IT201900003908U1

IT201900003908U1 - PRESSURE REDUCING DEVICE

Info

Publication number: IT201900003908U1
Application number: IT202019000003908U
Authority: IT
Inventors: Federico Michelini; Alberto Vecchi
Original assignee: Metatron S P A
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-05-01

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Annessa a domanda di BREVETTO PER MODELLO DI UTILITÀ avente per titolo Attached to application for PATENT FOR UTILITY MODEL having as title

“DISPOSITIVO RIDUTTORE DI PRESSIONE” "PRESSURE REDUCING DEVICE"

Il presente trovato concerne un dispositivo riduttore di pressione ed un impianto a gas in cui tale dispositivo riduttore viene impiegato. The present invention relates to a pressure reducing device and a gas system in which this reducing device is used.

In particolare, il presente trovato riguarda un dispositivo riduttore di pressione ed un impianto a gas comprendente tale dispositivo per l’alimentazione di un motore endotermico, preferibilmente alimentato a metano, GPL (gas di petrolio liquefatto), LNG (liquefied natural gas) o idrogeno. In particular, the present invention relates to a pressure reducing device and a gas system comprising this device for feeding an internal combustion engine, preferably fueled by methane, LPG (liquefied petroleum gas), LNG (liquefied natural gas) or hydrogen. .

Per motivi economici ed ambientali, è infatti nota l'applicazione di impianti a gas per l’alimentazione di motori endotermici fissi o per trazione. For economic and environmental reasons, the application of gas systems for powering fixed or traction endothermic engines is known.

Nella loro forma più basilare, questi impianti di alimentazione comprendono uno stadio ad alta pressione, generalmente un serbatoio contenente il gas di alimentazione allo stato liquido per effetto delle alte pressioni, ed uno stadio a bassa pressione, generalmente un motore endotermico atto a convertire l’energia chimica posseduta da una miscela aria-gas in lavoro meccanico mediante combustione. In their most basic form, these fuel systems comprise a high pressure stage, generally a tank containing the feed gas in the liquid state due to the high pressures, and a low pressure stage, generally an internal combustion engine adapted to convert the chemical energy possessed by an air-gas mixture in mechanical work by combustion.

Lo stadio di alta pressione e lo stadio di bassa pressione sono messi in comunicazione da uno o più condotti, in corrispondenza dei quali viene inserito un dispositivo riduttore di pressione. The high pressure stage and the low pressure stage are put into communication by one or more ducts, in correspondence with which a pressure reducing device is inserted.

Tale dispositivo di riduzione di pressione assolve al compito di ridurre la pressione del gas fuoriuscente dal serbatoio ad un valore utile per l'alimentazione del motore e quindi compatibile con i parametri per una combustione ottimale. This pressure reduction device performs the task of reducing the pressure of the gas exiting the tank to a value useful for feeding the engine and therefore compatible with the parameters for optimal combustion.

Il gas contenuto nello stadio ad alta pressione (serbatoio) presenta infatti una pressione che, a seconda del tipo di gas e della quantità di gas presente, varia tra i 5 bar e i 700 bar. The gas contained in the high pressure stage (tank) in fact has a pressure which, depending on the type of gas and the quantity of gas present, varies between 5 bar and 700 bar.

Nel caso di LNG, lo stoccaggio avviene normalmente in bombole criogeniche a pressione, ossia a temperatura intorno a -150° e pressioni tipicamente tra i 5 bar e i 30 bar. In the case of LNG, storage normally takes place in cryogenic pressure cylinders, i.e. at temperatures around -150 ° and pressures typically between 5 and 30 bars.

Nel caso di idrogeno, lo stoccaggio è più complicato in quanto le temperature e le pressioni in gioco sono più estreme e, perciò, sono necessarie tecnologie più sofisticate: l’idrogeno, infatti, viene stoccato in serbatoi di grandi dimensioni a temperature intorno ai -250° e pressioni comprese tra i 350 bar e i 700 bar. In the case of hydrogen, storage is more complicated as the temperatures and pressures involved are more extreme and, therefore, more sophisticated technologies are required: hydrogen, in fact, is stored in large tanks at temperatures around - 250 ° and pressures between 350 bar and 700 bar.

Di contro, a livello dello stadio a bassa pressione, e quindi del motore endotermico, le pressioni per un operato ottimale sono approssimativamente intorno ai 2 bar. On the other hand, at the level of the low pressure stage, and therefore of the internal combustion engine, the pressures for optimal operation are approximately 2 bar.

Tale valore di pressione in ingresso allo stadio a bassa pressione deve mantenersi il più possibile costante per garantire efficacia e costanza di prestazioni dell’intero impianto. This inlet pressure value to the low pressure stage must be kept as constant as possible to ensure effectiveness and constant performance of the entire system.

La precisione e il mantenimento del valore di pressione del gas in uscita dal dispositivo riduttore di pressione, o equivalentemente in entrata allo stadio a bassa pressione, risulta fondamentale per garantire una resa ottimale dell’intero impianto. The accuracy and maintenance of the pressure value of the gas leaving the pressure reducer device, or equivalently entering the low pressure stage, is essential to ensure optimal performance of the entire system.

A causa della possibilità di stoccare grandi quantità di combustibile in spazi ridotti, questa tipologia di impianti a gas viene impiegata con sempre maggior frequenza nei mezzi pesanti per trasporti su lunghe distanze. I serbatoi ed i motori endotermici di tali mezzi pesanti per lunghe distanze sono necessariamente maggiorati rispetto ai motori dei mezzi di trasporto leggeri, che sono preposti a percorrere minori distanze. Due to the possibility of storing large quantities of fuel in small spaces, this type of gas system is used with increasing frequency in heavy vehicles for long-distance transport. The tanks and endothermic engines of such heavy vehicles for long distances are necessarily larger than the engines of light transport vehicles, which are designed to travel shorter distances.

La maggiorazione del motore endotermico comporta anche la necessità di una maggiore portata di gas in ingresso al motore stesso, in quanto una maggiore quantità di gas è necessaria per movimentare la considerevole massa del mezzo pesante. The increase in the internal combustion engine also entails the need for a greater flow of gas entering the engine itself, as a greater quantity of gas is necessary to move the considerable mass of the heavy vehicle.

