РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА
GAS PRESSURE REGULATOR

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для снижения давления газа, необходимого потребителю.
Аналогом устройства того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для снижения давления газа (УСДГ), включающее патрубок подвода газа с начальными параметрами, корпус, патрубок отвода газа низкого давления (см. Пат. РФ №2226709 / Ковальногов Н.Н., Жуховицкий Д.Л., Цынаева А.А., бюлл. от 10.04.2004).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании аналогичного регулятора давления, относится то, что при осуществлении изотермического регулирования не осуществляется регулирование работы устройства с целью непрерывного регулирования давления газа и не происходит выработка электрического тока, требуемого для регулирования параметров работы устройства.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является регулятор давления газа, включающий патрубок подвода газа с начальными параметрами, корпус, патрубок отвода газа низкого давления, сопло Лаваля, помещенное внутрь корпуса так, что входная часть сопла сообщается с внутренним пространством корпуса, соединенным с патрубком подвода газа с начальными параметрами, а выходная часть сопла соединена с патрубком отвода газа низкого давления (см. Пат. РФ №2364914 Регулятор давления / Ковальногов Н.Н., Цынаева А.А. Бюл. №23 от 20.08.2009 - прототип).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного регулятора, принятого за прототип, относится то, что известный регулятор регулирует давление газа при постоянной температуре и заданном входном и выходном давлении, но не осуществляется непрерывное регулирование давления газа и не вырабатывается электрический ток, требуемый для изменения критического сечения сопла Лаваля.
Сущность изобретения заключается в повышении эффективности работы регулятора, выработке электрического тока.
Технический результат - непрерывное регулирование работы регулятора давления газа и выработка электрического тока.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в регуляторе давления газа, содержащем патрубок подвода газа с начальными параметрами, корпус, патрубок отвода газа низкого давления, сопло Лаваля, помещенное внутрь корпуса так, что входная часть сопла сообщается с внутренним пространством корпуса, соединенным с патрубком подвода газа с начальными параметрами, а выходная часть сопла соединена с патрубком отвода газа низкого давления, особенность заключается в том, стенка сопла Лаваля выполнена в виде термоэлектрического генератора, представляющего собой последовательно соединенные р-n переходы, при этом критическое сечение сопла Лаваля выполнено с лепестковым затвором, соединенным с термоэлектрическим генератором через электропривод.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на фиг.1 - предлагаемый регулятор давления газа; на фиг.2 - лепестковый затвор: а) - лепестковый затвор закрыт; б) - лепестковый затвор открыт, где представлены: патрубок подвода газа 1, корпус 2, патрубок отвода газа 3, сопло Лаваля 4, внутреннее пространство 5, критическое сечение 6, лепестковый затвор 7, термоэлектрический генератор 8, кабель 9, электропривод 10.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
Работа предлагаемого регулятора давления осуществляется следующим образом. Принцип действия предлагаемого регулятора давления газа основан на реализации процесса газодинамической температурной стратификации потока. Поток газа высокого давления направляется через патрубок подвода газа 1 с начальными параметрами в корпус 2. После снижения давления газа в устройстве газ низкого давления удаляется через патрубок отвода газа 3 низкого давления. В сопле Лаваля 4, входная часть которого сообщается с внутренним пространством 5 корпуса 2, осуществляется со снижением давления ускорение газового потока, скорость которого становится больше скорости звука. При этом во внутреннем пространстве 5 корпуса 2 газ высокого давления движется с дозвуковой скоростью. Известно, что момент импульса возле стенки в сверхзвуковом потоке газа за счет работы сил трения переходит в тепло, которое отводится за счет механизмов теплопроводности. При условии, когда количество тепла, отводимого от стенки за счет теплопроводности, становится больше подводимого тепла за счет сил трения (критерий Pr<1), происходит перераспределение температуры газа в сверхзвуковом потоке газа. Это при росте скорости сверхзвукового потока приводит к снижению температуры восстановления и к передаче тепла от дозвукового потока высокого давления к сверхзвуковому потоку низкого давления. Непрерывное регулирование работы предлагаемого устройства осуществляется за счет изменения критического сечения 6 сопла Лаваля 4. Критическое сечение 6 сопла Лаваля 4 выполнено с лепестковым затвором 7. Так что, при изменении параметров газа (давления, расхода и т.д.) в газовой магистрали перед патрубком подвода газа 1 с начальными параметрами, лепестковый затвор 7 срабатывает, критическое сечение 6 сопла Лаваля 4 изменяется. При изменении параметров газа в газовой магистрали за патрубком отвода газа 3 низкого давления (при росте или падении потребления газа) лепестковый затвор 7 срабатывает, критическое сечение 6 сопла Лаваля 4 изменяется. Так поддерживается заданный уровень давления на выходе из регулятора. Для привода лепесткового затвора 7 требуется электрическая энергия. Электрическая энергия может быть получена прямым преобразованием энергии за счет разности температуры торможения дозвукового потока газа и температуры восстановления сверхзвукового потока. Для этого стенка сопла Лаваля 4 выполнена в виде термоэлектрического генератора 8, представляющего последовательно соединенные между собой p-n переходы. Одни спаи («горячие») термоэлектрического генератора 8 расположены со стороны дозвукового потока (внутреннее пространство 5 корпуса 2), другие спаи («холодные») термоэлектрического генератора 8 расположены со стороны сверхзвукового потока. То есть, разность температуры торможения дозвукового потока газа и температуры восстановления сверхзвукового потока обеспечивает возникновение разности потенциалов (выработку электрической энергии). Выработанная термоэлектрическим генератором 8 электрическая энергия по кабелю 9 подается на электропривод 10. Электропривод 10, интегрированный с лепестковым затвором 7, служит для открытия или закрытия лепесткового затвора 7. То есть, электрическая энергия используется для привода лепесткового затвора 7. Таким образом, осуществляется снижение давления газа практически без снижения его температуры, реализуется непрерывное регулирование параметров работы регулятора давления газа, а привод лепесткового затвора 7 осуществляется за счет электрического тока, вырабатываемого термоэлектрическим генератором 8. Использование предлагаемого решения позволяет осуществлять непрерывное регулирование работы регулятора давления газа и вырабатывать электрический ток.