CN107810454A - 用于调节气体的压力的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种压力调节系统(1、20、30、40、50)，该压力调节系统适合于调节气体的压力，并且包括：调节装置(2)，该调节装置适合于调节第一气体流的压力且设有入口(2a)和出口(2b)，该入口用于处于供给压力下的气体，而该出口用于处于低于供给压力的调节压力下的气体；涡流管(3)，该涡流管适合于通过入口(3a)接收气体流，并且将气体流分成热部分和冷部分，并且将该热部分和冷部分输送通过对应的出口(3b、3c)；热交换器(4)，该热交换器与涡流管(3)联接，以在第一气体流流入调节装置(2)之前加热该第一气体流；回收导管(5)，该回收导管适合于在位于热交换器(4)下游的收集位点(5a)处收集该第一气体流的第一部分，并且将该第一部分运送至涡流管(3)的入口(3a)。

Description

用于调节气体的压力的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于调节气体的压力的系统和方法，该系统和方法具体地说适合于用在天然气分配网络中。

背景技术

众所周知的是，在天然气分配网络中使用压力调节装置，这些压力调节装置可将气体的压力从相对较高供给数值减小至较低输送数值，该较低输送数值能与气体所用于的设施的需求兼容。

在一些情形中，需要加热调节装置，以防止在调节装置中形成可能导致故障的冰或者呈硝酸盐形式的固体材料。

根据已知技术，在气体流入到调节装置之前加热该气体，以同样加热该调节装置。

为了加热气体，使用这样的装置，该装置根据已知的兰克赫尔胥效应工作并且之后简称为“涡流管”。

涡流管包括腔室，该腔室设有入口，气体通过该入口引入，其中，由于上文提及的兰克赫尔胥效应，所述气体在腔室内部时分成两个流、即热流和冷流，这两个流在两个对应出口的高度处从腔室流出。

根据所述已知技术，迫使运送至调节装置的气体流动而与涡流管的热壁相接触，以使得加热该气体。

为此，涡流管设置在护套内部，以限定围绕涡流管的中空空间，且所要加热的气体在所述中空空间中循环。

此外，馈给涡流管的气体是相同的，并且从通过调节装置流动的主要气体流获取。

从涡流管流出的热和冷两个气体流然后运送至调节装置下游。

上文描述的已知技术提供如下优点：该技术无需使用诸如电动装置的任何辅助装置来加热调节装置，且因此具体地说适合于用在安装于远程位置中的调节装置中。

另一方面，由于利用相对较冷的主要气体流的一部分馈给涡流管的事实，因而所述已知技术在加热调节装置方面的有效性是相对有限的。

在上文描述类型的系统中，安全阀可设置在涡流管上游，并且在故障情形中，所述安全阀可中断流动通过涡流管的气体流，以使得避免朝向用户的危险压力增大。

然而，所述安全阀具有如下缺点，该安全阀暴露于调节装置所暴露于的同一气体下，因而该安全阀会由于可能导致调节装置堵塞的相同原因而经受堵塞。

因此，上文描述的已知技术在可靠性方面有限制，这也限制了该技术的应用领域。

发明内容

本发明旨在克服上文描述的所有缺点。

具体地说，本发明的一个目的是提供一种适合于调节气体流的压力的系统，除了维持上文描述的已知技术所确保的优点以外，该系统可更有效地加热流动通过调节装置的气体且因此可使得调节装置的操作更可靠。

本发明的又一目的提供一种调节系统，该调节系统比上文描述的已知技术安全。

所述目的通过根据独立权利要求执行的用于调节气体流的压力的系统和方法来实现。

本发明的又一些特征和细节在从属权利要求中予以描述。

有利地是，能借助本发明获得的调节装置的更有效加热使得调节系统与已知技术相比更可靠，并且允许该调节系统能用在要求更高的环境状况中。

附图说明

所述目的和优点以及下文描述的其它目的和优点一起在本发明的一些较佳实施例的描述中突出表示，这些较佳实施例在这里参照附图借助非限制示例提供，附图中：

图1示出作为本发明主题的调节系统的示意图，且以部分剖视图示出一些部件；

图2至5各自示出图1中示出的调节系统的变型实施例的示意图。

具体实施方式

作为本发明主题的调节系统适合于调节引导至用户的气体的压力，该气体较佳地但不一定是沿着分配网络流动的天然气。

如图1中所示，总地由附图标记1指代的调节系统包括调节装置2，该调节装置适合于调节第一气体流的压力且设有入口2a和出口2b，该入口用于处于供给压力下的气体，而该出口用于处于低于供给压力的调节压力下的气体。

