146119. lajstromszámú szabadalom • Pneumatikus erőkompenzációs helyzetbeállító

Megjelent: 1960. január 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.119. SZÁM 47. g2

. 14—15. OSZTÁLY — HE—308. ALAPSZÁM Pneumatikus erőkompenzációs helyzetbe állító Helm László oki. gépészmérnök, Budapest (MTA Automatika Kutató Csoport) A bejelentés napja: 1958. január 17. Az ipari folyamatok önműködő szabályozásánál gyakran alkalmazott pneumatikus segédenergiával működő szabályozók jelhaladás sorrendjében utolsó egysége a membránszelep. A membránszelep feladata az, hogy' a szabályozótól érkező levegőnyomás pillanatértékének megfelelően befolyásolja az anyag- vagy energiaáramlást a szabályozott berendezésben úgy, hogy a szabályozott jellemző* értéke az előírt legyen. Olyan esetekben, amikor számottevő tömszélence súrlódással kell számolnunk, vagy pedig ha a membránszelep működését gyorsítani akarjuk, a membránszelepet úgynevezett helyzetbeállítóval látjuk el. A helyzetbeállító pl. a szelepszár lefelé mozgatásakor — tehát amikor a szelepszármozgató membrán feletti térben a levegőnyomást növelni kel] — a tápnyomást mindaddig adja a membrán feletti térbe, amíg a szelepszár helyzete a szabályozótól érkező nyomásnak megfelelő helyzetet nem éri el. A találmány tárgyát képező helyzetbeállító működésének alapelve az, hogy membránrendszerre ható levegőnyomás következtében fellépő erőhatást a membránrendszert támasztó — kiegyensúlyozó — rugú ellenerejével ellensúlyozzuk ki oly módon, hogy a rugóerői változását a szelepszár mozgása határozza meg. A helyzetbeállító elvi és összeállítási vázlatát az 1. és 2. ábra mutatja. Az összeállítási rajzon —11— a csatlakozó a —18— pneumatikus tápegységhez, a —12— csatlakozó pedig a szabályozóval való összeköttetésre szolgál. A helyzetbeállító a membránszelep tetejéhez közvetlenül csatlakozik oly módon, hogy a helyzetbeáliító alsó membránja alatti és a membráriszelep —21— szelepmozgató membránja feletti tér egymástól nincs elválasztva. Egyensúlyi állapotban a helyzetbeállító —10— be- és kiömlő szelepe zárva van. A helyzetbeállító három —16— membránja — amelyek közül a felső és az alsó egyformák és * A szabályozott jellemző (pl. a nyomás, hőmérséklet, folyadékszint stb.) a műszaki folyamatoknak az a jellemzője, amelyet a kívánt értékre akarunk hozni, vagy azon tartani, vagy pedig előírt módon változtatni (MNOSZ 18 450. T. 3. 12.). kisebbek, mint a középső — az —5—* összekötő elem segítségével együtt mozog. A helyzetbeállító felső membránja feletti és az alsó membránja alatti térben mérhető statikus nyomás mindenkor azonos. Ezt a —19— közvetlen összeköttetés biztosítja. Az ábrán —14— jelenti a membránrendszer támasztó rugót és —13— a be- és kiömlőszelep támasztó rugót. A helyzetbeállító működése a következő: Tételezzük fel, hogy kezdeti egyensúlyi állapotból kiindulva a szabályozótól érkező levegőnyomás egy adott időpillanatban ugrásszerűen megnő /lp-vel. Ekkor az egymással összekötött működő membránfelületek különbözősége folytán az ennek következtében megnövekedett, a helyzetbeállító —14—- támasztó rugójára ható erőhatás a kiömlőszelep nyitását vonja magával. A membránrendszert összekötő rudazat lefelé mozdul el. A be-és kiömlő szeleptányér a külső (beömlő) szelepülésre felül, tehát a táplevegő beáramlását megakadályozza, ugyanakkor a belül üreges —5— összekötő elemen át a membránszelep —21— membránja feletti térből a levegő a nyilakkal, jelölt úton át az atmoszférába áramlik ki. A membránszelep —21— membránja feletti térből a levegő kiáramlását, következésképpen a —20— szelepszár és a —21— membrán felfelé irányuló mozgását a —22— szelepszár mozgató rugó biztosítja. A szelepszár mozgató rugó — a membránszelepek szokásos konstrukciója szerint — alsó végén fixen megtámasztott. A —20— szelépszár felfelé irányuló mozgása, azaz a —14— rugó összenyomódása mindaddig tart, amíg a felnövekedett rugóerő a szabályozótól érkező levegőnyomás hatását ki nem egyenlíti, s következésképpen a —10— kiömlő szelepet le nem zárja. A be- és kiömlő szelep zárását a konstrukció egyetlen zárótest segítségével oldja meg. Előnye e megoldásnak, hogy lényegesen egyszerűbb megmunkálást tesz lehetővé, mint a két zárótestes megoldások. Ellenkező értelmű szabályozó nyomásváltozáskor, természetesen a fenti folyamat is ellentétesen játszódik le, a —20— szelepszár lefelé mozog. Előnye a berendezésnek, hogy egyszerű elemekből épül fel, anyaga öntöttvas, vagy alumí-