RU2075013C1

RU2075013C1 - Method of delivery of liquid by pulsating apparatus and pulsating apparatus for realization of this method

Info

Publication number: RU2075013C1
Application number: RU92013638A
Authority: RU
Inventors: Е.П. Запорожец; Г.К. Зиберт
Original assignee: Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1997-03-10

Abstract

FIELD: production of cold in plants for collecting, preparing and processing hydrocarbon gases. SUBSTANCE: pulsating apparatus has housing with branch pipes, coaxial gas distributing device with nozzles which is brought in communication with delivery branch pipe, semiclosed reservoirs whose free ends are secured inside housing, expansion chamber and vessel; vessel is divided into two parts by partition: one part is filled with high-pressure liquid and other part is filled with low-pressure liquid. Each semiclosed reservoir is provided with two valves located on blanked-off end; one valve is used to connect the cavity of reservoir with high-pressure part of vessel and other valve is used to connect it with low-pressure part. Besides that, each semiclosed part may be provided with bellows or flexible diaphragm dividing it into two parts: one part is brought in communication with cavity of housing and other part is brought in communication with vessel through valves. Valves of each semiclosed reservoir may be made in form of vortex members provided with tangential and radial passages. One vortex member is brought is communication with low-pressure part of vessel by means of radial passage and with semiclosed reservoir by means of tangential passage; other vortex member is brought in communication with semiclosed reservoir by means of radial passage and with high-pressure part of reservoir by means of tangential passage. At moment of exhaust of gases from semiclosed reservoirs, rarefaction is created in them due to which liquid is sucked into reservoirs. At impact filling of semiclosed reservoirs with gas, liquid is forced out of these reservoirs. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к струйной технике и может быть использовано для получения холода в установках сбора, подготовки и переработки углеводородных газов. The invention relates to inkjet technology and can be used to produce cold in installations for the collection, preparation and processing of hydrocarbon gases.

Известен способ охлаждения газа в пульсационном аппарате (см. а.с. СССР N 624071, кл.F 28 B 9/00, 1978 г.), включающий спонтанное ударное заполнение полузамкнутых емкостей исходным газом, отвод от полузамкнутых емкостей тепла, выделяемого газом при их ударном заполнении, и последующий сброс из них газа в расширительную камеру с получением холодильного эффекта и разрежения в полузамкнутых емкостях. A known method of cooling gas in a pulsating apparatus (see AS USSR N 624071, class F 28 B 9/00, 1978), including spontaneous shock filling of semi-closed containers with initial gas, removal of heat generated by gas from semi-closed tanks with their shock filling, and the subsequent discharge of gas from them into the expansion chamber with the receipt of the refrigeration effect and rarefaction in semi-closed containers.

Известен пульсационный аппарат (см. а.с. СССР N 624071, кл. F 28 B 9/00, 1978 г.), для осуществления выше описанного способа охлаждения газа, содержащий несколько полузамкнутых емкостей, расположенных в одной плоскости, газораспределительное устройство с соплом, размещенным в плоскости полузамкнутых емкостей, и расширительную камеру, сообщающуюся с газораспределительным устройством, полузамкнутыми емкостями и патрубками, отводящими газ. Known pulsating apparatus (see AS USSR N 624071, class F 28 B 9/00, 1978), for the implementation of the above-described method of cooling gas, containing several semi-closed containers located in the same plane, a gas distribution device with a nozzle placed in the plane of the semi-closed containers, and an expansion chamber in communication with the gas distribution device, semi-closed containers and pipes that discharge gas.

Недостатком описанного способа охлаждения газа в данном аппарате является спонтанное ударное заполнение исходным газом полузамкнутых емкостей. Из-за спонтанного заполнения исходным газом некоторые из полузамкнутых емкостей оказываются недогруженными по газу, сжатие последнего в них происходит неэффективно. При этом из газа выделяется, а следовательно, и отводится малое количество тепла, общая энтальпия газа остается высокой, и при расширении газа от давления с получением холодильного эффекта не производится никакой внешней работы, что обуславливает узкую область применения данного способа и аппарата для его осуществления в установках сбора, подготовки и переработки углеводородных газов, которая ограничивается только получением холода. The disadvantage of the described method of gas cooling in this apparatus is spontaneous shock filling of semi-closed containers with the source gas. Due to spontaneous filling with the source gas, some of the semi-closed containers turn out to be underloaded with gas, and the compression of the latter in them is inefficient. In this case, a small amount of heat is released from the gas and, therefore, is removed, the total enthalpy of the gas remains high, and when the gas expands from the pressure to produce a refrigerating effect, no external work is performed, which leads to a narrow scope of this method and apparatus for its implementation in installations for the collection, preparation and processing of hydrocarbon gases, which is limited only to the production of cold.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ охлаждения газа в пульсационном аппарате (см. а.с. N 1020723, кл. F 25 B 9/00, 1983 г.), включающий поочередное заполнение полузамкнутых емкостей исходным газом, подаваемым из сопла, и последующий сброс газа из полузамкнутых емкостей в расширительную камеру с получением холодильного эффекта и разрежения в полузамкнутых емкостях. Closest to the technical nature of the claimed method is a method of cooling gas in a pulsating apparatus (see AS No. 1020723, class F 25 B 9/00, 1983), which includes alternately filling semi-closed containers with the source gas supplied from the nozzle , and the subsequent discharge of gas from the semi-closed containers into the expansion chamber with obtaining the refrigeration effect and rarefaction in the semi-closed containers.

