DE2130601B2 - Gas pressure regulator - has precipitation of crystalline hydrates inhibited by pre-heating gas flow within the regulator body - Google Patents

Gas pressure regulator - has precipitation of crystalline hydrates inhibited by pre-heating gas flow within the regulator body

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Abstract

A gas pressure regulator has provision for damp inlet gas to be pre-heated as it is processed so as to retard the precipitation of crystalline hydrates. Gas flow regulation is determined by the position of a sliding cap in relation to a fixed valve body located between a high pressure inlet and a low pressure outlet. The cap is sealed and moves in response to a signal to the actuation chamber which is generated by a controller. The controller monitors the difference between inlet and outlet pressure to regulate the pressure in the line. Heated gas, which may be taken from a high pressure tapping, is passed through a channel in the main valve body. Outlet is from a port. Alternatively a vortex may be generated by introducing high pressure gas through a tangentially located nozzle. In this instance the outer layers of the vortex are heated and the inner layer cooled.

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gasdruckregler zum Einbau zwischen der Hochdruck- und Niederdruckstrecke einer Gasleitung mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse befindlichen dornförmigen Ventilsitz., der an einem Ende Drosseiöffnungen für den Gasdurchtritt besitzt und am anderen Ende einen bewegbaren Steuerschieber aufweist. Ein solcher Gasdruckregler ist aus dem UdSSR-Erfinderschein 183 550 bekannt.The present invention relates to a gas pressure regulator for installation between the high pressure and low-pressure section of a gas line with a housing, a mandrel-shaped one located in the housing Valve seat., The throttle openings for the Has gas passage and has a movable control slide at the other end. Such a gas pressure regulator is known from the USSR inventor's license 183 550.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet von solchen Gasdruckreglern ist das Drosseln von feuchten Gasen, wobei der Regler unmittelbar in die Hauptgasleitung eingebaut wird. Dabei können Ausscheidungen von Kristallhydraten auftreten, was zu Schwierigkeiten, insbesondere wegen der Erschwerung der Bewegung des Steuerschiebers führt.A preferred area of application for such gas pressure regulators is the throttling of humid gases, whereby the regulator is installed directly in the main gas line. Thereby excretions of Crystal hydrates occur, causing difficulties, particularly because of the difficulty in moving the Control slide leads.

Bei dem bekannten Gasdruckregler wird versucht, dadurch Abhilfe zu schaffen, daß an der Verbindungsstelle zwischen Regleraustrittsstutzen und der Gasleitung eine thermische Isolierung vorgesehen wird, die den Ventilsitz vom Rohr trennt. In der Praxis zeigt es sich jedoch, daß allein eine thermische Isolierung nicht ausreicht, um die notwendigen Temperaturverhältnisse zu gewährleisten. Die Kristallhydratausscheidungen können nicht völlig verhindert werden.In the known gas pressure regulator, an attempt is made to remedy that at the connection point Thermal insulation is provided between the regulator outlet nozzle and the gas line, which separates the valve seat from the pipe. In practice, however, it has been found that thermal insulation alone is not enough sufficient to ensure the necessary temperature conditions. The crystal hydrate precipitates cannot be prevented entirely.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gasdruckregler anzugeben, bei dem Kristallhydratausscheidungen zuverlässig verhindert werden. Dabei wird Es ist dabei besonders zweckmäßig, als Heizmittelquelle ein Wirbelrohr zu verwenden, welches an die Hochdruckstrecke der Gasleitung angeschlossen wird und dessen Heißgasaustritt mit dem Hohlraum des Reglers verbunden wird, während sein Kaltgasaustritt in die Niederdruckstrecke mündet.The object of the present invention is to specify a gas pressure regulator in which crystal hydrate precipitates reliably prevented. It is particularly useful as a heating medium source to use a vortex tube, which is connected to the high pressure section of the gas line and its hot gas outlet is connected to the cavity of the regulator, while its cold gas outlet opens into the low-pressure section.

