CN112682010A - 一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置，包括第二连接管和第一连接管，所述第二连接管和第一连接管的一端均固定有一个连接环，所述第一连接管的一侧设有第一输送管。本发明相较于传统的板孔节流装置，通过自励振荡的超声速气嘴，液滴经过脉冲激波提升雾化效果，且喷嘴出口为超声速状态，使得雾化后的气液两项物具有足够的动能克服重力，达到较好的气流举升性能，相较于其他排水采气方法或装置，自励超声速喷流雾化装置具有成本低、结构简单、无辅助机械或能源系统的优点，可长期布置井底用于提高采气效率，稳定性和可靠性高，同时还提高了管道连接的稳定性，有效地防止气体的泄露。
Description
技术领域
本发明涉及天然气技术领域，尤其涉及一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置。
背景技术
天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料，天然气主要用途是作燃料，可制造炭黑、化学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。天然气主要由气态低分子烃和非烃气体混合组成。
目前，在天然气开采过程中，井底压力和天然气流速随开采时间逐步降低，使得气藏产出水或凝析液不能随气流排出，而形成“气井积液”现象，影响了天然气开采的效率和产量，严重时导致气井停产，并且在进行气体传输时，容易发生管道连接不稳定的情况，造成气体泄露。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置，
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置，节流装置安装在第一输送管和第二输送管之间，节流装置包括依次连接的第一连接管、旋流喷嘴、气嘴、第二连接管，第一连接管一端通过法兰盘与第一输送管连接，另一端连接有旋流喷嘴，第二连接管一端通过法兰盘与第二输送管连接，另一端连接有气嘴，圆锥形的旋流喷嘴与圆锥形的气嘴的小口端相连通，在气嘴和旋流喷嘴连接处、以及气嘴的侧壁相对的一侧分别开有一对开口，且同一侧的两个开口为一组，同一组内的两个开口上共同固定有回流管。
在两个回流管上套设有与两个回流管所在平面垂直的固定环，气嘴外壁的两侧均固定有两个限位板，气嘴的外壁两侧分别设置有一对安装板，固定环分别卡在同一侧的两个限位板中，限制两个回流管的振动。
所述第一输送管和第二输送管上均设有外螺纹，所述第一连接管和第二连接管内均设有和外螺纹对应的内螺纹，所述第一输送管的一端延伸至第一连接管，所述第二输送管的一端延伸至第二连接管，且两个外螺纹分别和两个内螺纹相互螺合。
所述气嘴和旋流喷嘴为一体成型。
所述回流管采用聚乙烯材质制成，第一输送管和第二输送管均采用碳素钢材质制成。
本发明的有益效果是：本发明相较于传统的板孔节流装置，通过自励振荡的超声速气嘴，液滴经过脉冲激波提升雾化效果，且喷嘴出口为超声速状态，使得雾化后的气液两相物具有足够的动能克服重力，达到较好的气流举升性能，相较于其他排水采气方法或装置，自励超声速喷流雾化装置具有成本低、结构简单、无辅助机械或能源系统的优点，可长期布置井底用于提高采气效率，稳定性和可靠性高，同时还提高了管道连接的稳定性，有效地防止气体的泄露。
附图说明
图1为本发明的具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置的连接状态图；
图2为本发明的具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置回流管的连接状态图；
图3为本发明的具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置的结构示意图；
图4为本发明的具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置固定环的结构示意图；
