RU2259498C1 - Device for delivering non-dried gas - Google Patents
Device for delivering non-dried gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2259498C1 RU2259498C1 RU2003137073/06A RU2003137073A RU2259498C1 RU 2259498 C1 RU2259498 C1 RU 2259498C1 RU 2003137073/06 A RU2003137073/06 A RU 2003137073/06A RU 2003137073 A RU2003137073 A RU 2003137073A RU 2259498 C1 RU2259498 C1 RU 2259498C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- liquid
- compression chamber
- housing
- supercharger
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compressor (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области нагнетания неосушенных газов и газовых смесей машинами объемного вытеснения и может найти применение в области добычи углеводородов при вторичных и третичных способах добычи нефти, связанных с нагнетанием в пласт углеводородных газов, инертных газовых смесей и т.п., а также в технологических процессах, связанных с интенсификацией добычи нефти, а также в ряде других технологических операций в процессе строительства и эксплуатации указанных скважин.The present invention relates to the field of injection of non-dried gases and gas mixtures by volume displacement machines and may find application in the field of hydrocarbon production in secondary and tertiary methods of oil production associated with injection of hydrocarbon gases, inert gas mixtures, etc., as well as in technological processes associated with the intensification of oil production, as well as in a number of other technological operations in the construction and operation of these wells.
Обычно на нефтепромысле имеется неосушенный газ, температура которого составляет до 40oС, а давление 1,0-6,0 МПа. В соответствии с технологическими требованиями газ, закачиваемый в скважину, должен иметь давление 20-40 МПа, его температура не должна превышать 80o С. Требования к осушке газа при этом отсутствуют. В настоящее время отечественное оборудование для нагнетания неосушенного газа по указанным давлениям не выпускается. Поршневые компрессоры высокого давления, выпускаемые в настоящее время за рубежом, имеют высокую стоимость, кроме того, при перекачке неосушенного газа возможно разрушение компрессора. При сжатии газа до указанных давлений его температура может достигать 400°С, в связи с чем для приближения процесса компримирования газа к изотермическому от него должно отводиться тепло, причем охлаждение газа до температуры, требуемой потребителю, при использовании известных технических средств представляет значительные трудности.Typically, in the oil field there is an un-dried gas, the temperature of which is up to 40 o C, and a pressure of 1.0-6.0 MPa. In accordance with the technological requirements, the gas injected into the well should have a pressure of 20-40 MPa, its temperature should not exceed 80 o C. There are no requirements for gas dehydration. At present, domestic equipment for pumping dry gas at the indicated pressures is not available. High-pressure piston compressors currently produced abroad have a high cost, in addition, when pumping non-dried gas, the compressor may be destroyed. When a gas is compressed to the indicated pressures, its temperature can reach 400 ° С, and therefore, in order to bring the gas compression process closer to isothermal, heat must be removed from it, and cooling the gas to the temperature required by the consumer, using known technical means, presents significant difficulties.
При сжатии газа до указанных давлений имеют место его утечки в зону действия нагнетателя, что отрицательно сказывается на работе оборудования, а при перекачке углеводородного газа недопустимо по требованиям пожаро-взрывобезопасности.When the gas is compressed to the indicated pressures, it leaks into the supercharger operating area, which negatively affects the operation of the equipment, and when pumping hydrocarbon gas, it is unacceptable according to the requirements of fire and explosion safety.
Кроме того, использование компрессоров объемного типа (например, поршневых) характеризуется наличием в камере сжатия так называемого «мертвого» пространства - между верхним уровнем перемещения поршня и нагнетательным клапаном, которое снижает объемный КПД компрессора.In addition, the use of volumetric compressors (for example, reciprocating) is characterized by the presence in the compression chamber of the so-called "dead" space - between the upper level of the piston and the discharge valve, which reduces the volumetric efficiency of the compressor.
