a baloldalon nyitott állásban a jobboldalon pedig zárt helyzetben, mindkét esetben az áramlás útjának feltüntetésével.

Egy 1 tömbben egy lépcsős 2 furat van kiképezve, amelyben egy 3 szelep van elrendezve. Az 1 tömb két további 4 és 5 tömbbel van öszecsavarozva. A 4 tömb P szivattyúcsatlako zásként és egy R visszavezető csatorna céljára furatokkal van ellátva, az 5 tömb egy 6 dugós-O-csatlakozással rendelkezik egy A fogyasztóhoz, felhasználóhoz vezető hidraulikus tömlő részére. Ez az elrendezés kétszeresen van kialakítva. A másik nem ábrázolt szelep egy B fogyasztóhoz, felhasználóhoz vezet. A és B lehet például bányabiztosításnél egy munkahenger különböző dugattyúoldalain lévő két hengertér.

A 2 furat lépcsős furatként van kialakítva, melynek alsó • · ··

-8szakasza kisebb, felső szakasza nagyobb átmérővel van kiképezve. Ennek megfelelően a 2 furatban egy lépcsás dugattyúként kialakított 7 hüvely van elrendezve. A 2 furat fenekéhez csatlakozó 8 nyílás egy tömítő 9 O-gyűrű közbeiktatásával átvezet a P szivattyúcsatlakozás részére kialakított 10 furathoz. A lépcsős 2 furat felső nagyobb átmérőjű szakaszába egy 11 zárógyűrű van beillesztve. A 7 hüvelyben és a 11 zárógyűrűben - melyek azonos belső átmérővel egymáshoz folyamatosan csatlakoznak - a 2 furat feneke és az 5 tömb között egy axiális elrendezésű 12 dugattyú foglal helyet.

A 12 dugattyú egy a szivattyúoldal felé eső hengeres 13 zárószakasszal, egy hengeres 14 középső szakasszal és egy a fogyasztó, felhasználó felé eső hengeres 15 végszakasszal rendelkezik. A szivattyú felé eső 13 zárószakasz és a 14 középső szakasz között - melyek azonos átmérőjűek - egy keskeny 16 beszúrás van kiképezve. A 14 középső szakasz és a felhasználó felé eső 15 végszakasz között a 16 gyűrűs horonynál nagyobb átmérőjű és annál szélesebb 17 beszúrás van kialakítva.

A szivattyúoldali 13 zárószakaszon keresztül, axiális iránybn, a 16 gyűrűs horonyba torkollóan például nyolc 18 furat van kiképezve. Hasonlóképpen a 18 furatnál nagyobb átmérőjű 19 furatok vezetnek a 17 gyűrűs horonytól kiindulva a 15 végszakaszon keresztül. Ezek a 19 furatok egy nagyobb átmérőjű osztókörön vannak elrendezve, mint a 18 furatok.

A 7 hüvely - mint már említésre került - lépcsős dugatytyúknt illeszkedik a 2 furatba. A 7 hüvely belső furata a 12 • ·

-9dugattyúhoz illeszkedően ugyancsak lépcsősen van kialakítva. A 7 hüvely 40 belső lépcsővel van kialakítva. A 7 hüvely a nagyobbik belső átmérőjével a felhasználó oldali 15 végszakaszra a kisebbik átmérőjével a 14 középső szakaszra és a szivattyúoldali 13 zárószakaszra illeszkedik. A két eltérő átmérőjű belső szakasz találkozásánál 20 nyílások vannak kialakítva, melyek között a 21 bordák helyezkednek el.

A 7 hüvely furatában kialakított vállra egyfelől, másfelől a 2 furat fenekére támaszkodik egy 22 nyomórugó.

A 7 hüvelyt a 15 végszakasz vonatkozásában egy 23 és az tömb vonatkozásában egy 24, a 7 hüvely belső illetve külső palástján kiképzett hornyokban helyetfoglaló O-gyűrű tömíti. A 14 középső szakaszt és a 13 zárószakaszt illetően a tömítés a hüvely belső palástján kialakított horonyban elrendezett 25 O-gyűrűvel van megoldva. A 7 hüvely ezen szakaszának külső palástját az 1 tömbben kialakított hornyokban helyetfoglaló 26 és 27 O-gyűrűk tömítik.

A 28 és 29 O-gyűrűk tömítik a 11 zárógyűrűt mindkét irányban. Axiális irányban az 5 tömbben kiképzett horonyban elrendezett 30 O-gyűrű tömíti a 11 zárógyűrűt. A 28, 29, 30 O-gyűrűk alkotják a 2 furat teljes tömítését.

Az 1. ábra szerinti zárt állapotban a 2 furat szabadon maradó tere a 31 gyűrűs tér. Ez a tér a 32 furaton és egy csak pont-vonallal jelölt 33 furaton van kapcsolatban az R visszafolyóvezetékkel. Egy ugyancsak pont-vonallal rajzolt, az 1 és 4 tömbökbe fúrt vezérlő 34 impulzusvezeték vezet a 7 hüvely és a 11 zárógyűrű közé.

