CN110685905B - 一种石油天然气三角转子压缩机及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种石油天然气三角转子压缩机，包括缸体，在所述缸体内设置有三角转子和中心轴，所述三角转子转动安装在所述中心轴上，在所述缸体一侧的侧壁上设有第一入料口和排出口，在所述缸体另一侧的侧壁上设有第二入料口，所述第一入料口通过管道与第一压力源相连通，所述第二入料口通过管道与第二压力源相连通，所述排出口通过管道与外接设备相连接，并且所述第一压力源的压力小于所述第二压力源的压力，使得所述三角转子单向旋转。
Description
技术领域
本申请涉及石油天然气开发技术领域，特别涉及一种石油天然气三角转子压缩机及其使用方法。
背景技术
随着石油伴生气资源化以及油气开采越来越严格的环保形势，以前不被重视的低压且少量的井口伴生气不再被允许粗放式放空燃烧，由此也就催动了我国油气混输技术的发展，这其中油气混输泵是关键设备，要求其兼具泵和压缩机的性能，然而，现有技术中的诸如螺杆泵、同步回转气液混输泵以及摆动转子气液混输泵等设备均不能兼顾。
螺杆泵的工作原理是由特定外型面的转子在对应内型面的定子内啮合形成特殊的接触线使定子容腔分隔，此接触线称作密封线，当转子按一定轨迹转动时，密封线做轴向移动，也使定子容腔做轴向移动，即容积位移，这时密封线在一端消失，又从另一端产生新的密封线，随之把介质从一推向另一端。
同步回转式混输泵主要由转子、油缸、滑板等组成，转子与油缸偏心安装，且转子外表面与油缸内表面始终保持相切，由此形成了油泵的月牙形工作腔，滑板一端嵌入转子的滑板槽内，圆头端与油缸相连，这样将工作腔分隔为进油腔和排油腔，油泵工作时，主轴驱动转子转动，转子再带动滑板运动，从而驱动油缸绕自身的轴心与转子同步转动，由于滑板的运动，使得进油腔容积不断增大，工作介质通过设在油缸上的进油口不断被吸入，与此同时，在滑板另一侧的排油腔容积不断缩小，工作介质通过设在转子上的排油口被轴向排出。
摆动转子气液混输泵是在工作时，偏心曲轴旋转使转子沿缸体外定子与内定子之间的环形空间做摆转运动，转子外壁与缸体外定子、转子内孔与内定子外径分别同隔板一起形成两个吸入腔和两个排出腔，吸入腔与排出腔的容积随转子摆动不断发生周期性变化完成介质的吸入和排出。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种石油天然气三角转子压缩机及其使用方法。
为实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：
一种石油天然气三角转子压缩机，包括缸体1，在所述缸体1内设置有三角转子2和中心轴3，所述三角转子2转动安装在所述中心轴3上，在所述缸体1一侧的侧壁上设有第一入料口4和排出口6，在所述缸体1另一侧的侧壁上设有第二入料口5，所述第一入料口4通过管道与第一压力源相连通，所述第二入料口5通过管道与第二压力源相连通，所述排出口6通过管道与外接设备相连接，并且所述第一压力源的压力小于所述第二压力源的压力，使得所述三角转子2单向旋转。
可选的，所述三角转子2以所述中心轴3为中心在所述缸体1内偏心旋转，从而在所述缸体1的内部形成第一腔室7、第二腔室8和第三腔室9，所述第一腔室7与所述第一入料口4对应设置，所述第二腔室8与所述第二入料口5对应设置，所述第三腔室9与所述排出口6对应设置。
可选的，所述三角转子2包括转子本体21，在所述转子本体21的三个侧壁上分别设置有与所述缸体1的内壁线性贴合的曲面，使得所述转子本体21在转动过程中与所述缸体1的内壁保持线性贴合。
可选的，在所述转子本体21的三个侧壁上分别设置有凹坑部23，所述凹坑部23与所述缸体1共同形成了三个腔室的空间。
可选的，在所述转子本体21的中部设有中心孔22，所述中心孔22与所述中心轴3偏心配合使得所述转子本体21绕所述中心轴3公转的同时，所述转子本体21又以自身为中心自转。
可选的，在所述中心轴3的外壁上设有外齿圈31，在所述中心孔22的内壁设有内齿圈24，所述三角转子2在转动时所述外齿圈31与所述内齿圈24相互啮合。
可选的，所述内齿圈24与所述外齿圈31的齿数之比为3:2。
