CN1884834A - 一种双螺杆混输泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双螺杆混输泵，包括相互啮合的一对转子和保持转子位置的同步齿轮，转子与壳体共同组成工作腔；转子两端分布着径向力轴承和轴向力轴承；壳体为上布置有吸入口和排出口，吸入和排出道设置在壳体内；转子工作腔壁上布置有卸荷装置，同时开设喷液孔口；所述转子上镜像对称布置两个螺距由吸入端至排出端逐渐缩小的螺旋工作段，转子型线采用工作腔完全封闭的共轭齿型型线。该泵轴向力相互抵消，针对高含液和高含气情况分别采用相应措施，使得本发明所述双螺杆泵可以到达更高的工作压力，能够适应各种工况，可以很好的满足油气混合物输送的要求。

Description

一种双螺杆混输泵

                         技术领域

本发明属于机械工程技术领域，特别涉及一种双螺杆混输泵。

                         背景技术

石油和天然气开采中通常油、气伴生，传统的方法是将油、气分离后分别输送，而油气混输技术是以一台同时进行多相混输的多相泵同时输送液、气组分。与传统方式相比，它具有明显的经济效益，尤其适合远距离输送。双螺杆混输泵具有良好的特性，因而受到了世界各大石油公司的重视，也是目前应用比较多的一种油气混输泵，但是当被输送介质气体含量较高、排出压力较大的情况下，已有的双螺杆混输泵的就会出现排温过高、效率过低的问题。究其原因主要是，现有双螺杆混输泵大都采用的是传统的普通双螺杆泵的非啮合齿型、等螺距的转子结构，因而介质输送过程中混输泵内部不存在内压缩过程，当介质以液体为主时泵的效率很好，但是当介质以气体为主时泵的排压太高则排温就会急剧上升，同时效率非常低，从而限制了此时的排出压力。此外，有一些用螺杆压缩机改造的双螺杆混输泵，工作过程中有内压缩阶段，能够在高气体含量时很好的运行，但是当液体含量达到一定比例时，由于液体的不可压缩性质，使得内部压力急剧升高，.机器就没有办法正常安全地工作。

当前，随着石油资源的逐渐紧缺，对海洋石油、边际油田和老油田的再开发受到重视，与此相伴的油气混合物高压远距离输送和后期油田高含气原油输送问题就变得非常突出。

                         发明内容

本发明的目的在于提供一种双螺杆混输泵，该混输泵能够克服已有螺杆混输泵的缺点，适合高压力、高含气率油气混合物的输送。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双螺杆混输泵，包括一对相互啮合的转子，转子的一端安装有一对保持转子位置的同步齿轮，其特征在于：

所述的转子分别镜像对称布置着两个形状、尺寸相同、旋向相反的螺旋段，螺旋段的螺距由吸入端至排出端逐渐减小，螺旋段的型线采用与工作腔完全封闭的共轭齿型型线；

相互啮合的转子与嵌套式壳体共同组成对工质进行增压和输送的工作腔；每只转子两端布置有径向力轴承和轴向力轴承；

壳体为上布置有吸入口和排出口，吸入和排出道设置在壳体内，介质由吸入口进入机体后分为两路由转子两端吸入，经增压后由中间段汇流，经排出口排出；

每只转子两端工作腔壁上布置有若干个卸荷装置，在工作腔壁上开设有喷液孔口，该喷液孔口与输液管连通。

本发明所述的双螺杆混输泵转子采用了在转子上对称布置两个形状、尺寸相同、旋向相反的螺旋段，介质分为两路在两端对称的进行增压、输送，因此转子所受轴向负荷可以相互抵消，理论上转子所受轴向力为零。本发明所述螺杆混输泵采用工作腔完全封闭的共轭齿型型线，且转子螺旋段的螺距由吸入端至排出端逐渐减小，使得被输送介质在工作腔中有内压缩的过程，更适于高气体含量介质的输送。

本发明所述的双螺杆混输泵在工作腔内壁上布置有轴向分布的若干卸荷阀。当液体含量过高，工作腔内压力过高时，高压液体可以通过卸荷阀排出，从而保证泵的可靠运行。

本发明所述的双螺杆混输泵在工作腔内壁还开设了喷液孔口，当被输送介质全部为气体时，通过喷液孔口喷射液体来对气体进行降温，同时有利于工作腔的密封。

由于本发明独特的结构设计，使得转子轴向力相互抵消，泵能够承受更高的压力。同时，针对高含液和高含气情况分别采用相应措施，使得本发明所述双螺杆泵能够适应各种工况，可以很好的满足油气混合物输送的要求。

                         附图说明

图1是本发明的双螺杆混输泵横截面结构示意图；

图2是本发明的双螺杆混输泵纵截面结构示意图；

图3式本发明的双螺杆混输泵转子结构示意图；

图4是本发明的双螺杆混输泵一种转子型线示意图。

下面结合附图对本发明的做进一步的详细说明，以便更清楚的理解本发明的实现方式和特点。

                       具体实施方式

按照本发明的技术方案，本发明的一种双螺杆混输泵，包括相互啮合的一对转子和保持转子位置的同步齿轮，转子与壳体共同组成对工质进行增压和输送的工作腔；转子两端分布着径向力轴承和轴向力轴承；壳体为上布置有吸入口和排出口，吸入和排出道设置在壳体内；转子工作腔壁上布置有卸荷装置，同时开设喷液孔口。