图5为本发明的具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置连接环的结构示意图；
图6为本发明的具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置气嘴和旋流喷嘴的连接状态图。
图中：1第一输送管、2连接环、3第一连接管、4回流管、5固定环、6安装板、7第二连接管、8第二输送管、9气嘴、10限位板、11旋流喷嘴、12螺钉、13内螺纹、14密封垫、15螺栓、16第一通孔、17开口、18螺母。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-4所示，本发明的具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置，节流装置安装在第一输送管1和第二输送管8之间，节流装置包括依次连接的第一连接管3、旋流喷嘴11、气嘴9、第二连接管7，第一连接管3一端通过法兰盘与第一输送管1连接，另一端连接有旋流喷嘴11，第二连接管7一端通过法兰盘与第二输送管8连接，另一端连接有气嘴9，圆锥形的旋流喷嘴11与圆锥形的气嘴9的小口端相连通，在气嘴9和旋流喷嘴11连接处、以及气嘴9的侧壁相对的一侧分别开有一对开口17，且同一侧的两个开口17为一组，同一组内的两个开口17上共同固定有回流管4。
在两个回流管4上套设有与两个回流管4所在平面垂直的固定环5，气嘴9外壁的两侧均固定有两个限位板10，气嘴9的外壁两侧分别设置有一对安装板6，固定环5分别卡在同一侧的两个限位板10中，限制两个回流管4的振动。
所述第一输送管1和第二输送管8上均设有外螺纹，所述第一连接管3和第二连接管7内均设有和外螺纹对应的内螺纹13，所述第一输送管1的一端延伸至第一连接管3，所述第二输送管8的一端延伸至第二连接管7，且两个外螺纹分别和两个内螺纹13相互螺合。
所述气嘴9和旋流喷嘴11为一体成型。
所述回流管4采用聚乙烯材质制成，第一输送管1和第二输送管8均采用碳素钢材质制成。
本发明中，在使用时，根据等熵流动流体力学理论，井底高压低速气流通过第二连接管流入到气嘴时，由于气嘴截面减小使得气流被压缩，气流速度不断被提高，在气嘴和旋流喷嘴的连接处达到临界状态，气流速度提升到当地声速，气嘴和旋流喷嘴的连接处的压力高于气嘴减缩段压力，气流在回流管内产生自励回流，使得气嘴和旋流喷嘴的连接处的临界状态气流产生自励振荡，处于振荡模态的临界气流经过旋流喷嘴时，气流被加速达到超声速状态，超声速气流的方向受振荡气流的干扰，而产生脉冲性激波和旋流模式，从而喷出旋流喷嘴，天然气中的气液两项混合物由于受到振荡超声速旋流的剪切和掺混作用，液相工质的粒径进一步被破碎减小，从而实现了自励超声速雾化作用，本发明相较于传统的板孔节流装置，通过自励振荡的超声速气嘴，液滴经过脉冲激波提升雾化效果，且喷嘴出口为超声速状态，使得雾化后的气液两项物具有足够的动能克服重力，达到较好的气流举升性能，相较于其他排水采气方法或装置，自励超声速喷流雾化装置具有成本低、结构简单、无辅助机械或能源系统的优点，可长期布置井底用于提高采气效率，稳定性和可靠性高，同时还提高了管道连接的稳定性，有效地防止气体的泄露。
实施例1
如图1-6所示，一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置,包括第二连接管7和第一连接管3，方便输送天然气，第二连接管7和第一连接管3的一端均固定有一个连接环2，第一连接管3的一侧设有第一输送管1，第二连接管7的一侧设有第二输送管8，第一输送管1和第二输送管8的一端均固定有另一个连接环2，且同一侧的两个连接环2为一组，同一组内的两个连接环2之间可拆卸连接，第一连接管3的另一端连接有旋流喷嘴11，第二连接管7的另一端连接有气嘴9，且旋流喷嘴11的一端连接在气嘴9的一端，便于调节天然气气流速度；