Наиболее близким по достигаемому результату и по технической сущности к заявляемому решению является пульсационный аппарат (см. а.с. СССР N 1020273, кл. F 25 B 9/00, 1983 г.) для осуществления охлаждения газа по описанному способу, содержащий корпус с подводящим и отводящим газ патрубками и полузамкнутыми емкостями, выходящими открытыми концами внутрь корпуса, а также установленное внутри корпуса с возможностью вращения и сообщающееся с подводящим газ патрубком газораспределительное устройство с соплом, а также расширительную камеру. При организованном поочередном ударном заполнении исходным газом полузамкнутой емкости оказываются равномерно загруженными по газу, сжатие газа в полузамкнутых емкостях происходит более эффективно, чем при спонтанном заполнении газом полузамкнутых емкостей. При этом выделяется, и соответственно, отводится большее количество тепла, уменьшается общая энтальпия газа, и при расширении последнего получается более высокой холодильный эффект. The closest in terms of the result achieved and in technical essence to the claimed solution is a pulsating apparatus (see AS USSR N 1020273, class F 25 B 9/00, 1983) for gas cooling by the described method, comprising a housing with gas inlet and outlet pipes and semi-closed containers that open ends to the inside of the housing, as well as a gas distribution device with a nozzle installed in the housing that rotates and communicates with the gas supply pipe, as well as an expansion chamber. In the case of organized sequential shock filling with a source gas of a semi-closed tank, they are uniformly loaded with gas, gas compression in a semi-closed tank is more effective than with spontaneous filling of a semi-closed tank with gas. In this case, a greater amount of heat is released, and accordingly, a greater amount of heat is reduced, the total enthalpy of the gas decreases, and when the latter expands, a higher cooling effect is obtained.

Недостатком описанного способа охлаждения газа является не полное использование энергии, возникающей при ударном заполнении емкостей, что приводит к снижению эффективности процесса и обуславливает узкую область применения данного способа и аппарата для его осуществления в установках сбора, подготовки и переработки углеводородных газов, которая ограничивается только получением холода. The disadvantage of the described method of gas cooling is the incomplete use of energy arising from the shock filling of containers, which reduces the efficiency of the process and leads to a narrow scope of this method and apparatus for its implementation in installations for the collection, preparation and processing of hydrocarbon gases, which is limited only to obtaining cold .

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности и расширение функциональных возможностей за счет более полного использования энергии, выделяющейся при ударном заполнении полузамкнутых емкостях и последующем сбросе газа в расширительную камеру, подачу жидкости при сбросе газа и отбор при ударном заполнении. The aim of the present invention is to increase the efficiency and expand the functionality due to a more complete use of the energy released during the shock filling of semi-closed containers and the subsequent discharge of gas into the expansion chamber, the flow of liquid during the discharge of gas and selection during shock filling.

Указанная цель достигается тем, что в способе нагнетания жидкости пульсационным аппаратом, включающем поочередное ударное заполнение полузамкнутых емкостей исходным газом, подаваемым из сопел, при сбросе газа в расширительную камеру осуществляют подачу жидкости в полузамкнутые емкости с последующим ее отбором при ударном заполнении. В полузамкнутые емкости жидкость подают путем ее всасывания под действием разрежения, а ударным заполнением полузамкнутых емкостей повышают давление жидкости и вытесняют ее из полузамкнутых емкостей. This goal is achieved by the fact that in the method of injecting fluid with a pulsating apparatus, which includes alternating impact filling of the semi-closed containers with the initial gas supplied from the nozzles, when the gas is discharged into the expansion chamber, the liquid is supplied to the semi-closed containers with its subsequent selection during shock filling. In semi-closed containers, liquid is supplied by suction under vacuum, and shock filling of semi-closed containers increases the pressure of the liquid and displaces it from semi-closed containers.

