Регулятор давления газа Советский патент 1980 года по МПК G05D16/06 

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

1

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам для регулирования давления газа с самообогревом.

Известен регулятор давления газа, в котором происходит самообогрев путем разделения потока газа при вихревом эффекте на холодный и горячий за счет энергии перепада давления газа 1.

Регулятор содержит цилиндрический стакан, связанный с пилотным устройством, пустотелый плунжер, изолированный теплоизоляционной прокладкой от отводящего трубопровода, пружину исходного положения, установленный внутри пустотелого плунжера полый цилиндр, в стенках которого расположены симметричные тангенциальные сопла, создающие вихревое температурное разделение потока газа в цилиндре, имеющем с внещней стороны вокруг тангенциальных сопел выступы, образующие кольцевой проход между цилиндром для непосредственного обогрева горячим потоком газа поверхностей трения, а торец цилиндра образует с днищем плунжера кольцевой зазор для отвода горячего потока газа из цилиндра. На диафрагме регулятора со стороны отводящего трубопровода установлено дополнительное тангенциальное сопло, соединенное с полостью, заключенное между пустотелым плунжером и полым цилиндром.

Регулятор при малой степени открытия тангенциальных окон полого цилиндра вмесJ то эффекта подогрева поверхностей трения создает их охлаждение и неудобен в ремонте, так как для разборки необходимо снять его вместе с корпусом.

Кроме того в нем не обеспечивается обогрев корпуса регулятора.

10Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являетсярегулятор давления газа с самообогревом, содержащий соединенный с входным патрубком корпус, в котором расположен связанный с чувствительным элементом регулирующий орган в виде конусной иглы, размещенной в сопле входного канала вихревой трубы, и выходной патрубок 2.

В этом регуляторе устранен эффект самоохлаждения трущихся поверхностей ре20 гулир ующего органа и достигнут самообогрев корпуса, выполненный в виде вихревой трубы, вместе с имеющимся в нем седлом и расточкой, внутри которой перемещается регулирующий орган.

Наряду с этим регулятор имеет сложную обвязку, так как выполнен с тремя концами. В нем самообогрев трущихся поверхностей недостаточен, так как корпус со стороны диафрагмы омывается холодным газом.

Цель изобретения - упрощение конструкции регулятора и повышение надежности его работы.

Указанная цель достигается тем, что вихревая труба выполнена прямоточной, и ее выходной конец соединен с выходным патрубком, а также тем, что в выходном конце вихревой трубы установлен концентрично полый цилиндр, а в зазоре между полым цилиндром и вихревой трубой установлены последовательно развихритель и дроссельзавихритель.

Эти отличия упрощают конструкцию регулятора, так как в нем исключается третий конец с запорной арматурой, отпадает необходимость в теплоизоляции холодного конца, конструкция регулятора приобретает прямоточность и компактность, а также повыщают эффективность самообогрева, так как холодный газ в вихревой трубе регулятора не имеет контакта с ней, потому что на всей длине трубы по ее оси он находится в ядре потока.

Кроме того, обеспечивается самообогрев отводящего газопровода и запорной арматуры на нем благодаря ее изоляции от холодного газа путем закрутки горячего газа вокруг последнего и в направлении его вращения, а также повышается степень самообогрева регулятора за счет увеличения.термодинамической эффективности вихревого разделения газа.

На фиг. 1 показан регулятор, разрез вдоль оси; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - схема установки регулятора давления на линии редуцирования газораспределительной станции.

Регулятор состоит из прямоточной вихревой трубы 1, командного прибора 2, мембрано-исполнительного механизма 3, установленного на корпусе 4, в котором размещен регулирующий орган в виде иглы 5 с конусным концом, помещенным в тангенциальное сопло 6 прямоточной вихревой трубы 1. Конусная игла 5 соединена штоком 7 с чувствительным элементом мембраной 8 мембрано-исполнительного механизма 3. Корпус 4 прикреплен своим нижним концом к входному концу прямоточной вихревой трубы 1 и имеет в нижней части канал, оканчивающийся седлом и являющийся продолжением тангенциального сопла 6.

Конусная игла для уравновешивания от сил давления газа имеет сквозное перепускное отверстие 9, соединяющее пространство под ней с полостью над ней.

К корпусу 4 присоединен входной патрубок 10 для подвода к регулятору газа высокого давления.

