CN204163773U - 一种高压气体压力能双作用两缸活塞动力机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高压气体压力能双作用两缸活塞动力机，利用井口高压天然气作为动力来源，它主要由气缸装置、进排气装置、发电装置、曲轴装置及辅助机构组成。所述气缸装置由活塞、活塞缸、活塞连杆和十字头组成；所述进排气装置由进气凸轮、排气凸轮、凸轮轴和圆柱顶杆以及进气阀、排气阀等组成；发电装置由发电机、离合器组成；曲轴装置由曲轴，飞轮组成，辅助机构主要包括换热器，联轴器。采用二号气缸直径大于一号气缸直径。本实用新型充分利用压力能，通过双作用两缸活塞动力机将压差能转化为可利用机械能。将曲轴与发电机连接，将得到的机械能经过发电机得到电能；结构合理，无废气排放污染环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高压气体压力能双作用两缸活塞动力机，利用井口高压天然气作为动力来源，采用双作用两缸活塞动力机，高压天然气经过这种双作用两缸活塞动力机将压力能转化为机械能后用于发电，是属于机电的技术领域。
技术背景
目前大多数天然气井口压力高(一般是十几MPa到几十MPa)，但是管网输送天然气压力却相对井口压力小很多(一般是几MPa)，这之间就存在着大量的压差能。按照普通的天然气开采流程，井口出来的高压天然气就直接通过减压阀减压，再通过换热处理后输送至运输管道，这样一来大量的压差能就被浪费掉了，并且高压天然气经过减压阀时，对阀产生很大的冲击，很容易造成减压阀的损坏。如果能够设计出一种装置把这些压差能利用并转化成机械能用于做功，这样既避免了能量的浪费，同时又产生了机械能，若将这些机械能用于发电，可以产生巨大的经济效益。
发明内容
本实用新型的目的是为了充分利用压力能，提供一种高压气体压力能双作用两缸活塞动力机，使井口出来的高压天然气体经过这种装置后既有能量的转化利用，又使得气体达到管网输送压力要求。
本实用新型一种高压气体压力能双作用两缸活塞动力机，主要由气缸装置、进排气装置、发电装置、曲轴装置及辅助机构组成。所述气缸装置由活塞、活塞缸、活塞连杆和十字头组成；所述进排气装置由进气凸轮、排气凸轮、凸轮轴和圆柱顶杆以及进气阀、排气阀组成；发电装置由发电机、离合器组成；曲轴装置由曲轴，飞轮组成，辅助机构主要包括换热器，联轴器。
考虑到高压天然气在降压的时候不可能一次性的直接降到管道可以输送的压力范围，因此采用了两级降压，采用一号气缸、二号气缸，缸径逐渐增大，并且气缸采用双作用方式，实现更高效的降压工作。高压天然气在膨胀降压的过程中会伴随着温度的下降，如果温度下 降的过低，就极可能产生水合物，甚至会在管道里结冰影响气体的通行，所以为了防止温度降得过低，将每一级气缸膨胀后的排气接通至换热器，对膨胀过后的天然气进行换热，提高天然气的温度，为下一级天然气的膨胀提供基础。
在运行状态时，高压天然气经过一号气缸左进气阀进入一号气缸左侧中，同时在上一循环膨胀之后的气体经过换热后通过二号气缸左进气阀进入二号气缸左侧中，在一号气缸、二号气缸中的高压天然气同时膨胀推动一号气缸活塞、二号气缸活塞向右运动，由于一号气缸活塞和二号气缸活塞由活塞连杆连接起来之后做相同的运动，一号气缸左排出阀、二号气缸左排出阀在一号气缸活塞、二号气缸活塞快到右止点时打开，在一号气缸里膨胀之后的气体排出至换热器，经过换热之后，通过二号气缸左进气阀进入到二号气缸中，在二号气缸里膨胀之后的气体排出至换热器，经过换热之后，排出到输送管网中。此时，一号气缸活塞、二号气缸活塞都在右止点位置，一号气缸右进气阀打开，二号气缸右进气阀也打开，高压气体进入到气缸右侧里膨胀推动一号气缸活塞、二号气缸活塞向左运动，直到快要到达左止点时，一号气缸右排气阀、二号气缸右排气阀打开，在一号气缸里膨胀之后的气体排出至换热器，经过换热之后，通过二号气缸右进气阀进入到二号气缸中，在二号气缸里膨胀之后的气体排出至换热器，经过换热之后，排出到输送管网中。一号气缸、二号气缸左右进排气阀都由相应的进气凸轮、排气凸轮、凸轮轴和圆柱顶杆控制，实现一号气缸、二号气缸左右同时进气、排气，从而实现了对曲轴做功的稳定性。
本实用新型的优点：充分利用压力能，通过双作用两缸活塞动力机将压差能转化为可利用机械能。将曲轴与发电机连接，将得到的机械能经过发电机得到电能；结构合理，无废气排放污染环境。
附图说明
图1是本实用新型一种利用高压气体压力能双作用两缸活塞动力机示意图；
图2是本实用新型一号气缸进气时对应的进气凸轮位置示意图；
图3是本实用新型一号气缸进气时对应的排气凸轮位置示意图；
图4是本实用新型一号气缸进气时对应的活塞位置示意图；
图5是本实用新型曲轴与两凸轮轴上链轮位置示意图。
图中：1.发电机，2.离合器，3.联轴器，4.链条，5.链轮，6.链轮，7.链轮，8.进气凸轮，9.圆柱顶杆，10.圆柱顶杆，11.凸轮轴，12.排气凸轮，13.曲轴，14.飞轮，15.换热器， 16.左进气阀，17.一号气缸，18.右进气阀，19.左进气阀，20.二号气缸，21.右进气阀，22.左排气阀，23.活塞，24.右排气阀，25.左排气阀，26.活塞，27.右排气阀，28.曲柄，29.十字头，30.活塞连杆，31.活塞连杆。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作具体描述：
