Nyomásszabályozó

oxigén és MAPP gázpalackok kétfokozatú nyomásszabályozóval

a nyomáscsökkentő szabályozó (A) és az ellennyomás szabályozó (B) sematikus ábrája. A felső ábrák a szelepek normál állapotát mutatják, amely nyomáscsökkentőknél általában nyitva van, ellennyomású szelepeknél pedig általában zárva van.

• 1. Nyomásbeállító csavar
• 2. Tavasz
• 3. Működtető
• 4. Bemeneti nyílás (nagynyomású)
• 5. Kimeneti nyílás (alacsony nyomás)
• 6. Szeleptest
• 7. Szelep korona és ülés

ábra szimbólumok nyomáscsökkentés és ellennyomás szabályozók. A fogalmi különbség elsősorban az, hogy melyik oldalról származik a visszajelzés.

a nyomásszabályozó olyan szelep, amely egy folyadék vagy gáz nyomását a kívánt értékre szabályozza, a szabályozott nyomás negatív visszacsatolásával. A szabályozókat gázokhoz és folyadékokhoz használják, és lehetnek integrált eszközök nyomásbeállítással, korlátozóval és érzékelővel egy testben, vagy külön nyomásérzékelőből, szabályozóból és áramlásszelepből állhatnak.

két típus található: a nyomáscsökkentő szabályozó és az ellennyomás szabályozó.

• a nyomáscsökkentő szabályozó olyan szabályozószelep, amely a folyadék vagy gáz bemeneti nyomását a kívánt értékre csökkenti a kimenetén. Ez egy normálisan nyitott szelep, amelyet a nyomásérzékeny berendezések előtt helyeznek el.
• az ellennyomás-szabályozó, az ellennyomás-szelep, a nyomástartó szelep vagy a nyomástartó szabályozó olyan vezérlőszelep, amely a beállított nyomást a bemeneti oldalán tartja nyitva, hogy lehetővé tegye az áramlást, amikor a bemeneti nyomás meghaladja a beállított értéket. Abban különbözik a túlnyomáscsökkentő szeleptől, hogy a túlnyomáscsökkentő szelep csak akkor nyitható meg, ha a zárt nyomás túlzott, és nem szükséges az upstream nyomást állandó szinten tartani. Ezek abban különböznek a nyomáscsökkentő szabályozóktól, hogy a nyomáscsökkentő szabályozó szabályozza a lefelé irányuló nyomást, és nem érzékeny a felfelé irányuló nyomásra. Ez egy normálisan zárt szelep, amelyet az érzékeny berendezésekkel párhuzamosan vagy az érzékeny berendezés után lehet felszerelni, hogy akadályt biztosítson az áramláshoz, és ezáltal fenntartsa az upstream nyomást.

mindkét típusú szabályozó a szabályozott nyomás visszacsatolását használja a vezérlőmechanizmus bemeneteként, és általában egy rugós membrán vagy dugattyú működteti, amely reagál a visszacsatolási nyomás változásaira a szelepnyitás szabályozására, és mindkét esetben a szelepet csak annyira kell kinyitni, hogy fenntartsa a beállított szabályozott nyomást. A tényleges mechanizmus minden tekintetben nagyon hasonló lehet, kivéve a visszacsatoló nyomócsap elhelyezését. Mint más visszacsatolási mechanizmusokban, a csillapítás szintje is fontos a mért nyomás változására adott gyors válasz és a kimenet stabilitása közötti egyensúly eléréséhez. Az elégtelen csillapítás a szabályozott nyomás vadászati oszcillációjához vezethet, míg a mozgó alkatrészek túlzott súrlódása hiszterézist okozhat.

nyomáscsökkentő szabályozó

működés

a nyomáscsökkentő szabályozó elsődleges feladata, hogy a szabályozón keresztüli gázáramot a rá helyezett gáz igényéhez igazítsa, miközben kellően állandó kimeneti nyomást tart fenn. Ha a terhelési áramlás csökken, akkor a szabályozó áramlásának is csökkennie kell. Ha a terhelési áramlás növekszik, akkor a szabályozó áramlásának növekednie kell annak érdekében, hogy a szabályozott nyomás ne csökkenjen a nyomásrendszerben lévő gázhiány miatt. Kívánatos, hogy a szabályozott nyomás az áramlási sebességek széles tartományában ne térjen el nagymértékben a beállított ponttól, de kívánatos az is, hogy a szabályozón átfolyó áramlás stabil legyen, és a szabályozott nyomás ne legyen kitéve túlzott oszcillációnak.

