सुरक्षा झडप व प्रयुक्ति

सुरक्षा झडप व प्रयुक्ति : दाबयुक्त वायू, वाफ किंवा द्रव साठविण्याच्या बंद पात्रातील, पंपातील अथवा पुरवठा नळ्यांतील दाबाने, त्यांच्या रचनेला योग्य ठरविलेल्या पूर्वनिर्धारित (निश्चित केलेल्या) दाबाची मर्यादा उल्लंघिल्यास अशा रचनेत स्फोट, धक्के, जलाघात, ऊर्मी घणाघात किंवा कंपने निर्माण होऊन त्यांची मोडतोड अथवा नुकसानी होईल. हा धोका टाळण्यासाठी अशा रचनेत निर्गम मार्ग ठेवून त्यातील आसनावर व्यवस्थित उघडझाप करणारा भाग [→ झडप] बसविलेला असतो, त्यास ‘सुरक्षा झडप’ असे म्हणतात. ही व्यवस्था अतिरिक्त दाबाला मोकळी वाट करून देऊन अशा रचनेतील दाब कमी करते. ज्या दाबाने सुरक्षा झडप उघडण्याची सिद्घता केलेली असते, त्यास विमोचनी दाब म्हणतात. म्हणून अशा झडपेला ‘विमोचन झडप’ असेही म्हणतात (आ. १). या प्रकारच्या झडपेच्या रचनेत तबकडी झडपेला स्प्रिंगेचे पाठबळ देऊन तरफ दांडीने विमोचनी दाबाची सिद्घता केलेली असते. अतिरिक्त दाब तबकडी झडपेला रेटा देतो व ती उघडून तो बाहेर पडतो. २– ४ टक्क्यांनी पूर्वनिर्धारित दाबात पतन झाले की, झडप पुन्हा आपोआप मिटते. वातसंपीडकात अशी सुरक्षा झडप शासनाच्या नियमाप्रमाणे बसविणे सक्तीचे केलेले असते. अशाच प्रकारे दाबातील विभेदी (फरक) अवस्थेने पंपातील ‘विभेदी सूचि झडप’ आपोआप कार्यान्वित होते (आ. २). अशी झडप पंपाच्या रचनेत सुरक्षिततेसाठी बसविलेली असते. उच्च दाबाच्या पंपात द्रवाच्या प्रवाहातील  चढ-उताराने रचनेत  बिघाड होण्याची शक्यता असते. अशा वेळी वाढलेल्या दाबाचे विसर्जन आपोआप होण्यासाठी विमोचन झडपेची गरज असते. काही वेळा अकस्मात दाबरेटा मागील बाजूस बसतो. त्यासाठी पृष्ठदाब विमोचन झडप असल्यास दाब कमी होतो.  

शहराला पाणीपुरवठा करण्याचे नळ उंचभागी बसविलेल्या जलसाठ्याला जोडलेले असतात. अशा बंद नळात द्रवाच्या वहनवेगात अचानक बदल घडल्यास त्याच्या दाबात वाढ होते आणि नळ किंवा नळाचे सांधे फुटतात. कारण द्रवात ऊर्मी वा लाटा (उधाण) निर्माण होऊन आघाताचे आवाज निघतात, यास जलाघात किंवा जलघण म्हणतात. अशी क्रिया पुरवठा नळांत जागोजागी बसविलेल्या प्रवाहनियमन झडपा एकदम बंद केल्यानेही घडते. त्यासाठी आ. १ मध्ये दाखविलेली ‘नमुनेदार सुरक्षा झडप’ बसवितात. मात्र अशी झडप शंक्वाकृती तबकडीच्या आकाराची असून तिच्या दांड्यावरील स्प्रिंगेवर एका हस्तचाकाने स्क्रू फिरवून पूर्वनिर्धारित दाबाला तिची सिद्घता केलेली असते. या प्रकारच्या झडपेला ‘फूल सुरक्षा झडप’ म्हणतात. पेट्रोल व तेल या द्रवांचे वहन करणाऱ्या पुरवठा नळ्यांत ज्या वेळेस असे आघात निर्माण होतात त्यांना ऊर्मी असे म्हणतात आणि अशा नळ्यांत स्फोट घडून येण्याची शक्यता असते.  

