183467. lajstromszámú szabadalom • Túlhevítést biztosító szelep cseppfolyós gázok, különösen propán-bután gázkeverék elgőzölögtetésére szolgáló berendezésekhez
1 183 467 A találmány tárgya olyan szelep, amely cseppfolyós gázok, különösen propán-bután gázkeverékek elgőzölögtetésére szolgáló berendezések után — a gáznyomásszabályozó és a fogyasztó berendezés elé — kapcsolva minden körülmények között biztosítja azt, hogy az elgőzölögtetőből csak kellő mértékben felhtvített gázok juthassanak a rendszerbe, és ezzel a további folyamatokra nézve káros és veszélyes újracseppfolyósodás (kondenzálódás) lehetőségét teljes egészében kizárja. Cseppfolyós állapotban forgalomba hozott (palackozott), és gáznemű állapotban felhasznált gázok esetén ahhoz, hogy a gázt gázhalmazállapotban tudjuk a fogyasztó berendezésbe vezetni, el kell azt párologtatnunk. A párolgás endotherm folyamat, az ehhez szükséges hőt, a gáz ún. párolgáshőjét a tartályban lévő cseppfolyós gáz részére kívülről biztosítanunk kell. Ha az időegység aíatt elfogyasztott — és ezzel együtt elpárolgó — gázmennyiség viszonylag kicsi, a szükséges hőmennyiség a környezeti hőből a palack falán keresztül biztosítható, mint pl. a háztartási tűzhelyek esetében. Nagyobb fogyasztás, vagy különle ges körülmények között (pl. alacsony környezeti hő mérséklet esetében azonban a gázt cseppfolyós álla pótban kell a tartályból (palackból) kivezetnünk, és az elgőzölögtetést önmagában ismert külön berendezés segítségével, az ún. elgőzölögtetőben kell elvégeznünk. Ezek a berendezések egy hőforrás, egy hőközvetítő közeg, (legtöbbször melegvíz), és egy hőcserélő segítségével biztosítják a cseppfolyós gáz részére az elgőzölögtetéséhez szükséges hőt. Ez a hőmennyiség azonban nem lehet azonos a párolgáshővel, hanem annál több kell, hogy legyen. A „túlhevítést” az indokolja, hogy az elgőzölögtetőből a gázt rendszerint egy nyomásszabályzóba (nyomáscsökkentőbe) vezetjük, ahol az alacsonyabb nyomásra expandál, amelynek következtében lehűl. De további nyomáscsökkenések is előállnak a fogyasztó berendezésekben, ahol a vezetékek hosszmenti és helyi ellenállásai következtében előálló áramlási veszteségek mind nyomáscsökkenéssel, és ezzel a gáz hőmérsékletének a csökkenésével járnak. Ha az elgőzölögtelőben a gázzal mindössze annyi hőt közlünk, mint amennyi annak ún. párolgáshője, a nyomáscsökkenések következtében bekövetkező lehűlés ismételt cseppfolyósodáshoz, kondenzálódáshoz vezet. A gázvezetékben keletkező cseppfolyós gáz a vezetékben folyadékdugókat képezhet, ezzel akadályozza az áramlást, másrészt — különösen éghető gázok esetében — ismételt elpárolgás esetén komoly üzemzavarokat, sőt robbanásveszélyt is idézhet elő. A teljesség kedvéért meg kell említenünk, hogy a nyomáscsökkentő berendezéseken fellépő lehűlés lényegesen kisebb mértékű, mint a gázok ismert állapotegyenleteiből számítható érték. Ennek oka az, hogy a gáz a nyomáscsökkentőben rendkívüli mértékben felgyorsul (legtöbbször a hangsebességnél nagyobb sebességre) és a sebesség második hatványával arányos energiaveszteség 2 a súrlódás folytán folyamatosan hővé alakul, és ezzel nagyrészt kompenzálja az expanzió okozta lehűlést, úgyhogy nyomásszabályzókon végzett méréssorozataink eredménye szerinti a gyakorlatban 0,4 k/bar lehűléssel lehgt számolni, annak ellenére, hogy az ismert k , összefüggés alapján 1,3<k< 1,41 értékekkel számolva a különféle minőségű gázokba ennél nagyságrendekkel nagyobb mértékű lehűlés adódna (a hőmérsekletértékek Kelvin-ben számítandók). Minderre figyelemmel az elgőzölögtető berendezésekben olyan mértékű hőközlés szükséges, hogy a kilépő gáz hőmérséklete legalább 25 K értékkel meghaladja a telített gőz hőmérsékletét az adott nyomáson. Ennek biztosítására a jelenleg ismert és el.erjedt berendezésekben thermosztátot, termosztáttal vezérelt mágnesszelepet, vagy üvegrudas (invarrudas) hőmérsékletszabályzóval működtetett membránszelepeket alkalmaznak, amellyel megoldani vélik elsősorban az elgőzölögtető berendezések beindítását követő átmeneti időszak problémáját. Az ilyen berendezéssel ellátott elgőzölögtetőből ugyanis mindaddig n.m juthat ki a gáz, amíg annak hőmérséklete el nem éri az előre beállított (egyszer és mindenkorra meghatározott) értéket. Az így szerkesztett elgőzölögtető azonban nem képes alkalmazkodni a tartályban lévő folyadékfázisú gáz tág határok között változó hőmérsékletéhez. Az elgőzölögtetendő folyadék fázisú gáz hőmérséklete az évszak, időjárás, a tárolás, szállítás, és a felhasználás körülményei stb. folytán 263 — 310 K között változhat. Annak elkerülésére, hogy az elgőzölögtető berendezés után kondenzálódás fordulhasson elő, 25 K túlhevítésre van szükség, tekintet nélkül a folyadékfázisú gáz' hőmérsékletére. A jelenleg ismert elgőzölögtető berendezések beállítása olyan, hogy 278 K-nél magasabb hőmérsékletű folyadék fázisú gáz alkalmazása esetén nem nyújtanak védelmet a kondenzálódás ellen, alacsony hőmérsékletű folyadék esetén pedig nem kívánt nagy mértékű túlhevítést biztosítanak, ami felesleges hőencrgiafelhasználássa) jár. E hibákon kíván segíteni, a jelen találmány. A jelen találmány abból a felismerésből indul ki, hogy a zárt térben lévő folyadéknak (cseppfolyós gáznak) és a felette lévő telített gőznek a nyomását a gáz anyagi minőségén kívül annak hőmérséklete határozza meg, ugyanakkor folyamatos áramlás esetén a gáz nyomása az áramlás irányában haladva a hosszmemi és helyi ellenállások következtében csak monoton csökkenő lehet, tekintet nélkül a közbeeső hőmérsékletváltozásokra. Ennek folytán a göztenziós hőmérsékletérzékelő kiválóan alkalmazható az elgőzölögtetőből kilépő gáz hőmérsékletében érzékeié éré, mert annak nyomása egyedül a hőmérséklettől függ, míg a távozó gáz nyomása az áramlási viszonyoktól, különösen akkor, ha a göztenziós hőmérsékletérzékelőben folyadékként ugyanazt a gázt alkalmazzuk, mint amelynek elgőzölögtetését a szeleppel vezérelni kívánjuk. Az ennek felhasználásával szerkesztett túlhevítést biztosító szelep képes figyelembe venni az elgőzölögtetendő folyadék fázisú gáz hőmérsékletét, és ezáltal 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