Пульсационный аппарат для нагнетания жидкости, содержащий корпус с подводящим и отводящим газ патрубками и полузамкнутыми емкостями, закрепленными открытыми концами внутри корпуса и сообщающиеся с подводящим газ патрубком коаксиальное газораспределительное устройство с соплами и расширительную камеру, дополнительно снабжен камерами с патрубками для низконапорной и высоконапорной жидкостей, глухой конец каждой полузамкнутой емкости снабжен двумя клапанами, один из которых подключен к камере с низконапорной жидкостью, а другой к камере с высоконапорной жидкостью. A pulsating apparatus for pumping fluid, comprising a housing with gas inlet and outlet pipes and semi-closed containers fixed with open ends inside the housing and communicating with a gas inlet pipe, a coaxial gas distribution device with nozzles and an expansion chamber, is additionally equipped with cameras with nozzles for low-pressure and high-pressure liquids, the end of each semi-closed tank is equipped with two valves, one of which is connected to a chamber with a low-pressure liquid, and the other to a Leray with high pressure liquid.

Клапаны каждой полузамкнутой емкости могут быть выполнены в виде вихревых элементов, имеющих тангенциальный и радиальный каналы, при чем один из вихревых элементов подключен радиальным каналом к камере с низконапорной жидкостью, а тангенциальным каналом к полузамкнутой емкости, второй вихревой элемент подключен радиальным каналом к полузамкнутой емкости, а тангенциальным каналом к камере с высоконапорной жидкостью. The valves of each semi-closed container can be made in the form of vortex elements having tangential and radial channels, with one of the vortex elements being connected by a radial channel to a chamber with a low-pressure fluid, and the tangential channel to a semi-closed container, the second vortex element is connected by a radial channel to a semi-closed container, and a tangential channel to the chamber with high-pressure fluid.

Кроме того, каждая полузамкнутая емкость может быть дополнительно снабжена сильфоном или гибкой мембраной, разделяющими полузамкнутую емкость на две части, одна из которых подключена к полости корпуса, а другая через каналы к камерам с низконапорной и высоконапорной жидкостями. In addition, each semi-closed container can be additionally equipped with a bellows or a flexible membrane, dividing the semi-closed container into two parts, one of which is connected to the body cavity, and the other through channels to the chambers with low-pressure and high-pressure liquids.

Наличие отличительных от прототипа признаков в заявляемых способе и устройстве свидетельствует от их соответствии критерию изобретения "новизна". The presence of distinctive features from the prototype of the features in the proposed method and device indicates their compliance with the criteria of the invention of "novelty."

Для подачи в полузамкнутую емкость жидкости путем ее всасывания под действием разрежения аппарат дополнительно снабжен камерой с патрубком для низконапорной жидкости, а глухой конец полузамкнутой емкости снабжен клапаном, подключенным к камере с низконапорной жидкостью. Для повышения давления жидкости и вытеснения ее из полузамкнутой емкости ударным заполнением полузамкнутой емкости исходным газом, аппарат дополнительно снабжен камерой с патрубком для высоконапорной жидкости, а глухой конец полузамкнутой емкости снабжен клапаном, подключенным к камере с высоконапорной жидкостью. To supply liquid to a semi-closed container by suction under vacuum, the apparatus is additionally equipped with a chamber with a nozzle for low-pressure liquid, and the blind end of the semi-closed container is equipped with a valve connected to the chamber with low-pressure liquid. To increase the pressure of the liquid and displace it from the semi-closed tank by shock filling the semi-closed tank with source gas, the apparatus is additionally equipped with a chamber with a nozzle for high-pressure liquid, and the blind end of the semi-closed tank is equipped with a valve connected to the chamber with high-pressure liquid.

Подача в каждую полузамкнутую емкость жидкости путем ее всасывания под действием разрежения, создаваемого путем сбрасывания газа из полузамкнутой емкости, повышения давления и вытеснения жидкости из полузамкнутой емкости ударным заполнением последней исходным газом позволяют произвести работу по перемещению и нагнетания жидкости от давления разрежения до давления, создаваемого при ударе газа, т.е. получить дополнительную функцию. Например, для прокачки абсорбента или повышения давления абсорбента с целью подачи его в абсорбер газа. The supply of liquid to each semi-closed container by its suction under the action of rarefaction created by dropping gas from the semi-closed container, increasing the pressure and displacing the liquid from the semi-closed container by shock filling of the latter with the source gas allows the work to move and pump the liquid from the pressure to the pressure created when gas shock, i.e. get an extra feature. For example, to pump the absorbent or increase the pressure of the absorbent in order to supply it to the gas absorber.