a nyomásszabályozó tartalmaz egy korlátozó elemet, egy betöltő elemet és egy mérőelemet:

• a korlátozó elem olyan szelep, amely változó korlátozást képes biztosítani az áramlásra, például földgömb szelep, pillangószelep, poppet szelep stb.
• a betöltő elem olyan alkatrész, amely a szükséges erőt képes kifejteni a korlátozó elemre. Ezt a terhelést egy súly, egy rugó, egy dugattyús működtető vagy a membrán működtető rugóval kombinálva biztosíthatja.
• a mérőelem annak meghatározására szolgál, hogy a bemeneti áramlás mikor egyenlő a kimeneti áramlással. Magát a membránt gyakran használják mérőelemként, kombinált elemként szolgálhat.

a képen látható egyfokozatú szabályozóban a membránon erőegyensúlyt alkalmaznak a poppet szelep vezérlésére a nyomás szabályozása érdekében. Bemeneti nyomás nélkül a membrán feletti rugó lenyomja a poppet szelepen, nyitva tartva. A bemeneti nyomás bevezetése után a nyitott poppet lehetővé teszi a membránhoz való áramlást, és a felső kamrában a nyomás növekszik, amíg a membránt felfelé tolják a rugóval szemben, ami a poppet csökkenti az áramlást, végül megállítja a nyomás további növekedését. A felső csavar beállításával növelhető a membrán lefelé irányuló nyomása, ami az egyensúly fenntartásához nagyobb nyomást igényel a felső kamrában. Ily módon a szabályozó kimeneti nyomása szabályozható.

F = ( P I − P o ) s + P O S + f {\displaystyle F=(p_{i}-p_{o})s+p_{o}s+f}

F : membránrugó erő {\displaystyle F:{\text{ membránrugó erő}}}

f : babarugó erő {\displaystyle f:{\text{ babarugó erő}}}
P i : bemeneti nyomás {\displaystyle p_{i}:{\text{ bemeneti nyomás}}}
p o : kimeneti nyomás {\displaystyle P_{o}: {\text{ kimeneti nyomás}}}
s: poppet terület {\displaystyle s: {\text{ poppet terület}}}

S: membrán terület {\displaystyle S: {\text{ membrán terület}}}

egyfokozatú szabályozó

egyfokozatú nyomásszabályozó

a tápellátásból származó nagynyomású gáz a bemeneti nyíláson keresztül jut be a szabályozóba. A bemeneti nyomásmérő jelzi ezt a nyomást. A gáz ezután áthalad a normálisan nyitott nyomásszabályozó szelep nyílásán, és a lefelé irányuló nyomás addig emelkedik, amíg a szelepet működtető membrán kellően el nem térül ahhoz, hogy lezárja a szelepet, megakadályozva, hogy több gáz belépjen az alacsony nyomású oldalra, amíg a nyomás ismét csökken. A kimeneti nyomásmérő jelzi ezt a nyomást.

a membránra gyakorolt kimeneti nyomás, valamint a szelep felső részén a bemeneti nyomás és a poppet rugóerő zárt helyzetben tartja a membrán/poppet szerelvényt a membrán betöltő rugójának erejével szemben. Ha a tápnyomás csökken, a tápnyomás miatti záróerő csökken, és a lefelé irányuló nyomás kissé emelkedik, hogy kompenzálja. Így, ha a tápnyomás csökken, a kimeneti nyomás növekedni fog, feltéve, hogy a kimeneti nyomás a csökkenő tápnyomás alatt marad. Ez az oka annak, hogy a tartály vége lerakódik, ahol az ellátást nyomás alatt álló gáztartály biztosítja. A kezelő kompenzálhatja ezt a hatást a rugóterhelés beállításával a gomb elforgatásával, hogy visszaállítsa a kimeneti nyomást a kívánt szintre. Egyfokozatú szabályozóval, amikor a tápnyomás alacsony lesz, az alsó bemeneti nyomás a kimeneti nyomás emelkedését okozza. Ha a membránrugó kompresszióját nem kompenzálják, akkor az aljzat nyitva maradhat, és lehetővé teszi a tartály számára, hogy gyorsan eldobja a maradék tartalmát.

