CN205172639U - 天然气门站降压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天然气门站降压系统，包括用于使输入的天然气膨胀做功降压后输出的五角转子气体膨胀做功发动机，该五角转子气体膨胀做功发动机包括缸体，缸体内设有气腔，缸体上设有用于密封气腔的前端盖和后端盖，前端盖和后端盖上均设有与高压气管连通的进气口和与下一级降压门站或城市供气管连通的排气口；气腔内设有偏心轴，偏心轴的两端分别穿出前端盖和后端盖，偏心轴穿过后端盖的部分轴与发电机相连，偏心轴上位于气腔内的部分轴上装设有五角转子，五角转子的两端分别与前端盖和后端盖抵触。本新型的天然气门站降压系统不仅可使高压气体降压后输出，还可将高压气体的做功能力释放出来，产生大量的电能且产生电能不对环境造成污染。

Description

天然气门站降压系统

技术领域

本实用新型涉及发动机领域，特别地，涉及一种天然气门站降压系统。

背景技术

天然气采用高压管道输送提高了输送气体的密度使得管道输送能力提高。西气东输的主干管道气压达到7～8MPa，在各级降压门站降压到5～1.7MPa,在最终用户降压到0.8MPa以下。天然气除了蕴涵了燃烧热值外，还蕴涵了高压气体膨胀做功的内能，然而国内绝大多数降压门站只安装了简单的降压阀,不能提取气体膨胀而做的机械功，从而造成资源的极大浪费。

现有的提取气体膨胀机械功的设备主要有涡轮膨胀机和螺杆膨胀机。涡轮膨胀机利用气体膨胀产生高速气流冲击涡轮叶片而做功。由于涡轮膨胀机内气流速度高，叶尖漏气损失大，故而叶轮机械效率低；且涡轮机需要配备减速器，由于气流速度高，故而减速器的可靠性低，维护成本高。

螺杆膨胀机利用吸气出现扩张的容积吸入高压气体，容积闭合后随着螺杆旋转推送到出口，容积向低压气体开放后排出突然减压的气体而做功。由于螺杆膨胀机属于等容螺旋输送，压差越大效率越低，由于天然气降压门站的降压范围大，故而螺杆膨胀机不适应于天然气门站的降低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种天然气门站降压系统，以解决现有的天然气门站内直接设置降压阀而造成的资源的浪费的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种天然气门站降压系统，包括用于使输入的天然气膨胀做功降压后输出的五角转子气体膨胀做功发动机，五角转子气体膨胀做功发动机包括缸体，缸体内设有气腔，缸体上设有用于密封气腔的前端盖和后端盖，前端盖和后端盖上均设有与高压气管连通的进气口和与下一级降压门站或城市供气管连通的排气口；气腔内设有偏心轴，偏心轴的两端分别穿出前端盖和后端盖，偏心轴穿过后端盖的部分轴与发电机相连，偏心轴上位于气腔内的部分轴上装设有五角转子，五角转子的两端分别与前端盖和后端盖抵触。

进一步地，缸体呈中空筒状结构，气腔的截面呈“梅花型”，五角转子位于气腔内且沿缸体的轴线延伸、并将气腔分隔为容积不断变化的四个膨胀腔，膨胀腔的两端在进气和出气时分别与进气口和排气口连通。

进一步地，前端盖上的进气口和排气口分别与后端盖上的进气口和排气口对应设置。

进一步地，前端盖和后端盖上均设有对气体进行控制的进气阀和排气阀。

进一步地，五角转子的五条棱边与气腔的壁面之间设有用于密封两者之间的间隙的轴向密封条，轴向密封条设置于五角转子的棱边上且沿五角转子的轴线方向延伸。

进一步地，五角转子的两个端面与前端盖和后端盖的接触处各设有一组端面密封部件，端面密封部件设置于五角转子上。

进一步地，每组端面密封部件包括用于密封气体的直线密封条组，每组直线密封条组包括五条直线密封条，五条直线密封条分别与五角转子的五条边对应设置。

进一步地，每组端面密封部件还包括用于密封滑油的环形密封圈，环形密封圈位于直线密封条组内。

进一步地，轴向密封条、直线密封条、以及环形密封圈的材料均为低温耐磨材料。

进一步地，偏心轴伸出前端盖的部分轴上装设有第一平衡盘；偏心轴的伸出后端盖的部分轴上装设有第二平衡盘和用于连接发电机的连接法兰，连接法兰位于偏心轴的端部。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的天然气门站降压系统采用五角转子气体膨胀做功发动机，不仅可使高压气体降压后输出，同时还可将高压气体的做功能力释放出来，产生大量的电能且产生电能时不对环境造成污染；

本实用新型的天然气门站降压系统采用五角转子气体膨胀做功发动机与采用涡轮膨胀机和螺杆膨胀机相比，其工作效率高、可靠性高，且能适应更高的压差，还使膨胀后的天然气温度低、制冷能力强，设备的造价低、运行维护费用低、以及燃料消耗率小。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的五角转子气体膨胀做功发动机的结构示意图；