Durch die vorgeschlagene Verwendung eines Wirbelrohres ergibt sich die Möglichkeit der Reglerheizung mit geringstem apparativen Aufwand und ohne jede zusätzliche Energiequelle. Die Druckenergie des aus der Hochdruckstrecke abgezapften und dem Wirbelrohr zugeführten Teilstroms des Gases wird in Wärmeenergie umgewandelt, die das aus dem Wirbelrohr austretende Heizgas enthält, welches zum Heizen des Reglers dient.The proposed use of a vortex tube results in the possibility of regulator heating with the least amount of equipment and without any additional energy source. The pressure energy of the The partial flow of the gas tapped from the high-pressure section and fed to the vortex tube is converted into thermal energy converted, which contains the hot gas emerging from the vortex tube, which is used to heat the Controller is used.

Bei Verwendung eines Wirbelrohres als Heizmittel quelle ist es weiterhin zweckmäßig, daß im Hohlraum des Ventilsitzes des Reglers ein Einsatz untergebracht ist und das Heißgas in den Raum zwischen Ventilsitz und Einsatz zuströmt, während es durch einen im Einsatz vorgesehenen Kanal, welcher direkt in die Niederdruckstrecke mündet, ausströmt.When using a vortex tube as a heating medium source, it is also useful that an insert housed in the cavity of the valve seat of the controller and the hot gas flows into the space between the valve seat and insert while it is in use provided channel, which opens directly into the low-pressure section, flows out.

Auf diese Weise werden Strömungsverhältnisse erreicht, die den gesamten kondensationsgefährdeten Bereich zuverlässig heizen und vor Kristallhydratausscheidungen schützen. Es ist hierfür weiterhin noch zweckmäßig, daß der Ausströmkanal des Heißgases und der gedrosselte Hauptgasstrom auf gleicher Höhe in die Niederdruckstrecke mündet, wobei der gedros sehe Hauptstrom durch einen zwischen Ausströmkanal und Wand des Einsatzes gebildeten Ringkanal ausströmt. In this way, flow conditions are achieved that affect the entire area at risk of condensation heat reliably and protect against crystal hydrate precipitations. It is still there for this It is expedient that the discharge duct for the hot gas and the throttled main gas flow are at the same level opens into the low-pressure section, the gedros see main flow through an outflow channel between and the ring channel formed wall of the insert flows out.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels, welches in den Zeichnungen dargestellt ist, weiter erläutert. Es zeigtThe invention is described below on the basis of an exemplary embodiment, which is shown in the drawings, further explained. It shows

F i g. 1 den erfindungsgemäßen Gasdruckregler im Längsschnitt,F i g. 1 the gas pressure regulator according to the invention in longitudinal section,

F i g. 2 den Schnitt H-Il der F i g. 1,F i g. 2 the section H-II of FIG. 1,

F i g. 3 das Schaltschema des Gasdruckreglers an der Gasleitung und an der Heizmittelquelle.F i g. 3 the circuit diagram of the gas pressure regulator on the gas line and on the heating medium source.

Der Gasdruckregler 1 (F i g. 1) wird zwischen der Hochdruckstrecke 2 und der Niederdruckstrecke 3 der Gasleitung eingebaut und enthält zunächst ein Gehäuse 4 (F i g. 1, 2), in dem sich ein dornförmiger hohler Ventilsitz 5 befindet. Der Ventilsitz ist an der Stirnwand des Gehäuses an der Seite der Niederdruckstrecke 3 befestigt und besitzt an seinem einen Ende Drosselfenster 6 für Gasdurchtritt. An dem anderen Ende des Ventilsitzes sitzt ein Schieber 7. Zwischen dem Schieber und dem Ventilsitz besteht eine nachgiebige Verbindung durch eine Rückstellfeder 8, die sich im Raum 9 zwischen dem Boden des Schiebers 7 und Ventilsitz 5 befindet. Die nachgiebige Verbindung des Schiebers mit dem Ventilsitz kann auch durch ein Gaspolster im Raum 9 erreicht werden.The gas pressure regulator 1 (F i g. 1) is between the high pressure section 2 and the low pressure section 3 of the Gas line installed and initially contains a housing 4 (Fig. 1, 2), in which there is a mandrel-shaped hollow valve seat 5 is located. The valve seat is attached to the end wall of the housing on the side of the low-pressure section 3 and has at one end throttle window 6 for gas passage. At the other end of the valve seat there is a slide 7. There is a flexible connection between the slide and the valve seat by a return spring 8, which is located in the space 9 between the bottom of the slide 7 and the valve seat 5. The flexible connection of the slide with the valve seat can also be achieved by a gas cushion in the Room 9 can be reached.