Дополнительное снабжение пульсационного аппарата камерой с патрубком для низконапорной жидкости и снабжение глухого конца каждой полузамкнутой емкости клапаном, подключенным к камере с низконапорной жидкостью, позволяет произвести всасывание низконапорной жидкости под действием разрежения. Дополнительное снабжение пульсационного аппарата камерой с патрубком для высоконапорной жидкости и снабжение глухого конца каждой полузамкнутой емкости клапаном, который подключен к камере с высоконапорной жидкостью, позволяют повысить давление жидкости и вытеснить ее из полузамкнутой емкости ударным заполнением последней исходным газом. Таким образом, дополнительное снабжение пульсационного аппарата камерами с патрубками для низконапорной и высоконапорной жидкостей, снабжение глухого конца каждой полузамкнутой емкости двумя клапанами, один из которых подключен к камере с низконапорной жидкостью, а другая к камере для высоконапорной жидкости, позволяет произвести работу по перемещению и нагнетанию жидкости при расширении газа с получением холодильного эффекта, т.е. выполнить дополнительную функцию. Additional supply of the pulsating apparatus with a chamber with a nozzle for low-pressure fluid and supplying the blind end of each semi-closed tank with a valve connected to the chamber with low-pressure fluid allows suction of the low-pressure fluid under vacuum. Additional supply of the pulsating apparatus with a chamber with a nozzle for high-pressure liquid and supplying the blind end of each semi-closed tank with a valve that is connected to the chamber with a high-pressure liquid allow increasing the pressure of the liquid and displacing it from the semi-closed tank by shock filling of the latter with the source gas. Thus, additional supply of the pulsating apparatus with chambers with nozzles for low-pressure and high-pressure liquids, supplying the blind end of each semi-closed tank with two valves, one of which is connected to the chamber with low-pressure liquid, and the other to the chamber for high-pressure liquid, allows for movement and discharge liquids when expanding the gas to produce a refrigerating effect, i.e. perform an additional function.

Возможное выполнение клапанов каждой полузамкнутой емкости в виде вихревых элементов, имеющих тангенциальный и радиальный каналы, и подключение одного из вихревых элементов радиальным каналом к камере с низконапорной жидкостью, а тангенциальным каналом к полузамкнутой емкости, второго вихревого элемента радиальным каналом к камере с высоконапорной жидкостью позволяет произвести процессы всасывания, нагнетания жидкости в полузамкнутых емкостях и вытеснение ее из последних под действием разрежения и ударного заполнения газом полузамкнутых емкостей с частотой до 50 Гц, при которых обычные клапаны неработоспособны, т.е. расширить функциональные возможности при высокой частоте подачи исходного газа в полузамкнутые емкости и сбросе газа из них. The possible implementation of the valves of each semi-closed vessel in the form of vortex elements with tangential and radial channels, and the connection of one of the vortex elements with a radial channel to the chamber with low-pressure fluid, and the tangential channel to the semi-closed tank, of the second vortex element with a radial channel to the chamber with high-pressure fluid allows processes of absorption, injection of liquid in semi-closed containers and its displacement from the latter under the influence of rarefaction and shock filling with gas of the crawl closed containers with a frequency of up to 50 Hz, at which conventional valves are inoperative, i.e. to expand functionality with a high frequency of supply of source gas to semi-closed containers and discharge of gas from them.

Дополнительное снабжение каждой полузамкнутой емкости сильфоном или гибкой мембраной, разделяющими полузамкнутую емкость на две части, одна из которых подключена к полости, а другая сообщается через клапаны к камерам с низконапорной и высоконапорной жидкостей позволяет отделить исходный газ от перемещаемой и нагнетаемой среды и произвести работу по перемещению и нагнетанию газожидкостных смесей и, таким образом, расширить функциональные возможности способа охлаждения газа и пульсационного аппарата для его осуществления. An additional supply of each semi-closed tank with a bellows or a flexible membrane separating the semi-closed tank into two parts, one of which is connected to the cavity, and the other communicates through the valves to the chambers with low-pressure and high-pressure liquids, which allows to separate the source gas from the moving and injected medium and to carry out the work of moving and pumping gas-liquid mixtures and, thus, expand the functionality of the method of cooling the gas and the pulsation apparatus for its implementation.

Так как в известных технических решениях не найдено, чтобы в пульсационных аппаратах добивались расширения функциональных возможностей за счет подачи в каждую полузамкнутую емкость жидкости путем ее всасывания под действием разрежения, создаваемым сбросом газа из полузамкнутых емкостей ударным заполнением их исходным газом, делается вывод о новизне. Since it has not been found in known technical solutions that in pulsating apparatus they seek to expand functionality by supplying liquid to each semi-closed container by suction under the action of vacuum created by the discharge of gas from semi-closed containers by shock filling them with the source gas, a conclusion is made about the novelty.

Снабжение пульсационного аппарата, содержащего корпус с подводящим и отводящим газ патрубками и полузамкнутыми емкостями, газораспределительное устройство с соплами, расширительную камеру, камерами с патрубками для низконапорной и высоконапорной жидкостей, позволило использовать кинетическую энергию ударного сжатия газа для получения дополнительной работы, например, для повышения давления жидкой среды с целью ее транспортировки или подачи в аппарат, находящейся под давлением. The supply of a pulsating apparatus containing a housing with gas inlet and outlet pipes and semi-closed containers, a gas distribution device with nozzles, an expansion chamber, chambers with pipes for low-pressure and high-pressure liquids allowed the use of the kinetic energy of shock compression of gas to obtain additional work, for example, to increase pressure liquid medium for the purpose of its transportation or supply to the apparatus under pressure.

