CN113803272B - 一种天然气加压输送装置及方法 - Google Patents

一种天然气加压输送装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天然气加压输送装置及方法，包括底座和设置在其上端的压缩输送箱，所述压缩输送箱左右两端贯穿有一个转子轴，所述转子轴右端连接用于带动其转动的驱动电机，位于压缩输送箱内部的转子轴上等间距设有若干个用于对空气进行离心压缩的离心盘，所述离心盘外侧的压缩输送箱内壁设有隔离环，本发明针对现有装置的弊端进行设计，可以对天然气进行压缩输送，并且通过对转子轴进行改进使得转子轴内部中空，从而内部轴线位置进行制冷，另外在外壳上搭配循环的制冷通道，还配置有水蒸发吸热和空气对外做功降温的方式，保证了再回流制冷的时候的制冷效果，保证了天然气压缩输送过程的安全性，实用性强。

Description

一种天然气加压输送装置及方法
技术领域
本发明涉及天然气输送技术领域，具体是一种天然气加压输送装置及方法。
背景技术
然气加气站通过天然气压缩系统压缩天然气后以压缩天然气(CNG)形式向天然气汽车(NGV)和大型CNG子站车提供燃料。天然气管线中的天然气先经过天然气压缩系统的过滤器净化处理后，再由天然气压缩系统的压缩机组将天然气压缩到最高25Mpa，最后通过售气机给车辆加气。
天然气在压缩时一般会用到离心压缩机，离心压缩机也叫“涡烨压缩机”，压缩机的一种。结构和操作原理同离心鼓风机相似，但总是多级式的，能使气体获得较高压强，处理量较大，效率较高。排气压力高于0.015兆帕、气体主要沿着径向流动的透平压缩机，又称径流压缩机。排气压力低于0.2兆帕的，一般又称为离心鼓风机。离心压缩机广泛用于各种工艺流程中，用来输送空气、各种工艺气体或混合气体，并提高其压力。
离心压缩机在压缩天然气的时候会对天然气做功，从而使得天然气温度升高，然而天然气本身为易燃易爆气体，所以不可以使得天然气温度过高，但是现有的离心压缩输送装置在进行输送气体时无法对气体进行降温，基于此，现在提供一种可以高效降温的天然气加压输送装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然气加压输送装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种天然气加压输送装置，包括底座和设置在其上端的压缩输送箱，所述压缩输送箱左右两端贯穿有一个转子轴，所述转子轴右端连接用于带动其转动的驱动电机，位于压缩输送箱内部的转子轴上等间距设有若干个用于对空气进行离心压缩的离心盘，所述离心盘外侧的压缩输送箱内壁设有隔离环，隔离环左侧的压缩输送箱中设有用于蓄压的稳压腔，稳压腔所在的压缩输送箱左上侧设有用于排气的输气排管，所述压缩输送箱右上侧设有用于输入常压天然气的天然气进口；
所述转子轴和压缩输送箱上设有用于对天然气进行降温的散热组件。
作为本发明进一步的方案：所述散热组件包括设置转子轴内部的冷气通道，所述离心盘内部设有与冷气通道连通的散热内腔，所述转子轴右端和驱动电机之间设有用于促进外接冷空气进入的进气件，所述压缩输送箱右端设有用于将转子轴伸出端包裹的缓存箱，所述转子轴左端外侧分布有若干个喷气的喷气孔，所述隔离环内部设有便于气流行走的散热腔，每个散热腔中设有用于引导气流流动的隔板，相邻散热腔之间通过设置在压缩输送箱内部的导流通道连通，最右侧的散热腔上设有用于排气的排气端口，最左侧的散热腔与缓存箱内腔连通，这样沿着冷气通道向左流动的气流沿着喷气孔进入缓存箱中，随后沿着导流通道依次流过散热腔，从而从外侧对气流进行降温，之前沿着冷气通道是对位于内侧的轴线进行降温，为了保证外侧降温的效果，所述缓存箱上设有用于对其进行降温的蒸发吸热件。
作为本发明进一步的方案：所述蒸发吸热件包括设置在缓存箱左端的吹气结构，所述吹气结构的排气端设有回气管，所述回气管下侧设有一个吸水管，所述吸水管下端延伸至集水箱内部，所述吸水管右侧的回气管上设有用于限制气流单向流动的排气单向阀，所述回气管左侧通过若干个分气管用于缓存箱的进气口连通，在吹气结构的作用下，高速气流沿着回气管流动，然后沿着分气管进入缓存箱中，根据文丘里原理可以得知，这种高速气流会在吸水管上端口产生负压，从而促使集水箱中的水向上流动，从而在分气管中形成水雾和空气的混合物。
