Пристрій для регулювання тиску газу

УКРАЇНА (19) UA (11) 81532 (13) C2 (51) МПК G05D 16/06 (2006.01) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ РЕГУЛЮВАННЯ ТИСКУ ГАЗУ (13) затвор, першу і другу мембрани, кожна з яких має мембранний привод, і з'єднана з одним з кінців гнучкої тяги. Даний автоматичний регулятор тиску газу так само, як і пристрій для регулювання тиску газу, що заявляється, містить корпус із вхідним і вихідним фланцями (патрубками), затвор, сідло, мембрану. Однак, відсутність теплогенераторів, трубопроводів подачі газу з краном і скидання газу, кругової проточки на зовнішній поверхні корпуса на рівні дроселюючого отвору між затвором і сідлом, наскрізних каналів подачі і скидання газу у вхідному і вихідному фланцях відповідно, з одного боку, збільшує габарити відомого пристрою через наявність камери для дроселювання, а, з іншого боку, не виключає цілком можливості утворення гідратів у відомому пристрої. Відомий регулятор тиску газу [А. с. СРСР №1539738, кл. G05D16/06, БИ №4, 1990], що містить корпус із вхідним і вихідним патрубками, 81532 Передбачуваний винахід відноситься до трубопровідного транспорту газу і * може бути використаний на газорозподільних станціях і в блоках підготовки паливного газу на компресорних станціях. Відомий автоматичний регулятор тиску газу [Патент РФ №2032206, кл. G05D16/06, БИ № 9, 1995], що містить корпус, що має вхідний і вихідний патрубки, затвор, що складається з конусоподібної і циліндричної частин, жорстко з'єднаних між собою, камеру для дроселювання, ліва частина якої виконана у вигляді сідла, а права з'єднана з корпусом за допомогою кільцевого елемента, камеру для розвантаження затвора, ліва частина якої має знімну заглушку, а права сальник, патрубок, який жорстко з'єднує камеру для розвантаження затвора із зовнішнім корпусом, гайку, що жорстко закріплена в камері для розвантаження затвора і за допомогою нарізного сполучення рухливо з'єднана з циліндричною частиною затвора, гнучку тягу, що натягнена на (11) подачі газу з краном і трубопровід скидання газу, на зовнішній поверхні корпусу на рівні дроселюючого отвору між затвором і сідлом виконана кругова проточка, у вхідному фланці виконаний наскрізний канал подачі газу, а у вихідному фланці виконаний наскрізний канал скидання газу, теплогенератори встановлені на зовнішній поверхні корпусу над круговою проточкою на однаковій кутовій відстані один від одного, обігрівальна труба кожного теплогенератора розміщена в круговій проточці і закріплена в ній за допомогою клею з високою теплопровідністю, канал подачі газу з'єднаний трубопроводом подачі газу з краном із входами теплогенераторів, виходи яких з'єднані трубопроводом скидання газу з каналом скидання газу. 2. Пристрій для регулювання тиску газу за пунктом 1, який відрізняється тим, що кожний теплогенератор складається з вихрової труби та обігрівальної труби, яка за формою відповідає круговій проточці в корпусі і з'єднана з виходом теплого газу вихрової труби. UA (21) a200602933 (22) 20.03.2006 (24) 10.01.2008 (72) МАЗУРІН ВАСИЛЬ ОЛЕКСІЙОВИЧ, UA, СТЕПАНОВА НАДІЯ ВАСИЛІВНА, UA (73) ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ "КОНТАКТ", UA (56) SU 1320797 A1, 30.06.1987 SU 1539738 A1, 30.01.1990 RU 2032206 C1, 27.03.1995 RU 2223533 C1, 10.02.2004 EP 0611266 A1, 17.08.1994 JP 1065609, 10.03.1989 EP 0902347 B1, 16.05.2001 DE 3542705 A1, 14.08.1986 JP 58224077, 26.12.1983 (57) 1. Пристрій для регулювання тиску газу, що містить корпус із вхідним і вихідним фланцями, рухливий затвор у вигляді підпружиненого порожнистого циліндра, мембрану, що закріплена в корпусі і