Gli impianti a gas dotati di dispositivo riduttore di pressione ad oggi utilizzati non sono in grado di fornire in ingresso allo stadio a bassa pressione la portata di gas sufficiente per una resa ottimale dell’impianto stesso. Gas systems equipped with a pressure reducer device used to date are not able to provide sufficient gas flow at the inlet to the low pressure stage for optimal performance of the system itself.

Inoltre, quando la riduzione di pressione tra stadio ad alta pressione e stadio a bassa pressione è considerevole, come nel caso di LNG ed ancora più nel caso dell’idrogeno, risulta particolarmente complicato mantenere un valore preciso e costante della pressione uscita dal dispositivo di riduzione di pressione. Furthermore, when the pressure reduction between the high pressure stage and the low pressure stage is considerable, as in the case of LNG and even more so in the case of hydrogen, it is particularly complicated to maintain a precise and constant value of the pressure output from the reduction device. of pressure.

I dispostivi riduttori di pressione ad oggi utilizzati negli impianti a gas non garantiscono una sufficiente accuratezza della pressione in ingresso allo stadio a bassa pressione, dovuti in parte ad una progettazione deficitaria del dispositivo riduttore stesso, in parte alla presenza di molteplici componenti dell’impianto a gas non espressamente nati per interagire tra loro ma forzatamente abbinati a posteriori. The pressure reducing devices currently used in gas systems do not guarantee sufficient accuracy of the inlet pressure to the low pressure stage, due in part to an inadequate design of the reducing device itself, in part to the presence of multiple components of the low pressure system. gases not expressly born to interact with each other but forcibly combined afterwards.

Scopo del presente trovato è quello di fornire un dispositivo riduttore di pressione in grado di superare gli inconvenienti della tecnica nota sopracitata, e dunque in grado di fornire una resa ottimale anche in situazioni di alti differenziali di pressione. The object of the present invention is to provide a pressure reducing device capable of overcoming the drawbacks of the aforementioned known art, and therefore capable of providing optimum performance even in situations of high pressure differentials.

In particolare, lo scopo del seguente trovato è quello di fornire un dispositivo riduttore di pressione in grado di fornire in uscita, ossia in corrispondenza dello stadio a bassa pressione, una portata sufficiente di gas la cui pressione è quanto più stabile ed accurata, indipendentemente dalla pressione del gas nello stadio ad alta pressione. In particular, the object of the following invention is to provide a pressure reducing device capable of supplying at the outlet, i.e. in correspondence with the low pressure stage, a sufficient flow rate of gas whose pressure is as stable and accurate as possible, regardless of the gas pressure in the high-pressure stage.

Le caratteristiche tecniche del presente trovato, secondo il suddetto scopo, sono deducibili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, in particolare dalla rivendicazione 1 e, preferibilmente, da una qualsiasi rivendicazione dipendente, direttamente o indirettamente, dalla rivendicazione 1. The technical characteristics of the present invention, according to the aforementioned object, can be deduced from the content of the claims set out below, in particular from claim 1 and, preferably, from any claim dependent, directly or indirectly, on claim 1.

I vantaggi del presente trovato risulteranno, inoltre, maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, la quale è fatta con riferimento ai disegni allegati che rappresentano più forme di realizzazione puramente esemplificative e non limitative dello stesso trovato, in cui: The advantages of the present invention will also become more evident from the detailed description that follows, which is made with reference to the attached drawings which represent several purely exemplary and non-limiting embodiments of the same invention, in which:

- la figura 1 illustra, secondo una vista prospettica, un impianto a gas contenente il dispositivo riduttore di pressione oggetto del trovato in una prima forma di realizzazione; Figure 1 is a perspective view of a gas system containing the pressure reducing device according to the invention in a first embodiment;

- la figura 2 illustra, secondo una vista laterale, il dispositivo riduttore di pressione di cui in figura 1; Figure 2 is a side view of the pressure reducing device of Figure 1;

- la figura 3 illustra, secondo una vista laterale in sezione, il dispositivo riduttore di pressione di cui in figura 2; Figure 3 is a sectional side view of the pressure reducing device of Figure 2;

- la figura 4 illustra un esploso del dispositivo riduttore di pressione di cui in figura 2; - figure 4 shows an exploded view of the pressure reducing device of figure 2;

- la figura 5 illustra, secondo una vista prospettica, un impianto a gas contenente il dispositivo riduttore di pressione oggetto del trovato in una seconda forma di realizzazione; Figure 5 is a perspective view of a gas system containing the pressure reducing device according to the invention in a second embodiment;

- la figura 6 illustra, secondo una vista laterale, il dispositivo riduttore di pressione di cui in figura 5; Figure 6 is a side view of the pressure reducing device of Figure 5;

- la figura 7 illustra, secondo una vista laterale in sezione, il dispositivo riduttore di pressione di cui in figura 6; Figure 7 is a sectional side view of the pressure reducing device of Figure 6;

- la figura 8 illustra un esploso del dispositivo riduttore di pressione di cui in figura 5. - figure 8 shows an exploded view of the pressure reducing device of figure 5.

Con riferimento alle annesse figure, è stato indicato con 1 un dispositivo riduttore di pressione, nel seguito semplicemente indicato come dispositivo 1, inseribile in un impianto 100 a gas. With reference to the attached figures, 1 indicates a pressure reducing device, hereinafter simply referred to as device 1, which can be inserted in a gas system 100.

Nel seguito verrà utilizzato il termine generico gas, che, a seconda delle applicazioni e dei parametri dell’impianto, può essere metano, GPL, LNG o idrogeno. Hereinafter, the generic term gas will be used, which, depending on the applications and plant parameters, can be methane, LPG, LNG or hydrogen.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 5, il dispositivo 1 è posizionabile tra uno stadio ad alta pressione HP, atto a contenere un gas, ed uno stadio a bassa pressione LP, atto a ricevere detto gas. According to what is illustrated in Figures 1 and 5, the device 1 can be positioned between a high pressure stage HP, suitable for containing a gas, and a low pressure stage LP, suitable for receiving said gas.

