Регулятор давления газа

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 1) 750444по делам нзооретеннй н открытнй(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА 1Изобретение 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 внешней стороны вокруг тан ген ци альных 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 открытиятангенциальных окон полого цилиндра вместо 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.10 Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является регулятор давления газа с самообогревом, содержащий соединенный с входным патрубком корпус, в котором расположен связанный с чувствительным элементом регулируюищии орган в виде конусной иглы, размещенной в сопле входного канала вихревой трубы, и выходной патрубок 12,В этом регуляторе устранен эффект самоохлаждения трущихся поверхностей регулирующего органа и достигнут самообогрев корпуса, выполненный в виде вихревой трубы, вместе с имеющимся в нем седлом и расточкой, внутри которой перемещается регулирующий орган.3Наряду 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 - упрошение конструк- ции 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 повышают 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 само- обогрева 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. 5 0 1 20 25 30 3 40 45 50 4Полость под мембраной 8 регуляторасоединена с командным прибором 2, имеющим подвод газа высокого давления от подводящего коллектора 11, а полость над мембраной соединена с отводящим коллектором12 (фиг. 4).Прямоточная вихревая труба 1 выходным концом соединена с выходным патрубком 13. В выходном конце установлен разделитель потоков в виде полого цилиндра14. В зазоре снаружи него установлены развихритель 15 и после него дроссель-завихритель 16 с тангенциальными соплами, имеющими направление закрутки одинаковое стангенциальным соплом 6 вихревой трубы,Сопла имеют расчетное проходное сечениедля получения при расчетном расходе газачерез регулятор необходимого количественного соотношения между горячим и холоднымпотоками газа, образующимися в прямоточной вихревой трубе.Регулятор работает следующим образом.Давление газа, задаваемого команднымприводом 2, поступает в подмембранную полость и, перемещая иглу 5 вверх, открываеттангенциальное сопло 6. Газ с выходным давлением поступает через сопло 6 в прямоточную вихревую трубу 1, где происходит егорасширение, нагрев наружных слоев и охлаждение внутренних, Давление газа отвыходного коллектора, поступившего в подмембранную полость, и давление газа от командного редуктора уравновешивают мембрану, и игла устанавливается в рабочее положение. При уменьшении отбора газа давление в выходном коллекторе будет возрастать, и мембрана сместится вниз, Тем самымконус ная часть иглы, перемещаясь вниз,уменьшит живое сечение сопла.При увеличении отбора газа в выходномколлекторе давление в нем уменьшается, имембрана переместит конусную часть иглывверх, увеличив площадь сопла. Этим обеспечивается регулируемость системы в определенных диапазонах,Подвижная система регулятора уравновешена, Это достигается тем, что в иглеимеется сквозное перепускное отверстие.Самообогрев регулятора происходит следующим образом,Газ, поступающий через тангенциальноесопло 6 в вихревую камеру 1, совершает вращательное движение по отношению к оситрубы, Во вращающемся потоке за счет вихревого эффекта происходит подогревболееплотных наружных слоев и охлаждение менее плотных внутренних.Те и другие слои движутся в одном направлении к выходному концу вихревой трубы 1. Охлажденное ядро движется внутрибез контакта с ее стенками на всей длинеи попадает в разделитель потоков - полыйцилиндр 14, из которого выходит в выходной патрубок 13,Горячие наружные слои движутся вдольтрубы 1 и обогревают ее стенку, создавая750444 Формула изобретения Фиг 5благоприятный 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, конструкьция регулятора приобретает прямоточность и компактность.Кроме того, благодаря исключению контакта частей с холодным газом в регуляторе с прямоточной вихревой трубой достигается более эффективный самообогрев.5 1. Регулятор давления газа, содержащийсоединенный с входным патрубком корпус,10 в котором расположен связанный с чувствительным элементом регулирующий органв виде конусной иглы, размещенной в соплевходного канала вихревой трубы, и выходной патрубок, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения регулятора, в нем вихревая труба выполненапрямоточной, и ее выходной конец соединенс выходным патрубком.2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем,что в выходном конце вихревой трубы установлен концентрично полый цилиндр, а в зазоре между полым цилиндром и вихревойтрубой установлены последовательно развихритель и дроссель-завихритель.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР441552, кл. б 05 Р 16/06, 1974.2. Авторское свидетельство СССР409205, кл. б 05 Р 16/1 О, 1973 (прототип).750444 Составитель Н. Гондаксазова Техред К. Шуфрич Корре Тираж 956 Подпи тор Г. Назароное 13 филиаРедактор И. МырдинЗаказ 4463/18 ИИПИ Государственного к по делам изобретений и5, Москва, Ж - 35, Раунс ППП Патент, г. Ужгород митета С открытий ая наб., ул. Прое 4/5тная, 4