з'єднана із затвором, і нерухоме сідло, який відрізняється тим, що в нього введені щонайменше два теплогенератори, трубопровід C2 2 (19) 1 3 рухливий затвор у вигляді підпружиненого порожнього циліндра, мембрану, пружину, сідло, компенсаційну ємність, гумові ущільнення, кільцеву порожнину, керуючу порожнину, заповнену рідким теплоносієм, при цьому керуюча порожнина має загальну стінку з кільцевою порожниною рідинного обігріву. Даний регулятор тиску газу так само, як і пристрій для регулювання тиску газу, що заявляється, містить корпус із вхідним і вихідним фланцями (патрубками), затвор, мембрану, пружину, сідло. Однак, відсутність теплогенераторів, трубопроводів подачі газу з краном і скидання газу, кругової проточки на зовнішній поверхні корпуса на рівні дроселюючого отвору між затвором і сідлом, наскрізних каналів подачі і скидання газу у вхідному і вихідному фланцях відповідно різко знижує економічність відомого пристрою, тому що запобігання утворення гідратів у ньому досягається постійним підігрівом елементів пристрою від проміжного теплоносія, який необхідно одержувати від якогось джерела тепла, наприклад, водогрійного казана або пристрою електронагріву і тому подібного, що, крім цього, викликає необхідність забезпечення безпеки нагрівання. Найбільш близьким по технічній сутності є виконавчий пристрій регулятора тиску газу [А. с. СРСР №1320797, кл. G05D16/06, БИ №24, 1987], що містить корпус із вхідним і вихідним патрубками, розташованими на одній осі, рухливий затвор у вигляді підпружиненого порожнього циліндра, мембрану, що з'єднана з затвором, пружину, сідло, установлене між затвором і вихідним патрубком, кришку, що з'єднана з вихідним патрубком, кільцеву порожнину, що виконана в корпусі вихідного патрубка і заповнена теплоносієм, сідло виконане порожнім і сполучено з кільцевою порожниною. Даний виконавчий пристрій регулятору тиску газу так само, як і пристрій для регулювання тиску газу, що заявляється, містить корпус із вхідним і вихідним фланцями (патрубками), рухливий затвор у вигляді підпружиненого порожнього циліндра, мембрану, що закріплена в корпусі і з'єднана з затвором, нерухоме сідло. Однак, відсутність теплогенераторів, трубопроводів подачі газу з краном і скидання газу, кругової проточки на зовнішній поверхні корпуса на рівні дроселюючого отвору між затвором і сідлом, наскрізних каналів подачі і скидання газу у вхідному і вихідному фланцях відповідно різко знижує економічність відомого пристрою, тому що запобігання утворення гідратів у ньому досягається постійним підігрівом елементів пристрою від проміжного теплоносія, наприклад, водогрійного казана або пристрою електронагріву і тому подібного, що, крім цього, викликає необхідність забезпечення безпеки нагрівання. В основу передбачуваного винаходу поставлена задача підвищення економічності пристрою для регулювання тиску газу при виключенні можливості утворення гідратів за рахунок використання для обігріву місць 81532 4 можливого утворення гідратів енергії стиснутого газу. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для регулювання тиску газу, що містить корпус із вхідним і вихідним фланцями, рухливий затвор у вигляді підпружиненого порожнього циліндра, мембрану, що закріплена в корпусі і з'єднана із затвором, і нерухоме сідло, згідно винаходу, введені два і більше теплогенераторів, трубопровід подачі газу з краном і трубопровід скидання газу, на зовнішній поверхні корпуса на рівні дроселюючого отвору між затвором і сідлом виконана кругова проточка, у вхідному фланці виконаний наскрізний канал подачі газу, а у вихідному фланці виконаний наскрізний