作为本发明进一步的方案：所述吹气结构包括设置在缓存箱左端的活塞箱，活塞箱上设有至少两个对称设置的活塞通道，每个活塞通道中都滑动配合有一个活塞块，所述活塞块与缓存箱之间通过复位弹簧连接固定，所述活塞块右端设有贯穿缓存箱上的滑动孔的滑动杆，所述滑动杆右端设有抵压轮，所述转子轴左端面阵列分布有与活塞块相对应的凸起，所述活塞箱上设有用于单向进气的进气单向阀。
作为本发明进一步的方案：所述冷气通道内部设有用于引导冷空气进入散热内腔中的引导件，所述引导件为延伸至散热内腔内部的导流盘，所述导流盘通过定位杆与冷气通道内壁连接固定，所述导流盘中间位置设有用于将气流向四周分散的引导锥。
作为本发明进一步的方案：所述进气件包括与冷气通道连通的初级冷却管，所述初级冷却管与转子轴同轴设置，所述初级冷却管右端设有与进气管，进气管内部设有锥型通道，所述进气管右端外侧阵列分布有若干个空气进口，每个空气进口处都设有用于引导空气进入的进气口，所述初级冷却管的直径小于冷气通道的内径，在进气管快速转动时，空气会沿着锥型通道内部锥形面流动，从而被引导压缩，当空气沿着初级冷却管进入冷气通道的较大空间时，空气会向外膨胀，进而对外做功，此时空气自身温度会降低。
作为本发明再进一步的方案：所述初级冷却管表面设有用于增大散热面的散热翅片，所述散热翅片左侧的初级冷却管上设有吹气的扇叶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对现有装置的弊端进行设计，可以对天然气进行压缩输送，并且通过对转子轴进行改进使得转子轴内部中空，从而内部轴线位置进行制冷，另外在外壳上搭配循环的制冷通道，还配置有水蒸发吸热和空气对外做功降温的方式，保证了再回流制冷的时候的制冷效果，保证了天然气压缩输送过程的安全性，实用性强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明内部的结构示意图。
图3为本发明中导流盘的结构示意图。
图4为本发明中离心盘的结构示意图。
图5为本发明中转子轴的结构示意图。
其中：底座11、转子轴12、喷气孔13、凸起14、集水箱15、吸水管16、抵压轮17、滑动杆18、活塞通道19、回气管20、排气单向阀21、活塞块22、进气单向阀23、分气管24、缓存箱25、输气排管26、稳压腔27、散热腔28、隔板29、离心盘30、导流通道31、冷气通道32、天然气进口33、初级冷却管34、锥型通道35、驱动电机36、进气口37、进气管38、散热翅片39、扇叶40、压缩输送箱41、导流盘42、散热内腔43。
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。
实施例1
请参阅图1-5，本发明实施例中，一种天然气加压输送装置，包括底座11和设置在其上端的压缩输送箱41，所述压缩输送箱41左右两端贯穿有一个转子轴12，所述转子轴12右端连接用于带动其转动的驱动电机36，位于压缩输送箱41内部的转子轴12上等间距设有若干个用于对空气进行离心压缩的离心盘30，所述离心盘30外侧的压缩输送箱41内壁设有隔离环，隔离环左侧的压缩输送箱41中设有用于蓄压的稳压腔27，稳压腔27所在的压缩输送箱41左上侧设有用于排气的输气排管26，所述压缩输送箱41右上侧设有用于输入常压天然气的天然气进口33；
由于转子轴12转动和天然气压缩会产生热能，从而使得天然气温度升高，存在安全隐患，所述转子轴12和压缩输送箱41上设有用于对天然气进行降温的散热组件，所述散热组件包括设置转子轴12内部的冷气通道32，所述离心盘30内部设有与冷气通道32连通的散热内腔43，所述转子轴12右端和驱动电机36之间设有用于促进外接冷空气进入的进气件，所述压缩输送箱41右端设有用于将转子轴12伸出端包裹的缓存箱25，所述转子轴12左端外侧分布有若干个喷气的喷气孔13，所述隔离环内部设有便于气流行走的散热腔28，每个散热腔28中设有用于引导气流流动的隔板29，相邻散热腔28之间通过设置在压缩输送箱41内部的导流通道31连通，最右侧的散热腔28上设有用于排气的排气端口，最左侧的散热腔28与缓存箱25内腔连通，这样沿着冷气通道32向左流动的气流沿着喷气孔13进入缓存箱25中，随后沿着导流通道31依次流过散热腔28，从而从外侧对气流进行降温，之前沿着冷气通道32是对位于内侧的轴线进行降温，为了保证外侧降温的效果，所述缓存箱25上设有用于对其进行降温的蒸发吸热件；