kétfokozatú szabályozó

kétfokozatú nyomásszabályozó

két fokozatú szabályozók két szabályozó sorban ugyanabban a házban, hogy működnek, hogy csökkentsék a nyomást fokozatosan két lépésben egy helyett. Az előre beállított első szakasz csökkenti a betáplált gáz nyomását egy közbenső szakaszba; az ezen a nyomáson lévő gáz átjut a második szakaszba. A gáz a második fokozatból a felhasználó által beállított nyomáson (üzemi nyomáson) jön ki a nyomásszabályozó gomb beállításával a membrán betöltő rugóján. Két fokozatszabályozónak két biztonsági szelepe lehet, így ha az első fokozatú szelepülésnél szivárgás miatt túlnyomás van a szakaszok között, az emelkedő nyomás nem terheli túl a szerkezetet és robbanást okoz.

a kiegyensúlyozatlan egyfokozatú szabályozót gyakran kell beállítani. A tápnyomás csökkenésével a kimeneti nyomás megváltozhat, ami kiigazítást tesz szükségessé. A kétfokozatú szabályozóban jobb kompenzáció érhető el a tápnyomás esetleges csökkenése esetén.

Alkalmazások

nyomáscsökkentő szabályozók

Légkompresszorok

a légkompresszorokat Ipari, Kereskedelmi és otthoni műhelykörnyezetekben használják különféle munkák elvégzésére, beleértve a dolgok tiszta fújását; futó levegővel működő szerszámok; és olyan dolgok felfújása, mint a gumiabroncsok, golyók stb. A szabályozókat gyakran használják a levegő vevőből (tartályból) kilépő nyomás beállítására, hogy megfeleljen a feladathoz szükséges nyomásnak. Gyakran, amikor egy nagy kompresszort használnak sűrített levegő ellátására többféle felhasználásra (gyakran “bolti levegőnek” nevezik, ha az egész épületben csövek állandó telepítéseként építik), további szabályozókat használnak annak biztosítására, hogy minden egyes szerszám vagy funkció megkapja a szükséges nyomást. Ez azért fontos, mert egyes légszerszámok vagy sűrített levegő felhasználása olyan nyomást igényel, amely más szerszámok vagy anyagok károsodását okozhatja.

Repülőgép

Nyomásszabályozók találhatók repülőgép kabin nyomásszabályozás, lombkorona tömítés nyomásszabályozás, ivóvíz rendszerek, és hullámvezető nyomásszabályozás.

Aerospace

Az Aerospace nyomásszabályozói a propulziós nyomásszabályozásban alkalmazzák a reakcióvezérlő rendszereket (RCS) és a hozzáállás-szabályozó rendszereket (ACS), ahol magas rezgés, nagy hőmérsékleti szélsőségek és korrozív folyadékok vannak jelen.

főzés

a nyomás alatt álló edények sokkal gyorsabban használhatók szakács szakácsként, mint légköri nyomáson, mivel a nagyobb nyomás növeli a tartalom forráspontját. Minden modern főzőlapnak van egy nyomásszabályozó szelepe és egy nyomáscsökkentő szelepe, amely biztonsági mechanizmusként megakadályozza a robbanást abban az esetben, ha a nyomásszabályozó szelep nem képes megfelelően felszabadítani a nyomást. Néhány régebbi modellnél nincs biztonsági kioldó szelep. A legtöbb otthoni szakácsmodell alacsony és magas nyomású beállítás fenntartására készült. Ezek a beállítások általában 7-15 Font / négyzet hüvelyk (0,48-1,03 bar). Szinte az összes otthoni szakácsegység nagyon egyszerű egyfokozatú nyomásszabályozót alkalmaz. A régebbi modellek egyszerűen egy kis súlyt használnak egy nyílás tetején, amelyet túlzott nyomás emel fel, hogy a felesleges gőz kiszivárogjon. Az újabb modellek általában egy rugós szelepet tartalmaznak, amely felemeli és lehetővé teszi a nyomás távozását, amikor a nyomás az edényben emelkedik. Néhány főzőlap gyorskioldó beállítással rendelkezik a nyomásszabályozó szelepen, amely lényegében csökkenti a rugó feszességét, hogy a nyomás gyorsan távozhasson, de még mindig biztonságos sebesség. A kereskedelmi konyhák nyomástartó tűzhelyeket is használnak, egyes esetekben olaj alapú nyomástartó tűzhelyeket használnak a gyorsétterem gyors sütéséhez. Az ilyen típusú nyomástartó edények autoklávként is használhatók kis mennyiségű berendezés sterilizálására és otthoni konzerválási műveletekre.