Полость под мембраной 8 регулятора соединена с командным прибором 2, имеющим подвод газа высокого давления от подводящего коллектора 11, а полость над мембраной соединена с отводящим коллектором

12 (фиг. 4).

Прямоточная вихревая труба 1 выходным концом соединена с выходным патрубком 13. В выходном конце установлен разделитель потоков в виде полого цилиндра 14. В зазоре снаружи него установлены раз0 вихритель 15 и после него дроссель-завихритель 16 с тангенциальными соплами, имеющими направление закрутки одинаковое с тангенциальным соплом 6 вихревой трубы. Сопла имеют расчетное проходное сечение для получения при расчетном расходе газа

через регулятор необходимого количественного соотношения между горячим и холодным потоками газа, образующимися в прямоточной вихревой трубе.

Регулятор работает следующим образом.

Q Давление газа, задаваемого командным приводом 2, поступает в подмембранную полость и, перемещая иглу 5 вверх, открывает тангенциальное сопло 6. Газ с выходным давлением поступает через сопло 6 в прямоточную вихревую трубу 1, где происходит его

i расширение, нагрев наружных слоев и охлаждение внутренних. Давление газа от выходного коллектора, поступившего в подмембранную полость, и давление газа от командного редуктора уравновешивают мемб- рану, и игла устанавливается в рабочее положение. При уменьшении отбора газа давление в выходном коллекторе будет возрастать, и мембрана сместится вниз. Тем самым конусная часть иглы, перемещаясь вниз, уменьщит живое сечение сопла.

5 При увеличении отбора газа в выходном коллекторе давление в нем уменьщается, и мембрана переместит конусную часть иглы вверх, увеличив площадь сопла. Этим обеспечивается регулируемость системы в определенных диапазонах.

Подвижная система регулятора уравновешена. Это достигается тем, что в игле имеется сквозное перепускное отверстие.

Самообогрев регулятора происходит следующим образом.

5 Газ, поступающий через тангенциальное сопло 6 в вихревую камеру 1, совершает вращательное движение по отношению к оси трубьь Во вращающемся потоке за счет вихревого эффекта происходит подогрев более плотных наружных слоев и охлаждение ме нее плотных внутренних.

Те и другие слои движутся в одном направлении к выходному концу вихревой трубы 1. Охлажденное ядро движется внутри без контакта с ее стенками на всей длине

5 и попадает в разделитель потоков - полый цилиндр 14, из которого выходит в выходной патрубок 13.

Горячие наружные слои движутся вдоль трубы 1 и обогревают ее стенку, создавая

благоприятный тепловой режим в зоне дроссельной иглы 5.

Полым цилиндром наружные слои отделяются от внутренних холодных слоев и движутся в зазоре между вихревой трубой 1 и полым цилиндром 14. В развихрителе 15 горячие слои спрямляются. Наличие развихрителя 15 позволяет уменьшить длину трубы и за счет этого увеличить теплоотдачу по ее телу от более нагретого выходного конца к менее нагретому переднему концу.

После развихрителя горячий газ дросселируется в тангенциальных соплах завихрителя 16, закручиваясь кольцевым слоем вокруг и в направлении вращения холодного потока, выходящего из полого цилиндра 14. В отводящем трубопроводе образуется устойчивый по структуре поступательно-вращательный поток с наружными горячими слоями и внутренними, холодными. Полное перемещение слоев в отводящем трубопроводе будет отодвинуто на значительное расстояние, что позволит обогреть кран, установленный после регулятора, а также повысить термодинамическую эффективность вихревого эффекта в вихревой трубе, так как горячий газ при закрутке будет эжектировать холодный, выходящий из полого цилиндра.

Применение в регуляторе прямоточной вихревой трубы упрощает его конструкцию, так как исключается третий конец с запорной арматурой, отпадает необходимость в теплоизоляции холодного конца, конструкция регулятора приобретает прямоточность и компактность.

Кроме того, благодаря исключению контакта частей с холодным газом в регуляторе с прямоточной вихревой трубой достигается более эффективный самообогрев.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1Авторское свидетельство СССР № 441552, кл. G 05 D 16/06, 1974.

2Авторское свидетельство СССР

№ 409205, кл. G 05 D 16/10, 1973 (прототип). llг