La comunicazione tra il dispositivo 1 e gli stadi ad alta pressione HP e bassa pressione LP è possibile mediante un sistema di comunicazione Cin, Cout. Communication between device 1 and the HP high pressure and LP low pressure stages is possible by means of a Cin, Cout communication system.

Preferibilmente, detto sistema di comunicazione è composto da condotti, perciò nel seguito della presente descrizione verrà fatto riferimento ad un condotto d’entrata Cin, per la comunicazione tra lo stadio ad alta pressione HP e il dispositivo 1, e ad un condotto d’uscita Cout, per la comunicazione tra il dispositivo 1 e lo stadio a bassa pressione LP. Preferably, said communication system is composed of ducts, therefore in the following of the present description reference will be made to an inlet duct Cin, for the communication between the high pressure stage HP and the device 1, and to an outlet duct Cout, for communication between device 1 and the low pressure stage LP.

Secondo altre forme di realizzazione, sistema di comunicazione Cin, Cout può comprendere valvole, snodi o sistemi di aspirazione. According to other embodiments, Cin, Cout communication system can comprise valves, joints or suction systems.

Il dispositivo 1 è quindi connesso al condotto d’entrata Cin. The device 1 is therefore connected to the Cin entrance duct.

Il condotto d’entrata Cin è connesso anche allo stadio ad alta pressione HP ed è configurato per permettere il passaggio di un fluido dallo stadio ad alta pressione HP al dispositivo 1. The Cin inlet duct is also connected to the high pressure stage HP and is configured to allow the passage of a fluid from the high pressure stage HP to device 1.

In particolare, il condotto d’entrata Cin è configurato per permettere l’ingresso nel dispositivo 1 del gas fuoriuscito stadio ad alta pressione HP secondo un verso di flusso F. In particular, the inlet pipe Cin is configured to allow the leaked gas HP stage to enter device 1 according to a flow direction F.

Il dispositivo 1 è quindi connesso al condotto d’uscita Cout. The device 1 is then connected to the Cout outlet duct.

Il condotto d’uscita Cout è connesso anche allo stadio a bassa pressione LP ed è configurato per permettere il passaggio di un fluido dal dispositivo 1 allo stadio a bassa pressione LP. The Cout outlet duct is also connected to the low pressure stage LP and is configured to allow the passage of a fluid from device 1 to the low pressure stage LP.

In particolare, il condotto d’uscita Cout è configurato per permettere l’uscita del gas dal dispositivo 1 e l’ingresso del gas stesso nello stadio a bassa pressione LP secondo il verso di flusso F. In particular, the Cout outlet duct is configured to allow the gas to exit from device 1 and the gas itself to enter the low pressure stage LP according to the direction of flow F.

Secondo un altro aspetto della presente descrizione, il dispositivo 1 comprende un primo corpo 2 avente un primo asse X1 di sviluppo longitudinale. According to another aspect of the present description, the device 1 comprises a first body 2 having a first longitudinal axis X1.

Il primo corpo 2 risulta dotato di una cavità 3 interna, sostanzialmente coassiale con il primo corpo 2, ossia avente un asse di sviluppo pressoché coincidente con il primo asse X1. The first body 2 is equipped with an internal cavity 3, substantially coaxial with the first body 2, ie having an axis of development almost coinciding with the first axis X1.

Secondo quanto illustrato, detto primo corpo 2 è connesso al condotto d’uscita Cout, così da permettere la comunicazione tra il dispositivo 1 e lo stadio a bassa pressione LP. As illustrated, said first body 2 is connected to the Cout outlet duct, so as to allow communication between the device 1 and the low pressure stage LP.

Secondo una forma realizzativa, illustrata nelle figure da 1 a 4, detto primo corpo 2 comprende un raccordo d’uscita 9, operativamente connesso al condotto d’uscita Cout. According to an embodiment, illustrated in figures 1 to 4, said first body 2 comprises an outlet fitting 9, operatively connected to the Cout outlet duct.

Detto raccordo d’uscita 9 è configurato per vincolare il primo corpo 2 al condotto d’uscita Cout, preferibilmente attraverso una filettatura presente sia nel raccordo d’uscita 9 sia sulla corrispondente estremità del condotto d’uscita Cout. Said outlet fitting 9 is configured to bind the first body 2 to the Cout outlet duct, preferably through a thread present both in the outlet connection 9 and on the corresponding end of the Cout outlet duct.

Secondo la forma di realizzazione illustrata nelle annesse figure, il raccordo d’uscita 9 presenta una cavità interna cilindrica passante avente un secondo diametro D2. According to the embodiment illustrated in the attached figures, the outlet fitting 9 has an internal cylindrical through cavity having a second diameter D2.

Secondo un aspetto della presente descrizione, il secondo diametro D2 è di almeno 12 mm. According to one aspect of the present description, the second diameter D2 is at least 12 mm.

Vantaggiosamente, questo dimensionamento del secondo diametro D2 del raccordo d’uscita 9 consente di raggiungere portate di gas in uscita dal dispositivo stesso superiori ai 115 kg/h. Advantageously, this sizing of the second diameter D2 of the outlet fitting 9 allows to reach gas flow rates in output from the device itself in excess of 115 kg / h.

Preferibilmente, come illustrato nelle figure 4 e 8, il primo corpo 2 si compone di due porzioni, di cui almeno una presentante una parte cava, atte ad essere vincolare mediante mezzi di fissaggio, ad esempio viti, così da definire un unico blocco cavo internamente. Preferably, as illustrated in Figures 4 and 8, the first body 2 is made up of two portions, of which at least one has a hollow part, adapted to be constrained by means of fastening means, for example screws, so as to define a single hollow block internally .

Secondo un altro aspetto della presente descrizione, il dispositivo 1 comprende un pistone 4 cavo, definente almeno parzialmente un primo tratto T1 cilindrico di passaggio dei gas. According to another aspect of the present description, the device 1 comprises a hollow piston 4, defining at least partially a first cylindrical portion T1 for the passage of the gases.

Il pistone 4 presenta un secondo asse X2 di sviluppo longitudinale. The piston 4 has a second longitudinal axis X2.