具体地说，调节装置2对于用户处的气体压力敏感，以使得该调节装置做出响应，以将所述压力维持在与调节压力相关联的预设数值下。

较佳地但不一定的是，调节装置2通过可动关闭器来调节气体压力，该可动关闭器适合于限定置于入口2a和出口2b之间的具有可变几何形状的瓶颈部，以确定气体中的对应压降。

所述关闭器由暴露于引导至用户的气体的隔膜控制，该气体较佳地通过导管16运送至调节装置2。

这样，用户处压力相对于预设数值的任何偏差转变为隔膜的对应运动且由此转变为调节装置2的关闭器的对应运动，其中，所述运动调节由调节装置2输送的气体的压力，以使得恢复用户处气体的压力。

较佳地但并不一定的是，从调节装置2流出的气体用于导引压力调节器9，这将在下文更详细地描述。

调节系统1还包括加热系统，该加热系统适合于加热调节装置2。

所述加热系统包括涡流管3，该涡流管的剖视图在图1中示出，且该涡流管构造成通过入口3a接纳气体流，由于兰克赫尔胥效应将该气体流分成热部分和冷部分，并且将所述热部分和冷部分输送通过对应的出口3b和3c。

调节系统1还包括热交换器4，该热交换器4与所述涡流管3联接，以在第一气体流进入调节装置2之前加热该第一气体流。

热气体通过连接导管14运送至调节装置2，以加热该调节装置并且由此避免如上文已提及的那样形成冰。

使用热交换器4来加热调节装置2而非直接地使用从涡流管3流出的热气体可独立于馈送涡流管3的气体来设定第一气体流的流量和压力，以使得第一气体流适合于调节装置2的要求。

较佳地但非必须地是，热交换器4包括护套4a，该护套容纳涡流管3，以界定围绕涡流管3自身的中空空间4b，该中空空间用于供第一气体流通过。

更确切地说，中空空间4b界定在涡流管3的护套4a和热外表面之间，以使得在中空空间中流动的气体与所述热外表面相接触并且依次加热。

显然，这里并未呈现的本发明变型实施例可包括呈不同于如上所述形状的任何形状的热交换器4，只要该热交换器包括设置成与涡流管3的热外表面热接触的用于气体流的导管即可。

根据本发明，调节系统1包括回收导管5，该回收导管适合于在位于热交换器4下游的收集位点5a处收集第一气体流的第一部分，并且将所述第一部分运送至涡流管3的入口3a。

这样，如同使用上文所述已知技术的情形那样，涡流管3馈给有在热交换器4的出口处收集的热气体，而非在热交换器4的入口处收集的较冷气体。

因此，与已知技术相比，涡流管3的加热效应更有效，且由此从热交换器4流出的气体相应地较暖，由此实现本发明的其中一个目的。

较佳地是，从中收集第一气体部分的收集位点5a位于调节装置2的下游，其优点在于，将在热交换器4中预加热的整个气体流运送至调节装置2，以使得加热效应最大化。

在图2中总地以附图标记20指代的本发明另一变型实施例与之前描述的实施例的不同之处在于，从中收集第一气体部分的收集位点5a沿着连接导管14位于调节装置2上游。

刚刚在上文描述的变型实施例提供如下优点：馈给涡流管3的气体的压力比在第一实施例中高，因此可增大涡流管3的有效性。

较佳地但非必须地是，上文描述的两个实施例均包括第一减压器6，该第一减压器沿着连接导管14设置在热交换器4和调节装置2之间，所述减压器适合于将第一气体流的压力减小至调节装置2所需的数值。