víznyomás csökkentése

nyomásszabályozó a háztartási vízellátáshoz. A kimeneti nyomás beállítása a kék kézikerékkel történik, és a függőleges skálán látható.

a víznyomás-szabályozó szelep korlátozza a beáramlást azáltal, hogy dinamikusan megváltoztatja a szelepnyílást úgy, hogy amikor kevesebb nyomás van a külső oldalon, a szelep teljesen kinyílik, és a túl nagy nyomás a külső oldalon a szelep bezáródását okozza. Nyomásmentes helyzetben, ahol a víz visszafelé áramolhat, nem lesz akadályozva. A víznyomás-szabályozó szelep nem működik visszacsapó szelepként.

olyan alkalmazásokban használják őket, ahol a víznyomás túl magas a vezeték végén, hogy elkerüljék a készülékek vagy csövek károsodását.

hegesztés és vágás

az oxi-üzemanyag hegesztési és vágási folyamatokhoz speciális nyomáson gázok szükségesek, és a szabályozókat általában arra használják, hogy a tárolóhengerek nagy nyomását csökkentsék a vágáshoz és hegesztéshez használhatókra. Az oxigén-és üzemanyag-gázszabályozóknak általában két szakaszuk van: A szabályozó első fokozata állandó nyomáson bocsátja ki a gázt a hengerből, annak ellenére, hogy a hengerben lévő nyomás a gáz felszabadulásával csökken. A szabályozó második szakasza szabályozza a nyomáscsökkentést a közbenső nyomástól az alacsony nyomásig. A végső áramlási sebességet a fáklyánál lehet beállítani. A szabályozó szerelvénynek általában két nyomásmérője van, az egyik a henger nyomását, a másik a szállítási nyomást jelzi. Az Inert gázzal árnyékolt ívhegesztés a szabályozón keresztül nagy nyomáson tárolt gázt is felhasználja. Lehet, hogy az adott gázhoz kalibrált áramlásmérő van.

propán/LP gáz

minden propán és LP gáz alkalmazás szabályozó használatát igényli. Mivel a propántartályokban a nyomás jelentősen ingadozhat a hőmérséklettel, szabályozóknak jelen kell lenniük, hogy állandó nyomást biztosítsanak a későbbi készülékekhez. Ezek a szabályozók általában kompenzálják a tartály nyomását 30-200 Font / négyzet hüvelyk (2,1–13,8 bar) között, és általában 11 hüvelykes vízoszlopot szállítanak 0,4 Font / négyzet hüvelyk (28 mbar) lakossági alkalmazásokhoz és 35 hüvelyk vízoszlop 1.3 font / négyzet hüvelyk (90 mbar) ipari alkalmazásokhoz. A propán szabályozók méretükben és alakjukban, szállítási nyomásukban és beállíthatóságukban különböznek egymástól, de céljuk egységes, hogy állandó kimeneti nyomást biztosítsanak a downstream igényekhez. A hazai LP Gázszabályozók közös nemzetközi beállításai 28 mbar a butánhoz és 37 mbar a propánhoz.

gázüzemű járművek

minden járműmotor, amely üzemanyagként sűrített gázzal működik (belső égésű motor vagy üzemanyagcellás elektromos hajtáslánc) nyomásszabályozót igényel a tárolt gáz (CNG vagy hidrogén) nyomásának 700, 500, 350 vagy 200 bar (vagy 70, 50, 35 és 20 MPa) üzemi nyomásra történő csökkentésére.)

szabadidős járművek

vízvezetékkel ellátott szabadidős járművek esetében nyomásszabályozóra van szükség a jármű vízvezetékéhez csatlakoztatott külső vízellátás nyomásának csökkentése érdekében, mivel az ellátás sokkal magasabb lehet, mint a kemping, és a víznyomás a vízoszlop magasságától függ. Nyomásszabályozó nélkül, a hegyvidéki területek egyes kempingjein tapasztalt intenzív nyomás elegendő lehet a lakóautó vízvezetékeinek felszakításához vagy a vízvezeték-csatlakozások leválasztásához, áradást okozva. Az erre a célra szolgáló nyomásszabályozókat általában kis csavaros kiegészítőként értékesítik, amelyek illeszkednek a lakóautó vízellátáshoz történő csatlakoztatásához használt tömlőkhöz, amelyek szinte mindig csavarmenettel kompatibilisek a közös kerti tömlővel.