Kunststoff-Ringe 10 dichten den Schieber 7 gegen den Ventilsitz 5 ab.Plastic rings 10 seal the slide 7 against the valve seat 5.

Für diesen Zweck eignen sich auch andere Dich-Other seals are also suitable for this purpose.

tungsstoffe mit geringem Reibungsfaktor.materials with a low friction factor.

Der Schieber 7 deckt die Drosselfester ab. Seine Verstellung erfolgt durch Druckänderung im Raum 9. Hierzu ist der Raum 9 durch den Kanal 12 im Ventilsitz 5 mit dem Steuerorgan It verbunden. Als Hilfsenergie dient das Hochdruckgas, welches aus der Gasleitung abgenommen und durch das Rohr 13 dem Steuerorgan zugeleitet wird. Die Kanäle 14 und 15 verbinden das Steuerorgan 11 mit der NiederdruckEtrecke 3 der Gasleitung. Der Kanal 14 dient zur Drucküberwachung in der Niederdruckstrecke 3. Steigt der Druck über den vorgegebenen Wert, so deckt das Steuerorgan 11 den Kanal 12 ab und unterbricht den Hochdruckgaszutritt zum Raum 9 Dabei wird der Schieber durch die in den Regler 1 ankommende Hochdruckströmung verschoben und deckt die Drosselfenster 6 ab. Das überflüssige Hochdruckgas wird bei Abdeckung dos Kanals 12 vom Steuerorgan 11 durch den Kanal 15 abgeleitet.The slide 7 covers the throttle fixed. His disguise takes place through a change in pressure in space 9. For this purpose, space 9 is through channel 12 in valve seat 5 connected to the control unit It. The high pressure gas from the gas pipe serves as auxiliary energy is removed and fed through the pipe 13 to the control member. Channels 14 and 15 connect that Control element 11 with the low-pressure line 3 of the gas line. The channel 14 is used to monitor the pressure in the low-pressure section 3. If the pressure rises above the predetermined value, the control element 11 covers the Channel 12 and interrupts the high pressure gas access to room 9. The slide is pushed through the into the Regulator 1 displaced incoming high pressure flow and covers the throttle window 6. The superfluous High pressure gas is at the cover of the channel 12 from Control element 11 derived through channel 15.

Der Drosselschieber kann auch innerha'b des Ventilsitzes angeordnet werden.The throttle slide can also be inside the valve seat to be ordered.