Известно оборудование для осуществления процесса сжатия в нескольких последовательно соединенных между собой цилиндрах с промежуточным охлаждением газа после каждого сжатия (см., например, книгу O.K.Витта, Н.Ф.Филипповского и др. Под ред. А.П.Баскакова «Теплотехника», изд. Энергоатомиздат, 1991 года, стр.53 рис.5.10). Такое техническое решение, обладая известными преимуществами, имеет и существенный недостаток - значительное усложнение системы сжатия за счет увеличения количества элементов в ней, что существенно снижает надежность системы в целом, поскольку существует степенная зависимость вероятности отказа системы и количества содержащихся в ней элементов.Known equipment for the compression process in several cylinders in series with each other with intermediate cooling of the gas after each compression (see, for example, the book OK Witt, NF Filippovsky and others. Under the editorship of AP Baskakov "Heat Engineering", published by Energoatomizdat, 1991, p. 53 fig. 5.10). Such a technical solution, having well-known advantages, also has a significant drawback - a significant complication of the compression system by increasing the number of elements in it, which significantly reduces the reliability of the system as a whole, since there is a power-law dependence of the probability of system failure and the number of elements contained in it.
Указанная схема также не решает вопросов износа оборудования при перекачке неосушенного газа, пожаро-взрывобезопасности в условиях перекачки неосушенного углеводородного газа, а также устранения «мертвого» пространства в камере сжатия.The indicated scheme also does not solve the issues of equipment wear during pumping of non-dried gas, fire and explosion safety in the conditions of pumping of non-dried hydrocarbon gas, as well as elimination of “dead” space in the compression chamber.
Известным техническим решением является также отвод тепла от сжимаемого в компрессоре газа путем охлаждения наружной поверхности цилиндра водой, подаваемой в рубашку, образованную стенками цилиндра (см. указанный выше источник - книгу «Теплотехника», стр.53-55). Однако это техническое решение имеет недостаточно высокую эффективность теплоотвода при высоких давлениях из-за дополнительного термического сопротивления, создаваемого стенками цилиндра.A well-known technical solution is also the removal of heat from the gas compressed in the compressor by cooling the outer surface of the cylinder with water supplied to the jacket formed by the walls of the cylinder (see the source mentioned above - the book "Heat Engineering", pages 53-55). However, this technical solution has insufficiently high heat sink efficiency at high pressures due to the additional thermal resistance created by the cylinder walls.
Известен также целый ряд устройств, реализующий способ охлаждения сжимаемого в компрессоре газа путем впрыска жидкости в камеру сжатия, запатентованный в конце XIX века в Германии (см. пат. Германии №13711, кл. 27 в 14, опубл. в 1880 г.).A number of devices are also known, which implements a method of cooling gas compressed in a compressor by injecting liquid into a compression chamber, patented in Germany at the end of the 19th century (see German Patent No. 13711, class 27 in 14, publ. In 1880).
В России целый ряд поршневых компрессоров с впрыском охлаждающей жидкости в рабочую камеру разработан и запатентован Омским политехническим институтом (см., например, SU №909285, кл. F 04 B 34/06, 1982 г.; SU №922310, кл. F 04 B 39/06, 1982 г.; SU №947465, кл. F 04 B 39/06, 1980 г.; SU №969966, кл. F 04 B 39/06, 1980 г. и др.).In Russia, a number of reciprocating compressors with coolant injection into the working chamber were developed and patented by the Omsk Polytechnic Institute (see, for example, SU No. 909285, class F 04 B 34/06, 1982; SU No. 922310, class F 04 B 39/06, 1982; SU No. 947465, class F 04 B 39/06, 1980; SU No. 969966, class F 04 B 39/06, 1980, etc.).
Недостатком всех этих устройств является то, что при впрыске в камеру сжатия нагнетателя объемного типа большего количества охлаждающей жидкости возможен гидравлический удар, вследствие чего происходит разрушение клапанов и механизма привода нагнетателя и, кроме того, затраты мощности на впрыск охлаждающей жидкости могут составлять более 10% от потребляемой мощности компрессора (см., например, книгу П.И.Пластилина и В.Б.Щербы «Рабочие процессы объемных компрессоров с впрыском жидкости», серия «Итоги науки и техники», ВИНИТИ, Москва, 1996 г., стр.18). Кроме того, недостатком является усложнение конструкции компрессора, увеличение его массы и габаритов.The disadvantage of all these devices is that when a larger amount of coolant is injected into the compression chamber of a volumetric type supercharger, a hydraulic shock is possible, as a result of which the valves and the supercharger drive mechanism are destroyed and, in addition, the power consumption for injecting coolant can be more than 10% of compressor power consumption (see, for example, the book by P.I. Plastilin and VB Scherba “Working processes of volume compressors with liquid injection”, series “Results of science and technology”, VINITI, Moscow, 1996, p. 18). In addition, the disadvantage is the complication of the design of the compressor, an increase in its mass and dimensions.