在上文描述的变型实施例的情形中，收集位点5a位于所述第一减压器6下游。

根据图3中示出的本发明又一变型实施例，这里总地由附图标记30指代的调节系统与之前实施例的调节系统的不同之处在于，该调节系统包括第二减压器7，该第二减压器置于热交换器4和第一减压器6之间，所述第二减压器适合于减小第一气体流的压力。

在所述第二变型中，第一气体部分的收集位点5a位于两个减压器6和7之间。

有利地是，第二减压器7的存在可利用处于比调节装置2所需更高的压力下的气体来馈给涡流管3，其优点是增大涡流管3的有效性。

显而易见地是，决定选择第一实施例还是上文描述的两个变型实施例的一个取决于涡流管3的与所使用的特定系统相关的优选馈给压力。

图4中示出的总地以附图标记40指代的本发明又一变型实施例由于安全阀8的存在而不同于根据前述实施例的调节系统30，该安全阀沿着连接导管4设置在热交换器4和收集位点5a之间，且所述安全阀适合于中断第一气体流。

所述安全阀8可中断通过热交换器4的气体流，且由此还中断通过涡流管3的气体流，该涡流管也由从热交换器4流出的气体馈给。

在所述安全阀8由从热交换器4流出的热气体馈给时，由此有利地防止形成冰且随后堵塞安全阀8。

因此，实现如下目的：与根据上文描述的已知技术执行的调节系统相比，增大调节系统40的安全性。

可理解地是，所述安全阀8能在相同的优点下适用于上文描述的调节系统1、20和30的任何一个实施例。

根据本发明的另一方面，从调节装置2流出的气体较佳地用于控制压力调节器9，该压力调节器在附图中以剖视图表示并且适合于将第二气体流的压力维持在预定设定数值下。

如图1至4中所示，所述第二气体流在供给压力下通过入口导管9a流入到压力调节器9中并且在与所述预设数值相对应的压力下通过出口导管9b从所述压力调节器9流出，该供给压力超过所述预设数值。

具体地说，所述压力调节器9包括控制装置15，该控制装置对于从调节装置2流出的第一气体流的压力敏感并且较佳地包括隔膜，而调节压力作用在该隔膜上。

这样，压力调节器9和调节装置2一起限定调节单元，该调节单元适合于调节第二气体流的压力。

较佳地是，第一气体流从压力调节器9的入口导管9a收集并且通过导管10运送至热交换器4。

此外，较佳地是，第一气体流的在第一部分收集之后仍保留在热交换器4下游的部分通过导管11运送至压力调节器9的所述控制装置15。

进而较佳地是，调节系统1、20、30、40包括装置12，该装置适合于将从涡流管3流出的气体的热部分和冷部分运送至压力调节器9的出口导管9c。

根据图5中示出的总地由附图标记50指代的本发明调节系统的变型实施例，适合于运送热部分和冷部分的所述装置包括热交换装置13，该热交换装置允许热量能在所述热部分和压力调节器9之间交换。

有利地是，所述热交换装置13防止在压力调节器9中形成冰，并且因此确保调节器自身的平稳操作。

较佳地是，所述热交换装置13包括导管，该导管将从涡流管3流出的气体的热部分布置成与压力调节器9的本体热接触。

显然，所述热交换装置13能适用于根据之前描述的实施例1、20、30、40的任一个的调节系统。

本发明的又一方面包括用于调节气体流的压力的方法，根据该方法，气体流通过与涡流管3的热交换来加热，以获得经加热的气体流。

该方法包括如下又一操作：将经加热气体流运送到压力调节装置2中，以将该经加热气体流的压力维持在预定设定数值下。

根据本发明，涡流管3由所述经加热气体流的一部分馈给。

根据上文，可理解地是，上文描述的调节系统和调节方法实现本发明的所有目的。

具体地说，涡流管由气体的已在热交换器中加热的一部分馈给的事实可增大涡流管自身的加热效果，由此增大调节系统的可靠性并且允许该调节系统用在与已知技术相比要求更高的状况中。

此外，上文描述的构造可使用单个安全阀来中断通过热交换器和涡流管的气体流，其中，所述安全阀也由气体流加热，由此与已知技术相比增大调节系统的安全性。

Claims (13)

