173097. lajstromszámú szabadalom • Folyadékszint szabályozó berendezés
5 173097 6 A 4 membrán felett az 1 peremben egy 18 tér van kiképezve, melybe egyrészt egy 19 csonk 20 furatú, másrészt egy 21 csonk 22 furata van bevezetve. A 21 csonk esetünkben csatlakozócsavarként van kiképezve, mely egy 23 tömítés közbeiktatásával van az 1 perem 24 nyakcsapjába behajtva. A 21 csonk és a 18 tér között egy 25 fészek van kiképezve, melyben egy tűszelep van elrendezve. A tűszelep 26 szeleptestjén egy 27 váll van kiképezve, mely egy 28 szeleprugó segítségével van a 25 fészket és 18 térből elválasztó 29 falra felütköztetve. A 29 fal furatán keresztül a 26 szeleptestnek a 18 térbe benyúló 30 csapja a 4 membránra illetve adott esetben az 5 védőtárcsára támaszkodik. A 26 szeleptest hegyének megfelelő alakú és méretű 31 szelepülék van a 21 csonk 22 furatába kiképezve. Megjegyezzük, hogy a találmány szerinti berendezés egy célszerű példakénti alakjánál a 21 csonk, tehát a 31 szelepülék és a 26 szeleptest szerkezeti anyagainak szilárdsági tulajdonságai, főként keménysége jelentős mértékben eltérnek egymástól. így előnyösen a 21 csonk fémből, a 26 szeleptest pedig műanyagból, általában teflonból készül. Ennek révén a feszítőszerkezet első beállításakor a 31 szelepülék felületének "képe” átmásolódik a 26 szeleptest hegyének felületére és ez mind a gyártástechnológiai pontatlanságok kiegyenlítésére, mint a zárás tömörségének javítására alkalmas. Az 1 és 2 peremek esetünkben belső kulcsnyílású 32 csavarokkal van összekötve. A 2. ábrán a találmány szerinti berendezés egy célszerű kapcsolási változatát tüntettük fel, amelynél a berendezés egy reaktorként vagy tartályként kiképzett 33 készülékhez van csatlakoztatva. A 33 készülék egyrészt egy 34 tápvezetékkel, másrészt 35 gázvezetéke és 36 ürítővezetéke közé közlekedőedényként bekötött 37 szintmutatóval van felszerelve. A 2. ábra szerinti kapcsolásnál a 36 ürítővezetékbe szinthatároló elemként egy 38 bukócső van beépítve. A 38 bukócsövet követő szakasza a 33 készülék alatt elrendezett berendezés 19 csonkjába, 35 gázvezetéke pedig a berendezés 14 csonkjába van bekötve. A 3. ábrán bemutatott kapcsolási változatnál az eltérés mindössze abban van, hogy a 36 ürítővezeték 38 bukócső nélkül, közvetlenül van a 19 csonkhoz csatlakoztatva és így a berendezést elegendő az előírt folyadékszint alatt elhelyezni. A 2. és 3. ábrán a szabályozó szerv21 csonkja az atmoszférába van-vezetve, de kézenfekvő, hogy a 21 csonkra az adott technológiai folyamatnak megfelelő másik készüléket is lehet csatlakoztatni. A találmány szerinti berendezés illetve berendezéssel ellátott rendszer működését az alábbiakban ismertetjük. A berendezés 4 membránját a 8 orsó illetve a 6 nyomórugó segítségével a 33 készülékben uralkodó nyomás szerint állítjuk be úgy, hogy amikor a folyadék a 33 készülékben pontosan az előírt szinten van, akkor a 6 nyomórugó a tűszelep 26 szeleptestét a 28 szeleprugó ellenében a 31 szelepülékbe szorítsa, azaz a rendszert zárja. Amennyiben a 34 tápvezetéken érzékelő folyadék mennyisége a folyadék szintjét megemeli, akkor a többletfolyadék a 4 membrán fölötti 18 térbe jutva a 4 membránt terheli. A két kapcsolási vázlatot összehasonlítva megállapítható, hogy a 38 bukócsővel ellátott 