可选的，所述的缸体1为“8”字形结构。
可选的，所述的三角转子2旋转的动力源为来自于所述第二入料口5的第二压力源与所述排出口6的压力差。
可选的，所述的三角转子2的驱动力为电动机、汽油机或柴油机中任意一种，通过驱动所述中心轴3带动所述三角转子2旋转。
本申请还提供一种如上所述的石油天然气三角转子压缩机的使用方法，其特征在于，需要增压的低压气体作为第一压力源P1通过第一入料口4进入所述缸体1的第一腔室7内，所述第一腔室7在所述三角转子2旋转的过程中容积逐渐增加并形成三角转子压缩机的吸气过程；
位于所述第一腔室7内的所述低压气体与所述第一腔室7共同向所述第二入料口5运动并逐渐转变为第二腔室8，所述第一腔室7的容积逐渐缩小使得所述低压气体被压缩，形成三角转子压缩机的气体压缩过程；
由气体或液体形成的高压物流作为所述第二压力源P2通过第二入料口5进入第二腔室8并与所述低压气体混合，形成三角转子压缩机的二次进料过程；
位于所述第二腔室8内的气液混合物与所述第二腔室8共同向所述排出口6运动并逐渐转变为第三腔室9，所述第二腔室8的容积逐渐缩小使得所述气液混合物被压缩，形成三角转子压缩机的做功过程；
由所述低压气体和所述高压物流形成的气液混合物通过排出口6排出，排出时的背压为第三压力源P3，形成三角转子压缩机的气体排出过程。
可选的，在所述第二压力源P2大于所述第一压力源P1的情况下，所述三角转子2以压力差为动力实现旋转以及气液的混合和压缩，所述中心轴3的转速是所述三角转子2自转速度的三倍，所述三角转子2自转一周，每个腔室做功三次，且三角转子2单向旋转。
本申请的石油天然气三角转子压缩机及其使用方法通过在缸体1上设置第一入料口4、第二入料口5和排出口6，并将所述第一入料口4通过管道与第一压力源相连通，所述第二入料口5通过管道与第二压力源相连通，所述排出口6通过管道与外接设备相连接，从而在保证所述第一压力源的压力小于所述第二压力源的压力的情况下，使得所述三角转子2单向旋转，同时兼顾了排水和压缩的功能，作为油气混输泵能够在多个应用场所实现油气混输，特别的可以利用差压驱动安装在油井井口，利用井口回压回收套管伴生气，也可以安装在天然气井口，利用差压解决井底积液问题。
附图说明
图1是本申请实施例的三角转子压缩机吸气过程的结构示意图；
图2是本申请实施例的三角转子压缩机压缩过程的结构示意图；
图3是本申请实施例的三角转子压缩机二次进料过程的结构示意图；
图4是本申请实施例的三角转子压缩机做功过程的结构示意图；
图5是本申请实施例的三角转子压缩机排出过程的结构示意图。
附图标记
1-缸体，2-三角转子，3-中心轴，4-第一入料口，5-第二入料口，6-排出口，7-第一腔室，8-第二腔室，9-第三腔室，21-转子本体，22-中心孔，23-凹坑部，24-内齿圈，31-外齿圈。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。
在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。
在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。
在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。
除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
本申请提供一种石油天然气三角转子压缩机，如图1所示，包括缸体1，在所述缸体1内设置有三角转子2和中心轴3，所述三角转子2转动安装在所述中心轴3上，在所述缸体1一侧的侧壁上设有第一入料口4和排出口6，在所述缸体1另一侧的侧壁上设有第二入料口5，所述第一入料口4通过管道与第一压力源相连通，所述第二入料口5通过管道与第二压力源相连通，所述排出口6通过管道与外接设备相连接，所述外接设备可以是下游管线、分离器或储存罐等，并且所述第一压力源的压力小于所述第二压力源的压力，使得所述三角转子2单向旋转。