канал скидання газу, теплогенератори встановлені на зовнішній поверхні корпуса над круговою проточкою на однаковій кутовій відстані один від одного, обігрівальна труба кожного теплогенератора розміщена в круговій проточці і закріплена в ній за допомогою клею з високою теплопровідністю, канал подачі газу з'єднаний трубопроводом подачі газу з краном з входами теплогенераторів, виходи яких з'єднані трубопроводом скидання газу з каналом скидання газу, при цьому кожен теплогенератор складається з вихрової труби й обігрівальної труби, що за формою відповідає круговій проточці в корпусі і з'єднана з виходом теплого газу вихрової труби. Уведення двох і більше теплогенераторів, трубопроводу подачі газу з краном і трубопроводу скидання газу, виконання на зовнішній поверхні корпуса на рівні дроселюючого отвору між затвором і сідлом кругової проточки, а у вхідному і вихідному фланцях наскрізних каналів відповідно подачі і скидання газу, установка теплогенераторов на зовнішній поверхні корпуса над круговою проточкою на однаковій кутовій відстані один від одного, розміщення обігрівальної труби кожного теплогенератора в круговій проточці і закріплення в ній за допомогою клею з високою теплопровідністю, з'єднання каналу подачі газу через трубопровід подачі газу з краном із входами теплогенераторів, а їхніх виходів через трубопровід скидання газу з каналом скидання газу і виконання кожного теплогенератора у вигляді вихрової труби й обігрівальної труби, що за формою відповідає круговій проточці в корпусі і з'єднана з виходом теплого газу вихрової труби, дозволяє обігрівати місця можливого утворення гідратів за рахунок енергії стиснутого газу шляхом використання в складі кожного теплогенератора вихрової труби і тим самим підвищити економічність роботи пристрою для регулювання тиску газу при виключенні можливості утворення в пристрої гідратів. На кресленнях наведені: фіг.1 пропонований пристрій для регулювання тиску газу; фіг.2 - перетин пристрою для регулювання тиску газу по А-А; фіг.3 теплогенератор; фіг.4 - перетин теплогенератора по Б-Б; фіг.5 схема підключення теплогенераторів. 5 Пристрій для регулювання тиску газу (фіг.1, 2 і 5) містить корпус 1, вхідний фланець 2 корпуса 1, вихідний фланець 3 корпуса 1, рухливий затвор 4 у вигляді підпружиненого порожнього циліндра, мембрану 5, що закріплена в корпусі 1 і з'єднана з затвором 4, нерухоме сідло клапана 6, встановлене в корпусі 1, кругову проточку 7, виконану на зовнішній поверхні корпуса 1 на рівні дроселюючого отвору між затвором 4 і сідлом 6, теплогенератори 8-1 і 8-2 (на кресленнях фіг.1 і фіг.2, як приклад, показано використання двох теплогенераторів), установлені діаметрально протилежно (на однаковій кутовій відстані один від одного) на зовнішній поверхні корпуса 1 над круговою проточкою 7, наскрізний канал подачі газу 9, виконаний у вхідному фланці 2 корпуса 1, трубопровід подачі газу 10 із краном 11, що з'єднує вхідний отвір вхідного фланця 2 через канал подачі газу 9 із входами теплогенераторів 8-1 і 8-2, наскрізний канал скидання газу 12, виконаний у вихідному фланці 3 корпуса 1, трубопровід скидання газу 13, що з'єднує вихідний отвір вихідного фланця 3 через канал скидання газу 12 з виходами теплогенераторов 8-1 і 8-2, при цьому кожен теплогенератор 8-1 або 8-2, (фіг.3)складається з вихрової труби 14, що встановлена на корпусі 1, й обігрівальної труби 15, що за формою відповідає круговій проточці 7 в корпусі 1, з'єднана з вихровою трубою 14 і закріплена в проточці 7 за допомогою клею з високою теплопровідністю. Кожна вихрова труба 14 містить основу 16, кришку 17, зв'язану з основою 