В какой-то мере описанные выше проблемы решаются применением устройства для квазиизотермического сжатия и перекачки газа, выполненного в соответствии с патентом RU №2151913, кл. F 04 B 35/02, 39/06, 1998 г. (авторы Мартынов В.Н. и Максутов Р.А.).To some extent, the problems described above are solved by using a device for quasi-isothermal compression and pumping of gas, made in accordance with patent RU No. 2151913, class. F 04 B 35/02, 39/06, 1998 (authors Martynov V.N. and Maksutov R.A.).
В соответствии с запатентованным техническим решением устройство для квазиизотремического сжатия и перекачки газа содержит приводной блок, выполненный по кривошипно-шатунной схеме, нагнетатель поршневого типа, камеру сжатия, узел ввода газа (всасывающий газовый клапан), узел ввода жидкости (всасывающий жидкостный клапан) и нагнетательный клапан. Характерной особенностью устройства является наличие в камере сжатия на границе раздела жидкой и газовой фаз плавучей перегородки (в виде плавучего поршня), изготовленной из пористого материала, обладающего высокой теплопроводностью и капиллярным эффектом. В процессе компримирования газа происходит нагрев поверхности плавучего поршня, что, в свою очередь, ведет к испарению жидкости с его поверхности и, как следствие, к снижению температуры сжимаемого газа за счет теплоты испарения, чем и достигается квазиизотермический эффект сжатия газа. Благодаря хорошей теплопроводности материала плавучего поршня тепло передается по стенкам пор и капилляров в нижнюю часть поршня, обеспечивая снижение вязкости жидкости в капиллярах и, тем самым, ускорение ее движения в капиллярах вверх и смачивание верхней поверхности поршня.In accordance with a patented technical solution, a device for quasi-isotremic compression and pumping of gas comprises a drive unit made according to a crank scheme, a piston-type blower, a compression chamber, a gas inlet unit (suction gas valve), a liquid inlet unit (suction liquid valve) and a discharge valve. A characteristic feature of the device is the presence in the compression chamber at the interface between the liquid and gas phases of a floating partition (in the form of a floating piston) made of a porous material with high thermal conductivity and capillary effect. In the process of gas compression, the surface of the floating piston is heated, which, in turn, leads to the evaporation of liquid from its surface and, as a result, to a decrease in the temperature of the compressible gas due to the heat of vaporization, which achieves the quasi-isothermal effect of gas compression. Due to the good thermal conductivity of the material of the floating piston, heat is transferred along the walls of the pores and capillaries to the lower part of the piston, thereby reducing the viscosity of the liquid in the capillaries and, thereby, accelerating its movement in the capillaries up and wetting the upper surface of the piston.
При известных преимуществах описанное устройство имеет и ряд недостатков, из которых главными являются:With known advantages, the described device has several disadvantages, of which the main ones are:
1) недостаточная эффективность охлаждения вследствие относительно небольшой площади контакта плавучего поршня со сжимаемым газом и недостаточная для охлаждения эффективность капиллярного эффекта;1) insufficient cooling efficiency due to the relatively small contact area of the floating piston with the compressible gas and insufficient capillary effect for cooling;
2) возможность засорения капиллярных каналов содержащимися в неосушенном газе или воде твердыми частицами и, таким образом, снижение расхода охлаждающей жидкости;2) the possibility of clogging of the capillary channels with solid particles contained in non-dried gas or water and, thus, reducing the consumption of coolant;
3) усложнение конструкции компрессионной камеры из-за наличия в ней плавучей проницаемой среды (в виде поршня).3) the complexity of the design of the compression chamber due to the presence of a floating permeable medium (in the form of a piston).