本申请通过在缸体1上设置第一入料口4、第二入料口5和排出口6，并将所述第一入料口4通过管道与第一压力源相连通，所述第二入料口5通过管道与第二压力源相连通，所述排出口6通过管道与外接设备相连接，从而在保证所述第一压力源的压力小于所述第二压力源的压力的情况下，使得所述三角转子2单向旋转，同时兼顾了排水和压缩的功能，作为油气混输泵能够在多个应用场所实现油气混输，特别的可以利用差压驱动安装在油井井口，利用井口回压回收套管伴生气，也可以安装在天然气井口，利用差压解决井底积液问题。
在本申请的一个实施例中，如图1至图5所示，所述三角转子2以所述中心轴3为中心在所述缸体1内偏心旋转，从而在所述缸体1的内部形成第一腔室7、第二腔室8和第三腔室9，所述第一腔室7与所述第一入料口4对应设置，所述第二腔室8与所述第二入料口5对应设置，所述第三腔室9与所述排出口6对应设置。
在本申请的一个实施例中，如图2所示，所述三角转子2包括转子本体21，在所述转子本体21的三个侧壁上分别设置有与所述缸体1的内壁线性贴合的曲面，使得所述转子本体21在转动过程中与所述缸体1的内壁始终保持线性贴合，在所述转子本体21的三个侧壁上分别设置有凹坑部23，所述凹坑部23与所述缸体1共同形成了三个腔室的空间，因此通过调整所述凹坑部23的容积进而可以控制三个腔室的压缩比，及三个腔室的压缩比的大小取决于所述凹坑部23的容积，所述凹坑部23的容积越大则三个腔室的压缩比越小，在所述转子本体21的中部设有中心孔22，所述中心孔22与所述中心轴3偏心配合使得所述转子本体21绕所述中心轴3公转的同时，所述转子本体21又以自身为中心自转。
在本申请的一个实施例中，如图3所示，在所述中心轴3的外壁上设有外齿圈31，在所述中心孔22的内壁设有内齿圈24，所述三角转子2在转动时所述外齿圈31与所述内齿圈24相互啮合。
可选的，所述内齿圈24与所述外齿圈31的齿数之比可以是3:2。
可选的，所述缸体1可以是“8”字形结构。
可选的，所述的三角转子2旋转的动力源可以是来自于所述第二入料口5的第二压力源与所述排出口6的压力差。
可选的，所述的三角转子2的驱动力可以是电动机、汽油机或柴油机中任意一种，通过驱动所述中心轴3带动所述三角转子2旋转。
本申请还提供一种石油天然气三角转子压缩机的使用方法，如图1所示，需要增压的低压气体作为第一压力源P1通过第一入料口4进入所述缸体1的第一腔室7内，所述第一腔室7在所述三角转子2旋转的过程中容积逐渐增加并形成三角转子压缩机的吸气过程；
如图2所示，位于所述第一腔室7内的所述低压气体与所述第一腔室7共同向所述第二入料口5运动，所述第一腔室7的容积逐渐缩小使得所述低压气体被压缩，形成三角转子压缩机的气体压缩过程；
如图3所示，所述第一腔室7在所述三角转子2转动的过程中逐渐转变为第二腔室8，由气体或液体形成的高压物流作为所述第二压力源P2通过第二入料口5进入第二腔室8，形成三角转子压缩机的二次进料过程；
如图4所示，所述低压气体与所述高压物流在所述第二腔室8内混合并形成气液混合物，位于所述第二腔室8内的气液混合物与所述第二腔室8共同向所述排出口6运动，所述第二腔室8的容积逐渐缩小使得所述气液混合物被压缩，形成三角转子压缩机的做功过程；
如图5所示，所述第二腔室8在所述三角转子2转动的过程中逐渐转变为第三腔室9，由所述低压气体和所述高压物流形成的气液混合物通过排出口6排出，排出时的背压为第三压力源P3，形成三角转子压缩机的气体排出过程，在所述第二压力源P2大于所述第一压力源P1的情况下，所述三角转子2就可以以压力差为动力实现旋转以及气液的混合和压缩，基于以上运动关系，所述中心轴3的转速是所述三角转子2自转速度的三倍，所述三角转子2自转一周，每个腔室做功三次，且三角转子2不能反转，只能单向旋转。
在本申请的一个实施例中，可通过电动机、汽油机或柴油机输入动力带动所述中心轴3转动，中心轴3的外齿圈31与所述三角转子2的内齿圈24紧密咬合，带动三角转子2运动，并可通过调整电动机、汽油机或柴油机动力源转速来控制流量与压力。
上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。
Claims (11)
