Пневматичний пристрій регульованої подачі газового середовища до об`єкта споживання

1. Пневматичний пристрій регульованої подачі газового середовища до об'єкта споживання, що містить джерело газу постійних параметрів витрати і тиску, з'єднане із вхідним кінцем трубопроводу нагнітання, принаймні один ресивер із запобіжним регулятором, регулятор тиску до себе і регулятор тиску після себе, встановлені на відвідному трубопроводі, підключеному своїм виходом до об'єкта споживання із постійним U 2 (19) 1 3 27919 до об'єкта споживання, ресивер, який має запобіжний регулятор, і з'єднаний з одним кінцем усмоктувального трубопроводу, інший кінець якого з'єднаний з патрубком пасивного потоку компресорного апарата [Патент РФ №1049868А, МПК: G05D7/00, публ. 23.10.83р.]. Неможливість досягнення технічного результату, забезпечуваного цим пристроєм, обумовлена відсутністю можливості в конструкції аналога регулювання величини витрати газу в діапазоні його подачі споживачеві при одночасному забезпеченні сталості його тиску як у споживача так і в джерела, а також сталості витрати джерела газу. З відомих пристроїв найбільш близьким до пристрою, що заявляється, є пневматичний пристрій подачі газу, який містить джерело газу постійних параметрів витрати і тиску, з'єднане із вхідним кінцем трубопроводу нагнітання, принаймні один ресивер із запобіжним регулятором, регулятор тиску до себе і регулятор тиску після себе, встановлений на відвідному трубопроводі, підключеним своїм виходом до об'єкта споживання з постійним тиском і змінною витратою [відомості в електронному вигляді в Інтернет, Яндекс, http://vww.cryoservice.ru/main.php?lang=rus&pait=ex pll. пyбл. 03.07.2006р.]. Неможливість досягнення технічного результату зазначеним пристроєм обумовлена тим, що в прототипі при здійсненні одного з циклів його роботи, у якому здійснюється подача газу споживачеві, витрата якого перевищує витрату джерела газу при забезпеченні сталості величин їхні х тисків, необхідно здійснювати підкачування недостатньої витрати газу до споживача або додатково від джерела, або використовувати ресивер великого об'єму за умови наближення тиску в ресивері до тиску споживача. Зазначені вище недоліки призводять до значної ціни пристрою, особливо при наявності декількох ресиверів. При розробці конструкції пневматичного пристрою, що заявляється, було поставлена задача його здешевлення. При вирішенні згаданої задачі був досягнутий технічний результат, що полягає в розробці конструкції, в яку введений струминний апарат, що дозволяє при перевищенні витрати газу у споживача над витратою газу джерела, не збільшуючи тривалості циклу роботи, що залежить від величини різниці витрати споживача і джерела газу, об'єму ресивера і різниці початкового і кінцевого тисків всередині ресивера, зменшити габаритні розміри ресивера за рахунок зниження всередині нього тиску нижче тиску споживача шляхом забезпечення додаткового підсмоктування з нього газу. Суть технічного рішення, що заявляється, полягає в тому, що пневматичний пристрій регульованої подачі газового середовища до об'єкта споживання містить джерело газу постійних параметрів витрати і тиску, з'єднане із вхідним кінцем трубопроводу нагнітання, принаймні один ресивер із запобіжним 4 регулятором, регулятор тиску до себе і регулятор тиску після себе, установлений на відвідному трубопроводі, підключеному своїм виходом до об'єкта споживання з постійним тиском і змінною витратою. Новим у пристрої є те, що в нього введений струминний апарат, вхідний патрубок якого з'єднаний з вихідним кінцем трубопроводу нагнітання, вихідний патрубок з'єднаний із входом відвідного трубопроводу, а патрубок пасивного потоку з'єднаний з одним кінцем всмоктувального трубопроводу, інший кінець якого з’єднаний з ресивером, зв'язаним через лінію відгалуження із трубопроводом нагнітання, причому регулятор тиску до себе встановлений на лінії відгалуження. Крім того, джерело газу може бути виконане у вигляді повітророзділювальної установки, струминний апарат може бути виконаний у вигляді струминного компресора, а регулятори тиску до себе і після себе можуть бути виконані у вигляді клапанів, що містять сильфонні вузли із пружиною, які взаємодіють за допомогою штовхача із запірним клапаном. Пристрій представлений на кресленнях, де: Фіг.1 - загальна схема пристрою з одним ресивером; Фіг.2 - загальна схема пристрою з декількома ресиверами; Фіг.3 - конструкція регулятора тиску до себе; Фіг.4 - конструкція регулятора тиску після себе; Пневматичний пристрій регульованої подачі газового середовища до об'єкту споживання містить джерелогазу, виконане у вигляді повітророзділювальної установки (ПРУ) 1 з повітророзділювальними каналами (на кресленні не показані), для пропускання по них окремо, наприклад, кисню або азоту, з постійними параметрами тиску Р1, наприклад, 35атм (або кг/см 2) і витрати газу, наприклад, за годину 40000нм 3 (м 3×атм або м×кг/см 2). Вихід ПРУ 1 з'єднаний із вхідним кінцем трубопроводу нагнітання 2, вихідний кінець якого з'єднаний із вхідним патрубком 3 струминного апарату, виконаного, наприклад, у вигляді струминного компресора 4, вихідний патрубок 5 якого з'єднаний із входом відвідного трубопроводу 6, підключеного до об'єкта споживання 7 з постійним тиском Р2, меншим, ніж у джерелі газу, наприклад 17атм, і змінною витратою газу, наприклад від 20000 до 60000нм 3/годину, яким може бути доменна піч, у яку подається кисень або ємності з нафтопродуктами нафтосхови щ, в які подається азот і т.д. На відвідному трубопроводі 6 встановлений регулятор тиску після себе 8, виконаний, наприклад, у вигляді клапана (Фіг.4), який містить сильфонний вузол, що містить пружину 9, закріплену на мембрані 10, яка взаємодіє за допомогою штовхача 11 із запірним клапаном 12 із пружиною з можливістю перекривання прохідного отвору регулятора. Патрубок пасивного потоку газу 13 (Фіг.1) струминного компресора 4 з'єднаний з одним кінцем усмоктувального трубопроводу 14, інший кінець якого з'єднаний з повітрозбірником, 5 27919 виконаним у вигляді ресивера 15 з камерою всередині нього, призначеного для накопичення газу в режимі, коли споживач відбирає газу менше, ніж його виробляє джерело, і віддачі газу, якщо споживач відбирає газу більше, ніж його виробляє джерело. Пристрій може містити принаймні один ресивер (Фіг.1) або кілька ресиверів (Фіг.2). На ресивері встановлений принаймні один запобіжний регулятор 16 для випускання тиску з камери ресивера при перевищенні його припустимого значення. У пристрої змонтована лінія відгалуження 17 у вигляді трубопроводу, вхід якої з'єднаний із трубопроводом нагнітання 2, а вихід з ресивером 15. На лінії відгалуження 17 розташований регулятор тиску до себе 18 (Фіг.3), конструкція якого аналогічна конструкції регулятора тиску після себе 8, тільки запірний клапан 12 розташований з іншого боку прохідного отвору. Об'єм або витрата газу, що може видати ресивер дорівнює: V Vp = , Pн - Рк де: Рн - початковий тиск у ресивері до якого джерело газу заповнює ресивер, коли споживання газу менше продуктивності джерела, кг/см 2; Рк - кінцевий тиск у ресивері, на момент, коли споживання газу споживачем більше продуктивності джерела кг/см 2; V - перевищення витрати або об'єму газу споживача над продуктивністю джерела (м 3×кг/см 2). Наприклад. Компресорна станція подає газ у ресивер з постійними тиском 35атм (кг/см 2) і витратою в годину 40000нм, при цьому задається, що тиск у споживача є також постійною величиною, наприклад, 17атм (кг/см 2), а витрата газу коливається в межах від початкового значення 20000 до кінцевого 60000нм 3 (м 3×кг/см 2). При цьому зміна витрати від початкової мінімальної до кінцевої максимальної відбувається протягом 1 години. Середнє перевищення витрати споживача над продуктивністю джерела становить на годину 60000 - 40000 3 2 = 10000 м ×кг/см 2 або протягом півгодини 10000´0,5=5000(м 3×кг/см 2) Об’єм ресивера тоді становить величину: 5000 5000 = = 278м3 (Рн - Рк ) 35 - 17 Звідси виходить, що зменшити об'єм ресивера, а, отже, його габаритні розміри, при збереженні заданих параметрів можливо за рахунок зменшення кінцевого тиску Рк в ресивері до величини нижчої, ніж у споживача. При цьому зберігається сталість тиску Р2 у споживача. Це можливо забезпечити стисненням газу, що забирається з ресивера, до тиску 17атм, що забезпечується введенням струминного компресора, де як активний газ використовується газ джерела. Пропонована установка дозволяє зменшити його, наприклад, до 9-10атм., що 6 зменшить об’єм ресивера до 200м 3 тобто майже на 30%. Пристрій працює таким чином. Стиснений газ із джерела 1 з постійними витратою і тиском надходить через регулятор тиску до себе 17, що підтримує постійну витрату газу від джерела, у ресивер і через робоче сопло струминного компресора 4, а також регулятор тиску після себе 8 до об'єкта споживання 7 з постійним параметром тиску, але зі змінною витратою газу в заданому в