所述蒸发吸热件包括设置在缓存箱25左端的吹气结构，所述吹气结构的排气端设有回气管20，所述回气管20下侧设有一个吸水管16，所述吸水管16下端延伸至集水箱15内部，所述吸水管16右侧的回气管20上设有用于限制气流单向流动的排气单向阀21，所述回气管20左侧通过若干个分气管24用于缓存箱25的进气口连通，在吹气结构的作用下，高速气流沿着回气管20流动，然后沿着分气管24进入缓存箱25中，根据文丘里原理可以得知，这种高速气流会在吸水管16上端口产生负压，从而促使集水箱15中的水向上流动，从而在分气管24中形成水雾和空气的混合物，这样水雾在导流通道31或者散热腔28中会蒸发吸收部件上的热量，从而保证了降温效果；
所述吹气结构包括设置在缓存箱25左端的活塞箱，活塞箱上设有至少两个对称设置的活塞通道19，每个活塞通道19中都滑动配合有一个活塞块22，所述活塞块22与缓存箱25之间通过复位弹簧连接固定，所述活塞块22右端设有贯穿缓存箱25上的滑动孔的滑动杆18，所述滑动杆18右端设有抵压轮17，所述转子轴12左端面阵列分布有与活塞块22相对应的凸起14，所述活塞箱上设有用于单向进气的进气单向阀23，在转子轴12高速转动时，凸起14会对抵压轮17产生一个推动力，从而使得活塞块22在活塞通道19中滑动，这样就可以将活塞箱中的空气沿着回气管20推出，从而提供相应的雾化气流；
所述冷气通道32内部设有用于引导冷空气进入散热内腔43中的引导件，所述引导件为延伸至散热内腔43内部的导流盘42，所述导流盘42通过定位杆与冷气通道32内壁连接固定，所述导流盘42中间位置设有用于将气流向四周分散的引导锥，这样在引导锥和导流盘42的引导下，冷空气会进入散热内腔43内部，从而将离心盘30上的热量带走；
所述进气件包括与冷气通道32连通的初级冷却管34，所述初级冷却管34与转子轴12同轴设置，所述初级冷却管34右端设有与进气管38，进气管38内部设有锥型通道35，所述进气管38右端外侧阵列分布有若干个空气进口，每个空气进口处都设有用于引导空气进入的进气口37，所述初级冷却管34的直径小于冷气通道32的内径，所述初级冷却管34表面设有用于增大散热面的散热翅片39，所述散热翅片39左侧的初级冷却管34上设有吹气的扇叶40，在进气管38快速转动时，空气会沿着锥型通道35内部锥形面流动，从而被引导压缩，压缩后的空气会升温，与此同时，扇叶40快速转动，对散热翅片39表面进行降温，从而保证压缩后空气温度不变，当空气沿着初级冷却管34进入冷气通道32的较大空间时，空气会向外膨胀，进而对外做功，此时空气自身温度会降低，这样就使得进入冷气通道32中的空气温度比初始温度更低，有助于后期的散热。
本发明的工作原理是：实际使用时，通过驱动电机36带动锥型通道35转动，在锥型通道35高速转动时，冷空气会沿着进气口37进入，空气会沿着锥型通道35内部锥形面流动，从而被引导压缩，压缩后的空气会升温，与此同时，扇叶40快速转动，对散热翅片39表面进行降温，从而保证压缩后空气温度不变，当空气沿着初级冷却管34进入冷气通道32的较大空间时，空气会向外膨胀，进而对外做功，此时空气自身温度会降低，使得进入冷气通道32中的散热气流温度降低，在引导锥和导流盘42的引导下，冷空气会进入散热内腔43内部，从而将离心盘30上的热量带走，随后气体会沿着喷气孔13进入缓存箱25中，转子轴12的高速转动会带动吹气结构工作，在吹气结构的作用下，高速气流沿着回气管20流动，然后沿着分气管24进入缓存箱25中，根据文丘里原理可以得知，这种高速气流会在吸水管16上端口产生负压，从而促使集水箱15中的水向上流动，从而在分气管24中形成水雾和空气的混合物，这样水雾在导流通道31或者散热腔28中会蒸发吸收部件上的热量，从而保证了降温效果，这样通过轴线和外壳内壁散热制冷，有效的保证天然气输送前的压缩工序的安全性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

Claims (6)