上述双螺杆混输泵每只转子上对称布置两段形状、尺寸相同、旋向相反的螺旋段，同一转子上的两个螺旋段的旋向相反。型线采用与工作腔完全封闭的共轭齿型型线，且转子螺旋段的螺距由吸入端至排出端逐渐减小，同一转子的两段螺旋段螺距变化率相同。这种对称结构使得转子上的轴向力相互抵消；工作腔完全封闭的共轭型线保证了输送过程中内泄漏的减小，利于增压；螺距的变化使得被输送气体在工作腔内有内压缩的过程，从而能够达到更高的输送压力和更高的效率。

转子的螺旋段的螺距和螺距变化及螺旋段总长，根据设计工况压力比来确定。

上述双螺杆混输泵一端布置有一对同步齿轮，它们与转子同步转动，以保证转子实际运转中的齿面有一个合理的啮合间隙和两只转子相位的协调。

上述双螺杆混输泵每只转子两端有径向力轴承来承担转子的径向受力，在一端有轴向力轴承，主要起到承担不平衡力和齿轮啮合轴向力以及保持运动系统的轴向位置。

上述双螺杆混输泵在两只转子的工作段分别布置若干个卸荷阀，这些卸荷阀具有设定的开启压力值(卸荷压力)。当被输送介质中液体含量过高，工作腔内的压力逐渐升高、内容积逐渐减小，工作腔内压力超过开启压力时，不可压缩的高压液体可以通过卸荷阀的阀口排出；这种结构保证了混输泵在各种气、液混合比例的情况下都能够可靠地工作。

上述双螺杆混输泵在每只转子两端的工作腔内壁上开设的喷液孔口，当被输送介质中气体含量过高，温度升高时，工作腔内工作温度超过设定值时，通过温度传感器和自动控制喷液孔口对工作腔进行喷射液体，对工作腔内气体进行降温冷却，即保证了机器的正常运行，又有利于工作腔的密封。喷射的液体可以在输送系统管路排出管路上设置一储液器来提供，另外温度传感器布设在混输泵的排出口处。

以下是发明人给出的具体实施例：

参见图1、图2，本发明的一种双螺杆混输泵，包括一对相互啮合的第一转子1和第二转子5，第一转子1和第二转子5上各自有两个旋向相反的螺旋段。转子1两端布置有径向力轴承2和11，轴向力轴承10；转子5两端布置着径向力轴承3和6，轴向力轴承7。在转子1和5的一端有一对相互啮合的同步齿轮8和9。壳体4为嵌套式结构，它与转子1、5共同组成了对介质进行输送、增压的工作腔，吸入口12和排出口13设置在壳体4上。在壳体4上开设喷液孔口，它们与输液管15连通。若干卸荷阀14在壳体4上，对应着转子1、5两端的螺旋工作腔，卸荷阀阀口在工作腔壁上，外侧有压力控制机构来控制卸荷阀阀口开启压力。

参见图1、图2，吸入和排出通道布置在嵌套式壳体4内。被输送介质由吸入口12进入并分为两路，分别由转子1、5的两端吸入，经过输送、增压后在中间段汇合并由排出口13排出。当介质中液体含量过大时，多余的高压液体由卸荷阀14在工作腔壁上的阀口排出，最终与其它增压后的介质汇流一同自排出口13排出。

参见图3，每只转子上都有呈镜像对称的两个螺旋段，它们形状、尺寸相同、旋向相反，并且每个螺旋段的螺距由吸入端至排出端逐渐减小(x1，x2，…，xn)，使得工作腔的容积由吸入端至排出端逐渐缩小。

参见图4，转子螺旋部分的型线采用工作腔完全封闭的共轭齿型型线。这种齿型转子的对应部分齿曲线满足啮合原理，相互共轭，形成的转子工作腔完全密封，有效的降低混输泵的内泄漏。为了说明问题，图4给出了一个此种型线的例子。

Claims (5)

1.一种双螺杆混输泵，包括一对相互啮合的转子，转子的一端安装有一对保持转子位置的同步齿轮，其特征在于：

所述的转子分别镜像对称布置着两个形状、尺寸相同、旋向相反的螺旋段，螺旋段的螺距由吸入端至排出端逐渐减小，螺旋段的型线采用与工作腔完全封闭的共轭齿型型线；

相互啮合的转子与嵌套式壳体共同组成对工质进行增压和输送的工作腔；每只转子两端布置有径向力轴承和轴向力轴承；

壳体为上布置有吸入口和排出口，吸入和排出道设置在壳体内，介质由吸入口进入机体后分为两路由转子两端吸入，经增压后由中间段汇流，经排出口排出；

每只转子两端工作腔壁上布置有若干个卸荷装置，在工作腔壁上开设有喷液孔口，该喷液孔口与输液管连通。

2.如权利1所述的双螺杆混输泵，其特征在于，所述的输液管上还设置有用于控制输液管喷液的自动阀，排出口处设置有温度传感器。

3.如权利2所述的双螺杆混输泵，其特征在于，所述的输液管的排出管路上连接有用于提供冷却液体的储液器。

4.如权利1所述的双螺杆混输泵，其特征在于，所述的同步齿轮与转子同步转动，保证转子的相位和啮合间隙。

5.如权利1所述的双螺杆混输泵其特征在于，所述的轴向力轴承布置在转子的任意一端。