Im Hohlraum des Ventilsitzes 5 ist ein Einsatz 16 vorhanden. Er hat eine solche Gestaltung, daß zwischen ihm und der Innenwandung des Ventilsitzes 5 eine vom gedrosselten Gas getrennte Kammer 17 vorhanden bleibt. Durch diese Kammer wird ein Heizmit tel zur Ventilsitzvorwärmung geleitet. Konstruktiv stellt der Einsatz 16 einen koaxial im Ventilsitzhohlraum angeordneten Zylinder mit Angüssen IS an den Fenstern dar. Diese Angüsse trennen die Kammer 17 von dem durch die Fenster 6 strömenden Fördergas. Der Kanal 19 im Ventilsitz 5 verbindet die Kammer 17 mit einer Heißgasquelle 20 (F i g. 3) und der Kanal 21 im Ventilsitzeinsatz 16 mit der Niederdruckstrecke 3 der Gasleitung. Der Kanal 21 dient zur Ableitung des Heizmittels.An insert 16 is present in the cavity of the valve seat 5. It has such a design that between him and the inner wall of the valve seat 5, a chamber 17 separated from the throttled gas is present remain. A Heizmit tel is passed through this chamber to preheat the valve seat. Constructive the insert 16 is a coaxially arranged in the valve seat cavity cylinder with sprues IS on the Windows. These sprues separate the chamber 17 from the conveying gas flowing through the window 6. The channel 19 in the valve seat 5 connects the chamber 17 to a hot gas source 20 (FIG. 3) and the channel 21 in the valve seat insert 16 with the low-pressure section 3 of the gas line. The channel 21 serves to derive the Heating means.

Das durch die Fenster 6 einströmende gedrosselte Gas wird durch den Ringspalt abgeleitet, der zwischen der Außenwandung des Kanals 21 und der Innenwandung des Einsatzes 16 gebildet wird.The throttled gas flowing in through the window 6 is diverted through the annular gap between the outer wall of the channel 21 and the inner wall of the insert 16 is formed.

Die unmittelbare Verbindung der Heizkammer 17 mit der Gasleitungstrecke 3 ist nur in den Fällen vorteilhaft, wenn zur Ventilbeheizung ein Teil des aus der Hochdruckstrecke 2 abgezweigten Stromes benutzt wird.The direct connection of the heating chamber 17 to the gas line section 3 is only advantageous in cases if a part of the flow branched off from the high pressure section 2 is used for valve heating will.

Werden andere Heizmittel verwendet, so trennt man die Heizkammer von der Niederdruckstrecke und sieht besondere Ableitkanäle für das Heizmittel im Ventilsitz vor.If other heating means are used, the heating chamber is separated from the low-pressure section and you can see special drainage channels for the heating medium in the valve seat.

Bei der in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsvariame dient ein Wirbelrohr 20 (F i g. 3) als Heizmittelquelle. Es ist mit dem Rohr 22 an der Hochdruckstrecke 2 der Gasleitung angeschlossen. Im Wirbelrohr vollzieht sich die energetische Trennung eines abgezweigten Hochdruckgasstromes in zwei Teilstrcme mit verschiedener Temperatur, wobei das Heißgas zur Ventilsitzbeheizung benutzt wird.For the variant name shown in the drawings a vortex tube 20 (FIG. 3) serves as the heating medium source. It is with the pipe 22 on the high pressure section 2 connected to the gas line. The energetic separation of one takes place in the vortex tube branched off high-pressure gas stream into two substreams with different temperatures, the hot gas is used for valve seat heating.

Die sich im Wirbelrohr vollziehende energetische Trennung des Gasstromes besteht darin, daß das durch das Rohr 22 unter hohem Druck zugeleitete und in einer Düse bis zur kritischen Geschwindigkeit beschleunigte Gas zunächst in das Wirbelrohr tangential einströmt und sich infolge auftretender Drallbewegung in zwei Teilströme trennt, wobei sich die heißere Außenströmung in der Pfeilrichtung A und die kältere Innenströmung in der Pfeilrichlung B bewegt. Das bei diesem Vorgang anfallende Heißgas wird als Heizmittel durch das Rohr 23 und den Kanal 19 der Heizkammer 17 zugeleitet.The energetic separation of the gas flow taking place in the vortex tube consists in the fact that the gas, which is fed through the tube 22 under high pressure and accelerated in a nozzle up to the critical speed, first flows tangentially into the vortex tube and, as a result of the swirling movement, separates into two partial flows, whereby the hotter external flow moves in the direction of arrow A and the colder internal flow in the direction of arrow B. The hot gas produced during this process is fed as a heating medium through the pipe 23 and the channel 19 of the heating chamber 17.

Der Heizgasdruck kann beträchtlich höher als der Druck an der Niederdruckstrecke 3 der Gasleitung gewählt sein. In diesem Falle entfällt der Kanal 21 zwischen der Heizkammer 17 und der Niederdruckstrecke 3, da die beiden Gase unmittelbar an den Drosselfenstern 6 gemischt werden.The heating gas pressure can be selected to be considerably higher than the pressure on the low-pressure section 3 of the gas line be. In this case, the channel 21 between the heating chamber 17 and the low-pressure path is omitted 3, since the two gases are mixed directly at the throttle windows 6.

Das am anderen Wirbelrohraustritt 20 abgenommene Kaltgas wird durch das Rohr 24 direkt in die Niederdruckrtrecke 3 abgeführt.The cold gas taken from the other vortex tube outlet 20 is fed through the tube 24 directly into the low-pressure section 3 discharged.

Eine weitere Temperaturerhöhung des Heißgases kann durch einen Ejektor (in der Zeichnung nicht angedeutet) erreicht werden, den man in das Rohr 24 vor dem Anschluß an der Strecke 3 einbaut.A further increase in the temperature of the hot gas can be achieved by an ejector (not indicated in the drawing) can be achieved, which is built into the pipe 24 before the connection to the route 3.

Der beschriebene Gasdruckregler hat folgende Wirkungsweise: Das aus dem Wirbelrohr austretende Heißgas hat eine Temperatur von 30 bis 8O0C und gibt seine Wärme an die Wände des Ventilsitzes 5 und des Einsatzes 16 ab. Bei Durchströmung der Drosselfenster steigt die Gasgeschwindigkeit, sinken der Gasdruck und die Gastemperatur. Infolge der Temperaturabsenkung scheiden die Kristallhydrate an der Außenfläche des Ventilsitzes 5 und des Schiebers 7 aus. Da aber der Ventilsitz 5 durch das vom Wirbelrohr 20 ankommende Heißgas beheizt wird, ist die Haftkraft zwischen den anfallenden Kristallen und den Reglerteilen 5 und 7 verhältnismäßig gering, und die anfallenden Kristalle werden von der Strömung mitgerissen.The gas pressure regulator described has the following effects: The light emerging from the vortex tube of hot gas has a temperature of 30 to 8O 0 C and gives its heat to the walls of the valve seat 5 and the insert 16 from. When the flow passes through the throttle window, the gas velocity increases, the gas pressure and the gas temperature decrease. As a result of the drop in temperature, the crystal hydrates separate out on the outer surface of the valve seat 5 and the slide 7. However, since the valve seat 5 is heated by the hot gas arriving from the vortex tube 20, the adhesive force between the crystals and the regulator parts 5 and 7 is relatively low, and the crystals are carried away by the flow.

Die Ventilsitzbeheizung im Bereich der Drosselfenster verhindert also die Verklemmung des Schiebers 7 bei Bewegung auf dem Ventilsitz im laufenden Betrieb.The valve seat heating in the area of the throttle window thus prevents the jamming of the slide 7 when moving on the valve seat during operation.