1.一种石油天然气三角转子压缩机，其特征在于，包括缸体(1)，在所述缸体(1)内设置有三角转子(2)和中心轴(3)，所述三角转子(2)转动安装在所述中心轴(3)上，在所述缸体(1)一侧的侧壁上设有第一入料口(4)和排出口(6)，在所述缸体(1)另一侧的侧壁上设有第二入料口(5)，所述第一入料口(4)通过管道与第一压力源相连通，所述第二入料口(5)通过管道与第二压力源相连通，所述排出口(6)通过管道与外接设备相连接，并且所述第一压力源的压力小于所述第二压力源的压力，使得所述三角转子(2)单向旋转；所述三角转子(2)以所述中心轴(3)为中心在所述缸体(1)内偏心旋转，从而在所述缸体(1)的内部形成第一腔室(7)、第二腔室(8)和第三腔室(9)，所述第一腔室(7)与所述第一入料口(4)对应设置，所述第二腔室(8)与所述第二入料口(5)对应设置，所述第三腔室(9)与所述排出口(6)对应设置。
2.根据权利要求1所述的石油天然气三角转子压缩机，其特征在于，所述三角转子(2)包括转子本体(21)，在所述转子本体(21)的三个侧壁上分别设置有与所述缸体(1)的内壁线性贴合的曲面，使得所述转子本体(21)在转动过程中与所述缸体(1)的内壁保持线性贴合。
3.根据权利要求2所述的石油天然气三角转子压缩机，其特征在于，在所述转子本体(21)的三个侧壁上分别设置有凹坑部(23)，所述凹坑部(23)与所述缸体(1)共同形成了三个腔室的空间。
4.根据权利要求2所述的石油天然气三角转子压缩机，其特征在于，在所述转子本体(21)的中部设有中心孔(22)，所述中心孔(22)与所述中心轴(3)偏心配合使得所述转子本体(21)绕所述中心轴(3)公转的同时，所述转子本体(21)又以自身为中心自转。
5.根据权利要求4所述的石油天然气三角转子压缩机，其特征在于，在所述中心轴(3)的外壁上设有外齿圈(31)，在所述中心孔(22)的内壁设有内齿圈(24)，所述三角转子(2)在转动时所述外齿圈(31)与所述内齿圈(24)相互啮合。
6.根据权利要求5所述的石油天然气三角转子压缩机，其特征在于，所述内齿圈(24)与所述外齿圈(31)的齿数之比为3:2。
7.根据权利要求1所述的石油天然气三角转子压缩机，其特征在于，所述缸体(1)为“8”字形结构。
8.根据权利要求1所述的石油天然气三角转子压缩机，其特征在于，所述的三角转子(2)旋转的动力源为来自于所述第二入料口(5)的第二压力源与所述排出口(6)的压力差。
9.根据权利要求1所述的石油天然气三角转子压缩机，其特征在于，所述的三角转子(2)的驱动力为电动机、汽油机或柴油机中任意一种，通过驱动所述中心轴(3)带动所述三角转子(2)旋转。
10.一种如权利要求1至9任一项所述的石油天然气三角转子压缩机的使用方法，其特征在于，需要增压的低压气体作为第一压力源通过第一入料口(4)进入所述缸体(1)的第一腔室(7)内，所述第一腔室(7)在所述三角转子(2)旋转的过程中容积逐渐增加并形成三角转子压缩机的吸气过程；
位于所述第一腔室(7)内的所述低压气体与所述第一腔室(7)共同向所述第二入料口(5)运动并逐渐转变为第二腔室(8)，所述第一腔室(7)的容积逐渐缩小使得所述低压气体被压缩，形成三角转子压缩机的气体压缩过程；
由气体或液体形成的高压物流作为所述第二压力源通过第二入料口(5)进入第二腔室(8)并与所述低压气体混合，形成三角转子压缩机的二次进料过程；
位于所述第二腔室(8)内的气液混合物与所述第二腔室(8)共同向所述排出口(6)运动并逐渐转变为第三腔室(9)，所述第二腔室(8)的容积逐渐缩小使得所述气液混合物被压缩，形成三角转子压缩机的做功过程；
由所述低压气体和所述高压物流形成的气液混合物通过排出口(6)排出，排出时的背压为第三压力源形成三角转子压缩机的气体排出过程。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述第二压力源大于所述第一压力源的情况下，所述三角转子(2)以压力差为动力实现旋转以及气液的混合和压缩，所述中心轴(3)的转速是所述三角转子(2)自转速度的三倍，所述三角转子(2)自转一周，每个腔室做功三次，且三角转子(2)单向旋转。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |