183856. lajstromszámú szabadalom • Pneumatikus jelátalakító tartályok folyadékszintjének érzékeléséhez, elektromos, elektropneumatikus és pneumatikus irányítástechnikai rendszerek számára
1 183 856 2 feltüntetett jelátalakító (16) kapcsolója egy mikrokapcsoló, amelynek a (17) kivezetésen keresztül távozó vezetékei villamos kapcsolás formájában (bekapcsolt — kikapcsolt állapot) adják a jelátalakító kimenőjelét. A (20) csőcsonkra nincs semmi csatlakoztatva, ennek következtében a (10) ház belső tere is atmoszferikus nyomáson van. Amíg a tartályban a (2) folyadékszint alacsonyabban van, mint a (3) harang alsó határoló síkja, a (12) membrán mindkét oldalán azonos nyomás uralkodik. Alulról a (4) cső (7) belső terén keresztül, felülről a (20) csőcsonkon és a (19) furaton keresztül terheli a membránt az atmoszferikus nyomás. Ha a (2) folyadékszint eléri a (3) harang alsó határoló felületét, annak nyílását lezárja*. Ha a folyadékszint tovább nő, a folyadék a (3) harang belsejében levő levegőt összenyomja, a levegő követi api Fi = piVi állapotegyenletet. A harang térfogata annyival csökken, amennyivel a (6) folyadékszint emelkedése folytán annak alkotója rövidül. A harangban uralkodó nyomás egyenlő lesz a külső folyadékszintp = zy hidrosztatikai nyomásával növelt atmoszferikus nyomással. A térfogatnál azonban figyelembe kell venni azt a körülményt, hogy a harang és a hozzá kapcsolt szerkezeti részek térfogata két tényezőből áll, nevezetesen a harang belső felületének és a belső alkotó hosszának szorzatából adódó harangtérfogatból, és a (4) cső (7) belső terének, a (8) alsó tárcsa belső terének (és a 3. sz. ábrán ábrázolt kivitel alkalmazása esetén a (32) üregnek) az együttes térfogatából adódó konstans térfogatból. Ennek következményeként az, hogy a (2) folyadékszint emelkedése következtében a (6) folyadékszint milyen magasra emelkedik a harangban, ez a harang geometriai méreteitől függ, és annak változtatásával a mérési tartomány változtatható. A (4) cső (7) belső terében előálló nyomásnövekedés — ha a (12) membrán anyagának belső súrlódása (merevsége) nem nagy — viszonylag kis nyomásnövekedés hatására megemeli a membránt, benyomja a (16) kapcsoló (itt mikrokapcsoló) (18) funkcionális szervét, és ajeladó kiadja a kimenőjelet. Nyilvánvaló, hogy a jelátalakító érzékelési tartományának minimumértéke a (3) harang alsó határoló felületét kissé meghaladó (2) folyadékszintnél lesz, míg a kapcsolási érték ennél magasabb szintnél, ezt a szintet a (3) harang geometriai méretei, a (12) membrán rugalmassága, és a (16) mikrokapcsoló rugónyomása határozzák meg. Mivel az utóbbi kettő adott, ezen érték beállítása a harang méreteinek megválasztásával lehetséges. 2. példa. Tartályszintkapcsoló céljára atmoszferikus tartálynál és elektropneumatikus vezérlési rendszerben az 1. sz. példában ismertetett megoldás alkalmazható azzal, hogy a (16) kapcsolóként alkalmazott mikrokapcsoló esetleg elektromos erősítőn és/vagy egyéb automatika-elemeken keresztül pneumatikus szervet (legalább beavatkozószervet, pl. mágnesszelepet) működtet. 3. példa. Tartályszintkapcsoló céljára atmoszferikus tartálynál és pneumatikus vezérlési rendszerben a (16) kapcsoló funkcióját pneumatikus elem, pl. fúvókás átalakító tölti be. Ez esetben ennek táplevegője a (17) kivezetésen érkezik, az itt uralkodó nyomás lesz a jelátalakító kimenő jele. Nyugalmi helyzetben a levegő a (19) furaton és a (20) csőcsonkon keresztül a légtérbe távozik. Ha a (2) folyadékszint olyan mértékben emelkedik, hogy a (3) harangban kialakuló nyomásnövekedés a (12) membránt megemeli, a (15) felső membránkorong egyre nagyobb áramlási ellenállást jelent a (16) kapcsoló (18) funkcionális szervét képező fúvókán keresztül kiáramló levegőnek, miért is a nyomás a (17) kivezetésben növekszik. A legnagyobb értéket akkor éri el, amikor a (15) felső membránkorong a fúvókát lezárja. Az ilyenkor kialakuló nyomásérték a jelátalakító maximális (2) folyadékszinthez tartozó kimenő jele. 4. példa. Tartályszintkapcsoló céljára nyomás alatt álló tartálynál és elektromos, vagy elektropneumatikus vezérlési (szabályozási) rendszerben a jelátalakító a 2. sz. ábra szerinti kapcsolásban alkal mazható. Itt a (16) kapcsoló céljára mikrokapcsolót alkalmazunk, mint az 1. és 2. sz. példában elmondottak esetében. A (20) csőcsonkot a cső (25) vezeték útján a (21) nyomás alatt álló tartály légteréhez kötve, akkor, amikor a (2) folyadékszint a tartályban nem éri el a (3) harang alsó határoló síkját, a (12) membrán két oldalán a nyomás kiegyenlítődik. A (2) folyadékszint emelkedése esetén a berendezés ugyanúgy működik, mintáz 1. sz. példában leírt esetben. A (17) kivezetésen leadott kimenőjel a (27) energiaforrásról táplált (28) vezérműhöz csatlakozik, és annak (29) kimenővezetékén megjelenő kimenőjel a tartályban levő szint függvénye. Ha a (21) nyomás alatt álló tartály (26) légterében a nyomás üzem közben változik, az 1. sz. ábrán jelzett (6) folyadékszint emelkedése vagy süllyedése következtében a (12) membrán alatt beálló nyomásváltozás, valamint a (25) vezetéken, (20) csőcsonkon és a (19) furaton keresztül előálló nyomásváltozás a (12) membrán két oldalán kiegyenlítődik, és a jelátalakító működését nem zavarja, feltéve, hogy a (3) harang ennek megfelelő (hosszú) alkotóval rendelkezik. 5. példa. Tartályszintkapcsoló céljára atmoszferikus tartálynál, elektromos vagy elektropneumatikus irányítástechnikai rendszerben akkor, ha a hirtelen folyadékszintnövekedés elleni védelem céljára (vészkapcsoló) kívánjuk az érzékelőszervet alkalmazni, a (9) felső tárcsát, a (10) házat, a (15) felső membránkorongot nem mágnesezhető anyagból (réz, alumínium) készítjük, a (8) alsó tárcsát mágnesezhető anyagból (acélból), a (14) alsó membránkorong pedig mágneslap, vagy mágnesgyűrű, amely így a permanens mágnes húzóerejével letapad a (8) alsó tárcsához. Amikor a (3) harangban előálló nyomásnövekedés olyan mértékű, hogy az a mágneses erőt legyőzni képes, a jelátalakító kimenő (vész-) jelet ad. Ebben az esetben ajánlatos a 3. sz. ábrán ábrázolt és az ábra kapcsán leírt kiviteli változat alkalmazása, mert a mágneses húzóerő felszakításához tartozó (szükséges) nyomóerő itt könnyebben beállítható. A (3) harangban ébredő túlnyomás ez esetben a mágnes letapadt állapotában a (32) üreg által meghatározott teljes felületen éri a (14) alsó membránkorongot (vagy mágnesgyűrűt és a membránt) és így a nyomóerő a P = pF összefüggés alapján megnő. Természetesen a felszakítás pillanatát követően a (3) harangban levő túlmyomás a (12) membrán teljes alsó felületére hat, itt már a működés megegyezik az 1. sz. ábrán ábrázolt megoldással kapcsolatosan elmondottakkal. 6. példa. Hasonló célra alkalmazható a jelátalakító pneumatikus rendszerben atmoszferikus tartályok esetében, ekkor a mágnes alkalmazásával kapcsolatosan az 5. sz. példa kapcsán elmondottak irányadók, míg a pneumatikus kapcsoló vonatkozásában a 2. sz. példa kapcsán ismertetett működés kerül alkalmazásra. 7. példa. Hasonló célra nyomás alatt álló tartálynál és elektromos vagy elektropneumatikus irányítási rendszerben alkalmazható a jelátalakító. Ekkor a mágneses kiképzésre az 5. sz. példa kapcsán elmondottakat, a nyomáskiegyenlítésnél a 4. sz. példában írottakat kell irányadónak tekinteni. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