Таким образом, получение нового положительного эффекта (расширение функциональных возможностей аппарата) в результате снабжения аппарата новыми существенными признаками обуславливает соответствие изобретения критерию "изобретательский уровень". Thus, obtaining a new positive effect (expanding the functionality of the apparatus) as a result of supplying the apparatus with new essential features determines the compliance of the invention with the criterion of "inventive step".

Способ нагнетания жидкости реализуется в пульсационном аппарате,
На фиг. 1 и фиг.2 представлен фронтальный разрез аппарата; на фиг.3 - разрез в плане (А-А); на фиг.4 местный разрез (Б-Б); на на фиг.5 местный разрез (В-В); на фиг.6,7,8 выполнение клапанов в виде вихревых элементов.The method of pumping fluid is implemented in a pulsating apparatus,
In FIG. 1 and 2 show a frontal section of the apparatus; figure 3 is a section in plan (aa); figure 4 local incision (BB); in Fig.5 local incision (BB); in Fig.6,7,8 the execution of the valves in the form of vortex elements.

Способ нагнетания жидкости в пульсационном аппарате (фиг.1-8) осуществляется следующим образом. Исходный газ с давлением 8 МПа и температурой 300 К подают во вращающееся против часовой стрелки газораспределительное устройство. Затем поочередно ударно заполняют полузамкнутые емкости, где газ сжимается до температуры 450 К. Нагретый газ передает свое тепло стенкам полузамкнутых емкостей и отводится конвекцией окружающей среды. По мере вращения газораспределительного устройства газ сбрасывается в расширительную камеру при давлении 3,5 МПа, где он расширяется и охлаждается до температуры 264 К и отводится. Процесс ударного заполнения полузамкнутых емкостей газом и сброс его в расширительную камеру протекает очень быстро и достигает 50 Гц. The method of pumping fluid in a pulsating apparatus (Fig.1-8) is as follows. The source gas with a pressure of 8 MPa and a temperature of 300 K is fed into a counter-clockwise rotating gas distribution device. Then alternately shock filled semi-closed containers, where the gas is compressed to a temperature of 450 K. The heated gas transfers its heat to the walls of semi-closed containers and is removed by convection of the environment. As the gas distribution device rotates, the gas is discharged into the expansion chamber at a pressure of 3.5 MPa, where it expands and cools to a temperature of 264 K and is discharged. The process of shock filling of semi-closed containers with gas and its discharge into the expansion chamber proceeds very quickly and reaches 50 Hz.

Под действием разрежения жидкости всасываются в полузамкнутые емкости при давлении 3,5 МПа из камеры с низконапорной жидкостью. При ударном заполнении газом полузамкнутых емкостей повышается давление жидкости до 7,5 МПа и жидкости вытесняются в камеру с высоконапорной жидкостью. Количество жидкости, поступающей в камеру с высоконапорной жидкостью из полузамкнутой емкости при ее ударном заполнении газом больше, чем количество жидкости, проникающей в камеру с низконапорной жидкостью в полузамкнутые емкости при сбросе газа из нее в расширительную камеру. Under the action of rarefaction, liquids are absorbed into semi-closed containers at a pressure of 3.5 MPa from a chamber with a low-pressure liquid. During shock filling of semi-closed containers with gas, the fluid pressure rises to 7.5 MPa and the fluids are forced into the chamber with high-pressure fluid. The amount of fluid entering a chamber with a high-pressure fluid from a semiclosed tank when it is shock-filled with gas is greater than the amount of fluid penetrating a chamber with a low-pressure fluid into a semi-closed tank when gas is discharged from it into an expansion chamber.

При сбросе газа жидкость из камеры с низконапорной жидкостью попадает в часть полузамкнутой емкости. Движение жидкости при этом прямолинейное. При ударном заполнении газом полузамкнутых емкостей осуществляется обратное движение жидкости. Количество жидкости, поступающей в камеру с высоконапорной жидкости из полузамкнутых емкостей, проникающей в камеру с низконапорной жидкостью в полузамкнутые емкости при сбросе газа в расширительную камеру. When a gas is discharged, liquid from a chamber with a low-pressure liquid enters a part of a semi-closed tank. The movement of the fluid is straightforward. During shock filling of semi-closed containers with gas, the fluid moves backward. The amount of liquid entering the chamber with high-pressure liquid from semi-closed containers penetrating the chamber with low-pressure liquid into semi-closed containers when gas is discharged into the expansion chamber.

Таким образом в пульсационном аппарате одновременно с охлаждением газа происходит перемещение и нагнетание жидкости, которое можно использовать, например, для повышения давления жидкой среды с целью ее транспортировки или подачи в аппарат, находящийся под давлением. Thus, in the pulsating apparatus, simultaneously with the cooling of the gas, the fluid moves and pumps up, which can be used, for example, to increase the pressure of a liquid medium with the aim of transporting it or feeding it to a pressure apparatus.