气嘴9和旋流喷嘴11的两侧均设有开口17，且同一侧的两个开口17为一组，同一组内的两个开口17上共同固定有回流管4,气嘴9和旋流喷嘴11为一体成型,回流管4的两端分别焊接在同一侧的两个开口17上,回流管4采用聚乙烯材质制成,第一输送管1和第二输送管8均采用碳素钢材质制成，在回流管4的作用下，方便产生脉冲性激波和旋流模式，从而提升雾化效果。
本发明中，两个回流管4上均套设有固定环5，两个固定环5的两端均固定有安装板6，同一侧的两个安装板6为一组，同一组内其中一个安装板6上设有第二通孔，且该组内另一个安装板6上设有和第二通孔对应的螺纹盲孔，第二通孔内贯穿设有螺钉12，螺钉12的一端延伸至螺纹盲孔内，便于安装,气嘴9的两侧均固定有两个限位板10，且同一侧的两个限位板10分别位于一个固定环5的两侧，方便提高固定环5的稳定性。
实施例2
如图1-6所示，一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置,包括第二连接管7和第一连接管3，方便输送天然气，第二连接管7和第一连接管3的一端均固定有一个连接环2，第一连接管3的一侧设有第一输送管1，第二连接管7的一侧设有第二输送管8，第一输送管1和第二输送管8的一端均固定有另一个连接环2，且同一侧的两个连接环2为一组，同一组内的两个连接环2之间可拆卸连接，第一连接管3的另一端连接有旋流喷嘴11，第二连接管7的另一端连接有气嘴9，且旋流喷嘴11的一端连接在气嘴9的一端，便于调节天然气气流速度；
气嘴9和旋流喷嘴11的两侧均设有开口17，且同一侧的两个开口17为一组，同一组内的两个开口17上共同固定有回流管4,气嘴9和旋流喷嘴11为一体成型,回流管4的两端分别焊接在同一侧的两个开口17上,回流管4采用聚乙烯材质制成,第一输送管1和第二输送管8均采用碳素钢材质制成，在回流管4的作用下，方便产生脉冲性激波和旋流模式，从而提升雾化效果。
本发明中，两个回流管4上均套设有固定环5，两个固定环5的两端均固定有安装板6，同一侧的两个安装板6为一组，同一组内其中一个安装板6上设有第二通孔，且该组内另一个安装板6上设有和第二通孔对应的螺纹盲孔，第二通孔内贯穿设有螺钉12，螺钉12的一端延伸至螺纹盲孔内，便于安装,气嘴9的两侧均固定有两个限位板10，且同一侧的两个限位板10分别位于一个固定环5的两侧，方便提高固定环5的稳定性。
本发明中，同一组内的两个连接环2之间共同设有密封垫14，防止天然气泄露，连接环2上等间距设有多个第一通孔16，密封垫14上设有多个和第一通孔16对应的第三通孔，同一侧的两个第一通孔16和第三通孔为一组，同一组中其中一个第一通孔16内贯穿设有螺栓15，螺栓15的一端贯穿第三通孔和另一个第一通孔16并延伸至其中一个连接环2的一侧，螺栓15上螺纹套接有螺母18,第一通孔16的数量为8-10个，方便固定和拆卸，同时还提高了密封垫14的牢固性，与实施例1相比，本实施例能有效的防止天然气泄露，提高了安全性。
实施例3
如图1-6所示，，一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流器装置,包括第二连接管7和第一连接管3，方便输送天然气，第二连接管7和第一连接管3的一端均固定有一个连接环2，第一连接管3的一侧设有第一输送管1，第二连接管7的一侧设有第二输送管8，第一输送管1和第二输送管8的一端均固定有另一个连接环2，且同一侧的两个连接环2为一组，同一组内的两个连接环2之间可拆卸连接，第一连接管3的另一端连接有旋流喷嘴11，第二连接管7的另一端连接有气嘴9，且旋流喷嘴11的一端连接在气嘴9的一端，便于调节天然气气流速度；
气嘴9和旋流喷嘴11的两侧均设有开口17，且同一侧的两个开口17为一组，同一组内的两个开口17上共同固定有回流管4,气嘴9和旋流喷嘴11为一体成型,回流管4的两端分别焊接在同一侧的两个开口17上,回流管4采用聚乙烯材质制成,第一输送管1和第二输送管8均采用碳素钢材质制成，在回流管4的作用下，方便产生脉冲性激波和旋流模式，从而提升雾化效果。