Detto pistone 4 risulta alloggiato in modo mobile all’interno della cavità 3 del primo corpo 2, preferibilmente in modo che il secondo asse X2 coincida con il primo asse X1. Said piston 4 is housed in a mobile way inside the cavity 3 of the first body 2, preferably so that the second axis X2 coincides with the first axis X1.

Il pistone 4 divide la cavità 3 in una prima camera 31 ed una seconda camera 32. The piston 4 divides the cavity 3 into a first chamber 31 and a second chamber 32.

In particolare, il pistone 4 comprende una testa 4T ed uno stelo 4C. In particular, the piston 4 comprises a head 4T and a rod 4C.

Preferibilmente, la testa 4T presenta un’estensione trasversale al secondo asse X2 maggiore rispetto quella dello stelo 4C. Preferably, the head 4T has a transversal extension to the second axis X2 greater than that of the stem 4C.

Nello specifico, la testa 4T riscontra le pareti interna della cavità 3 così da definire un setto di separazione tra detta prima camera 31 e detta seconda camera 32. Specifically, the head 4T encounters the internal walls of the cavity 3 so as to define a partition between said first chamber 31 and said second chamber 32.

La testa 4T del pistone ha dunque un lato affacciato sulla prima camera 31 ed un lato affacciato sulla seconda camera 32. The piston head 4T therefore has one side facing the first chamber 31 and one side facing the second chamber 32.

Preferibilmente, il pistone 4 è mobile nella cavità 3 in modo scorrevole in una direzione parallela al primo asse X1 tra una posizione di massima estensione della prima camera 31 e una posizione di minima estensione di detta prima camera 31. Preferably, the piston 4 is movable in the cavity 3 in a sliding manner in a direction parallel to the first axis X1 between a position of maximum extension of the first chamber 31 and a position of minimum extension of said first chamber 31.

In particolare, come illustrato in maniera esemplificativa in figura 3, quando la prima camera 31 è in posizione di massima estensione, la seconda camera 32 è in posizione di minima estensione. In particular, as illustrated by way of example in Figure 3, when the first chamber 31 is in the position of maximum extension, the second chamber 32 is in the position of minimum extension.

Analogamente, come illustrato in maniera esemplificativa in figura 7, quando la prima camera 31 è in posizione di minima estensione, la seconda camera 32 è in posizione di massima estensione. Similarly, as illustrated by way of example in Figure 7, when the first chamber 31 is in the position of minimum extension, the second chamber 32 is in the position of maximum extension.

Lo stelo 4C del pistone 4 è conformato preferibilmente come un cilindro cavo sviluppantesi longitudinalmente lungo il secondo asse X2 e definente almeno parzialmente il primo tratto T1 cilindrico di passaggio dei gas. The rod 4C of the piston 4 is preferably shaped as a hollow cylinder extending longitudinally along the second axis X2 and at least partially defining the first cylindrical portion T1 for the passage of the gases.

In particolare, detto primo tratto T1 cilindrico di passaggio dei gas presenta un primo diametro D1 superiore ai 13 mm. In particular, said first cylindrical gas passage section T1 has a first diameter D1 greater than 13 mm.

Vantaggiosamente, questo dimensionamento del primo diametro D1 del primo tratto T1 consente di raggiungere portate di gas in uscita dal dispositivo 1 superiori ai 115 kg/h. Advantageously, this dimensioning of the first diameter D1 of the first section T1 allows to reach gas flow rates in output from the device 1 higher than 115 kg / h.

Secondo un altro aspetto della presente descrizione, il dispositivo 1 comprende un elemento elastico 6, alloggiato nella cavità 3 del primo corpo 2. According to another aspect of the present description, the device 1 comprises an elastic element 6, housed in the cavity 3 of the first body 2.

Tale elemento elastico 6 è attivo lungo una direzione parallela al primo asse X1 tra una parete interna della cavità 3 e il pistone 4, preferibilmente in corrispondenza della testa 4T. This elastic element 6 is active along a direction parallel to the first axis X1 between an internal wall of the cavity 3 and the piston 4, preferably in correspondence with the head 4T.

In particolare, l’elemento elastico 6 ha la funzione di esercitare una forza elastica atta a contrastare o guidare il movimento del pistone 4. In particular, the elastic element 6 has the function of exerting an elastic force capable of opposing or guiding the movement of the piston 4.

Secondo una forma di realizzazione illustrata nelle annesse figure, l’elemento elastico 6 comprende una molla, configurata per contrastare lo scorrimento del pistone 4 nella cavità 3 così da riportarlo nella posizione di minima estensione della prima camera 31. According to an embodiment illustrated in the attached figures, the elastic element 6 includes a spring, configured to oppose the sliding of the piston 4 in the cavity 3 so as to bring it back to the position of minimum extension of the first chamber 31.

In altre parole, in mancanza di transito di gas in pressione, pistone 4 staziona in posizione di minima estensione della prima camera 31, sotto effetto della forza elastica della molla. In other words, in the absence of passage of gas under pressure, the piston 4 remains in the position of minimum extension of the first chamber 31, under the effect of the elastic force of the spring.

Il transito di gas in pressione, causa uno squilibrio di pressione tra la prima camera 31 e la seconda camera 32 ed il conseguente scorrimento del pistone 4 nella cavità 3. The transit of gas under pressure causes a pressure imbalance between the first chamber 31 and the second chamber 32 and the consequent sliding of the piston 4 into the cavity 3.

Tale scorrimento provoca un ingrandimento della prima camera 31 (e conseguente riduzione della seconda camera 32), che viene solo parzialmente contrastato dalla forza di richiamo elastico dell’elemento elastico 6. This sliding causes an enlargement of the first chamber 31 (and consequent reduction of the second chamber 32), which is only partially opposed by the elastic return force of the elastic element 6.

In particolare, la caduta di pressione del gas e il volume della prima camera 31 sono in relazione diretta: la pressione del gas verrà ridotta tanto più quanto maggiore è il volume della prima camera 31 stessa. In particular, the gas pressure drop and the volume of the first chamber 31 are in direct relationship: the gas pressure will be reduced the more the volume of the first chamber 31 itself is greater.