图2是图1中的五角转子气体膨胀做功发动机除去前端盖后的结构示意图；

图3是图1中的五角转子气体膨胀做功发动机的左视结构示意图；

图4是图1中的五角转子气体膨胀做功发动机的右视结构示意图。

图例说明

1、缸体；101、膨胀腔；2、前端盖；201、进气口；3、后端盖；301、排气口；4、偏心轴；5、五角转子；8、轴向密封条；9、直线密封条；11、环形密封圈；12、第一平衡盘；13、连接法兰；14、第二平衡盘。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图4所示，本实用新型的优选实施例提供了一种天然气门站降压系统，包括用于使输入的天然气膨胀做功降压后输出的五角转子气体膨胀做功发动机，该五角转子气体膨胀做功发动机包括缸体1，缸体1内设有气腔，缸体1上设有用于密封气腔的前端盖2和后端盖3，前端盖2和后端盖3上均设有与高压气管连通的进气口201和与下一级降压门站或城市供气管连通的排气口301；气腔内设有偏心轴4，偏心轴4的两端分别穿出前端盖2和后端盖3，偏心轴4穿过后端盖3的部分轴与发电机相连，偏心轴4上位于气腔内的部分轴上装设有五角转子5，五角转子5的两端分别与前端盖2和后端盖3抵触。本实用新型的天然气门站降压系统采用五角转子气体膨胀做功发动机，不仅可使高压气体降压后输出，同时还可将高压气体的做功能力释放出来，产生大量的电能且产生电能时不对环境造成污染；本实用新型的天然气门站降压系统采用五角转子气体膨胀做功发动机与采用涡轮膨胀机和螺杆膨胀机相比，其工作效率高、可靠性高，且能适应更高的压差，还使膨胀后的天然气温度低、制冷能力强，设备的造价低、运行维护费用低、以及燃料消耗率小。

具体地，如图2所示，缸体1呈中空筒状结构，气腔的截面呈“梅花型”，五角转子5位于气腔内且沿缸体1的轴线延伸、并将气腔分隔为容积不断变化的四个膨胀腔101，膨胀腔101的两端在进气和出气时分别与进气口201和排气口301连通。五角转子气体膨胀做功发动机工作时，高压气管内的高压天然气通过进气口201进入气腔内，推动位于气腔内的五角转子5在梅花型的气腔内做行星运动，五角转子5在梅花型的气腔内做行星运动时会产生四个容积不断变化的膨胀腔101以吸入高压气体，待高压气体的量达到系统设计的量时，封闭进气口201，高压的天然气在封闭的气腔内绝热膨胀，最后以较低的压力由排气口301排入与下一级降压门站连接的高压气管或城市供气管。

优选地，如图3和图4所示，前端盖2上的进气口201和排气口301的数量相同且各为四个，同样的，后端盖3上的进气口201和排气口301的数量相同且各为四个，且前端盖2上的四个进气口201和四个排气口301分别与后端盖3上的四个进气口201和四个排气口301对应设置。

更优选地，为提高五角转子气体膨胀做功发动机的膨胀做功效率和功率，提高工况变化的适应性，本实用新型中，如图3和图4所示，分别在前端盖2和后端盖3上均设置对气体进行控制的进气阀(图未示)和排气阀(图未示)。

本实用新型中，如图2所示，五角转子5在气腔内做行星转动，为减少五角转子5与气腔壁面之间的窜气损失，本实用新型中在五角转子5的五条棱边与气腔的壁面之间设有用于密封两者之间的间隙的轴向密封条8，轴向密封条8设置于五角转子5的棱边上且沿五角转子5的轴线方向延伸。

可选地，五角转子5的五条棱边上各设有一条用于卡持轴向密封条8的卡槽(图未示)，该卡槽沿五角转子5的轴线方向延伸，五条轴向密封条8分别卡设于五条卡槽内。优选地，每条卡槽内还设有用于使轴向密封条8与气腔的内壁面贴紧的轴向波纹弹簧(图未示)，轴向波纹弹簧装设于卡槽与轴向密封条8之间。

本实用新型中，如图3所示，为避免五角转子的两个端面与前端盖2和后端盖3之间出现泄露，本实用新型中，在五角转子5的两个端面与前端盖2和后端盖3的接触处各设置一组端面密封部件，该端面密封部件设置于五角转子5上。

可选地，如图2所示，每组端面密封部件包括用于密封气体的直线密封条组，每组直线密封条组包括五条直线密封条9，五条直线密封条9分别与五角转子5的五条边对应设置。优选地，本实用新型具体的实施例中，五角转子5的端面上设有五条用于卡持该五条直线密封条9的卡槽，该五条卡槽分别与五角转子5的五条边对应设置，五条直线密封条9分别卡设于五条卡槽内。较优选地，每条卡槽内还设有用于使直线密封条9与前端盖2或后端盖3的内侧贴紧的端面波纹弹簧(图未示)，端面波纹弹簧装设于卡槽与直线密封条9之间。