पाणीपुरवठा नळ उंच सखल भूभागी बसविलेले असल्याने त्यांतील हवा उंच जागी साठते आणि ती बाहेर निघून जाण्यासाठी त्या त्या ठिकाणी विमोचन झडपा बसवाव्या लागतात. कारण अशी कोंडलेली हवा पाण्याच्या प्रवाहाला अडथळा आणते. त्याचप्रमाणे ज्या वेळेस नळात पाणी नसते त्या वेळेस त्यात बाहेरुन शिरलेली हवा कोंडली जाते. नळात पाणी भरत असताना ती बाहेर काढून टाकावी लागते. त्यासाठीही काही अंतरावर विमोचन झडपा बसवाव्या लागतात. या प्रकारच्या झडपांना ‘हवाई झडपा’ म्हणतात. आ. ३ मध्ये पहिल्यासाठी अ प्रकारची व दुसऱ्यासाठी आ प्रकारची झडप दाखविली आहे. अ प्रकारच्या झडपेत नळात पाणी भरल्यावर गोलतरणी वर सरकून झडप बंद होते व पाणी नसल्यावर तरफदांडी खाली सरकून झडप उघडते. आ प्रकारच्या झडपेत  हीच क्रिया, परंतु दंडगोल तरणीने घडते. या झडपांचे भाग काशाचे (ब्राँझचे) करतात, तर तरणी तांब्याची बनवितात.  

द्रविक चालन यंत्रातील रचनेत दंतचक्री पंपाने तेलावर दाब निर्माण केला जातो. नळ्यावाटे तेल सिलिंडरमध्ये दाबाने भरले जाते. अशा रचनेच्या सुरक्षिततेसाठी जर तेलाचा दाब मर्यादेबाहेर वाढला, तर तो कमी करण्यासाठी स्प्रिंगेचे पाठबळ असलेली विमोचन झडप बसविलेली असते. ही झडप पूर्वनिर्धारित दाबात सिद्घ ठेवलेली  असून रचनेत अतिरिक्त दाब निर्माण झाला की, ती आपोआप उघडून जादा दाब विसर्जित होऊन रचनेतील दाबाचे पतन घडून येते. आ. ४ मध्ये विमोचन झडप रचनेत बसविल्याची जागा दाखविली आहे. द्रव व वायू दाबपात्रात अशाच प्रकारच्या विमोचन झडपा बसविलेल्या असतात. उदा., अन्न शिजविण्याच्या घरगुती दाबपात्रात (कुकरमध्ये) अशी झडप बसविलेली असते.  [→ गृहोपयोगी उपकरणे].  

काही रचनांत स्प्रिंगभारी तर काहींत वजनभारी सुरक्षा झडपा बसविलेल्या असतात. भांड्यातील वाफेचा दाब मर्यादेबाहेर गेला की, भांडे फुटू नये म्हणून विमोचन झडपेतून अतिरिक्त वाफ बाहेर पडते व भांडे सुरक्षित राहते. पाण्यापासून वाफ तयार होणाऱ्या दाबपात्रात वाफेच्या वाढत्या दाबाव्यतिरिक्त दुसरा एक धोका निर्माण होतो. तो म्हणजे  जसजसे भांड्यातील पाणी कमीकमी होते तसतसे ते अधिकाधिक तापत जाऊन भांडे फुटण्याचा संभव असतो. त्यासाठी कुकरमध्ये विमोचन झडपेशिवाय दुसरी सुरक्षा झडप बसविलेली असते. वास्तविक तिला ‘सुरक्षा बूच’ म्हणणे जास्त योग्य ठरेल. कारण भांड्याच्या झाकणातील निर्गम मार्गातील छिद्रात बिस्मथ, कॅडमियम व शिसे या धातूंपासून तयार केलेले गलनक्षम (वितळणारे) मिश्रधातूचे बूच बसविलेले असते. त्यामुळे पाणी कमी होऊन भांड्याचे तापमान मर्यादेपेक्षा वाढले की, ही मिश्रधातू वितळून भांड्यातील दाबयुक्त वायू बाहेर पडतो. साध्या विमोचन झडपेत एक पितळी अथवा काशाचे बूच झाकणाच्या डोक्यावरील आसनात बसविलेले असून ते अतिरिक्त वाफेने उचलले जाऊन तेथून वाफ बाहेर पडते. बुचाचे वजन अतिरिक्त वाफेच्या प्रमाणाशी निर्धारित केलेले असते.  