Пульсационный аппарат для нагнетания жидкости содержит корпус 1 (фиг. 1,2) с подводящим и отводящим газ патрубками 2,3 и полузамкнутыми емкостями 4 (фиг.1,2,3,5,6), закрепленные своими открытыми концами внутри корпуса 1, а также установленное внутри корпуса 1 с возможностью вращения газораспределительное устройство 5 с соплами 6. Сопла 6 (фиг.4) установлены с наклоном. Пульсационный аппарат содержит расширительную камеру 7. Газораспределительное устройство 5 (фиг.5) имеет канал 8 с отверстиями 9,100 и 11 для отвода газа из полузамкнутых емкостей 4 в расширительную камеру 7 (фиг.1,2). Аппарат дополнительно снабжен камерами 12,13 с патрубками 14,15 (фиг.1,2,6) для низконапорной и высоконапорной жидкостей, глухой конец 16 (фиг.1,2) каждой полузамкнутой емкости снабжен двумя клапанами 17, 18, клапан 17 при этом подключен к камере 12 с низконапорной жидкостью, а клапан 18 к камере 13 с высоконапорной жидкостью. The pulsating apparatus for pumping liquid contains a housing 1 (Fig. 1,2) with a gas inlet and outlet pipes 2,3 and semi-closed containers 4 (Figs. 1,2,3,5,6), fixed with their open ends inside the housing 1, and also installed inside the housing 1 with the possibility of rotation of the gas distribution device 5 with nozzles 6. Nozzles 6 (figure 4) are installed with an inclination. The pulsation apparatus comprises an expansion chamber 7. The gas distribution device 5 (FIG. 5) has a channel 8 with openings 9,100 and 11 for exhausting gas from semi-closed containers 4 into the expansion chamber 7 (FIG. 1,2). The apparatus is additionally equipped with cameras 12.13 with nozzles 14.15 (Fig.1,2,6) for low-pressure and high-pressure liquids, the blind end 16 (Fig.1,2) of each semi-closed tank is equipped with two valves 17, 18, valve 17 at this is connected to the chamber 12 with a low-pressure fluid, and the valve 18 to the chamber 13 with a high-pressure fluid.

Кроме того, каждая полузамкнутая емкость 4 (фиг.2) дополнительно снабжена сильфоном 19, разделяющим полузамкнутую емкость 4 на две части, одна из которых подключена к полости корпуса 1, а другая сообщается через клапаны 17,18 с камерами 12,13 для низконапорной и высоконапорной жидкостей. In addition, each semi-closed vessel 4 (Fig. 2) is additionally equipped with a bellows 19 separating the semi-closed vessel 4 into two parts, one of which is connected to the cavity of the housing 1, and the other communicates via valves 17,18 with chambers 12,13 for low-pressure and high pressure liquids.

Клапаны 17,18 (фиг. 6,7), выполненные в виде вихревых элементов, имеют тангенциальный 20 и радиальный 21 каналы, при этом один из вихревых элементов 17 (фиг.6,7) подключен радиальным каналом 20 к камере с низконапорной жидкостью, а тангенциальным каналом к полузамкнутой емкости. Второй вихревой элемент 18 (фиг.6,8) подключен радиальным каналом 21 к полузамкнутой емкости 4, а тангенциальным каналом 20 к камере 13 с высоконапорной жидкостью. Valves 17,18 (Fig. 6,7), made in the form of vortex elements, have tangential 20 and radial 21 channels, while one of the vortex elements 17 (Fig. 6,7) is connected by a radial channel 20 to the chamber with low-pressure liquid, and a tangential channel to a semi-closed capacitance. The second vortex element 18 (Fig.6, 8) is connected by a radial channel 21 to a semi-closed tank 4, and a tangential channel 20 to the chamber 13 with a high-pressure liquid.

Таким образом, в пульсационном аппарате одновременно с охлаждением газа производится перемещение и нагнетание жидкости и газожидкостной смеси, чего невозможно достичь по прототипу. Thus, in the pulsating apparatus, simultaneously with the cooling of the gas, the liquid and gas-liquid mixture are moved and injected, which cannot be achieved by the prototype.