В связи с изложенным основной технической задачей заявляемого технического решения является устранение изложенных выше недостатков и создание такого устройства для нагнетания неосушенного углеводородного газа, конструкция которого обеспечивала бы эффективное охлаждение компримируемого газа и ликвидацию при этом возможности гидравлического удара без усложнения конструкции компрессионной камеры, устранение возможности проникновения компримируемого газа в зону работы нагнетателя и обеспечение, таким образом, пожаро-взрывобезопасности и повышение надежности его работы.In connection with the stated main technical objective of the proposed technical solution is to eliminate the above disadvantages and create such a device for pumping untreated hydrocarbon gas, the design of which would provide effective cooling of the compressed gas and eliminate the possibility of water hammer without complicating the design of the compression chamber, eliminating the possibility of penetration of the compressible gas in the area of the supercharger and thus ensuring fire and explosion safety nosti and increase the reliability of his work.
При этом желательно, чтобы устройство имело повышенный объемный КПД за счет устранения «мертвого» пространства в камере сжатия.In this case, it is desirable that the device has an increased volumetric efficiency by eliminating the "dead" space in the compression chamber.
Решение поставленной технической задачи представляет собой устройство, содержащее приводной блок, выполненный по кривошипно-шатунной схеме, блок компримирования, включающий нагнетатель, камеру сжатия, устройство для ввода газа или газожидкостной смеси, узел ввода жидкости и нагнетательный клапан. Характерной особенностью компрессора является выполнение камеры сжатия блока компримирования в виде частично заполненного жидкостью корпуса с профилированной внутренней поверхностью, образующей нижнюю часть с областью движения нагнетателя и узлом для ввода жидкости, сообщенную с последовательно расположенными и примыкающими друг к другу узлами для стабилизации движения жидкости, цилиндрическим, коническим и клапанными участками. При этом камера сжатия снабжена профилированным патрубком для ввода газа или газожидкостной смеси, размещенным в полости ее корпуса по вертикальной оси и снабженным в верхней части выпускным клапаном для газа.The solution of the technical problem is a device containing a drive unit made according to the crank scheme, a compression unit including a supercharger, a compression chamber, a device for introducing a gas or gas-liquid mixture, a fluid inlet unit and a discharge valve. A characteristic feature of the compressor is the implementation of the compression chamber of the compression unit in the form of a partially filled with liquid housing with a profiled inner surface that forms the lower part with the area of movement of the supercharger and a node for introducing fluid, in communication with the cylindrical conical and valve sections. In this case, the compression chamber is equipped with a profiled pipe for introducing gas or gas-liquid mixture, placed in the cavity of its body along the vertical axis and equipped with a gas outlet valve in the upper part.
Узел для стабилизации движения жидкости выполнен в виде переводника с вертикальными каналами для прохода жидкости, расположенными равномерно по окружности, и цилиндрического участка корпуса, расположенного над указанным переводником. Профилированный патрубок для ввода газа или газожидкостной смеси установлен в указанном переводнике, причем полость патрубка сообщена радиальными каналами, выполненными в переводнике с источником подачи газа. При этом суммарная площадь проходного сечения радиальных каналов составляет не менее площади внутреннего сечения указанного патрубка.The node for stabilizing the movement of the fluid is made in the form of an sub with vertical channels for the passage of fluid, evenly spaced around the circumference, and a cylindrical section of the housing located above the specified sub. A profiled pipe for introducing gas or gas-liquid mixture is installed in the indicated sub, and the cavity of the pipe is communicated by radial channels made in the sub with a gas supply source. Moreover, the total area of the passage section of the radial channels is not less than the area of the internal section of the specified pipe.
Цилиндрический участок корпуса камеры сжатия, расположенный над устройством для стабилизации жидкости, выполнен с внутренним диаметром, обеспечивающим соотношение:The cylindrical section of the housing of the compression chamber located above the device for stabilizing the liquid is made with an inner diameter that provides the ratio:
d цил.уч. - диаметр цилиндрического участка корпуса;d cyl. - the diameter of the cylindrical section of the housing;
ω - круговая частота вращения вала кривошипа приводного блока;ω is the circular frequency of rotation of the shaft of the crank of the drive unit;
dн - диаметр нагнетателя;d n - diameter of the supercharger;
r
L - длина шатуна;L is the length of the connecting rod;
g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.