बाष्पित्रा त ⇨ पाण्याची वाफ इंधनाची उष्णता देऊन तयार केली जाते. वाफेच्या कार्यकारी दाबाला टिकेल असे दाबपात्र त्यासाठी वापरतात. अतिरिक्त वाफेच्या दाबाने व इंधनाच्या अतिरिक्त उष्णतेने या भांड्याचा (दाबपात्र) स्फोट होऊ नये, म्हणून त्यावर सुरक्षा झडप व गलनक्षम मिश्रधातूची बुचे कायद्याने बसविणे सक्तीचे केलेले असते. उच्च दाबाच्या वाफेच्या दाबपात्रासाठी दोन सुरक्षा झडपा व निम्न दाबासाठी एक झडप बसविणे अत्यावश्यक असते. अशा झडपा ४–५ प्रकारच्या असतात. आ. ५ मध्ये त्यांतील काही दाखविलेल्या आहेत. अशा झडपांतून जादा वाफ निर्माण होताच तिचे संपूर्ण विसर्जन त्वरित व्हावे एवढ्या मोठ्या क्षेत्रफळाच्या त्या असतात.  

निश्चलभारी सुरक्षा झडपेत (आ. ५ अ) निर्गम मार्गावरील आसनात बसविलेल्या झडपेवर कार्यकारी वाफेचा दाब पेलू शकेल अशा वजनांचा निर्धारित भार वजनधारकाच्या साहाय्याने दिलेला असतो. अतिरिक्त वाफेच्या दाबाने झडप उचलून उघडते व जादा वाफ बाहेर पडते. तरफभारी सुरक्षा झडपेत (आ. ५ आ) निर्गम मार्गावरील आसनात बसविलेल्या झडपेवर कार्यकारी वाफेचा दाब तोलला जाईल, अशा वजनभारी तरफेचा जोर दिलेला असतो. अतिरिक्त वाफेच्या दाबाने झडप उचलली जाऊन जादा वाफ बाहेर पडते. निश्चलभारी सुरक्षा झडप धक्क्याने उचलत असल्याने ती आगगाडीच्या किंवा जहाजाच्या एंजिनाच्या बाष्पित्रासाठी वापरीत नाहीत. स्थिर अशा बाष्पित्राकरिता ती वापरतात. मात्र यांतील वजने सहजासहजी कोणाला कमी किंवा जास्त करता येत नाहीत. म्हणून घातपाती कृत्य कोणाला करता येत नाही. तरफभारी सुरक्षा झडपेत तरफेवरील वजन उघडे असल्याने त्याची तरफेवरील जागा सरकविल्यास किंवा ते कमी-जास्त केल्यास घातपाती प्रकार घडू शकतो. तसेच ही झडप धक्क्याने थोडीशी सैल पडते. स्प्रिंगभारी सुरक्षा झडपेत (आ. ५ इ), झडपेवर निर्धारित केलेल्या दाबाच्या स्प्रिंगेने वाफेचा कार्यकारी दाब पेललेला असतो. अतिरिक्त वाफेच्या दाबाने झडप उचलली जाते व जादा वाफ बाहेर पडते. यात दोन झडपा असल्याने वाफेचे विसर्जन झपाट्याने होते. धक्क्याने यातील रचनेत बिघाड होत नाही. घातपाती कृत्याची शक्यता नसते. निरनिराळ्या दाबक्षमतेच्या स्प्रिंगा बसवून उच्च दाब बाष्पित्रात अशा झडपांचा उपयोग करतात. सागरी जहाजाच्या व आगगाडीच्या एंजिनातील बाष्पित्रांत यांचा मुख्यत्वे उपयोग करतात. झडपा व आसने काशाची असतात.