本发明中，两个回流管4上均套设有固定环5，两个固定环5的两端均固定有安装板6，同一侧的两个安装板6为一组，同一组内其中一个安装板6上设有第二通孔，且该组内另一个安装板6上设有和第二通孔对应的螺纹盲孔，第二通孔内贯穿设有螺钉12，螺钉12的一端延伸至螺纹盲孔内，便于安装,气嘴9的两侧均固定有两个限位板10，且同一侧的两个限位板10分别位于一个固定环5的两侧，方便提高固定环5的稳定性。
本发明中，第一输送管1和第二输送管8上均设有外螺纹，第一连接管3和第二连接管7内均设有和外螺纹对应的内螺纹13，第一输送管1的一端延伸至第一连接管3，第二输送管8的一端延伸至第二连接管7，且两个外螺纹分别和两个内螺纹13相互螺合，便于连接和拆卸，与实施例2相比，本实施例能根据需求快速安装和拆卸第一输送管1和第二输送管8，提高了安装和拆卸的效率，节省了时间。
本发明中，在使用时，根据等熵流动流体力学理论，井底高压低速气流通过第二连接管7流入到气嘴9时，由于气嘴9截面减小使得气流被压缩，气流速度不断被提高，在气嘴9和旋流喷嘴11的连接处达到临界状态，气流速度提升到当地声速，气嘴9和旋流喷嘴11的连接处的压力高于气嘴9减缩段压力，气流在回流管4内产生自励回流，使得气嘴9和旋流喷嘴11的连接处的临界状态气流产生自励振荡，处于振荡模态的临界气流经过旋流喷嘴11时，气流被加速达到超声速状态，超声速气流的方向受振荡气流的干扰，而产生脉冲性激波和旋流模式，从而喷出旋流喷嘴11，天然气中的气液两项混合物由于受到振荡超声速旋流的剪切和掺混作用，液相工质的粒径进一步被破碎减小，从而实现了自励超声速雾化作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置，节流装置安装在第一输送管(1)和第二输送管(8)之间，其特征在于，节流装置包括依次连接的第一连接管(3)、旋流喷嘴(11)、气嘴(9)、第二连接管(7)，第一连接管(3)一端通过法兰盘与第一输送管(1)连接，另一端连接有旋流喷嘴(11)，第二连接管(7)一端通过法兰盘与第二输送管(8)连接，另一端连接有气嘴(9)，圆锥形的旋流喷嘴(11)与圆锥形的气嘴(9)的小口端相连通，在气嘴(9)和旋流喷嘴(11)连接处、以及气嘴(9)的侧壁相对的一侧分别开有一对开口(17)，且同一侧的两个开口(17)为一组，同一组内的两个开口(17)上共同固定有回流管(4)。
2.根据权利要求1所述具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置，其特征在于，在两个回流管(4)上套设有与两个回流管(4)所在平面垂直的固定环(5)，气嘴(9)外壁的两侧均固定有两个限位板(10)，气嘴(9)的外壁两侧分别设置有一对安装板(6)，固定环(5)分别卡在同一侧的两个限位板(10)中，限制两个回流管(4)的振动。
3.根据权利要求1所述具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置，其特征在于，所述第一输送管(1)和第二输送管(8)上均设有外螺纹，所述第一连接管(3)和第二连接管(7)内均设有和外螺纹对应的内螺纹(13)，所述第一输送管(1)的一端延伸至第一连接管(3)，所述第二输送管(8)的一端延伸至第二连接管(7)，且两个外螺纹分别和两个内螺纹(13)相互螺合。
4.根据权利要求1所述具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置，其特征在于，所述气嘴(9)和旋流喷嘴(11)为一体成型。
5.根据权利要求1所述具有自励振荡模式的超声速雾化节流装置，其特征在于，所述回流管(4)采用聚乙烯材质制成，第一输送管(1)和第二输送管(8)均采用碳素钢材质制成。
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- 2020-12-28 CN CN202011585704.1A patent/CN112682010A/zh active Pending
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