Quando non vi è transito di gas, la forza elastica dell’elemento elastico 6 riporta e mantiene il pistone 4 nella posizione di minima estensione della prima camera 31. When there is no gas transit, the elastic force of the elastic element 6 brings and maintains the piston 4 in the position of minimum extension of the first chamber 31.

Preferibilmente, la seconda camera 32 si trova ad una pressione costante. In particolare, secondo una forma di realizzazione illustrata nelle figure da 1 a 4, il primo corpo 2 comprende un beccuccio 8, operativamente connesso alla seconda camera 32. Preferably, the second chamber 32 is at a constant pressure. In particular, according to an embodiment illustrated in Figures 1 to 4, the first body 2 comprises a spout 8, operatively connected to the second chamber 32.

Nello specifico, tale beccuccio 8 è configurato per mettere in comunicazione di fluido detta seconda camera 32 con un ambiente esterno, preferibilmente mediante un condotto aggiuntivo. Specifically, this spout 8 is configured to put said second chamber 32 in fluid communication with an external environment, preferably by means of an additional duct.

Secondo una forma di realizzazione, tale seconda camera 32 è in comunicazione con l’ambiente esterno di modo che all’interno della seconda camera ci sia una pressione pari alla pressione atmosferica terreste, ossia un valore approssimativamente pari ad 1 bar. According to an embodiment, this second chamber 32 is in communication with the external environment so that inside the second chamber there is a pressure equal to the earth's atmospheric pressure, ie a value approximately equal to 1 bar.

Secondo un’altra forma di realizzazione, tale seconda camera 32 è in comunicazione con un ambiente a pressione controllata di modo che all’interno della seconda camera 32 ci sia una pressione stabilmente pari ad un valore costante, dato dalla pressione presente nell’ambiente esterno a cui la seconda camera 32 viene collegata. According to another embodiment, this second chamber 32 is in communication with a controlled pressure environment so that inside the second chamber 32 there is a pressure stably equal to a constant value, given by the pressure present in the external environment. to which the second chamber 32 is connected.

Secondo un ulteriore aspetto della presente descrizione, il dispositivo 1 comprende un secondo corpo 5 cavo definente al suo interno un secondo tratto T2 cilindrico di passaggio dei gas. According to a further aspect of the present description, the device 1 comprises a second hollow body 5 defining inside it a second cylindrical portion T2 for the passage of the gases.

Detto secondo corpo 5 è collegato al condotto d’entrata Cin, così da permettere la comunicazione tra il dispositivo 1 e lo stadio ad alta pressione HP. Said second body 5 is connected to the inlet pipe Cin, so as to allow communication between the device 1 and the high pressure stage HP.

Secondo una prima forma realizzativa illustrata nelle figure da 1 a 4 ed una seconda forma realizzativa illustrata nelle figure da 5 a 8, detto secondo corpo 5 comprende un raccordo d’ingresso 10, operativamente connesso al condotto d’entrata Cin. According to a first embodiment illustrated in figures 1 to 4 and a second embodiment illustrated in figures 5 to 8, said second body 5 comprises an inlet fitting 10, operatively connected to the inlet duct Cin.

Detto raccordo d’ingresso 10 è configurato per vincolare il secondo corpo 5 al condotto d’entrata Cin, preferibilmente attraverso una filettatura presente sia nel raccordo d’ingresso 10 sia sulla corrispondente estremità del condotto d’entrata Cin. Said inlet fitting 10 is configured to bind the second body 5 to the inlet duct Cin, preferably through a thread present both in the inlet connection 10 and on the corresponding end of the inlet duct Cin.

Secondo la forma di realizzazione illustrata nelle annesse figure, il raccordo d’ingresso 10 presenta una cavità interna cilindrica passante avente un terzo diametro D3. According to the embodiment illustrated in the attached figures, the inlet fitting 10 has an internal cylindrical through cavity having a third diameter D3.

Secondo un aspetto della presente descrizione, il terzo diametro D3 è di almeno 12 mm. According to one aspect of the present description, the third diameter D3 is at least 12 mm.

Vantaggiosamente, questo dimensionamento del terzo diametro D3 del raccordo d’ingresso 10 consente di immettere nel dispositivo 1 una quantità di gas tale da garantire portate di gas in uscita dal dispositivo stesso superiori ai 115 kg/h. Advantageously, this dimensioning of the third diameter D3 of the inlet fitting 10 allows a quantity of gas to be introduced into the device 1 to ensure gas flow rates exceeding 115 kg / h from the device itself.

Inoltre, il secondo corpo 5 risulta vincolato al primo corpo 2 in modo che il secondo tratto T2 sia in comunicazione di fluido con il primo tratto T1. Furthermore, the second body 5 is constrained to the first body 2 so that the second section T2 is in fluid communication with the first section T1.

In tale modo è consentito al gas fuoriuscito dallo stadio ad alta pressione HP di entrare nel dispositivo 1, di transitare attraverso almeno detti primo e secondo tratto T1 e T2, di subire un abbassamento di pressione e di fuoriuscire dal dispositivo 1, raggiungendo così lo stadio a bassa pressione LP con un valore di pressione adeguato. In this way, the gas escaping from the high pressure stage HP is allowed to enter the device 1, to pass through at least said first and second stretches T1 and T2, to undergo a lowering of pressure and to escape from the device 1, thus reaching the stage low pressure LP with an adequate pressure value.

Preferibilmente, come riportato nella forma di realizzazione illustrata nelle figure da 5 a 8, il secondo corpo 5 comprende dei mezzi valvolari V di intercettazione del secondo tratto T2. Preferably, as shown in the embodiment illustrated in Figures 5 to 8, the second body 5 comprises valve means V for intercepting the second section T2.

In particolare, detti mezzi valvolari V sono mobili tra una posizione di apertura, in cui il primo tratto T1 è in comunicazione di fluido con il secondo tratto T2, e una posizione di chiusura, in cui il primo tratto T1 e il secondo tratto T2 non sono in comunicazione di fluido. In particular, said valve means V are movable between an opening position, in which the first portion T1 is in fluid communication with the second portion T2, and a closed position, in which the first portion T1 and the second portion T2 do not I'm in fluid communication.

