Főmenü megnyitása
Európai szabványok szerinti biztonsági szelep
Súlyterhelésű biztonsági szelep
Súlyterhelésű biztonsági szelep
Rugóterhelésű biztonsági szelep
Gőzmozdony kazánrobbanás után 1850. körül

A biztonsági szelep vagy biztosítószelep olyan súly vagy előfeszített rugó ellenében önműködően nyíló szelep, mely arra szolgál, hogy egy térben (nyomástartó edényben, kazánban, csővezetékben) meggátolja a belső nyomás veszélyes növekedését. Az első biztosítószelepekkel az ipari forradalom idején látták el a gőzkazánokat, mivel a nélkülük folytatott üzem gyakran katasztrofális kazánrobbanást eredményezett.

A biztonsági szelep legelső ismert alkalmazása a közkedvelt "kukta" fazék volt melyet Denis Papin talált fel 1679-ben. Ezen a Papin-fazékon felül egy egyszerű szelep volt, mely súlyánál fogva lezárta a szabadba vezető nyílást. A szelep súlyát úgy állapították meg, hogy ha a kívánt nyomásnál nagyobb alakult ki a fazékban, megemelkedett és a felesleges gőzt lefújta a szabadba. Ez a szerkezet lényegét tekintve máig nem változott, amiből látható, hogy igen megbízható és egyszerű, jól bevált megoldásról van szó. Az első gőzkazánokra egy kicsit bonyolultabb biztonsági berendezést szereltek fel, itt a kazán tetején lévő szelepülésre helyezett szeleptányért egykarú emelőn keresztül szorította helyére egy ellensúly. Ez a szerkezet szintén igen megbízható volt, a súly nagysága, az emelő kararánya és a szelep felülete egyértelműen meghatározta azt a nyomást, melynél a szelep lefújt. Az ilyen súlyterhelésű szelepek ma is változatlanul üzemben vannak.

A biztonsági szelepek alkalmazását elsősorban a gőzkazánok tették szükségessé. A kazánrobbanások nagyon veszélyesek voltak, mert a nagy vízterű kazánokban tárolt gőz és víz hőenergiája igen nagy volt. A kazándob sérülésekor a nyomás hirtelen lecsökkent és a forró víz pillanatokon belül robbanásszerűen elgőzölgött óriási pusztítását hagyva maga után. Ugyancsak veszélyesek voltak a különböző gázokat és levegőt tároló tartályok is. A nagynyomású folyadéktartályok túlnyomás hatására bekövetkező törése nem okozott robbanást, kivéve, ha a rendszer tartalmazott légüstöket is, melyek zárt tartályrészek voltak levegővel vagy más gázzal teli és arra szolgáltak, hogy a folyadékszállítás és a fogyasztás hirtelen változásait kompenzálják a lehető legkisebb nyomásingadozás mellett.

Térfogat-kiszorításos elven működő (például dugattyús) szivattyúk esetén a biztosítószelep azt gátolta meg, hogy a fogyasztás hirtelen kimaradása, vagy az üzemi nyomásszabályozó rendszer hibája esetén se következzék be a rendszer túlterhelése és törése.

Tartalomjegyzék

Szerkezeti kialakításSzerkesztés

A súlyterhelésű szelepek általában a szabadba fújnak ki, nincs csőcsatlakozásuk. Az egykarú emelő kararánya 1:10 vagy 1:5 szokott lenni. A súly és a hozzá tartozó emelő a nyitott térben helyezkedik el, ami vizuális ellenőrzését és az emelő kézzel való megemelése segítségével működőképességének próbáját is lehetővé teszi. A súlyterhelésű szelepek igen megbízható szerkezetek. Legnagyobb hiányosságuk, hogy általában úgynevezett alacsonylöketű vagy kis emelkedésű szelepek, ami azt jelenti, hogy a szeleptányért a belső nyomás emeli meg, mindig csak annyira, hogy az erők egyensúlya fennálljon, nagy mennyiségű gőz vagy gáz elvezetését nem tudja biztosítani.