Устройство работает следующим образом. Исходный газ с давлением 8,0 МПа и температурой 300 К подают через патрубок 2 во вращающееся против часовой стрелки газораспределительное устройство 5 (фиг.1,2). Момент вращения газораспределительному устройству 5 сообщает реактивное усилие, возникающее при истечении исходного газа из наклонно установленных сопел 6 (фиг.5) в полузамкнутые емкости 4. Истекая из сопла 6 исходный газ поочередно ударно заполняет полузамкнутые емкости 4. При ударном заполнении газ сжимается в полузамкнутых емкостях 4 и нагревается до температуры 450 К. Нагретый газ передает свое тепло стенкам полузамкнутых емкостей 4. Тепло отводится от полузамкнутых емкостей 4 конвекцией окружающего воздуха, имеющего температуру 238 К. По мере вращения газораспределительного устройства 5 к заполненным полузамкнутым емкостям 4 подходит канал 8 с отверстиями 9,10 и 11, чеpез которые сбрасывается из полузамкнутых емкостей 4 газ в расширительную камеру 7, в которой давление 3,5 МПа. После опорожнения в расширительной камере 7 газ расширяется и при этом охлаждается до температуры 264 К. Под действием разрежения клапан 17 открывается, из камеры 12 жидкостью под давлением 3,55 МПа всасывается в полузамкнутые емкости 4 (фиг.1,2). А при ударном заполнении полузамкнутых емкостей 4 исходным газом, подаваемым из сопел 6, повышается давление жидкости до величины порядка 7,5 МПа. Под действием этого давления клапан 18 открывается, а клапан 17 зарывается, и жидкость исходным газом вытесняется в камеру 13. При всасывании жидкости клапан 18 закрыт под действием разности давлений в камере 13 и полузамкнутых емкостей 4. Низконапорная жидкость покидает камеру 13 через патрубок 15. The device operates as follows. The source gas with a pressure of 8.0 MPa and a temperature of 300 K is supplied through the pipe 2 to the counterclockwise rotating gas distribution device 5 (Fig. 1,2). The moment of rotation of the gas distribution device 5 reports the reactive force that occurs when the source gas flows from the inclined nozzles 6 (Fig. 5) into the semi-closed containers 4. When the exhaust gas exits from the nozzle 6, the source gas alternately shockly fills the semi-closed containers 4. During shock filling, the gas is compressed in semi-closed containers 4 and heats up to a temperature of 450 K. The heated gas transfers its heat to the walls of semi-closed tanks 4. Heat is removed from the semi-closed tanks by convection of ambient air having a temperature of 238 K. as the gas distribution device 5 rotates, a filled channel 8 with openings 9.10 and 11 approaches the filled semi-closed containers 4, through which gas is discharged from the semi-closed containers 4 into the expansion chamber 7, in which the pressure is 3.5 MPa. After emptying in the expansion chamber 7, the gas expands and at the same time cools to a temperature of 264 K. Under the action of rarefaction, the valve 17 opens, from the chamber 12 with liquid under pressure of 3.55 MPa it is sucked into the semi-closed containers 4 (Fig.1,2). And when the shock filling of semi-closed containers 4 with the source gas supplied from the nozzles 6, the liquid pressure rises to a value of about 7.5 MPa. Under the influence of this pressure, the valve 18 opens, and the valve 17 closes, and the liquid is displaced by the source gas into the chamber 13. When the liquid is sucked in, the valve 18 is closed under the influence of the pressure difference in the chamber 13 and the semi-closed containers 4. The low-pressure liquid leaves the chamber 13 through the pipe 15.