In altre parole, quando i mezzi valvolari V sono in posizione di apertura il secondo tratto T2 risulta libero e permette il passaggio del gas, che successivamente raggiunge il primo tratto T1, in corrispondenza del quale avviene l’abbassamento di pressione. In other words, when the valve means V are in the open position, the second section T2 is free and allows the passage of the gas, which subsequently reaches the first section T1, at which the lowering of pressure occurs.

Quando i mezzi valvolari V sono in posizione di chiusura il secondo tratto T2 risulta bloccato e impedisce il passaggio del gas, che quindi non raggiunge il primo tratto T1 e di conseguenza anche lo stadio a bassa pressione LP. When the valve means V are in the closed position, the second section T2 is blocked and prevents the passage of the gas, which therefore does not reach the first section T1 and consequently also the low pressure stage LP.

Secondo una forma di realizzazione, detti mezzi valvolari V comprendono un’elettrovalvola, ossia una valvola il cui azionamento è tipo elettronico. Le soluzioni tecniche per la realizzazione di detti mezzi valvolari V sono di tipo noto e dunque non seguirà una descrizione dettagliata degli stessi. In maniera analoga, anche nelle figure, in particolare in figura 7, i mezzi valvolari V sono stati estremamente schematizzati utilizzando un pistone, il cui movimento di traslazione lungo un asse perpendicolare ad un asse di sviluppo longitudinale del secondo tratto T2 prova il cambio di stato dei mezzi valvolari V stessi tra la posizione di chiusura e la posizione di apertura. According to an embodiment, said valve means V comprise a solenoid valve, ie a valve whose actuation is electronic. The technical solutions for the realization of said valve means V are of a known type and therefore a detailed description of the same will not follow. Similarly, also in the figures, in particular in figure 7, the valve means V have been extremely schematized using a piston, whose translation movement along an axis perpendicular to an axis of longitudinal development of the second section T2 tests the change of state of the valve means V themselves between the closed position and the open position.

Vantaggiosamente, la presenza di mezzi valvolari V permette di inibire il passaggio indesiderato di gas attraverso il dispositivo 1 quando lo stadio a bassa pressione LP non richiede alimentazione. Advantageously, the presence of valve means V allows to inhibit the undesired passage of gas through the device 1 when the low pressure stage LP does not require power.

In tal modo, quando lo stadio a bassa pressione LP non richiede alimentazione, un segnale di comando viene inviato da una unità di comando non illustrata, la quale comanda la chiusura di mezzi valvolari V e dunque i gas vengono bloccati in corrispondenza del secondo corpo 5, ossia prima che essi subiscano un abbassamento di pressione o che entrino nello stadio a bassa pressione LP. In this way, when the low pressure stage LP does not require a power supply, a command signal is sent by a command unit, not shown, which commands the closure of valve means V and therefore the gases are blocked in correspondence with the second body 5 , that is, before they undergo a pressure drop or enter the low pressure stage LP.

Secondo quanto illustrato nelle figure da 3 a 4 e da 7 a 8, il dispositivo 1 può preferibilmente comprendere un filtro 7. According to what is illustrated in Figures 3 to 4 and 7 to 8, the device 1 can preferably comprise a filter 7.

In uso, tale filtro 7 viene interposto tra il primo corpo 2 e il secondo corpo 5 ed ha la funzione di filtraggio del gas. In use, this filter 7 is interposed between the first body 2 and the second body 5 and has the function of filtering the gas.

Vantaggiosamente, la presenza del filtro 7 evita che eventuali impurità presenti nel gas stoccato nello stadio ad alta pressione HP raggiungano lo stadio a bassa pressione LP. Advantageously, the presence of the filter 7 prevents any impurities present in the gas stored in the high pressure stage HP from reaching the low pressure stage LP.

Nelle forme di realizzazione illustrate, il filtro 7 svolge anche la funzione di raccordo fra il primo tratto T1 e il secondo tratto T2. In the embodiments illustrated, the filter 7 also performs the function of connecting the first section T1 and the second section T2.

Secondo un altro aspetto del presente trovato, illustrato in particolare nelle figure 1 e 5, il dispositivo 1 comprende una struttura di fissaggio S per l’aggancio del dispositivo stesso ad un elemento di sostegno. According to another aspect of the present invention, illustrated in particular in figures 1 and 5, the device 1 comprises a fastening structure S for attaching the device itself to a support element.

Tale elemento di sostegno è, ad esempio, una parete verticale oppure orizzontale presente nell’ambiente in cui l’impianto 100 opera. This support element is, for example, a vertical or horizontal wall present in the environment in which the system 100 operates.

Al fine di un fissaggio, il dispositivo 1 comprende, preferibilmente, una pluralità di fori 11, disposti in corrispondenza almeno del primo corpo 2. Nelle figure da 1 a 4, il dispositivo 1 comprende quattro fori, ricavati unicamente nel primo corpo 2. For the purpose of fixing, the device 1 preferably comprises a plurality of holes 11, arranged at least in correspondence with the first body 2. In Figures 1 to 4, the device 1 comprises four holes, obtained solely in the first body 2.

Nelle figure da 5 a 8, il dispositivo 1 comprende cinque fori, di cui quattro ricavati nel primo corpo 2 e uno nel secondo corpo 5. In figures 5 to 8, the device 1 comprises five holes, four of which are made in the first body 2 and one in the second body 5.

Secondo la forma di realizzazione illustrata nelle figure 1 e 5, la struttura di fissaggio S comprende una staffa S1 sostegno e una pluralità di mezzi fissaggio S2. According to the embodiment illustrated in Figures 1 and 5, the fixing structure S comprises a support bracket S1 and a plurality of fixing means S2.

In tale forma di realizzazione, i mezzi di fissaggio S2 sono costituiti da una pluralità di viti atte ad essere ospitare nella pluralità di fori 11 ed a riscontrare mezzi di aggancio (nelle figure 1 e 5 rappresentati da dadi) dal lato della staffa opposto a quello a cui il dispositivo 1 è affacciato. In this embodiment, the fixing means S2 are constituted by a plurality of screws suitable to be accommodated in the plurality of holes 11 and to abut hooking means (in figures 1 and 5 represented by nuts) on the side of the bracket opposite to that which the device 1 faces.