Járművekbe, nagyobb nyomású és nagy térfogatú tartályokba, kazánokba rúgóterhelésű biztosítószelepeket építenek be. A rúgó általában a kiömlőcsonktól szerkezetileg elkülönített rugóházban helyezkedik el, állító csavar segítségével lehet a rugóerőt és ezáltal a lefúvási nyomást pontosan bekalibrálni. A rugó előfeszítését vizuálisan nem lehet ellenőrizni, ezért ezt hitelesített módon kell elvégezni és az állítócsavart leplombálni. Kazánoknál, gáztartályoknál ezt a műveletet független kazánbiztosok végzik el. Sok rugóterhelésű szelepeken egy kézikar is van, melynek segítségével a szeleptányér megemelhető és ellenőrizhető, hogy a szelep működik-e, nem ragadt-e be. A legtöbb rugóterhelésű szelep magaslöketű: ez azt jelenti, hogy a szelepház úgy van kialakítva, hogy a szelep nyitása után a kiáramló gáz sebessége 180°-os irányváltozást szenvedjen, ennek következtében a szeleptányérra a nyitás irányában jelentős impulzuserő is fog hatni, ami a szelepet teljesen kinyitja.

A rúgóház gőz (gáz) oldalon teljesen zárt, a kiáramló közeget mindig csővezetéken keresztül vezetik biztonságos helyen a szabadba. Erre szükség is van, mert például egy korszerű erőmű kazán biztosítószelepének lefúvása félelmetes jelenség, a hangsebességgel kiáramló telített gőz teljesen láthatatlan, a lefúvásnak rendkívül erős hangja van. Olyan érzést kelt az emberben, mintha közvetlenül egy induló sugárhajtású repülőgép mögött állna.

Az egészen nagy paraméterekkel rendelkező erőművi biztosítószelepeknél biztosítani kell, hogy a szelep jól zárjon még a lefúvási nyomás környékén is, hogy az esetleges szivárgás ne okozzon vízveszteséget és hatásfokcsökkenést. Ezért ott elővezérelt szelepeket építenek be. Ezeknek a szelepeknek a rugója annyira elő van feszítve, hogy a lefúvási nyomás egyedül nem képes kinyitni, ezért a jó tömítést biztosítják. A szelep mellé kisebb hagyományos rugóterhelésű biztosítószelepeket, úgynevezett pilótaszelepeket építenek be, melyek azonban a lefúvott gőzt nem a szabadba, hanem a nagy szelep különálló hengerébe vezetik a szeleptányérral összekötött dugattyú alá. A dugattyú alatt kialakuló nyomás és a szelep alatti nyomás együttesen már ki tudja nyitni a nagy szelepet.

Egyéb alkalmazásokSzerkesztés

Térfogatkiszorításos elven működő folyadékszivattyúk után a legtöbb esetben szintén be kell építeni biztonsági szelepet, mert ilyen rendszerekben robbanás ugyan nem fordulhat elő, de ha minden fogyasztó zárva van, a szivattyú széttörheti házát vagy a kapcsolódó berendezéseket. Hidraulikus hajtás és működtetés esetén a szivattyú utáni nyomást állandó értéken tartó szabályozó vagy túlfolyó szelep ezt a feladatot is ellátja.

Vákuum alatti berendezések (például gőzkondenzátor) hibás működés esetén szintén túlnyomás alá kerülhetnek, ezt biztonsági csappantyúval esetleg hasadótárcsával lehet megakadályozni. A hasadótárcsa egy kísérletileg megállapított kialakítású pontosan legyártott vékony lemez, mellyel egy szabadba vezető csőcsonkot zárnak le. A nyomás megnövekedésekor a tárcsa eltörik, és a túlnyomás alatti gőzt a szabadba fúj le. Ezeknek a szerkezeteknek a lefúvási nyomását általában 1 bar túlnyomásra szokás beállítani, mert az ellenkező irányú 1 bar nyomást (vákuumot) a berendezésnek üzemszerűen is ki kell bírnia. Hasadótárcsát olcsósága miatt alkalmaznak olyan helyen ahol az üzemzavar ritkán fordulhat elő.

ForrásSzerkesztés

  • Pattantyús Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 3. és 4. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1962.
  • Fr. Freytag: Hilfsbuch für den Maschinenbau. Springer, Berlin, 1920.

Külső hivatkozásokSzerkesztés

A Wikimédia Commons tartalmaz Biztonsági szelep témájú médiaállományokat.