1.一种压力调节系统(1、20、30、40、50)，所述压力调节系统适合于调节气体的压力，并且包括：

调节装置(2)，所述调节装置适合于调节第一气体流的压力且设有入口(2a)和出口(2b)，所述入口用于处于供给压力下的气体，而所述出口用于处于低于所述供给压力的调节压力下的气体；

涡流管(3)，所述涡流管构造成使得所述涡流管通过入口(3a)接收气体流，并且将所述气体流分成热部分和冷部分，并且将所述热部分和所述冷部分输送通过对应的出口(3b、3c)；

热交换器(4)，所述热交换器与所述涡流管(3)联接，以在所述第一气体流流入所述调节装置(2)之前加热所述第一气体流；

其特征在于，所述调节系统包括回收导管(5)，所述回收导管适合于在位于所述热交换器(4)下游的收集位点(5a)处收集所述第一气体流的第一部分，并且将所述第一部分运送至所述涡流管(3)的所述入口(3a)。

2.如权利要求1所述的调节系统(1)，其特征在于，所述收集位点(5a)位于所述调节装置(2)下游。

3.如权利要求1所述的调节系统(20、30、40、50)，其特征在于，所述收集位点(5a)位于所述调节装置(2)上游。

4.如权利要求3所述的调节系统(20、30、40、50)，其特征在于，所述调节系统包括减压器(6)，所述减压器置于所述热交换器(4)和所述调节装置(2)之间，以减小所述第一气体流的压力，且所述收集位点(5a)位于所述减压器(6)下游。

5.如权利要求3所述的调节系统(30、40、50)，其特征在于，所述调节系统包括两个减压器(6、7)，所述两个减压器置于所述热交换器(4)和所述调节装置(2)之间，每个减压器均适合于减小所述第一气体流的压力，且所述收集位点(5a)位于所述两个减压器(6、7)之间。

6.如前述权利要求中任一项所述的调节系统(40、50)，其特征在于，所述调节系统包括安全阀(8)，所述安全阀置于所述热交换器(4)和所述收集位点(5a)之间，并且适合于中断所述第一气体流。

7.如前述权利要求中任一项所述的调节系统(1、20、30、40、50)，其特征在于，所述调节系统包括压力调节器(9)，所述压力调节器连接于入口导管(9a)和出口导管(9b)，所述入口导管用于处于供给压力下的第二气体流，而所述出口导管用于处于等于预定设定数值的压力下的所述第二气体流，所述预定设定数值小于所述供给压力，且所述压力调节器(9)由从所述调节装置(2)流出的所述第一气体流控制。

8.如权利要求7所述的调节系统(1、20、30、40、50)，其特征在于，所述调节系统包括适合于将所述第一气体流从所述入口导管(9a)运送至所述热交换器(4)的装置(10)。

9.如权利要求8所述的调节系统(1、20、30、40、50)，其特征在于，所述压力调节器(9)包括控制装置(15)，所述控制装置对于从所述调节装置(2)流出的所述第一气体流的压力敏感，且设有装置(11)，所述装置适合于将所述第一气体流中一旦已收集所述第一部分而剩下的部分运送至所述控制装置(15)。

10.如权利要求7至9中任一项所述的调节系统(1、20、30、40、50)，其特征在于，所述调节系统包括适合于将从所述涡流管(3)流出的所述热部分和所述冷部分运送至所述出口导管(9b)的装置(12)。

11.如权利要求10所述的调节系统(1)，其特征在于，用于运送所述热部分和所述冷部分的所述装置(12)包括热交换装置(13)，所述热交换装置允许热量在所述热部分和所述压力调节器(9)之间进行交换。

12.如前述权利要求中任一项所述的调节系统(50)，其特征在于，所述热交换器(4)包括护套(4a)，所述护套容纳所述涡流管(3)，以界定围绕所述涡流管(3)的中空空间(4b)，所述中空空间用于供所述第一气体流通过。

13.一种用于调节气体流的压力的方法，所述方法包括以下操作：

使用涡流管(3)来使得所述气体流经受热交换，以获得经加热的气体流；

调节在压力调节装置(2)中所述经加热气体流的压力；

利用所述经加热气体流的一部分来馈给所述涡流管(3)。