Secondo una forma di realizzazione, il dispositivo 1 riduttore è realizzato almeno parzialmente in acciaio. According to an embodiment, the reducing device 1 is made at least partially of steel.

Secondo un’altra forma di realizzazione, il dispositivo 1 riduttore è realizzato almeno parzialmente in lega di alluminio. According to another embodiment, the reducer device 1 is made at least partially of aluminum alloy.

Vengono ora descritti più nel dettaglio i componenti aggiuntivi dell’impianto 100 a gas in cui il dispositivo 1 viene inserito ed impiegato. The additional components of the gas system 100 in which the device 1 is inserted and used are now described in more detail.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 5, l’impianto 100 comprende uno stadio ad alta pressione HP atto a contenere un gas. According to what is illustrated in Figures 1 and 5, the system 100 comprises a high pressure stage HP able to contain a gas.

Preferibilmente, lo stadio ad alta pressione HP comprende un serbatoio atto allo stoccaggio del gas. Preferably, the high pressure stage HP comprises a tank suitable for storing the gas.

Ancora più preferibilmente, detto stadio ad alta pressione HP comprende un serbatoio a pressione controllata e temperatura controllata. Even more preferably, said high pressure stage HP comprises a tank with controlled pressure and controlled temperature.

Vantaggiosamente, il controllo della pressione e della temperatura permette uno stoccaggio sicuro ed efficace del gas in termini di volumi ed ingombri. Advantageously, the pressure and temperature control allows safe and effective storage of the gas in terms of volumes and dimensions.

Infatti, lo stoccaggio a pressioni superiori a quella ambientale permette una riduzione notevole del volume totale occupato dal gas. In fact, storage at pressures higher than the environmental one allows a significant reduction in the total volume occupied by the gas.

Inoltre, la diminuzione della temperatura a valori inferiore a -100° permette di ridurre l’agitazione termica delle molecole del gas e quindi di ridurre la spinta del gas contro le pareti del serbatoio atto a contenerlo. In addition, the decrease in temperature to values below -100 ° allows to reduce the thermal agitation of the gas molecules and therefore to reduce the thrust of the gas against the walls of the tank to contain it.

Preferibilmente, dunque, lo stadio ad alta pressione HP è configurato per contenere un gas ad una pressione tra 5 bar e 700 bar. Therefore, the high pressure stage HP is preferably configured to contain a gas at a pressure between 5 bar and 700 bar.

Secondo una prima forma di realizzazione, adatta in modo esemplificativo ma non limitativo allo stoccaggio di un LNG, lo stadio ad alta pressione HP è configurato per contenere un gas ad una pressione tra 5 bar e 30 bar. Preferibilmente, in tale prima forma di realizzazione, lo stadio ad alta pressione HP è configurato per contenere un gas ad una temperatura inferiore a -100°. According to a first embodiment, suitable by way of example but not limited to the storage of an LNG, the high pressure stage HP is configured to contain a gas at a pressure between 5 bar and 30 bar. Preferably, in this first embodiment, the high pressure stage HP is configured to contain a gas at a temperature below -100 °.

Secondo una seconda forma di realizzazione, adatta in modo esemplificativo ma non limitativo allo stoccaggio dell’idrogeno, lo stadio ad alta pressione HP è configurato per contenere un gas ad una pressione tra 300 bar e 700 bar. According to a second embodiment, suitable as an example but not limited to the storage of hydrogen, the high pressure stage HP is configured to contain a gas at a pressure between 300 bar and 700 bar.

Preferibilmente, in tale seconda forma di realizzazione, lo stadio ad alta pressione HP è configurato per contenere un gas ad una temperatura inferiore a -200°. Preferably, in this second embodiment, the high pressure stage HP is configured to contain a gas at a temperature lower than -200 °.

Sempre secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 5, l’impianto 100 comprende uno stadio a bassa pressione LP. Still according to what is illustrated in Figures 1 and 5, the system 100 includes a low pressure stage LP.

Preferibilmente, lo stadio a bassa pressione LP comprende un motore endotermico configurato per convertire l’energia chimica di un gas in lavoro meccanico tramite combustione. Preferably, the low pressure stage LP comprises an internal combustion engine configured to convert the chemical energy of a gas into mechanical work through combustion.

Secondo una forma di realizzazione, lo stadio a bassa pressione LP è configurato per ricevere un gas ad una temperatura tra 1 bar e 3 bar. According to an embodiment, the low pressure stage LP is configured to receive a gas at a temperature between 1 bar and 3 bar.

Sempre secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 5, l’impianto 100 comprende un sistema di comunicazione Cin, Cout. Again as illustrated in Figures 1 and 5, system 100 includes a Cin, Cout communication system.

Preferibilmente, detto sistema di comunicazione Cin, Cout comprende una pluralità di condotti, in particolare un condotto d’entrata Cin, per la comunicazione tra lo stadio ad alta pressione HP e il dispositivo 1, e un condotto d’uscita Cout, per la comunicazione tra il dispositivo 1 e lo stadio a bassa pressione LP. Preferably, said communication system Cin, Cout comprises a plurality of ducts, in particular an inlet duct Cin, for the communication between the high pressure stage HP and the device 1, and an outlet duct Cout, for communication between device 1 and the low pressure stage LP.

Un vantaggio del presente trovato è dunque quello di fornire un dispositivo riduttore di pressione dimensionato in modo tale da fornire in uscita, ossia in corrispondenza dello stadio a bassa pressione, una portata sufficiente di gas al funzionamento ottimale dell’impianto a gas in cui il dispositivo riduttore è inserito. An advantage of the present invention is therefore that of providing a pressure reducing device sized in such a way as to provide at the outlet, i.e. in correspondence with the low pressure stage, a sufficient flow rate of gas for optimal operation of the gas system in which the device reducer is inserted.

Altro vantaggio del presente trovato è quello di fornire un dispositivo riduttore di pressione la cui pressione in uscita è quanto più stabile ed accurata, indipendentemente dalla pressione del gas nello stadio ad alta pressione. Another advantage of the present invention is that of providing a pressure reducing device whose outlet pressure is as stable and accurate as possible, regardless of the gas pressure in the high pressure stage.