Верхняя часть седла выпускного клапана для газа или газожидкостной смеси выполнена конической формы с углом к горизонтальной оси, превышающим 20°, предпочтительно 21-55°.The upper part of the seat of the exhaust valve for gas or gas-liquid mixture is made conical in shape with an angle to the horizontal axis exceeding 20 °, preferably 21-55 °.
Нижняя часть седла нагнетательного клапана выполнена конической формы. Наружный диаметр седла выпускного выполнен меньше наружного диаметра седла нагнетательного клапана. При этом объем клапанного участка корпуса камеры сжатия удовлетворяет соотношению:The lower part of the seat of the discharge valve is made conical in shape. The outer diameter of the exhaust seat is made smaller than the outer diameter of the discharge valve seat. The volume of the valve portion of the housing of the compression chamber satisfies the ratio:
Vкл.уч. - объем клапанного участка;V class - the volume of the valve section;
π - степень повышения давления;π is the degree of pressure increase;
Vоп.н. - объем, описываемый нагнетателем.V op. - the volume described by the supercharger.
Суммарный объем клапанного, конического и цилиндрического участков корпуса камеры сжатия по меньшей мере равен 100% объема, описываемого нагнетателем.The total volume of the valve, conical and cylindrical sections of the housing of the compression chamber is at least 100% of the volume described by the supercharger.
Технические признаки заявляемого устройства для нагнетания неосушенного газа могут быть реализованы с помощью средств, используемых в области нагнетания газов машинами объемного вытеснения.Technical features of the inventive device for pumping non-dried gas can be implemented using means used in the field of gas injection by volume displacement machines.
Отличительные признаки, отраженные в формуле изобретения, необходимы и достаточны для его осуществления, поскольку обеспечивают решение указанной выше технической задачи - повышение эффективности нагнетания неосушенного газа нагнетателем объемного типа за счет повышения эффективности охлаждения компримируемого газа и за счет повышения надежности конструкции, предотвращающей проникновение компримируемого газа в зону работы нагнетателя.Distinctive features reflected in the claims are necessary and sufficient for its implementation, since they provide a solution to the above technical problem - increasing the efficiency of pumping of non-dried gas by a volume type blower by increasing the cooling efficiency of the compressed gas and by increasing the reliability of the structure preventing the penetration of the compressed gas into blower operating area.
В дальнейшем настоящее изобретение поясняется примером его выполнения, схематически изображенным на прилагаемом чертеже, на котором показано заявляемое устройство для нагнетания неосушенного газа в продольном разрезе.Further, the present invention is illustrated by an example of its implementation, schematically depicted in the attached drawing, which shows the inventive device for pumping non-dried gas in longitudinal section.
Устройство для нагнетания неосушенного газа (см. чертеж) включает приводной блок 1, выполненный по кривошипно-шатунной схеме и блок компримирования, в который входит нагнетатель 3, камера сжатия 4, узел ввода газа 5, узел ввода жидкости 6, сообщенный с насосом для подачи жидкости (не показан) и нагнетательный клапан 7. Камера сжатия 4 выполнена в виде частично заполненного жидкостью корпуса с профилированной внутренней поверхностью, образующей нижнюю часть 8 с областью движения нагнетателя 3 и устройством для ввода жидкости 6. Нижняя часть 8 сообщена с расположенным в ней устройством для стабилизации движения жидкости, в целом обозначенным поз. 9, сообщенным с участком 10, сопряженным с примыкающими друг к другу и последовательно расположенными снизу вверх цилиндрическим участком 11 с объемом Vцил., коническим участком 12 с объемом Vкон.уч. и клапанным участком 13 с объемом Vкл.уч. 
Vкл.уч.+ Vкон.уч.+Vцил.уч. 
где:Where:
Vкл.уч - объем клапанного участка,V CL.uch - the volume of the valve section,
Vкон.уч - объем конического участка,V con.uch - the volume of the conical section,
Vцил.уч - объем цилиндрического участка,V cyl.uch - the volume of the cylindrical section,
Vоп.н. - объем, описываемый нагнетателем.V op. - the volume described by the supercharger.