更优选地，本实用新型具体的实施例中，每组端面密封部件包括两组直线密封条组，其中一组直线密封条组围设于另一组直线密封条组外。通过设置两组直线密封条组，可更好的对气体进行密封。

进一步地，如图2所示，每组端面密封部件还包括用于密封滑油的环形密封圈11，环形密封圈11位于直线密封条组内。优选地，五角转子5的端面上设有用于卡持环形密封圈11的环槽(图未示)，环形密封圈11卡设于该环槽内。较优选地，环槽内还设有用于使环形密封圈11与前端盖2或后端盖3的内侧贴紧的环形波纹弹簧(图未示)，环形波纹弹簧装设于环槽与环形密封圈11之间。

更优选地，本实用新型具体的实施例中，环形密封圈11的数量为三个，三个环形密封圈11依次套叠设置。通过设置三个环形密封圈11，可更好的对滑油进行密封。

本实用新型中，轴向密封条8、直线密封条9、以及环形密封圈11的材料均为低温耐磨材料。本实用新型具体的实施例中，轴向密封条8、直线密封条9、以及环形密封圈11的材质可为锡青铜、或巴氏合金、或特氟龙。

本实用新型中，如图1所示，偏心轴4伸出前端盖2的部分轴上装设有第一平衡盘12。偏心轴4的伸出后端盖3的部分轴上装设有第二平衡盘14和用于连接发电机的连接法兰13，连接法兰13位于偏心轴4的端部。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天然气门站降压系统，其特征在于，

包括用于使输入的天然气膨胀做功降压后输出的五角转子气体膨胀做功发动机，所述五角转子气体膨胀做功发动机包括缸体(1)，所述缸体(1)内设有气腔，所述缸体(1)上设有用于密封所述气腔的前端盖(2)和后端盖(3)，所述前端盖(2)和所述后端盖(3)上均设有与高压气管连通的进气口(201)和与下一级降压门站或城市供气管连通的排气口(301)；

所述气腔内设有偏心轴(4)，所述偏心轴(4)的两端分别穿出所述前端盖(2)和所述后端盖(3)，所述偏心轴(4)穿过所述后端盖(3)的部分轴与发电机相连，所述偏心轴(4)上位于所述气腔内的部分轴上装设有五角转子(5)，所述五角转子(5)的两端分别与所述前端盖(2)和所述后端盖(3)抵触。

2.根据权利要求1所述的天然气门站降压系统，其特征在于，

所述缸体(1)呈中空筒状结构，所述气腔的截面呈“梅花型”，所述五角转子(5)位于所述气腔内且沿所述缸体(1)的轴线延伸、并将所述气腔分隔为容积不断变化的四个膨胀腔(101)，所述膨胀腔(101)的两端在进气和出气时分别与所述进气口(201)和所述排气口(301)连通。

3.根据权利要求2所述的天然气门站降压系统，其特征在于，

所述前端盖(2)上的所述进气口(201)和所述排气口(301)分别与所述后端盖(3)上的所述进气口(201)和所述排气口(301)对应设置。

4.根据权利要求1所述的天然气门站降压系统，其特征在于，

所述前端盖(2)和所述后端盖(3)上均设有对气体进行控制的进气阀和排气阀。

5.根据权利要求1所述的天然气门站降压系统，其特征在于，

所述五角转子(5)的五条棱边与所述气腔的壁面之间设有用于密封两者之间的间隙的轴向密封条(8)，所述轴向密封条(8)设置于所述五角转子(5)的棱边上且沿所述五角转子(5)的轴线方向延伸。

6.根据权利要求5所述的天然气门站降压系统，其特征在于，

所述五角转子(5)的两个端面与所述前端盖(2)和所述后端盖(3)的接触处各设有一组端面密封部件，所述端面密封部件设置于所述五角转子(5)上。

7.根据权利要求6所述的天然气门站降压系统，其特征在于，

每组所述端面密封部件包括用于密封气体的直线密封条组，每组所述直线密封条组包括五条直线密封条(9)，所述五条直线密封条(9)分别与所述五角转子(5)的五条边对应设置。

8.根据权利要求7所述的天然气门站降压系统，其特征在于，

每组所述端面密封部件还包括用于密封滑油的环形密封圈(11)，所述环形密封圈(11)位于所述直线密封条组内。

9.根据权利要求8所述的天然气门站降压系统，其特征在于，

所述轴向密封条(8)、所述直线密封条(9)、以及所述环形密封圈(11)的材料均为低温耐磨材料。

10.根据权利要求1所述的天然气门站降压系统，其特征在于，

所述偏心轴(4)伸出所述前端盖(2)的部分轴上装设有第一平衡盘(12)；

所述偏心轴(4)的伸出所述后端盖(3)的部分轴上装设有第二平衡盘(14)和用于连接所述发电机的连接法兰(13)，所述连接法兰(13)位于所述偏心轴(4)的端部。