Légzőgáz-ellátás

a Nyomásszabályozókat Búvárhengerekkel használják a búvárkodáshoz. A tartály 3000 font / négyzet hüvelyk (210 bar) feletti nyomást tartalmazhat, ami halálos barotrauma sérülést okozhat egy közvetlenül lélegző személy számára. A keresletvezérelt szabályozó biztosítja a légzőgáz áramlását a környezeti nyomáson (amely a víz mélységétől függően változik). A nyomáscsökkentő szabályozókat arra is használják, hogy légzőgázt szállítsanak a felszíni búvároknak, valamint azoknak az embereknek, akik önálló légzőkészüléket használnak a szárazföldi mentési és hazmat-munkákhoz. A túlnyomás nélküli repülőgépek nagy magasságú repüléséhez szükséges kiegészítő oxigént és orvosi gázokat a nagynyomású tárolóból származó nyomáscsökkentő szabályozókon keresztül is adagolják.

bányászat

mivel a nyomás gyorsan növekszik a mélységhez képest, a földalatti bányászati műveletek meglehetősen összetett vízrendszert igényelnek nyomáscsökkentő szelepekkel. Ezeket az eszközöket egy bizonyos távolságtartományban kell felszerelni, általában 600 láb (180 m). Ilyen szelepek nélkül a csövek könnyen felrobbannának, és a nyomás túl nagy lenne a berendezések működéséhez.

földgázipar

a Nyomásszabályozókat széles körben használják a földgáziparban. A földgázt nagy nyomásra préselik annak érdekében, hogy az ország egész területén nagy átviteli csővezetékeken keresztül lehessen elosztani. Az átviteli nyomás több mint 1000 font / négyzet hüvelyk (69 bar) lehet, és különböző szakaszokon keresztül csökkenteni kell az Ipari, Kereskedelmi és lakossági alkalmazásokhoz használható nyomást. Ebben az elosztórendszerben három fő nyomáscsökkentő hely van. Az első redukció a városkapunál található, míg az átviteli nyomás elosztási nyomásra csökken, hogy az egész városban táplálkozzon. Ez az a hely is, ahol a szagtalan földgázt merkaptannal szagolják. Az elosztási nyomást tovább csökkentik a város különböző pontjain található kerületi szabályozó állomáson, 60 psig alá. A végső vágás a végfelhasználók helyén történik. Általában a végfelhasználó csökkentését 0,25 psig-től 5 psig-ig terjedő alacsony nyomásra veszik. Egyes ipari alkalmazások nagyobb nyomást igényelhetnek.

ellennyomás-szabályozók

• az analitikai vagy technológiai rendszerekben az upstream nyomásszabályozás fenntartása
• védje az érzékeny berendezéseket a túlnyomás károsodásától
• csökkentse a nyomáskülönbséget olyan alkatrész felett, amely nem tolerálja a nagy nyomáskülönbségeket.
• Gázértékesítő vezetékek
• Gyártóedények (pl.
• szellőző-vagy fáklyavezetékek

hiperbarikus kamrák

ahol a beépített légzőrendszer kipufogórendszerének nyomásesése túl nagy, általában telítettségű rendszerekben ellennyomás-szabályozó használható a kipufogógáz nyomásesésének biztonságosabb és jobban kezelhető nyomásra történő csökkentésére.

Reklaim búvársisakok

a felszíni búvárkodásban a legtöbb heliox légzőkeverék használatának mélysége általában legalább 5 bar a felszíni légköri nyomás felett van, és a búvár kipufogógázának át kell haladnia egy reklaim szelepen, amely egy igény által vezérelt ellennyomás-szelep, amelyet a búvár sisakjában a búvár kilégzése okozta nyomásnövekedés aktivál. A visszanyert gáztömlő, amely a kilégzett gázt visszaviszi a felszínre újrahasznosítás céljából, nem lehet túl nagy nyomáskülönbség a búvár környezeti nyomásától. Ebben a sorban egy további ellennyomás-szabályozó lehetővé teszi a visszanyerő szelep finomabb beállítását az alacsonyabb légzési munkához változó mélységben.

Lásd még

• beépített légzőrendszer-zárt térben igény szerinti légzőgáz-ellátó rendszer
• szabályozószelep-áramlásszabályozó készülék
• negatív visszacsatolás-a kívánt értéktől való eltéréseket csökkentő vezérlőrendszer

• nyomás animációk

a Wikimédia Commons tartalmaz Nyomásszabályozók témájú médiaállományokat.