• ·

-10Αζ 1. ábrán szemléltetett zárt helyzetben a 25 O-gyűrű a dugattyú 14 középső szakaszán fekszik fel. Ide érkezik és itt végződik a szivattyúhoz csatlakozó P vezetéken, a 10 furaton, a 8 nyíláson, a 18 furatokon és a 16 gyűrűs hornyon keresztül haladó hidraulikus nyomás.

Minthogy a 13 zárószakasz és a 2 furat feneke között nincsen tömítés, a 7 hüvely alsó oldalára a 22 nyomórugó nyomásához hozzáadódóan a szivattyúnyomás is erőt fejt ki, a 2. ábra baloldalán szemléltetett nyitott helyzetben is. Egy a 18 furatok egyikébe torkolló 35 keresztfurat is kialakítható .

A 7 hüvely eltolásához a szelep nyitott állásába a szivattyúnyomást a vezérlő 34 impulzusvezetéken keresztül a 7 hüvely felső, nagyobb gyűrűs dugattyúfelületéhez vezetjük. A 7 hüvely ezt követő eltolásakor a 25 O-gyűrű a 16 gyűrűs hornyon áthaladva a 13 zárószakaszon fekszik fel.

Egyidejűleg a 7 hüvely 20 nyílása áthalad a 26 O-gyűrű felett, miáltal a 26 O-gyűrű a 20 nyílás fölött szorosan felfekszik a 7 hüvelyre és így a 20 nyílás a 26 és 27 O-gyűrűk közé és ezáltal lezárt helyzetbe kerül.

Amint a 2. ábra baloldalán lévő hullámos vonal szemlélteti, a hidraulikus médium a 16 beszúrásnál lép ki, majd a szög alatt kiképzett 40 belső lépcső által enyhén elterelve axiálisan továbbhalad és egy újabb enyhe irányváltoztatással a 17 gyűrűs horony által kialakított gyűrűs térbe, majd innen a 19 furatokba jut, melyeknek végén a dugós 0-csatlakozásnál lép ki. A 15 végszakasz 14 középső szakasznál nagyobb

átmérője és ezáltal az a körülmény, hogy a 19 furatok nagyobb átmérőjű osztókörön helyezkednek el, mint a 18 furatok, valamint a 17 gyűrűs horonynak a 16 gyűrűs horonynál nagyobb axiális kiterjedése az áramlás befelé való újabb elterelését és a 19 furatokba való bevezetését biztosítják.

A 2. ábrán berajzolt jobboldali hullámvonal szemlélteti, amint a korábban említett második szelepben a nyomómédium a B felhasználótól az R visszafolyóvezetékben visszaáramlik. A nyomómédium a 19 furatokon keresztül a 12 dugattyú 17 gyűrűs hornya és a 7 hüvely által határolt térbe kerül, majd innen a 21 bordák között a 20 nyílásokon keresztül a 7 hüvelyből a 2 furat 31 gyűrűs terébe és végül innen a 32 és 33 furatokon keresztül a visszafolyóvezetékbe áramlik.

A szelep ezesetben is, az erősebb áramlási iránymódosítások ellenére, lehetővé teszi a 19 furatok viszonylag nagy keresztmetszete következtében nagy mennyiségek átáramlását. Ezáltal a szelep viszonylag kicsire méretezhető. Ezen kívül a szelep felépítése egyszerű, ezáltal előállítása olcsó. A 25-27 O-gyűrűk például egyidejűleg az áramlás irányítására és a 7 hüvely dugattyúfunkciójának betöltésére szolgálnak.

Claims (12)

1. Szabadalmi Igénypontok

   1. Hidraulikus szelep egy a szelepházat képező tömbben elrendezett hüvellyel, amely lépcsősen kialakított hengeres belső térrel és egy abban, a hüvely részére axiális irányú elmozdulást biztosító lépcsősen kiképzett, hengeres palástú dugattyúval rendelkezik, ahol a hüvelyben vagy a dugattyúban egy hidraulikus nyomástér van elrendezve, amely a két szerkezeti elem egyikének külső vagy belső kerületén, előnyösen a dugattyú külső kerületén egy hengeres tömítőfelület mellett egy kieresztő térrel rendelkezik és amelynek a másik szerkezeti elemen vagy elemben, előnyösen a hüvelyen vagy hüvelyben egy továbbvezetése van kialakítva, amely zárt állapotban, a hüvelyen egy gyűrűs horonyban elhelyezett, az említett tömítőfelületen felvekvő tömítőgyűrű vagy egy hengeres tömítő ellenfelület segítségével a kieresztő tértől el van választva és nyitott állapotban pedig, amelyben a tömítőgyűrű illetve a tömítő ellenfelület a kieresztő tér másik oldalán foglal helyet, a kieresztő térhez csatlakozik, azzal jellemezve, hogy a dugattyú (12) rögzítetten, a hüvely (7) pedig a dugattyún (12) és a szelepházat képező tömbben (1) eltolhatóan van kialakítva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti hidraulikus szelep, azzal jellemezve, hogy a hüvely (7) hidraulikus gyűrűs dugattyúként van kiképezve és elrendezve és hidraulikusan eltolható.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti hidraulikus szelep, azzal jellemezve, hogy a dugattyút (12) axiálisan a szelep.··. .......