Ulteriore vantaggio del presente impianto a gas è quello di poter essere utilizzato, preferibilmente con l’aggiunta di un altro dispositivo per la riduzione della pressione, anche nelle circostanze in cui il gas utilizzato è l’idrogeno, le cui pressioni e temperature estreme di stoccaggio rendono particolarmente difficoltoso il controllo della pressione in uscita dal dispositivo riduttore quando le portate richieste dallo stadio a bassa pressione sono considerevoli. A further advantage of this gas system is that it can be used, preferably with the addition of another device for pressure reduction, even in circumstances where the gas used is hydrogen, whose extreme storage pressures and temperatures make it particularly difficult to control the pressure at the outlet from the reducing device when the flow rates required by the low pressure stage are considerable.

Inoltre, il presente trovato fornisce un impianto a gas dagli ingombri estremamente ridotti, poiché tutta la componentistica dedicata alla riduzione della pressione del gas è concentrata nel dispositivo riduttore descritto. Furthermore, the present invention provides a gas system with extremely reduced dimensions, since all the components dedicated to reducing the gas pressure are concentrated in the described reducing device.

Claims

CLAIMS 1. A pressure reducing device (1), which can be positioned between a high pressure (HP) stage and a low pressure (LP) stage in a gas system (100); said device (1) being configured to reduce the pressure of the gas in transit from the high pressure (HP) stage to the low pressure (LP) stage according to a flow direction (F) and comprising: - a first body (2) having a first longitudinal axis (X1) equipped with an internal cavity (3), said first body (2) being connectable to the low pressure stage (LP); - a hollow piston (4) defining a first cylindrical section (T1) for the passage of the gases, said piston (4) being movably housed in the cavity (3) of the first body (2) and having a second axis (X2) of longitudinal extension coinciding with the first axis (X1), said piston (4) dividing the cavity (3) into a first chamber (31) and a second chamber (32); - a second hollow body (5) defining inside it a second cylindrical section (T2) for the passage of the gases and constrained to the first body (2) so that the second section (T2) is in fluid communication with the first section ( T1), said second body being connectable to the high pressure (HP) stage; and being characterized in that said first portion (T1) has a first diameter (D1) greater than 13 mm.

The device (1) according to the preceding claim, wherein the piston (4) is movable in the cavity (3) in a direction parallel to the first axis (X1) between a position of minimum extension of the first chamber (31) and a position of maximum extension of said first chamber (31).

The device (1) according to claim 1 or 2, wherein the device (1) comprises an elastic element (6), housed in the cavity (3) of the first body (2) and active along a direction parallel to the first axis (X1) between an internal wall of the cavity (3) and the piston (4).

The device (1) according to the previous claim, wherein said elastic element (6) comprises a spring, configured to oppose the movement of the piston (4) in the cavity (3) and to bring it back to the position of minimum extension of the first chamber (31).

The device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said second body (5) comprises valve means (V) for intercepting the second portion (T2).

The device (1) according to the preceding claim, in which said valve means (V) are movable between an opening position, in which the first section (T1) is in fluid communication with the second section (T2), and a closed position, in which the first section (T1) and the second section (T2) are not in fluid communication.

7. The device (1) according to the previous claim, in which said valve means (V) comprise a solenoid valve.

The device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the device (1) comprises a filter (7), interposed between the first body (2) and the second body (5) and configured to filter the gases in transit through the device (1) itself.

The device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first body (2) comprises a spout (8), operatively connected to the second chamber (32) and configured to put said second chamber (32) in fluid communication ) with an external environment.

10. The device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said first body (2) comprises an outlet fitting (9) for a connection of the device (1) to the low pressure stage (LP).

11. The device (1) according to the previous claim, in which the outlet fitting (9) comprises an internal cylindrical through cavity having a second diameter (D2).

The device (1) according to the preceding claim, wherein the second diameter (D2) is greater than 12 mm.

13. The device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said second body (3) comprises an inlet fitting (10) for a connection of the device (1) to the high pressure (HP) stage.

14. The device (1) according to the previous claim, in which the inlet fitting (10) comprises an internal cylindrical through cavity having a third diameter (D3).

The device (1) according to the preceding claim, wherein the third diameter (D3) is greater than 12 mm.

The device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the device (1) has a plurality of through holes (11), at least in correspondence with said first body (2).

The device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the device (1) comprises a fastening structure (S) of the device (1) itself.

The device (1) according to the preceding claim, wherein the fixing structure (S) comprises a support bracket (S1) and a plurality of fixing means (S2).

The device (1) according to the preceding claim and claim 12, wherein said plurality of fixing means (S2) is housed in the plurality of through holes (11) and operatively connected to the bracket (S1) for hooking the device (1) to a support element.

The device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the device (1) is made at least partially of steel.

The device (1) according to any one of the preceding claims 1 to 19, wherein the device (1) is at least partially made of aluminum alloy.

22. A gas plant (100) comprising: - a high pressure (HP) stage adapted to contain a gas; - a low pressure stage (LP) adapted to receive a gas; - the device (1) according to any one of the preceding claims, interposed between the high pressure (HP) stage and the low pressure (LP) stage; - a communication system (Cin, Cout) for fluid communication between the device (1) and the high pressure (HP) stage and between the device (1) and the low pressure (LP) stage.

23. The plant (100) according to the previous claim, in which the high pressure (HP) stage is configured to contain a gas at a pressure between 5 bar and 700 bar.

24. The plant (100) according to the previous claim, in which the high pressure (HP) stage is configured to contain a gas at a pressure between 5 bar and 30 bar.

25. The plant (100) according to the previous claim, in which the high pressure (HP) stage is configured to contain a gas at a temperature below -100 °.

26. The plant (100) according to claim 23, in which the high pressure (HP) stage is configured to contain a gas at a pressure between 300 bar and 700 bar at a temperature below -200 °.

27. The plant (100) according to any one of claims 22 to 26, in which the low pressure stage (LP) is configured to receive a gas at a pressure between 1 bar and 3 bar.

28. The plant (100) according to any one of claims 22 to 27, in which the low pressure stage (LP) comprises an internal combustion engine.

29. The plant (100) according to any one of claims 22 to 28, in which the high pressure (HP) stage includes a controlled pressure and temperature controlled tank.