36 ürítővezeték lényegében erősítőként működik, mivel azonos mennyiségű többletfolyadék esetében jóval magasabb, a 4 membránt terhelő folyadékoszlopot eredményez a 34 ürítőcsőben, a 34 ürítőcső keresztmetszetének a 33 készülék keresztmetszetéhez viszonyított nagyságrendet meghaladó különbsége következtében. A 3. ábra szerinti, 38 bukócsővel fel nem szerelt változatnál a többletfolyadék oszlopa ezzel szemben a 33 készülékben kialakult szintemelkedésnek felel meg. Mindkét esetben a 4 membránt a folyadékoszlop felülről lefelé elmozdítja, ami azt jelenti, hogy a 28 szeleprugó a 26 szeleptestet is felülről lefelé mozgatja, vagyis a tűszelepet nyitja. Amint a többletfolyadék teljes mennyisége a tűszelepen illetve a 21 csonkon keresztül a rendszerből távozott, a 4 membrán ismét egyensúlyi helyzetbe kerül és eközben a 26 szeleptestet alulról felfelé mozgatva a tűszelepet zárja. A gyakorlatban természetesen a két szélső eset ritkán fordul elő, vagyis a folyadékszint állandóan változik és így a szabályozó elem fokozatmentesen követi a mindenkori helyzetet, azaz dinamikus szabályozást valósít meg. Kísérleteink során laboratóriumi viszonyok között a találmány szerinti berendezéssel 10-200 att nyomáson 10-21 ml folyadékot, a többi között benzint, benzolt, gamma-butirolaktont, ecetsavat és nátronlúg oldatot vezettünk el folyamatosan úgy, hogy az adott készülékben a folyadék szintje érzékelhetően nem változott. Egy másik esetben 280 att nyomáson óránként 50, 100, 500 ml illetve 1,5 és 10 1 anilint és acetont vezettünk el érzékelhető szintváltozás nélkül. Egy további kísérlet során 30 att nyomású tartályból 10 att nyomású tartályba vezettünk érzékelhető szintváltozás nélkül óránként 5 ill. 10 1 folyadékot. Egy további kísérlet során 200 att nyomásról 200 ml 50 súlyszázalékos glükóz oldatot vezettünk el, amely 5 % 0,1 mm szemcseméretű ■ Raney-nikkel katalizátort tartalmazott. Kísérleti gyártás során 50 att nyomásról óránként 500, 1000 és 2000 1 N-izopropil-anilin és aceton 1:1 arányú elegyét vezettük el értékelhető szintváltozás nélkül. Fenti kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy a berendezés működtetéséhez, azaz a tűszelep nyitásához már 10 mm v.o. nyomáskülönbség is elegendő volt. Ez a körülmény a 3. ábra szerinti, kevéssé érzékeny kapcsolásnál is gyakorlatilag kielégítő mértékű szinttartást biztosít, de a 2. ábra szerinti változatnál a 38 bukócső erősítőhatása következtében a 33 készülék folyadékszintjét tizedmilliméteres pontossággal tartja. A találmány szerinti berendezés ilyen meglepő mértékű érzékenységének okát a 4 membrán szabad felülete és a tűszelep keresztmetszete közötti nagyságrendet meghaladó különbségben látjuk. A találmány szerinti megoldás előnyös tulajdonságai között az üzemi körülmények, így elsősorban a nyomás és hőmérséklet iránti érzéktelenségét, valamint fajlagos áteresztőképességének gyakorlatilag behatárolatlan tartományát és különösen annak néhány ml/óra alsó határát kell megemlíteni. Ezen túlmenően a szabályozott vegyipari folyamat szempontjából rendkívül előnyös a megvalósítható szabályozás dinamikus jellege, melyet leginkább a tirisztoros szabályozáshoz vagyis a nem kvantált, hanem jó közelítéssel szinusz-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