   • · ·.. ,·

   ·..··· ·

   -13házat képező tömbök - (1, 5), radiálisán a hüvely (7) rögzíti.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti hidraulikus szelep, azzal jellemezve, hogy annak szivattyú oldali csatlakozását képező nyílása (8) és/vagy a fogyasztó felé eső dugós O-csatlakozása (6) külön-külön a dugattyú (12) egy axiális csatornájába, vagy több axiálisan párhuzamos csatornát képező furataiba (18, 19) vezetnek.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti hidraulikus szelep, azzal jellemezve, hogy a hüvely (7) radiális, áteresztést lehetővé tevő nyílásokkal (20) és bordákkal (21) van ellátva, amelyek legalább a hüvely (7) egy állásában a szelepházat képező tömbben (1) kiképzett és egy csatlakozó furattal (33) vagy impulzusvezetékkel (34), különösen a vissza áramlást képező csatlakozással, a furattal (32) kapcsolatban álló gyűrűs térrel (31) van körülvéve.
6. 6. A 4. vagy 5. igénypontok bármelyike szerinti hidraulikus szelep, azzal jellemezve, hogy a dugattyú (12) egy szivattyú oldal felé eső zárószakasszal (13) és abban egy osztókörön elrendezett a dugattyú (12) homloklapjától kiinduló, a nyomástérbe (20) torkolló, axiálisan párhuzamos furatokkal (18) van kialakítva, továbbá a zárószakaszhoz (13) csatlakozó, kieresztő teret képező gyűrűs horonnyal (16), ezen gyűrűs horonyhoz (16) csatlakozó hengeres gyűrűfelületet képező, előnyösen a zárószakasszal (13) megegyező átmérőjű középső szakasszal (14) rendelkezik.
7. 7. A 6. igénypont szerinti hidraulikus szelep, azzal

   -14 — jellemezve, hogy a dugattyú (12) hengeres gyűrűfelületet képező, előnyösen rövid axiális kiterjedésű középső szakaszához (14) egy további gyűrűs horony (17) csatlakozik, amelyhez egy felhasználó oldal felé eső hengeres végszakasz (15) kapcsolódik, amely előnyösen nagyobb átmérőjű, mint a középső szakasz (14) és amely előnyösen egy osztókörön elrendezett, axiálisan párhuzamos a gyűrűs horonytól (17) a dugattyú (12) felhasználó oldali homloklapjáig nyúló furatokkal (19) van ellátva és hogy a hidraulikus médiumot a dugattyú (12) felhasználó oldali végszakaszának (15) furataiba (19) bevezető teret a hüvely (7) belső terében kiképzett, a dugattyú (12) középső szakaszát (14) és egy további gyűrűs hornyot (17) körülvevő belső lépcső (40) nagyobb átmérőjű szakasza képezi.
8. 8. Az 5. vagy 7. igénypont szerinti hidraulikus szelep, azzal jellemezve, hogy a dugattyú (12) gyűrűs hornya (17) és a szelepházat képező tömbben (1) kialakított gyűrűs tér (31) azonos síkban fekszenek és hogy a hidraulikus szelep zárt állásában a hüvely (7) nyílásai (20) illetve bordái (21) ugyancsak ebbe a síkba esnek.
9. 9. Az 5-8. igénypontok bármelyike szerinti hidraulikus szelep, azzal jellemezve, hogy a hidraulikus szelep nyitott állásában a nyílásokat (20) illetve bordákat (21) a gyűrűs tértől (31) egy gyűrűs horonyban elrendezett O-gyűrű (26); vagy egy hengeres ellenfelület, amely a hüvely (7) hengeres tömítőfelületén fekszik fel, választja el.
10. 10. A 2-9. igénypontok bármelyike szerinti hidraulikus szelep, azzal jellemezve, hogy a hüvely (7) hidraulikus lépcsős dugattyúként van kiképezve és a kisebb homloklapjára állandóan nyomó hatást kifejtő hidraulikus médium, továbbá előnyösen egy nyomórugó (22) a hüvelyt (7) végállásában, előnyösen szelepzáró helyzetben tartja és a hüvely (7) a hidraulikus médiumnak az impulzusvezetéken (34) keresztül a nagyobb homloklapra kifejtett nyomására a másik végállásába eltolhatóan van kialakítva.
11. 11. A 4-10. igénypontok bármelyike szerinti hidraulikus szelep, azzal jellemezve, hogy a dugattyú (12) a furat (2) nyílására (8) a hidraulikus médium nyomását lehetővé tevő tömítetlen felfekvéssel és/vagy az egyik axiális furatba (18) torkolló legalább egy keeresztfurattal (35) van kiképezve.
12. 12. Az 5-10. igénypontok bármelyike szerinti hidraulikus szelep, azzal jellemezve, hogy a gyűrűs tér (31) a lépcsős hüvely (7) lépcsőjének mozgástereként van kiképezve.