184891. lajstromszámú szabadalom • Többcélú szelep
3 184891 4 A találmány többcélú szelep, folyadékok és gázok áramlásának szabályozására, amely szelep szelepházzal, a szelepházhoz illeszkedő membránházban levő és a szelepházat, valamint a membránházat egymástól elkülönítő rugalmas membránnal, a szelepház belsejében elhelyezkedő membrán dugattyúval, szelcpfejben végződő szelepzárral és a szelepfejnek szelepülékre való rászorítására alkalmas szeleprugóval rendelkezik. A folyékony és a gáz halmazállapotú közegeknek vezetékrendszerekben való továbbítása és különböző feladatok végrehajtásához való felhasználása esetén a legkülönbözőbb kialakítású és rendeltetésű szerelvényekre, így szelepekre is van szükség. A szerelvények sajátságos családját alkotják azok a szelepek, amelyek a talajfelszín alól nyerhető vízkészlet kitermelésére alkalmas kutakban és az ahhoz kapcsolódó vezetékhálózatban vannak elhelyezve. A kutakból a víz kinyerése szivattyúzással történik, majd a fölhasználás helyére való továbbításra nyomóvezetékek hálózata szolgál. Az ilyen vízkitermelő berendezéseknél a szelepeknek számos feladatuk lehet. A kinyerendő talajvíz általában vízzáró rétegek közötti vízadó homokrétegekben, az ún. szűrő rétegekben helyezkedik el. A kitermelés megkezdésekor és esetenként annak leállításakor is a szállítási teljesítmény igen lassú változtatására van szükség az említett szűrőréteg védelme érdekében. Bonyolítja a helyzetet, hogy a talajvíz sokszor tartalmaz akár veszélyes mértékben is metángázt. Ezért villamos működtetésű szelepet csak gondos biztonságtechnikai intézkedések mellett szabad alkalmazni. Állandósult üzemállapot esetén szükség van a szállítási teljesítmény beállíthatóságára. A vízkitermelés üzemszüneteiben meg kell akadályozni a kitermelt víz visszaáramlását. Az előbbi esetben a szelepnek szabályozó szerepet, az utóbbi esetben visszacsapó szerepet kell betöltenie. Sok esetben gondoskodni kell a szivattyúzás abbahagyása esetén a rétegnyomás következtében továbbfolyó, bár csökkentett mértékű vízkitermelés miatt a termelő cső lezárásáról. Szükségessé válhat továbbá a nyomóhálózat egyes részeinek technológiai — pl. fagyvédelmi okokból történő — víztelenítése. A számos igény egyidejű kielégíthetősége folytán a korábbiakban különböző elvi fölépítésű szelepeket kellett használni, amelyek egyáltalán nem vagy csak igen rossz hatásfokkal voltak egyugyanazon berendezés együttesben egymáshoz rendelhetők. Kedvezőtlen az is, hogy a különböző szerepű és ennek megfelelően eltérő fölépítésű szerelvények működtetésének sokfélesége technológiai nehézséget okoz és növeli a meghibásodás valószínűségét. Az említett nehézségek kiküszöbölésére az irodalomban és a gyakorlatban számos törekvés történt. Egységes és megnyugtató megoldás azonban nem ismeretes. Általában a többcélúnak nevezett szelepek esetében olyan szerkezeti kialakítások jöttek létre, amelyek elvileg lehetővé tették ugyanazon szelep több lehetséges üzemállapotban való működtetését, vagy több lehetséges feladat végrehajtását. A valóságban azonban kivétel nélkül minden esetben azt lehetett tapasztalni, hogy a feladatok közül egyet, esetleg kettőt hatékony vagy elfogadható módon tudott megoldani, míg a többit lényegesen rosszabb hatásfokkal vagy olyan szerkezeti bonyolultság árán, amely a költségek aránytalan megnövekedésével járt. Az aránylag fejlett megoldások között említhető az a berendezés, amelyet a 174 336 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás ismertet. Az adott megoldást kifejezetten ún. „mélyfúrású kutakból” származó vízkitermelés esetén az ún. vízlökések elleni védelemre fejlesztették ki. A leírás jó gondolatokat tartalmaz, a megoldás azonban hátrányokkal is rendelkezik. így pl. kedvezőtlen, hogy zárószervének elmozdulása a membrán elmozdulásával kényszerkapcsolatban valósul meg, és így voltaképpen a membránra ható változó nagyságú szivattyúnyomás határozza meg a zárószerv pillanatnyi sebességét. Ezért a nyitás kezdeti stádiumában gyors, míg a véghelyzet közelében igen lassú az anyagáram változása. A tapasztalatok szerint a szűrőréteget károsító dinamikus hatásokat ez a berendezés csak igen kis mértékben képes csökkenteni. Nem teszi lehetővé a zárószerv nyitási véghelyzetének változtathatóságát sem, és így a különböző szállítandó vízmennyiségek beállíthatósága érdekében külön szabályozó szelepre is szükség van. Hátrány továbbá, hogy nem alkalmas a nyomócső egyes szakaszainak üzemszüneti víztelenítésére. A találmány célja olyan többcélú szelep kifejlesztése, amely főleg a talajfelszín alól nagyobb mélységből nyerhető vizek kitermelésével kapcsolatos berendezéseknél a sokféle lehetséges feladat bármelyikére hatékonyan fölhasználható. Az elérendő célhoz tartozik, hogy ugyanazon szelep többféle funkciót tudjon maradéktalanul és megbízhatóan ellátni, de lehetőség nyíljék a funkciók bármelyikének elhagyására is. Képesnek kell lennie a többcélú szelepnek arra, hogy nyitását és zárását lassítottan, célszerűen 0 és 20 perc közötti időintervallumon belül fokozatmentes beáll íthatósággal lehessen elvégezni, a nyitási véghelyzetet magát is változtatni lehessen, a szelep mind az üzemszerű, mind pedig a nem szándékolt leállások esetén automatikusan tudjon lezárni, és az említett funkciók útján alkalmas legyen a szűrőréteg védelmére, a vízkitermelés volumetrikus szabályozására, valamint a visszaáramlások megakadályozására és adott esetben a rétegnyomásból származó nem szándékolt vízkitermelés megelőzésére. Alkalmasnak kell lennie a többcélú szelepnek üzemszünetekben a nyomócső víztelenítésére, továbbá a záróerő értékének és a zárási idő fokozatmentes beállítására is. A találmány feladata, hogy a különböző funkciókban való működtetés, továbbá az egyes funkciókhoz tartozó szabályozhatóság a szelep megbontása nélkül egyszerű beavatkozással legyen végrehajtható. Feladat az is, hogy a különböző főbb, tehát a leggyakoribb felhasználási módokhoz tartozó funkciókat a szelep a benne kialakuló nyomásviszonyok változásának kihasználásával tudja végrehajtani, és ne legyen szükség külső, pl. villamos energiaforrásra. A találmányi gondolat alapja az a felismerés, hogy a szivattyúval rendelkező hálózatokban áramló folyadékok szállítási teljesítményétől függően változó közegnyomást jól ki lehet használni a szelep működésének szabályozására. A szelep előtti és utáni hely között létrejövő nyomáskülönbség alkalmas arra, hogy a szelep membránjára és tányérjára azok elmozdításához szükséges erőt fejtsen ki. így a különböző működési módokat voltaképpen a szállított foly adék energiája teszi lehetővé. A felismeréshez tartozik, hogy a nyitás periódusában a membránra ható igen nagy erőket függetleníteni lehet a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