Указанное соотношение объемов клапанного, конического и цилиндрического участков камеры 4 обусловлено тем, что в указанных участках должна работать стабилизированная (т.е. двигающаяся вертикально) жидкость, иначе возникнет волновое движение жидкости, приводящее к захвату жидкостью гидрозатвора пузырьков газа.The indicated ratio of the volumes of the valve, conical and cylindrical sections of the chamber 4 is due to the fact that stabilized (i.e., moving vertically) liquid must work in these sections, otherwise a wave motion of the liquid will occur, leading to the capture of gas bubbles by the hydraulic seal.
Камера сжатия 4 снабжена патрубком 14 для ввода газа, размещенным в полости ее корпуса по вертикальной оси и снабженным в верхней части выпускным клапаном 15 для газа или газожидкостной смеси.The compression chamber 4 is equipped with a pipe 14 for introducing gas, placed in the cavity of its housing along the vertical axis and equipped in the upper part with an exhaust valve 15 for gas or gas-liquid mixture.
Устройство для стабилизации движения жидкости 9 выполнено в виде переводника 16 с вертикальными каналами 17, расположенными равномерно по окружности, и цилиндрического участка корпуса 10, расположенного над указанным переводником и предназначенного для разрушения возникающих затопленных струй жидкости и формирования ровного поля вертикальной скорости жидкости. При этом патрубок 14 установлен в переводнике 16, причем полость патрубка сообщена радиальными каналами 18, выполненными в переводнике 16, с кольцевой полостью 19 узла ввода газа 5. Суммарная площадь проходного сечения каналов 18 составляет не менее площади проходного сечения патрубка 14, для исключения дополнительных сопротивлений при проходе газа. Цилиндрический участок корпуса блока компримирования 2, расположенный над устройством для стабилизации движения жидкости 9, выполнен с внутренним диаметром dцил.уч., обеспечивающим выполнение соотношения:A device for stabilizing the movement of liquid 9 is made in the form of an adapter 16 with vertical channels 17 arranged uniformly around the circumference, and a cylindrical section of the housing 10 located above the adapter and designed to destroy the resulting flooded jets of liquid and the formation of a flat field of vertical velocity of the liquid. In this case, the pipe 14 is installed in the sub 16, and the cavity of the pipe is communicated by radial channels 18 made in the sub 16, with an annular cavity 19 of the gas inlet 5. The total area of the passage section of the channels 18 is not less than the area of the passage section of the pipe 14, to exclude additional resistance with the passage of gas. The cylindrical section of the housing of the compression unit 2, located above the device for stabilizing the movement of fluid 9, is made with an inner diameter d of cyl. ensuring the fulfillment of the ratio:
где:Where:
dцил.уч. - диаметр цилиндрического участка корпуса;d cyl. - the diameter of the cylindrical section of the housing;
ω - круговая частота вращения вала кривошипа приводного блока;ω is the circular frequency of rotation of the shaft of the crank of the drive unit;
dн - диаметр нагнетателя;d n - diameter of the supercharger;
r
L - длина шатуна;L is the length of the connecting rod;
g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.
Такое соотношение обусловлено тем, что если в цилиндрическом участке 11 корпуса в процессе работы окажутся пузырьки газа, то они всплывут на поверхность. При указанном соотношении сила всплытия сообщает ускорение, большее, чем ускорение жидкости, движимой нагнетателем, что служит меньшему проникновению в нее газа.This ratio is due to the fact that if gas bubbles appear in the cylindrical section 11 of the body during operation, they will float to the surface. With the indicated ratio, the ascent force reports an acceleration greater than the acceleration of the fluid moved by the supercharger, which serves less penetration of gas into it.
Верхняя часть седла выпускного клапана для газа 15 выполнена конической формы, причем угол ее наклона к горизонтальной оси превышает 20°, предпочтительно он находится в пределах 21-55° по условиям движения вверх пузырьков газа.The upper part of the seat of the exhaust valve for gas 15 is made conical in shape, and its angle of inclination to the horizontal axis exceeds 20 °, preferably it is in the range of 21-55 ° under the conditions of upward movement of gas bubbles.