1.一种天然气加压输送装置，包括底座(11)和设置在其上端的压缩输送箱(41)，所述压缩输送箱(41)左右两端贯穿有一个转子轴(12)，所述转子轴(12)右端连接用于带动其转动的驱动电机(36)，位于压缩输送箱(41)内部的转子轴(12)上等间距设有若干个用于对空气进行离心压缩的离心盘(30)，所述离心盘(30)外侧的压缩输送箱(41)内壁设有隔离环，隔离环左侧的压缩输送箱(41)中设有用于蓄压的稳压腔(27)，其特征在于，稳压腔(27)所在的压缩输送箱(41)左上侧设有用于排气的输气排管(26)，所述压缩输送箱(41)右上侧设有用于输入常压天然气的天然气进口(33)；
所述转子轴(12)和压缩输送箱(41)上设有用于对天然气进行内外双层降温的散热组件；
所述散热组件包括设置在转子轴(12)内部的冷气通道(32)，所述离心盘(30)内部设有与冷气通道(32)连通的散热内腔(43)，所述转子轴(12)右端和驱动电机(36)之间设有用于促进外接冷空气进入的进气件，所述压缩输送箱(41)右端设有用于将转子轴(12)伸出端包裹的缓存箱(25)，所述转子轴(12)左端外侧分布有若干个喷气的喷气孔(13)，所述隔离环内部设有便于气流行走的散热腔(28)，每个散热腔(28)中设有用于引导气流流动的隔板(29)，相邻散热腔(28)之间通过设置在压缩输送箱(41)内部的导流通道(31)连通，最右侧的散热腔(28)上设有用于排气的排气端口，最左侧的散热腔(28)与缓存箱(25)内腔连通，这样沿着冷气通道(32)向左流动的气流沿着喷气孔(13)进入缓存箱(25)中，随后沿着导流通道(31)依次流过散热腔(28)，从而从外侧对气流进行降温，之前沿着冷气通道(32)是对位于内侧的轴线进行降温，为了保证外侧降温的效果，所述缓存箱(25)上设有用于对其进行降温的蒸发吸热件。
2.根据权利要求1所述的天然气加压输送装置，其特征在于，所述蒸发吸热件包括设置在缓存箱(25)左端的吹气结构，所述吹气结构的排气端设有回气管(20)，所述回气管(20)下侧设有一个吸水管(16)，所述吸水管(16)下端延伸至集水箱(15)内部，所述吸水管(16)右侧的回气管(20)上设有用于限制气流单向流动的排气单向阀(21)，所述回气管(20)左侧通过若干个分气管(24)用于缓存箱(25)的进气口连通，在吹气结构的作用下，高速气流沿着回气管(20)流动，然后沿着分气管(24)进入缓存箱(25)中，根据文丘里原理可以得知，这种高速气流会在吸水管(16)上端口产生负压，从而促使集水箱(15)中的水向上流动，从而在分气管(24)中形成水雾和空气的混合物。
3.根据权利要求2所述的天然气加压输送装置，其特征在于，所述吹气结构包括设置在缓存箱(25)左端的活塞箱，活塞箱上设有至少两个对称设置的活塞通道(19)，每个活塞通道(19)中都滑动配合有一个活塞块(22)，所述活塞块(22)与缓存箱(25)之间通过复位弹簧连接固定，所述活塞块(22)右端设有贯穿缓存箱(25)上的滑动孔的滑动杆(18)，所述滑动杆(18)右端设有抵压轮(17)，所述转子轴(12)左端面阵列分布有与活塞块(22)相对应的凸起(14)，所述活塞箱上设有用于单向进气的进气单向阀(23)。
4.根据权利要求3所述的天然气加压输送装置，其特征在于，所述冷气通道(32)内部设有用于引导冷空气进入散热内腔(43)中的引导件，所述引导件为延伸至散热内腔(43)内部的导流盘(42)，所述导流盘(42)通过定位杆与冷气通道(32)内壁连接固定，所述导流盘(42)中间位置设有用于将气流向四周分散的引导锥。
5.根据权利要求4所述的天然气加压输送装置，其特征在于，所述进气件包括与冷气通道(32)连通的初级冷却管(34)，所述初级冷却管(34)与转子轴(12)同轴设置，所述初级冷却管(34)右端设有与进气管(38)，进气管(38)内部设有锥型通道(35)，所述进气管(38)右端外侧阵列分布有若干个空气进口，每个空气进口处都设有用于引导空气进入的进气口(37)，所述初级冷却管(34)的直径小于冷气通道(32)的内径，在进气管(38)快速转动时，空气会沿着锥型通道(35)内部锥形面流动，从而被引导压缩，当空气沿着初级冷却管(34)进入冷气通道(32)的较大空间时，空气会向外膨胀，进而对外做功，此时空气自身温度会降低。
6.根据权利要求5所述的天然气加压输送装置，其特征在于，所述初级冷却管(34)表面设有用于增大散热面的散热翅片(39)，所述散热翅片(39)左侧的初级冷却管(34)上设有吹气的扇叶(40)。
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