संयुक्त उच्च बाष्प व निम्नजल तरफभारी तरणी सुरक्षा झडपेत (आ. ५ ई) उच्च बाष्प झडप (४) ही आसन (५) वर बसते. ही झडप निर्धारित कार्यकारी दाब पेलेल अशी तरफभारी असून त्यासाठी वजन (१२) व तरफ (१३) वापरतात. ही झडप तबकडी आकाराची असून अतिरिक्त वाफेच्या दाबाने उचलली जाऊन जादा वाफ बाहेर पडते. त्यामुळे बाष्पित्राच्या दाबपात्रातील दाबाचे पतन होते. ही झडप दाबपात्रावर बाहेरच्या बाजूस बसविलेली असते. निम्नजल झडप अर्धी बाहेर व अर्धी दाबपात्रात बसविलेली असते. यात झडप (६)ही आसन(८)वर बसते व तिचा झडप दांडा (७)दाबपात्रात उतरवून त्याच्या तळाला वजन (१५)बसविलेले असते. हे वजन कार्यकारी वाफेचा दाब पेलू शकेल एवढे असते. झडप दांडा तरफ (९)मधून आरपार जातो. या तरफेला मध्यभागी टेकू (१०)दिलेला असतो. या टेकूच्या डाव्या अंगास थोड्या अंतरावर तरफेला वरच्या दिशेस अंगचे दोन प्रक्षेपी भाग (१७)ठेवलेले असून ते झडप दांडा (७)वरील पक्क्या बसविलेल्या गळपट्टी (११)ला टेकल्यास,झडप (६)उचलली जाऊन तिच्यातून वाफ बाहेर पडताना आवाज होतो. या आवाजाने बाष्पित्र नियंत्रकाचे लक्ष वेधले जाऊन तो पाण्याचा पंप चालू करून दाबपात्रातीलउतरलेली पाण्याची पातळी वाढवितो. त्यामुळे नलिकाभट्टीचा बाह्य भाग पाण्याखाली राहून तो मर्यादेबाहेर तापत नाही. तरफ (९)च्या डाव्या टोकावर वजन (२)व उजव्या टोकास तरणी (३)बसविलेली असते. तरणी (३)दाबपात्रातील जल (१६)मध्ये बुडून राहावी एवढे निर्धारित तुल्य वजन (२)असते. जेव्हा जलाची पातळी उतरते तेव्हा तरणी उघडी पडल्याने तिचे तागडे जड होऊन खाली उतरते व त्याच वेळेस वजन (२)चे तागडे वर जाऊन तरफ (९)वरील प्रक्षेपी भाग गळपट्टी (११)ला रेटून झडप (६)उचलली जाते. वाफ बाहेर पडताना आवाज होतो. ही झडप फुलाच्या आकाराची असते.

गलनक्षम मिश्रधातू बूच (आ.५उ) दाबपात्रातील नलिकाभट्टीच्या वरच्या भागावर आटे पाडलेल्या जोडकड्यात (१)मध्ये बसवितात. काशाचे बूच (२)काशाच्या दुसऱ्या जोडकड्यात उष्णतेला गलनक्षम असलेल्या बिस्मथ,कॅडमियम किंवा शिसे यांच्या मिश्रधातूत बसवितात. पाण्याची पातळी खाली उतरून नलिकाभट्टीचा बाह्य भाग उघडा पडला की तो जास्त तापतो. त्यामुळे गलनक्षम मिश्रधातू वितळून बूच नलिकाभट्टीत पडते. मोकळ्या झालेल्या मार्गातून वाफ भट्टीत शिरून इंधन विझते व बाष्पित्र फुटण्याचा धोका टळतो. म्हणून ही एक प्रकारची सुरक्षा प्रयुक्ती असते.