16, вхідний канал 18, виконаний в основі 16 у вигляді равлика (фіг.4), камеру потікорозподілення 19, з'єднану з основою 16, кільцеву камеру 20, виконану на стику основи 16 і кришки 17 і з'єднану з камерою потікорозподілення 19, конічний розсікач 21, встановлений у кільцевій камері 20, вхідний штуцер 22, встановлений в основі 16 і з'єднаний із вхідним каналом 18, вихідний штуцер 23, встановлений в основі 16 і з'єднаний з кільцевою камерою 20. На кресленні фіг.1 затвор 4 показаний у закритому стані. Число теплогенераторов визначається розрахунком на підставі максимальної встановленої пропускної здатності пристрою для регулювання тиску газу і теплової продуктивності одного теплогенератора. Пристрій для регулювання тиску газу працює в такий спосіб. Газ високого тиску надходить через вхідний фланець 2 у внутрішні порожнини пристрою для регулювання тиску газу. У надмембранний простір подається газ від задатчика тиску, що на кресленні не показаний. У залежності від співвідношення зусиль від тиску газу в надмембранному і підмембранному просторах, а також зусилля пружини затвор 4 відкривається на величину, що забезпечує на виході пристрою заданий тиск газу. У процесі редукування газу відбувається віднесення тепла з поверхні елементів, що утворять дроселюючий отвір - затвору 4 і сідла 6, на яких у результаті цього можуть почати утворюватися гідрати. Одночасно газ високого тиску через канал 9 подачі газу і трубопровід 10 81532 6 подачі газу при відкритому крані 11 надходить у вхідні штуцера 22 вихрових труб 14 теплогенераторів 8-1 і 8-2 і далі через вхідний канал 18 (фіг.4), виконаний у виді равлика (завихрювач), газ попадає в камеру потікорозподілення 19. Далі розглянемо роботу одного теплогенератора, наприклад 8-1, тому що другий теплогенератор 8-2 працює аналогічно. При проходженні через равлик потік газу стає вихороподібним і розширюється в конусній частині камери потікорозподілення 19. У вихороподібному потоці відбувається розподіл молекул газу, що мають різну енергію. Молекули газу, що володіють більшою кінетичною енергією - теплий газ, прагнуть зайняти місце на периферії обертового потоку. Молекули з меншою енергією - холодний газ, накопичуються в його центрі. Таким чином, відбувається розподіл газу на теплу і холодну складові. У центрі потоку молекули холодного газу, що володіють меншою енергією, направляються в кільцеву камеру 20. На периферії, що прилягає до стінки камери потікорозподілення 19, знаходиться шар молекул, що володіють найбільшою тепловою енергією. Потік теплого газу проходить по камері 19 і обігрівальній трубі 15, віддаючи своє тепло корпусові 1 пристрою для регулювання тиску газу і попереджаючи цим утворення гідратів у ньому. Дійшовши до дна обігрівальної труби 15 потік, що остудився, відбиває від нього і через центральну, менш енергонасичену частину газового потоку, спрямовується назад, захоплюючи холодну частину вихрового потоку, попадає в кільцеву камеру 20, де розсікається конічним розсікачем 21, розширюється в обсязі і через вихідний штуцер 23, трубопровід скидання газу 13 і канал скидання газу 12 попадає в потік газу, редукованого пристроєм для регулювання тиску газу. На величину вихідного тиску пристрою для регулювання тиску газу потік газу, що скидається з теплогенераторов, не впливає, тому що при включенні обігріву і на початку надходження газу з теплогенераторів у вихідний потік, тиск газу в ньому починає підвищуватися і відразу ж пристрій для регулювання тиску газу відпрацьовує відповідне зменшення потоку газу через пристрій і, таким чином, тиск газу на виході пристрою підтримується заданим. 7 81532 8