Нижняя часть седла нагнетательного клапана 7 выполнена конической формы для снижения за счет увеличения проходного сечения скорости прохождения газовой струи.The lower part of the seat of the discharge valve 7 is made conical in shape to reduce by increasing the flow area of the gas jet.
По соображениям удобства монтажа, обслуживания и замены клапана для газа 15 наружный диаметр его седла выполнен меньше наружного диаметра седла нагнетательного клапана 7.For reasons of ease of installation, maintenance and replacement of the valve for gas 15, the outer diameter of its seat is made smaller than the outer diameter of the seat of the discharge valve 7.
Объем клапанного участка 13 корпуса камеры сжатия удовлетворяет соотношению:The volume of the valve section 13 of the housing of the compression chamber satisfies the ratio:
Vкл.уч. - объем клапанного участка;V class - the volume of the valve section;
π - максимально ожидаемая степень повышения давления;π is the maximum expected degree of pressure increase;
Vоп.н. - объем, описываемый нагнетателем.V op. - the volume described by the supercharger.
Указанное соотношение обусловлено тем, что нагнетательный клапан 7 открывается в то время, когда поверхность жидкости, подаваемой нагнетателем 3, находится в коническом участке 12.The specified ratio is due to the fact that the discharge valve 7 opens at a time when the surface of the liquid supplied by the blower 3 is in a conical section 12.
Из поставленных авторами экспериментов выяснилось, что если указанная поверхность жидкости не находится в коническом участке, то увеличивается количество проникающего в жидкость газа и заметно снижается производительность устройства за счет увеличения «мертвого» пространства.From the experiments performed by the authors, it turned out that if the indicated surface of the liquid is not in the conical section, then the amount of gas penetrating the liquid increases and the productivity of the device significantly decreases due to an increase in the “dead” space.
Выходной трубопровод 20 устройства сообщен с сепаратором 21 (известного типа), в котором от нагнетаемого газа, содержащего по условиям работы небольшой процент (до 5%) жидкости, отделяется указанная жидкость, которая посредством известного устройства для отвода жидкости (не показано) отводится в жидкостную емкость, а освобожденный от жидкости газ подается к потребителю.The outlet pipeline 20 of the device is in communication with a separator 21 (of a known type), in which the liquid is separated from the injected gas containing, according to the operating conditions, a small percentage (up to 5%) of liquid, which is discharged into a liquid by means of a known device for removing liquid (not shown) capacity, and gas freed from liquid is supplied to the consumer.
Работа описанного устройства осуществляется следующим образом.The operation of the described device is as follows.
Перед началом работы устройства камера сжатия 4 полностью заполняется жидкостью, подаваемой в нее через узел ввода жидкости 6 насосом (не показан). При этом нагнетатель 3 расположен в крайнем нижнем положении в нижней части 8 камеры сжатия. При выполнении первого такта нагнетания нагнетатель 3 перемещается вверх между уровнями нижней мертвой точки (НМТ) и верхней мертвой точки (ВМТ), вытесняя через нагнетательный клапан 7 объем жидкости, равный объему, описываемому нагнетателем 3 - Vоп.н.. Оставшаяся жидкость образует в камере сжатия 4 гиравлический затвор. При выполнении первого такта всасывания нагнетатель 3 движется вниз межу уровнями ВМТ и НМТ, и жидкость гидравлического затвора опускается в соответствии с вытесненным объемом Vоп.н.. Во время выполнения такта всасывания в камеру сжатия 4 через узел ввода газа 5 подается газ от независимого источника. Газ поступает в кольцевую полость 19 и из нее по радиальным каналам 18 в переводнике 16 входит в полость патрубка 14, по которому он поднимается и через выпускной клапан 15 попадает в камеру сжатия 4.Before starting the operation of the device, the compression chamber 4 is completely filled with liquid supplied to it through the fluid inlet 6 by a pump (not shown). In this case, the supercharger 3 is located in the lowest position in the lower part 8 of the compression chamber. When the first discharge cycle is performed, the supercharger 3 moves up between the levels of bottom dead center (BDC) and top dead center (TDC), displacing through the discharge valve 7 a volume of liquid equal to the volume described by the supercharger 3 - V op.n. . The remaining liquid forms a 4 hydraulic shutter in the compression chamber. When performing the first suction stroke, the supercharger 3 moves down between the levels of TDC and BDC, and the hydraulic shutter fluid is lowered in accordance with the displaced volume V r.s. . During the suction stroke, gas is supplied to the compression chamber 4 through the gas inlet 5 from an independent source. Gas enters the annular cavity 19 and from it through the radial channels 18 in the sub 16 enters the cavity of the pipe 14, through which it rises and through the exhaust valve 15 enters the compression chamber 4.
