ZESPÓŁ AUTORSKI

Politechnika Wrocławska

dr inż. Tomasz Siwulski, dr inż. Urszula Warzyńska (z d. Radziwanowska)

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Przedmiotem wynalazku jest siłownik hydrauliczny z układem blokującym swobodne przemieszczenie elementu roboczego siłownika zwłaszcza w przypadku spadku ciśnienia w przewodach zasilających wynikającego na przykład z ich uszkodzenia. Siłowniki hydrauliczne są podstawowym elementem napędowym obecnie stosowanych układów roboczych maszyn. Przedstawione rozwiązanie stanowi niezwykle ważny element zwiększający bezpieczeństwo osób pracujących przy obsłudze maszyn roboczych z napędem hydrostatycznym. Zastosowanie rozwiązania praktycznie całkowicie zapobiega wystąpieniu niebezpieczeństwa niekontrolowanego opuszczenia elementów roboczych pod wpływem sił grawitacji. Ponadto rozwiązanie zapewnia całkowite bezpieczeństwo w przypadku uszkodzenia układu hydraulicznego lub w trakcie prowadzenia robót serwisowych, co jest istotną wartością dodaną w porównaniu do obecnie stosowanych systemów bezpieczeństwa. Efekt powyższy uzyskano poprzez wyposażenie bloku zaworów, zamontowanych wprost na siłowniku hydraulicznym, w zawory odcinające, które w trakcie eksploatacji maszyny są zamknięte, a których otwarcie w trakcie prac serwisowych umożliwia bezpieczne i w pełni kontrolowane przemieszczenie siłownika. W obecnie stosowanych rozwiązaniach zabezpieczających przemieszczenie takie może być wykonane tylko z pomocą źródła ciśnienia, co w praktyce prowadzi do częstych wypadków, będących wynikiem rozszczelnienia układu w czasie prac serwisowych i niekontrolowanego ruchu siłownika. Podkreślić należy, iż większość wysięgnikowych układów roboczych nie jest wyposażona w żadne zabezpieczenia przed niekontrolowanym opuszczeniem w przypadku rozszczelnienie linii zasilających. Siłownik wg wynalazku może znaleźć wszechstronne zastosowanie w szeroko rozumianym przemyśle maszynowym, ze szczególnym uwzględnieniem przemysłu budowlanego, wydobywczego oraz wytwórczego.

ISTOTA WYNALAZKU

Istotą wynalazku jest wprowadzenie do siłownika hydraulicznego układu blokującego swobodne przemieszczenie elementu roboczego siłownika oraz umożliwiającego jednocześnie celowy i kontrolowany ruch elementu roboczego podczas prac montażowych lub serwisowych. Niekontrolowany ruch elementu roboczego siłownika a wraz z nim elementu przezeń napędzanego, na przykład wysięgnika układu roboczego, jest realnym zagrożeniem dla obsługi oraz osób znajdujących się w bezpośredniej bliskości maszyny.

Dodatkowo, efekt niekontrolowanego ruchu elementu roboczego siłownika może mieć miejsce w trakcie prac serwisowych lub montażowych układu hydraulicznego maszyny, kiedy siłownik nie jest podłączony do hydraulicznych przewodów zasilających. Niebezpieczeństwu niekontrolowanego ruchu siłownika zapobiega się poprzez zastosowanie mechanicznej blokady ruchu siłownika albo poprzez zastosowanie procedur montażu oraz serwisowania układów hydraulicznych, mających na celu uniemożliwienie wystąpienia tego zjawiska. Dodatkowo, procedury użytkowania maszyn zalecają pozostawiać układy robocze oparte o stabilną podporę, aby uniemożliwić ich samoistne opadanie a także odciążyć siłowniki hydrauliczne będące częścią układu. Procedury bezpieczeństwa zabraniają przechodzenia pod wiszącymi masami oraz podniesionymi układami roboczymi. Wskazane powyżej działania mają na celu zminimalizowanie zagrożenia powodowanego niekontrolowanym przemieszczeniem układu, nie usuwają jednakże pierwotnej przyczyny zagrożenia, która jest efektem powszechnie przyjętej koncepcji projektowania układów hydraulicznych.

Celem rozwiązania według wynalazku jest konstrukcja w zdecydowanym stopniu ograniczająca możliwość niekontrolowanego ruchu elementu roboczego siłownika. W opisie patentowym zaproponowano dwa rozwiązania układu blokującego odpowiednio dla siłownika dwustronnego działania (Schemat 1) oraz dla siłownika nurnikowego (Schemat 2). Siłownik hydrauliczny z układem blokującym swobodne przemieszczenie elementu roboczego siłownika w przykładzie wykonania pierwszym według wynalazku stanowi siłownik dwustronnego działania, który zbudowany jest z cylindra 1, w którym osadzony jest jednostronnie złączony z tłoczyskiem 2 tłok 3. Każda z utworzonych po przeciwnych stronach tłoka 3 komora robocza 4, 5 siłownika połączona jest przynależną jej tłoczną linią hydrauliczną 6, 7 z jednym z dwóch współpracujących ze sobą zaworów zwrotnych sterowanych 8, 9. Każdy zawór zwrotny sterowany 8, 9 wbudowany jest w blok cylindra 1 a tłoczna linia hydrauliczna 6, 7 łącząca go z przynależną mu komorą roboczą 4, 5 ma postać wewnętrznego kanału utworzonego w bloku cylindra 1. Każdy z zaworów zwrotnych sterowanych 8, 9 złączony jest z zakończonym króćcem przyłączeniowym kanałem 10, 11, do którego przyłączany jest przewód hydrauliczny zasilająco/zlewny. Każdy zawór zwrotny sterowany 8, 9 zbocznikowany jest wbudowanym w blok cylindra 1 zaworem odcinającym 12, 13, który odpowiednio wpięty jest w przynależną mu tłoczną linię hydrauliczną 6, 7 oraz kanał 10, 11. Zawór odcinający 12, 13 sterowany jest ręcznie, albo sygnałem elektrycznym, hydraulicznym czy pneumatycznym. Zawory odcinające 12, 13 mają konstrukcję zapewniającą pełne odcięcie przepływu cieczy.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Wynalazek znajduje zastosowanie w rynku hydrauliki przemysłowej i mobilnej, których wartość w 2015r. wyniosła odpowiednio 14,04 mld USD i 25,4 mld USD, w którym największy udział posiada Europa (odpowiednio 37,2%, 39,5%) [źródło: Global Industrial Hydraulic Equipment Market, Forecast to 2020 Cost-efficient, Electronic Integration, and One-stop, Frost & Sullivan]. Podniesienie gotowości wdrożeniowej – budowa prototypu oraz jego testy są technologicznie wykonalne. Określając innowacyjność w odniesieniu do rozwiązań rynkowych, mając na uwadze potencjał rynku do wdrożenia tego rozwiązania oraz wykonalność podniesienia gotowości wdrożeniowej należy stwierdzić, iż innowacyjność przedmiotowego wynalazku jest duża.