При высоком числе оборотов газораспределительного устройства 5 процесс ударного заполнения газом полузамкнутых емкостей 4 и сбросе из них газа в расширительную камеру 7 протекает очень быстро и достигает 50 Гц. При такой частоте конструкции клапанов 17 и 18, содержащие движущиеся механические детали (фиг.1,2) не успевают срабатывать и перекачивания жидкости не происходит. Выполнение клапанов 17 и 18 в виде вихревых элементов (фиг.6,7,8) позволяет решить задачу по перекачке жидкости при частоте заполнения и сброса газа из полузамкнутых емкостей 50 Гц. Работают вихревые клапаны 17,18 следующим образом. При сбросе газа жидкость через радиальное отверстие 21 попадает в полость клапана 17 и через тангенциальный канал 20 в полость полузамкнутой емкости 4. Давление жидкости в данном случае обуславливается только потерями давления на изменение направления движения под углом 90 град. При ударном заполнении газом полузамкнутых емкостей 4 обратное движение жидкости из полузамкнутых емкостей 4 через клапан 17 осуществляется следующим образом. Жидкость попадает через тангенциальный канал 20 в полость клапана 17 и приобретает вращательное движение, при котором сопротивление клапана в несколько раз больше, чем при прямолинейном движении жидкости. Поэтому количество жидкости, вытекающей из полузамкнутых емкостей 4 при ударном заполнении ее газом, меньше количества жидкости, поступающей в полузамкнутые емкости при сбросе газа из полузамкнутых емкостей 4. Работа клапана 18 происходит следующим образом. Жидкость под действием ударного воздействия газа проходит через радиальный канал 21 и через тангенциальный канал 20 клапана 18 в камеру 13. При этом движение жидкости прямолинейное и сопротивление клапана небольшое. При сбросе газа из полузамкнутых емкостей 4 жидкость из камеры 13 поступает в тангенциальный канал 20 в полость клапана 18 и приобретает вращательное движение, при котором сопротивление клапана возрастает. Поэтому количество жидкости, которое поступает в камеру 13 через клапан 18 из полузамкнутых емкостей 4 при ее ударном заполнении газом больше, чем количество жидкости, проникающей из камеры 14 в полузамкнутые емкости 4 при сбросе из нее газа в расширительную камеру 7. Таким образом, осуществляется перекачивание жидкости с помощью клапанов 17,18, выполненных в виде вихревых элементов. With a high number of revolutions of the gas distribution device 5, the process of shock filling with gas of semi-closed containers 4 and the discharge of gas into the expansion chamber 7 proceeds very quickly and reaches 50 Hz. At this frequency, the design of the valves 17 and 18, containing moving mechanical parts (Fig.1,2) do not have time to operate and pumping fluid does not occur. The execution of the valves 17 and 18 in the form of vortex elements (Fig.6,7,8) allows you to solve the problem of pumping liquid at a frequency of filling and discharge of gas from semi-closed containers of 50 Hz. The vortex valves 17.18 operate as follows. When the gas is discharged, the liquid through the radial hole 21 enters the cavity of the valve 17 and through the tangential channel 20 into the cavity of the semi-closed container 4. The liquid pressure in this case is caused only by pressure losses due to a change in direction of motion at an angle of 90 degrees. When shock filling with gas of semi-closed containers 4, the reverse movement of liquid from semi-closed containers 4 through valve 17 is as follows. The liquid enters through the tangential channel 20 into the cavity of the valve 17 and acquires a rotational movement, in which the valve resistance is several times greater than with a rectilinear motion of the liquid. Therefore, the amount of liquid flowing out of the semi-closed containers 4 during shock filling with gas is less than the amount of liquid entering the semi-closed containers when the gas is discharged from the semi-closed containers 4. The operation of the valve 18 is as follows. The liquid under the action of the shock of the gas passes through the radial channel 21 and through the tangential channel 20 of the valve 18 into the chamber 13. In this case, the fluid movement is rectilinear and the valve resistance is small. When the gas is discharged from semi-closed containers 4, the liquid from the chamber 13 enters the tangential channel 20 into the cavity of the valve 18 and acquires a rotational movement, in which the valve resistance increases. Therefore, the amount of fluid that enters the chamber 13 through the valve 18 from the semi-closed containers 4 when it is shock-filled with gas is greater than the amount of liquid penetrating from the chamber 14 into the semi-closed containers 4 when gas is discharged from it into the expansion chamber 7. Thus, pumping is performed fluid using valves 17,18, made in the form of vortex elements.

Наличие сильфона 19, разделяющего полузамкнутую емкость 4 на две полости (фиг. 2), одна из которых входит внутрь корпуса 1, а другая сообщается через клапаны 17,18 с камерами 12,13 позволяет перекачивать жидкости, содержащие газ без смешивания газовой части последней с исходным газом, подаваемым в полузамкнутую емкость. Таким образом, наряду с охлаждением газа в пульсационном аппарате реализуется перемещение и нагнетание газожидкостной смеси. The presence of the bellows 19, dividing the semi-closed vessel 4 into two cavities (Fig. 2), one of which enters the housing 1, and the other communicates through valves 17,18 with chambers 12,13 allows you to pump liquids containing gas without mixing the gas part of the latter with source gas supplied to a semi-closed tank. Thus, along with the cooling of the gas in the pulsating apparatus, the movement and injection of the gas-liquid mixture are realized.

Claims

1. A method of injecting fluid with a pulsating apparatus, including alternately impact filling the semi-closed containers with gas supplied from the nozzles at elevated pressure and the subsequent release of gas from the containers into the expansion chamber with the creation of rarefaction in the semi-closed containers, characterized in that the liquid is sucked into the semi-closed containers, and during shock filling of containers with gas, the liquid is forced out of them.

2. A pulsating apparatus for pumping liquid, comprising a housing with gas inlet and outlet pipes, a coaxial gas distribution device with nozzles in communication with the inlet pipe, and semi-closed containers fixed with open ends inside the housing, characterized in that the apparatus is equipped with cameras with pipes for high-pressure and low-pressure liquids, and each semi-closed container is equipped with two valves located on the plugged end, one of which is connected to a chamber with a low-pressure liquid, and others corner to a chamber with high-pressure liquid.

3. The apparatus according to claim 2, characterized in that the valves of each semi-closed container are made in the form of vortex elements having tangential and radial channels, while one of the vortex elements is connected by a radial channel to a chamber with a low-pressure liquid, and a tangential channel to a semi-closed container, another vortex element is connected by a radial channel to a semi-closed container, and a tangential channel to a chamber with a high-pressure liquid.

4. The apparatus according to claims. 2 and 3, characterized in that each semi-closed vessel is equipped with a bellows or a flexible membrane, dividing the semi-closed vessel into two parts, one of which is connected to the body cavity, and the other through valves to the chambers with low-pressure and high-pressure liquids.