(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 R Z E C Z P O S P O L IT A P O L S K A (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Numer zgłoszenia: (51) IntC l5: F15B 13/02 U rz ą d P a te n to w D ata zgłoszenia: R zeczy p o sp o lite j P olskiej (54)Zaw ór ciśnieniowy (73)Uprawniony z patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: (72) Tw órcy wynalazku: B U P 1 0 /9 0 Wiesław Szenajch, Warszawa, PL Janusz Koprzywa, Warszawa, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: W U P 0 6 /9 2 PL B1 Zaw ór ciśnieniowy posiadający umieszczone (57)w kanale głów nym zaw ieradło grzybkowe lub element dławiący sterowany zewnętrznym sygnałem ciśnieniowym i kanał bocznikujący łączący kanał główny z zespołem napędzanym, znamienny tym, że kanał bocznikujący (10) jest umieszczony poza osią otw oru wylotowego (6) kanału głównego (4), a pom iędzy kanałem bocznikującym (10) i otworem wylotow ym (6) kanału głównego (4) jest umieszczony w korpusie (1) zaworu ciśnieniowego zaw ór szybkiego spustu, korzystnie w postaci kom ory (7), współosiowej z otw orem wylotowym (6) oraz o średnicy większej od średnicy tego otw oru (6), posiadającej na przeciwnym końcu niż otw ór wylotowy (6) z kanału głównego (4) otw ór wylotowy (20) do atm osfery, w której to kom orze (7) um ieszczona jest uszczelka wargowa (8) z luzem poosiowym, umożliwiającym jej zajmowanie dwóch skrajnych położeń, przy czym zawieradło grzybkowe (3) lub element dławiący (14) m ają od strony pow ierzchni czołowej zawór zwrotny łączący kanał główny (4) zasilany przewodem doprow adzającym sprężone pow ietrze o ciśnieniu (P 1) z otw orem wylotowym (6) do kom ory (7) zaworu szybkiego spustu.

2 ZAWÓR CIŚNIENIOWY Z a s t r z e ż e n i e p a t e n t o w e Zawór ciśnieniowy posiadający umieszczone w kanale głównym zawieradło grzybkowe lub element dławiący sterowany zewnętrz nym sygnałem ciśnieniowym i kanał bocz nikujący łącz ą- cy kanał główny z z espołem napędzanym, z n a m i e n n y t y m, że kanał bocznikujący /1 0/ jest umieszczony poza osią otworu wylotowego / 6 / kanału głównego /4 /, a pomiędzy kanałem bocznikującym /1 0/ i otworem wylotowym / 6 / kanału głównego / 4 / jest umiesz czony w korpusie / 1/ zaworu ciśnieniowego zawór szybkiego spustu, korzystnie w postaci komory /7 /, współosiowej z otworem wylotowym /6 / oraz o średnicy większej od średnicy tego otworu / 6 /, posiadającej na przeciwnym końcu niż otwór wylotowy / 6 / z kanału głównego / 4 / otwór wylotowy / 2 0/ do atmosfery, w której to komorze /7 / umieszczona jest uszczelka wargowa / 8 / z luzem poosiowym, umożliwiającym jej zajmowanie dwóch skrajnych położeń, przy czym zawiaradło grzybkowe /3 / lub element dławiący / 14 / mają od strony powierzchni czołowej zawór zwrotny łącz ący kanał główny /4 / zasilany przewodem doprowadzającym sprężone powietrze o ciśnieniu / P 1/ z otworem wylotowym / 6 / do komory /7 / zaworu szybkiego spustu. * * * Przedmiotem wynalazku jest zawór ciśnieniowy o budowie umożliwiającej zmniejszanie zużycia energii sprężonego powietrza w pneumatycznych układach napędowych. Głównym źródłem osz c z ędności energii w układach napędowych jest zmniejszanie jej zużycia przy r e a l i za c ji ruchów j ałowych elementów wykonawczych. Dotychczas pneumatycz ne energooszczędne układy napędowe realizowane są najcz ęściej dwoma sposobami: jako układy zbudowane ze standardowych elementów pneumatycznych lub jako układy wykorzystujące specjalne pneumatyczne elementy energooszczędne. Układy pierwszego rodzaju charakteryzują się dużym stopniem skomplikowania i są układami drogimi. Zawory ciśnieniowe energooszczędne wbudowywane są w instalację pneumatyczną na drodze pomiędzy elementem wykonawczym, na przykład siłownikiem, silnikiem pneumatycznym a zaworem rozdzielającym sterującym kierunkiem przepływu sprężonego powietrza do elementu wykonawczego. Znane są zawory energooszczędne, na przykład firmy Legris, które zbudowane są w postaci zaworu różnicowego posiadającego zawór zwrotny umieszczony w kanale bocznikującym kanał główny zaworu. Na grzybek zaworu różnicowego osadzony w kanale głównym działa z jednej strony siła od ciśnienia wejściowego p1, natomiast z drugiej strony siła od ciśnienia wyjściowego p2 i siła sprężyny powrotnej. Wartość ciśnienia wyjściowego można nastawiać przez napinanie sprężyny powrotnej za pomocą pokrętła regulacyjnego. Przepływ powietrza w kierunku przeciwnym odbywa się w tych zaworach przez bocznikujący zawór zwrotny, którego głównym elementem jest cylindryczna uszczelka osadzona na przewodzie bocznikującym, wyposażonym w rozmieszczone na obwodzie otwory wylotowe. W przypadku, gdy ciśnienie p2 podawane do odbiornika jest mniejsze od ciśnienia zasilającego p 1, uszczelka zamyka przepływ sprężonego powietrza przez otwory obwodowe przewodu bocznikującego. Natomiast gdy ciśnienie p2 jest większe od p 1, to cylindryczne ścianki uszczelki odchylają się od ścianek przewodu bocznikującego umożliwiając przepływ sprężonego powietrza do atmosfery przez wszystkie elementy pneumatyczne układu napędowego. Zawór o wyżej przedstawionym sposobie działania może być wykonany w odmianie ze sterowaniem automatycznym, w której zawór różnicowy zostaje zastąpiony zaworem dławiącym. Położenie elementu dławiącego tego zaworu umieszczonego w jego kenale głównym ustalane jest przy pomocy śruby regulacyjnej. Na elemencie dławiącym osadzony jest tłok wyodrębniający komorę zasilaną zaworem, przez który przesyłany jest sygnał sterujący ps.