діапазоні. Витрата газу через робоче сопло компресора 4 міняється від 0 при тиску Р3 у ресивері рівному Р1 джерела 1 до максимального, коли співвідношення Р3 до Р2 стає критичним. Робота пристрою складається із трьох циклів. При здійсненні першого циклу відбувається споживання витрати газу споживачем, наприклад, від 20000нм 3/годину до величини, меншої продуктивності ПРУ 1, рівної, наприклад, 40000нм 3/годину при забезпеченні постійними величин їхніх тисків. При цьому регулятор тиску після себе 8 працює за загальноприйнятою схемою таким чином, щоб забезпечити постійним тиск у споживача і пропускати до нього необхідну витрату газ у, для чого регулювальним гвинтом задається певний натяг пружини 9 розраховуючи на тиск споживача, наприклад, 17атм, яка через штовхач 11 впливає на запірний клапан 12, забезпечуючи йому певне положення щодо прохідного отвору при надходженні газу з відвідного трубопроводу 6 в 35атм. При цьому різниця у витраті газу, що не потрібний споживачеві надходить у ресивер спочатку через патрубок пасивного потоку 13 і усмоктувальний трубопровід 14, а потім і через відкритий регулятор тиску до себе 17, що забезпечує вихід газу в камеру ресивера 15, де він накопичується, змінюючи тиск усередині нього від 9-10атм до максимальної величини Рн. Далі газ надходить тільки через регулятор 18. Цикл закінчується, коли тиск Рн у ресивері стає рівним Р1. У другому циклі при споживанні витрати газу споживачем, рівної витраті джерела, тобто 40000нм 3/годину, газ від джерела з тиском 35атм проходить через робоче сопло струминного компресора 4 і через регулятор після себе 8, що перетворює його в 17атм, до споживача, при цьому регулятор тиску до себе 17 середовище в ресивер не пропускає. Тиск у ресивері при цьому продовжує залишатися рівним Р1. Третій цикл має місце при споживанні витрати газу споживачем, більшої продуктивності джерела газу ніж 40000нм 3/годину, наприклад, до 60000нм 3/годину. В цьому випадку весь газ від джерела надходить до споживача, а величина, якої не вистачає, відбирається з ресивера, знижуючи тиск всередині нього. При цьому регулятор тиску до себе 18 стоїть закритим і вся витрата джерела надходить через патрубок 13 струминного компресора. Регулятор тиску після себе 8 забезпечує сталість тиску у споживача при змінному тиску перед ним. Коли витрата газу споживача 7 починає перевищувати витрату джерела 1, тиск у ресивері знижується до такої 7 27919 величини (17-18атм), що регулятор 8 не може підтримувати необхідний тиск через відсутність перепаду тиску на ньому. При тиску в ресивері, що падає від 35атм до величини, близької до 17атм, газ із ресивера надходить через регулятор тиску після себе 8 до споживача, при цьому регулятор тиску 8 підтримує в споживача тиск в 17атм. Як тільки тиск у ресивері стає близьким до Р2, тобто до 17атм, починає працювати струминний компресор 4, що починає відсмоктувати з ресивера газ і одночасно змішувати цей потік з газом, що поступає із тр убопроводу нагнітання 2, при цьому на виході зі струминного компресора утворюється змішаний потік газу з тиском більшим, ніж тиск газу в пасивному соплі струминного апарата. Це відбувається тому, що при протіканні газу через струминний апарат 4 здійснюється інжекція газу через патрубок пасивного потоку з ресивера. Таким чином при досягненні в ресивері тиску близького до Р2 у роботу вступає струминний компресор 4, що відсмоктує додатково газ з ресивера і тим самим створює можливість для забезпечення регулятором 8 підтримування необхідного тиску. В результаті знижується тиск Рк, що може бути значно меншим Р2, що дозволяє зменшити обсяг ресивера на величину, що відповідає різниці цих тисків. Можливість здійснення пневматичного пристрою, що заявляється, підтверджується використанням відомих елементів і засобів, а також недефіцитних матеріалів, що існують і застосовуються в галузі пневмоавтоматики, для реалізації даної конструкції, в тому числі ознак, представлених на рівні функціонального узагальнення, з досягненням технічного результату, що полягає в зниженні вартості пристрою шляхом використання ресиверів меншого об'єму, за рахунок того, що пристрій дозволяє робити підкачування газу з ресивера не тільки за рахунок поповнення його із джерела, як це робиться в прототипі, і що вимагало значних об'ємів ресиверів, але й здійснювати додаткове підкачування з них за рахунок інжекції в струминному компресорі, що дозволило використовува ти ресивери менших габаритних розмірів. 8