आ.६.मधील झडप वाफेच्या एंजिनातील सिलिंडराच्या टोकाला बसविलेली असते. सिलिंडरामध्ये संघननाने काही वाफेचे पाण्यात रूपांतर होते आणि त्यामुळे सिलिंडरामधील दाब दट्ट्याच्या अंत्यचालीच्या वेळी वाढतो. जास्त झालेल्या दाबाचे विसर्जन करण्यासाठी अशी साधी विमोचन किंवा सुटका झडप सुरक्षिततेकरिता वापरतात. स्क्रूने स्प्रिंगेमधील दाबाचे अनुयोजन करून तो पाहिजे तितका ठेवता येतो.

द्रव पदार्थातील जंतूंचा नाश करण्यासाठी किंवा रासायनिक प्रक्रिया करण्यासाठी दाबयुक्त वाफेचा उपयोग करतात. त्यासाठी जे दाबपात्र वापरतात त्यास ⇨  ऑटोक्लेव्ह  असे म्हणतात. मात्र अशा पात्रातील हवा प्रथम काढून टाकावी लागते व द्रव पदार्थ तापत असताना घुसळावे लागतात. या पात्रातील दाब मर्यादेबाहेर गेल्यास सुरक्षा झडपेने तो आपोआप वाफ सोडून कमी केला जातो. देवार (ड्यूअर) पात्र हे दाबपात्र असून त्यात ऑक्सिजन वायू द्रवरूप करतात. अशा पात्रावरही याच कारणासाठी सुरक्षा प्रयुक्ती वापरावी लागते.

दाबयुक्त किंवा तापयुक्त पात्रांच्या अथवा पंपांच्या रचनेत हेतुपुरस्सर एक दुर्बल स्थल ठेवण्यात येते. त्यासाठी विदारण तबकडी वापरतात. अतिरिक्त दाबाने या तबकडीचे विदारण घडून अशा पात्रांचा किंवा पंपांचा विनाश टळतो अथवा स्फोटापासून प्राणहानी होण्याचे टळते.

सदोष हाताळणी किंवा स्वयंचलित नियंत्रकात बिघाड झाल्याने अपघाती आग अथवा अनपेक्षित औष्णिक उद्‌गम, बंद रचनेत द्रवाचे अचानक प्रसरण किंवा आकुंचन घडून येणे,प्रवाह बंदीने किंवा रोखण्याने दाबात अचानक घडून येणारी वाढ अथवा सुरक्षा झडपा चोंदणे अशा अनेक कारणांनी दाबपात्रात,पंपात व नळ्यांत अतिरिक्त दाब अथवा तापमान वाढते. अशा रचनेत निर्धारित दाब किंवा तापमानाला टिकणारी साधी विदारक तबकडी बसविल्यास धोके टळतात. अशा तबकडीची योग्य निवड करताना पुढील बाबी विचारात घ्याव्या लागतात : (१) प्रकार व धातूची जाडी, (२)तयार करण्याची यांत्रिक पद्घत, (३) कार्यकारी सीमा किंवा माया, (४) क्रियेतील तापमानाच्या परम स्थिती व (५) क्रियेत तबकडीवर येणारे भार प्रकार.

