187590. lajstromszámú szabadalom • Fokozott stabilitású gáznyomásszabályozó berendezés
1 187 590 2 A találmány tárgya fokozott stabilitású gáznyomásszabályozó berendezés, melynek szelepe, rugóval és membránnal kialakított végrehajtó szerve, továbbá vezérlő-szabályozója van. Ismeretesek különböző vezérlő-szabályozó nélküli berendezések, amelyek kevéssé igényes szabályozási feladatok ellátására alkalmasak. Ismeretesek továbbá a vezérlő-szabályozóval működő gáznyomás-szabályozók (a gáziparban használt berendezések jelentős hányada ebbe a kategóriába sorolható, amelyek főleg a nagyobb teljesítmény és primer nyomástartományban használatosak. Ezen megoldások közös jellemzője, hogy a nyomásszabályozó előtti csőszakaszból vett „nagynyomású” gázt, mint segédenergiát hasznosítva valósítják meg a szabályozási feladatot. Az általános gyakorlatnak megfelelően a vezérlő-szabályozó elnevezés alatt konkrét esetben a szabályozástechnikai értelemben vett érzékelőt, alapjelképzőt, különbségképzőt, jelváltót és a fúvókás jelátalakítót egyesítő szerkezeti egységet nevezik. A jelátalakító fúvókáit rendszerint úgy választják ki, hogy az a teljesítményerősítő szerepét is betöltse. Ezeket a szabályozókat általában nagyobb teljesítmény-kategóriában és igényesebb feladatok ellátására készítik. Ezzel összhangban áruk is magasabb az egyszerű erősítő nélküli berendezésekénél. Ilyen megoldású vezérlő-szabályozóval működő berendezést gyártanak például: a GASELAN (NDK), a ROMBACH (NSZK), PINTSCH-BAMAG (NSZK), valamint más vállalatok. Azonos a hazai KÖGÁZ és BKG szabályozók működési elve is. A fentiekben említett szabályozók működési elve olyan, hogy a vezérlő-szabályozó a beállított és a tényleges kilépő nyomás különbségét az erősítésének megfelelően többszörösére növeli, és ez a nyomáskülönbség működteti a szabályozó végrehajtó szervén keresztül a szelepet. Az ismertetett megoldások hátránya, hogy a vezérlő-szabályozó a működési tartomány két szélén jelentős nonlinearitással rendelkezik, ami a szabályozási pontosságra és a stabilitásra is hátrányos befolyást gyakorol. Ennek következtében kis nyomásértékek esetén á szabályozó pontatlanul működik, nagy nyomásértékek esetén az erősítés növekedésével a pontosság növekszik ugyan, de ezáltal a szabályozó stabilitása romlik. Ez annak a következménye, hogy a segédenergia (a primer oldali gáz) nyomásszintje a folyamat jellegéből adódóan, nem szabályosan változó. Az ismert konstrukcióknál olyan megoldást dolgoztak ki, hogy a vezérlőszabályozó elé egy külön gáznyomás-szabályozót építenek be, amelynek az a feladata, hogy a segédenergia nyomásszintjét állandó értéken tartsa. Ez a megoldás sok esetben eredményes, de igényesebb szabályozási feladatoknál már problémát jelent a tápnyomás stabilizátor által szolgáltatott gáz nyomásának változása. A túlzottan bonyolult tápnyomás-stabilizátor szerkezetek alkalmazását költséges jellegük behatárolja. Az ismert megoldásoknál további problémák merülnek fel a vezérlő-szabályozó konstrukciójából. A döntő probléma abból adódik, hogy az érzékelő membránja alatti teret el kell választani a jelátalakító fúvókái közötti tértől, ahol a vezérlő nyomás észlelhető. Az elválasztást úgy oldják meg, hogy az érzékelő membránja a hozzá kapcsolódó karáttételen keresztül a fúvókák közötti záróelemet oly módon mozgassa, hogy közben az érzékelő membránra ne vigyen át olyan erőt, amely az erőmérést - ezáltal a szabályozás pontosságát - hátrányosan befolyásolná. A PINTSCH-BAMAG szabályozók konstrukcióinál használatos szilfonmembrán jellegzetesen ilyen térelválasztó elem. A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz a fokozott stabilitású gáznyomásszabályozó tökéletesítése, amely lényegesen jobb hatásfokkal működik, mint az ismert megoldások. A találmánnyal feladatunk olyan konstrukció kialakítása, amely a primer nyomás változásától függetlenül a teljes működési tartományban állandó erősítést, fokozott stabilitást és pontosságot biztosít. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat megoldódik, ha a gáznyomás-szabályozót a tápnyomás-stabilizátort kiküszöbölve; az érzékelő membránra ható erőt pedig a konstrukciós kialakítással meghatározva alakítjuk ki. A kitűzött feladatot a bevezetőben leírt típusú gáznyomás-szabályozónál úgy oldottuk meg a találmány szerint, hogy a belépő csonkhoz csatlakozó fúvókája és membránja közötti térben elrendezett tengelyen elforduló karja van, amelynek a fúvóka felé eső karhossza nagyobb, mint a másik karhossza, továbbá a szár által mereven és gáztömören összefogott két membránja van, ahol a karhoz közelebb eső membrán felülete kisebb, mint a másik membrán felülete, melyek csuklósán kapcsolódnak a kar fúvókával ellentétes oldalához; a szabályozó csavarja és membránja közötti teret a kilépő csonkkal összekötő, valamint a membrán és a fúvóka közötti teret a kilépő csonkkal fojtáson keresztül összekötő csővezetékekkel van elrendezve. A találmány szerinti berendezést részletesebben rajz alapján kiviteli példa segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti berendezés elvi működési vázlata előlnézetben, részben metszve. Az érkező gáz az 1 belépő csonkon jut a gáznyomás-szabályozó önmagában ismert megoldású szelepéhez, melyen áthaladva fojtást szenved és a 3 kilépő csonkon keresztül csökkent nyomással távozik a berendezésből. A 2 szelep mozgatását önmagában ismert megoldású végrehajtó szerv biztosítja, mely a 4 rugóból és az 5 membránból áll. Az 5 membrán alatti térben a szabályozott nyomás, az 5 membrán fölötti 6 térben a vezérlő-szabályozó által biztosított vezérlő nyomás uralkodik. E két nyomás különbsége a 4 rugó ellenében nyitja a szelepet. A szabályozó működéséhez az szükséges, hogy a fogyasztó által megkívánt gázmennyiség és az érkező gáz nyomásának mindenkori értékéhez a 6 térbe olyan vezérlő nyomást vezessünk, mely a 4 rugó ellenében annyira nyitja a szelepet, hogy a 3 kilépő csonkon a gáz mindig állandó nyomáson távozik. A megfelelő vezérlő nyomást azáltal biztosítjuk, hogy az 1 belépő csonkról megfelelő vezetéken a vezérlő-szabályozó célszerűen megválasztott 7 fú-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