3 Takie rozwiązanie umożliwia regulację natężenia przepływu sprężonego powietrza i zapewnia ustalenie się na wyjściu zaworu wartości ciśnienie wynikającej z aktualnego obciążenia elementu wykonawczego, który zasilany jest przez ten zawór. Wadą powyższych zaworów jest to, że powietrze zużyte wraca w nich przez cały układ do atmosfery, co znacznie zwiększa czas opróżniania układu. W rozwiązaniu według wynalazku zawór ciśnieniowy ma kanał bocznikujący umieszczony poza osią otworu wylotowego z kanału głównego a pomiędzy kanałem bocznikującym i kanałem głównym ma zawór szybkiego spustu. Zawór ten ma postać korzystnie komory współosiowej z otworem wylotowym kanału głównego o średnicy większej od średnicy tego otworu. Komora zakończona jest otworem wylotowym do atmosfery, a na bocznej ściance ma ujście do kanału bocznikującego. W komorze umieszczona jest uszczelka wargowa, usytuowana w niej z luzem poosiowym umożliwiającym uszczelce zajmowanie dwóch skrajnych położeń: pierwszego, w którym uszczelka odcina dojście do otworu wylotowego kanału głównego i odsłania otwór wylotowy do atmosfery komory i drugiego, w którym uszczelka zamyka otwór wylotowy do atmosfery z równoczesnym otwarciem drogi z komory do kanału bocznikującego. Zawieradła zaworu, które mogą mi eć postać grzybka lub elementu dławiącego mają od strony przewodu doprowadzającego sprężone powietrze, zawór zwrotny łącz ący kanał główny zaworu z otworem wlotowym do komory zaworu szybkiego spustu. W zaworze według wynalazku powietrze zużyte w elemencie napędzanym przekazywane j est do atmosfery z pominięciem elementów układu napędowego. Daje to krótsze czasy opróżniania układu, umożliwiając jego szybszą pracę. Umieszczony w grzybku lub elemencie dławiącym zaworu zawór zwrotny działa tylko w przypadku kiedy grzybek lub element dławiący zamyka przepływ przez kanał główny. Gwarantuje to niezawodność zadziałania zaworu szybkiego spustu. Wynalazek zostanie bliżej przedstawiony w przykładach wykonania uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 ukazuje w przekroju zawór ciśnieniowy z zaworem grzybkowym, fig. 2 - szczegół "A" z fig. 1, fig. 3 - przekrój zaworu z elementem dławiącym, którego położenie nastawiane jest zewnętrznym sygnałem ciśnieniowym, a fig. 4 - szczegół "B" z fig. 3. Na figurach 5 i 6 pokazano układy, w których wykorzystano zawory według wynalazku. Zawór ciśnieniowy przedstawiony na fig. 1 ma w korpusie 1 osadzoną tuleję zaworową 2 zakończoną gwintem przyłączeniowym. W tulei 2 osadzony jest zawór grzybkowy 3 dociskany do gniazda otworu wlotowego sprężyną 5. Nacisk sprężyny 5 regulowany jest wkrętem regulacyjnym 22. Zawór grzybkowy 3 znajduje się w kanale głównym 4 zaworu. Kanał 4 ma wyjście w postaci otworu wylotowego 6 umieszczonego na obwodzie tulei 2. Otwór wylotowy 6 łączy kanał główny 4 zaworu z komorą 7 wykonaną w korpusie 1 współosiową z otworem 6. Komora 7 ma średnicę większą niż otwór wylotowy 6 i zakończona jest otworem wylotowym 20 łączącym wnętrze komory 7 z atmosferą. Otwór wylotowy 20 znajduje się we wkrętce wkręcanej w korpus 1. Komora 7 ma dwustopniową średnicę i umieszczona jest w niej pomiędzy ścianką komory 7, w której znajduje się wybranie łączące komorę 7 z otworem wylotowym 6 a czołem wkrętki 9, uszczelka wargowa 8. Większa średnica komory 7 znajduje się od strony wkrętki 9 i uszczelka 8 skierowana jest swą kształtową powierzchnią w stronę czoła wkrętki 9. Uszczelka 8 w czasie tłoczenia sprężonego powietrza z komory głównej 4 dociskana jest ciśnieniem p1 do czoła wkrętki 9 zamykając otwór wylotowy 20. Powietrze dostaje się do kanału bocznikującego 10, przemieszczając się dookoła odkształconej wargi uszczelki 8 i poprzez otwór wylotowy 21 podawane jest do przewodu transportującego je do odbiornika. Przepływ powietrza od odbiornika do atmosfery odbywa się, gdy uszczelka 8 pod wpływem ciśnienia p2 większego od p1, w czasie ruchu powrotnego elementu napędzanego 26 dociskana jest do ścianki komory 7, w której znajduje się otwór 6 łączący komorę 7 z kanałem głównym 4 zaworu 23, 25. Następuje wtedy zamknięcie otworu wylotowego 6 i sprężone powietrze znajduje ujście poprzez otwór 20 do atmosfery.