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型一种高压气体压力能双作用两缸活塞动力机，主要由气缸装置、进排气装置、发电装置、曲轴装置及辅助机构等组成。所述气缸装置由一号气缸17、二号气缸20、活塞(23，26)、活塞连杆(30，31)、左进气阀(21，25)、右进气阀(24，21)、左排气阀(22，25)、右排气阀(24，27)、十字头29组成，所述进排气装置由进气凸轮8、排气凸轮12、凸轮轴11和圆柱顶杆(9，10)组成；发电装置由发电机1、离合器2组成；曲轴装置由曲轴13，飞轮24组成，辅助机构主要包括换热器15，联轴器3。
井口高压气体由左进气阀16控制进气，气体进入到一号气缸17左侧，与此同时在上一循环时一号气缸17膨胀之后的气体也在此时由左进气阀19控制进气进入到二号气缸20左侧(阀门开启由进气凸轮8、凸轮轴11和圆柱顶杆9控制，在进气凸轮8的一侧面开有与凸轮形状一样的凹槽，圆柱顶杆9一端有卡进凹槽的小圆柱，使圆柱顶杆9按照凹槽轨迹运动，见图2)，右进气阀(18、21)、左排气阀(22、25)处于关闭状态，右排气阀(24、27)处于打开状态。此时气体已经进入到一号气缸17和二号气缸20里，气体在气缸左侧里迅速膨胀推动活塞(23、26)向右运动(因为活塞(23、26)由活塞连杆(30、31)连在一起，故它们的运动完全一样)，当活塞(23、26)快要达到右止点时，左排气阀(22、25)打开(阀门开启由排气凸轮12、凸轮轴8和圆柱顶杆10控制，在排气凸轮12的一侧面开有与凸轮形状一样的凹槽，圆柱顶杆10一端有卡进凹槽的小圆柱，使圆柱顶杆10按照凹槽轨迹运动，见图3)。在一号气缸17里膨胀之后的气体经过左排气阀22排出至换热器15，经过换热之后，通过左进气阀19进入到二号气缸20中，在二号气缸20中膨胀之后的气体经过左排气阀25排出至换热器15，经过换热之后，排出到输送管网中。当活塞(23、26)快要到达右止点时，右进气阀(18、21)打开，左进气阀(16、19)、右排气阀(24、27)处于关闭状态，此时气体已经进入到一号气缸17和二号气缸20右侧，气体在右侧气缸里迅速膨胀推动活塞(23、26)向左运动，当活塞(23、26)快要达到左止点时，右排气阀(24、27)打开，在一号气缸17里膨胀之后的气体经右排气阀24排出至换热器15，经过换热之后，通过左进气阀19 进入到二号气缸20中，在二号气缸20里膨胀之后的气体经左排气阀25排出至换热器15，经过换热之后，排出到输送管网中。曲轴13一端带有飞轮14，另一端通过联轴器3连接发电机主轴即可直接利用机械能进行发电。经过上面的一个循环，两个缸的活塞都做了两次功。
本实用新型采用的是双作用两级缸活塞，双作用两级缸活塞对应两个曲拐，曲拐之间夹角180°，采用二号气缸20直径大于一号气缸17直径。
一号气缸17对应的左进气阀16、右进气阀18、左排气阀22、右排气阀24，二号气缸20对应的左进气阀19、右进气阀21、左排气阀25、右排气阀27，都由凸轮轴11带动各自的进气凸轮8、排气凸轮12运动，进气凸轮8、排气凸轮12运动带动圆柱顶杆(9、10)运动，从而控制顶杆上阀门的开闭。一号气缸17、二号气缸20同时进气，同时排气，同时对曲轴做功，从而增强了曲轴的输出功率。
凸轮轴11的转动同步于曲轴13，凸轮轴11上链轮6所在位置要高于曲轴13上链轮5、链轮7所在位置，防止活塞连杆30在运动时与凸轮轴11发生碰撞(见图5)。
Claims (2)
1.一种高压气体压力能双作用两缸活塞动力机，主要由气缸装置、进排气装置、发电装置、曲轴装置及辅助机构组成，其特征在于：所述气缸装置由一号气缸(17)、二号气缸20、活塞(23，26)、活塞连杆(30，31)、左进气阀(21，25)、右进气阀(24，21)、左排气阀(22，25)、右排气阀(24，27)、十字头(29)组成；所述进排气装置由进气凸轮(8)、排气凸轮(12)、凸轮轴(11)和圆柱顶杆(9、10)组成；发电装置由发电机(1)、离合器(2)组成；曲轴装置由曲轴(13)、飞轮(24)组成，辅助机构主要包括换热器(15)、联轴器(3)。
2.根据权利要求1所述的一种高压气体压力能双作用两缸活塞动力机，其特征在于：采用二号气缸(20)直径大于一号气缸(17)直径；凸轮轴(11)的转动同步于曲轴(13)，凸轮轴(11)上链轮(6)所在位置要高于曲轴(13)上链轮(5)、链轮(7)所在位置，防止活塞连杆(30)在运动时与凸轮轴(11)发生碰撞。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107060924A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-08-18 | 同度能源科技（江苏）股份有限公司 | 一种活塞式天然气压差发电装置 |
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