घन तबकडी,संयुक्त तबकडी व घुमटी तबकडी या तीन प्रकारच्या विदारण तबकड्या वापरतात. घन तबकडी थाळीसारखी असते. संयुक्त तबकडीत जाड घन तबकडी असून तिला हेतुपुरस्सर चीर पाडलेली असते आणि ती पातळ प्लॅस्टिकच्या चकतीने बंद करतात. तसेच ती२६०^० से. तापमानापर्यंतच चालू शकते. यापेक्षा जास्त तापमान असल्यास प्लॅस्टिकाऐवजी धातूचा पातळ पत्रा वापरतात. घुमटी तबकडी धातूची असून तिच्या बहिर्वक्र भागावर निर्धारित दाब घेतला जातो. त्यामुळे अतिरिक्त दाबाने तिचे उलट्या अंगावर म्हणजे अंतर्वक्र बाजूवर विदारण घडून येते.

निर्वाती पात्रात किंवा रचनेत निर्वात आधार लागत नाही,कारण विदारण तबकडी ज्या दिशेला निर्वात अवस्था किंवा पृष्ठपीडन (दाबाची पिछेहाट) स्थिती लादलेली असते,त्या दिशेला फुगते. विदारण तबकड्या स्टेनलेस पोलाद,इंकोनेल,मोनेल व निकेल या मिश्रधातूंच्या करतात.

गरम पाण्याच्या तापकात सुरक्षा झडप बसविणे युक्त असते. अणुकेंद्रीय विक्रियकातील (अणुभट्टीतील)  [→ अणुकेंद्रीय अभियांत्रिकी] दाबपात्रात अणुकेंद्रीय किंवा आणवीय मूलद्रव्याच्या भंजनाने प्रचंड उष्णता व दाबही निर्माण होतो,तर या उष्णतेने बाष्पित्रातील दाबपात्रात उकळत्या पाण्यापासून दाबयुक्त वाफ तयार होते. ही वाफ नळ्यांवाटे ⇨ वाफ टरबाइनाला पुरवून विद्युत्‌निर्मिती केली जाते. विक्रियक दाबपात्रातील अतिरिक्त उष्णता व दाब कार्यकारी मर्यादेपर्यंत कमी करण्यासाठी व बाष्पित्राच्या दाबपात्रातील आणि नळ्यांतील अतिरिक्त वाफेचा दाब कार्यकारी दाबापर्यंत खाली आणून विनाश व स्फोटापासून संरक्षण करण्याकरिता निर्धारित तापमानाला किंवा दाबाला कार्यान्वित होणाऱ्या सुरक्षा प्रयुक्ती किंवा सुरक्षा झडपा कायद्याने बसविणे सक्तीचे केलेले असते.  

अणुकेंद्रीय विक्रियकात भंजन क्रियेचा वेग नियंत्रित करण्यासाठी विद्युत् चुंबकीय यंत्रणेने आत-बाहेर सरकणारे बोरॉन किंवा कॅडमियमाचे सुरक्षा गज वापरतात. असे गज आत सरकविल्याने किरणोत्सर्गी मूल-द्रव्याची विक्रिया साखळी ताबडतोब थांबते आणि अतिरिक्त उष्णता व दाबापासून स्फोटाचा धोका टळतो. तसेच भंजन क्रियेत निर्माण होणाऱ्या किरणोत्सर्गापासून मानवाला पोहोचणारा धोका टाळण्यासाठी विक्रियकाभोवती काँक्रीटच्या जाड भिंती उभारतात किंवा विक्रियक व खोल पाण्यात ठेवतात. अशा प्रकारच्या संरक्षक आवरणात किरण शोषल्याने उत्पन्न होणारी उष्णता काढून घेण्यासाठी आतील बाजूने लोखंड व पाण्याचे थर वापरावे लागतात. अशा आवरणास ‘औष्णिक कवच’ म्हणतात.

भारतात सर्व प्रकारच्या सुरक्षा व विमोचन झडपा आणि प्रयुक्त्या (साधने) तयार केल्या जातात.

पहा : झडप.

संदर्भ : 1. Avallone, E. Baumeister, T., Eds. Mark’s Standaer Handbook for Mechanical  Egineers, 1996.

               2. Ulanski, W. Valve and Actuator Technology, 1991.

ओक, वा. रा. ओगले, कृ. ह. दीक्षित, चं. ग.

“