4 W ten sam sposób działa zawór przedstawiony na fig. 3 w którym zamiast zawieradła grzybkowego 3 w tulei 2 znajduje się element dławiący 14. Zawór przedstawiony na fig. 3 ma na elemencie dławiącym 14 osadzony tłok 15 napędzany ciśnieniem Ps podawanym przez kanał 16 wykonany w korpusie 1 oraz otwór 17 tulei 2. Położenie elementu dławiącego 14 ustalane jest za pomocą wkładki 19 i elementu ustalającego 18. Zawory według wynalazku mają zawieradła w postaci grzybka 3 lub elementu dławiącego 14 wyposażone w kulkowe zawory zwrotne. Zawór zwrotny każdego z zawieradeł umieszczony jest od strony przewodu doprowadzającego ciśnienie P1 i składają się z wkrętki 13, sprężyny 12 i kulki 11. Przepływ powietrza przez zawór zwrotny występuje przy spadku wartości ciśnienia P1, w chwili, gdy grzybek 3 lub element dławiący 14 zamyka przepływ powietrza przez zawór. Dzięki temu powstaje różnica ciśnień działających po obu stronach uszczelki wargowej 8, powodujące przemieszczanie jej w prawo i otwarcie przepływu powietrza od odbiornika do atmosfery przez odsłonięcie otworu wylotowego 20. Przykładowe układy ze schematycznie przedstawionymi zaworami energooszczędnymi według wynalazku uwidoczniono na figurach 5 i 6 rysunku. Układ z figury 5 z zaworem 23 umożliwia nastawianie różnych wartości ciśnienia P1 i P2 dla ruchu roboczego i jałowego. Wykorzystanie zaworu energooszczędnego 25 ze sterowaniem automatycznym przedstawionego na fig. 6 daje największe oszczędności, gdyż pracuje on w układzie z dławikiem na wlocie. Zapewnia to samoczynne ustalenie się ciśnienia P2 w komorze siłownika 26, którego wartość wynika z aktualnego obciążenia siłownika 26. Sygnał sterujący Ps podawany jest od łącznika drogowego 27 i powoduje on zamknięcie zaworu 25. Łącznik drogowy 27 może być umieszczony na końcu skoku siłownika 26 lub przed jego skrajnym położeniem. W pierwszym przypadku ciśnienie P2 panujące w trakcie ruchu tłoku siłownika 26 jest utrzymywane na niezmienionej wartości również po dojściu tłoka do położenia skrajnego. W drugim przypadku następuje rozprężanie się powietrza w komorze siłownika 26 do wartości P2' P2, która zapewnia jeszcze osiągnięcie przez tłok skrajnego położenia.

5

6 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 5000 zł.