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Regler hat sich seit einem Jahr als Druckregler in der Gasleitung einer Gasregelstation als zuverlässig bewährt. Während dieser Betriebszeit wurde keine Kristallhydratablagerung am Ventilsitz und am Schieber festgestellt. Die Heißgastemperatur betrug während des Betriebs etwa 500C und die Temperatur, bei der die Kristallhydratausscheidung beginnt, schwankte zwischen —2 und -0,50C bei einem Druck von etwa 40 kp/cm2.A regulator designed according to the invention has proven itself to be reliable for a year as a pressure regulator in the gas line of a gas control station. During this period of operation, no crystal hydrate deposits were found on the valve seat or on the slide. The hot gas temperature during operation of about 50 0 C and the temperature at which the Kristallhydratausscheidung begins fluctuated from -2 to -0.5 0 C at a pressure of about 40 kp / cm 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Gasdruckregler zum Einbau zwischen der Hochdruck- und Niederdruckstrecke einer Gasleitung mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse befindlichen dornförmigen Ventilsitz, der an einem Ende Drosselöffnungen für den Gasdurchtritt besitzt und am anderen Ende einen bewegbaren Steuerschieber aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verhindern von Kristallhydratausscheidungen aus dem strömenden Gas der Ventilsitz (5) hohl ausgeführt ist und daß dieser Hohlraum (17) mit einer Heizmittelquelle (20) verbunden ist.1. Gas pressure regulator for installation between the high-pressure and low-pressure sections of a gas line with a housing, a mandrel-shaped valve seat located in the housing, which at one end Has throttle openings for the passage of gas and a movable control slide at the other end , characterized in that to prevent crystal hydrate precipitations from the flowing gas of the valve seat (5) is made hollow and that this cavity (17) with a Heating medium source (20) is connected. 2. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittelquelle ein an der Hochdruckstrecke (2) der Gasleitung angeschlossenes Wirbelrohr (20) ist, wobei der Austrittskanal (23) des Wirbelrohrs für Heißgas mit dem Hohlraum (17) des Reglers (1) verbunden und der Austrittskanal (24) für Kaltgas an der Niederdruckstrekke (3) der Gasleitung angeschlossen ist.2. Gas pressure regulator according to claim 1, characterized in that that the heating medium source is connected to the high-pressure section (2) of the gas line Vortex tube (20) is, wherein the outlet channel (23) of the vortex tube for hot gas with the cavity (17) of the regulator (1) and the outlet channel (24) for cold gas on the low-pressure section (3) the gas pipe is connected. 3. Gasdruckregler nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlraum (17) ein Einsatz (16) untergebracht ist und das Heißgas in den Raum zwischen Ventilsitz (5) und Einsatz (16) zuströmt und durch einen im Einsatz (16) vorgesehenen Kanal (21), welcher direkt in die Niederdruckstrecke (3) mündet, ausströmt.3. Gas pressure regulator according to claims 1 and 2, characterized in that a in the cavity (17) Insert (16) is housed and the hot gas in the space between the valve seat (5) and insert (16) flows in and through a channel (21) provided in the insert (16), which directly into the low-pressure section (3) flows out. 4. Gasdruckregler nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmkanal (21) des Heißgases und der gedrosselte Hauptgasstrom auf gleicher Höhe in die Niederdruckstrecke (3) münden, wobei der gedrosselte Hauptstrom durch einen zwischen Ausströmkanal (21) und Wand des Einsatzes (16) gebildeten Ringkanal ausströmt.4. Gas pressure regulator according to claims 1 to 3, characterized in that the outflow channel (21) of the hot gas and the throttled main gas flow at the same level in the low-pressure section (3) open, the throttled main flow through a between the outflow channel (21) and the wall of the Insert (16) formed annular channel flows out. Gebrauch gemacht von einer Beheizung, wie sie aus der DT-PS 334 970 allgemein zur Entfernung von Naphthalin aus Gasleitunger, an sich bekannt istMade use of a heating system, as described in DT-PS 334 970 in general for the removal of Naphthalene from gas pipes, is known per se Ausgehend von einem Gasdruckregler der eingangs beschriebenen Art wird zur Lösung der gestelltem Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zum Verhindern von Kristallhydratausscheidungen aus dem strömenden Gas der Ventilsitz hohl ausgeführt ist und daß dieser Hohlraum mit einer Heizmittelquelle verbundenStarting from a gas pressure regulator of the type described at the outset, the task at hand is achieved proposed according to the invention that to prevent crystal hydrate precipitations from the flowing Gas, the valve seat is made hollow and that this cavity is connected to a heating medium source
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