При следующем ходе нагнетания жидкость гидрозатвора перемещается под действием нагнетателя 3 вверх и сжимает газ до требуемого потребителем давления, после чего газ выходит через нагнетательный клапан и проходит через выходной трубопровод в газожидкостный сепаратор 21, в котором от него отделяется жидкость и отводится в емкость (не показана), после чего осушенный газ под требуемым давлением подается потребителю.In the next injection process, the hydraulic lock fluid moves upward under the action of the blower 3 and compresses the gas to the pressure required by the consumer, after which the gas exits through the discharge valve and passes through the outlet pipe to a gas-liquid separator 21, in which liquid is separated from it and discharged into a container (not shown ), after which the dried gas is supplied to the consumer under the required pressure.
При сжатии газа в камере 4 газ охлаждается жидкостью гидрозатвора. При этом часть жидкости (до 5% объема, описываемого нагнетателем) уносится из камеры вместе со сжатым газом. Для поддержания постоянного количества жидкости в гидрозатворе при каждом такте всасывания в камеру сжатия 4 подается через устройство для ввода жидкости 6 компенсирующее количество жидкости. Практика показывает, что такого количество жидкости достаточно для поддержания близкой к первоначальной температуры жидкости гидрозатвора, т.е. реальный процесс сжатия газа в устройстве приближается к политропическому процессу (процессу с постоянной теплоемкостью).When the gas is compressed in the chamber 4, the gas is cooled by a hydraulic lock fluid. In this case, part of the liquid (up to 5% of the volume described by the supercharger) is carried out of the chamber together with the compressed gas. To maintain a constant amount of liquid in the hydraulic lock at each suction stroke, a compensating amount of liquid is supplied through the device for introducing liquid 6 into the compression chamber 4. Practice shows that such an amount of liquid is sufficient to maintain a hydraulic seal close to the initial temperature, i.e. the actual process of gas compression in the device approaches a polytropic process (a process with constant heat capacity).
В известных компрессорах сжатие газа практически осуществляется по политропе с показателем n=1,18-1,2, поскольку значение n=1 (для идеальных газов) достичь невозможно.In known compressors, gas compression is practically carried out by a polytropic with an indicator n = 1.18-1.2, since the value n = 1 (for ideal gases) cannot be achieved.
Исследования, проведенные специалистами компании «РАНКО», показали, что в реализованном в заявляемом устройстве способе сжатия показатель политропы ближе к 1, чем в других известных конструкциях, например, основанных на способе капельного впрыска в камеру сжатия.Studies conducted by specialists of the RANCO company showed that in the compression method implemented in the inventive device, the polytropic index is closer to 1 than in other known structures, for example, based on the drip injection method into the compression chamber.
Описанная выше конструкция переводника 16 благодаря расположению вертикальных каналов 17 равномерно по окружности и наличию цилиндрического участка корпуса 10 обеспечивает разрушение возникающих при подаче жидкости в камеру 4 затопленных струй и обеспечивает ровное поле вертикальной скорости жидкости, что благоприятно влияет на работу устройства.The design of the sub 16 described above, due to the arrangement of the vertical channels 17 uniformly around the circumference and the presence of a cylindrical section of the housing 10, ensures the destruction of the flooded jets that occur when the fluid is supplied to the chamber 4 and ensures a flat field of the vertical fluid velocity, which favorably affects the operation of the device.
Таким образом, образовавшийся в камере сжатия описанным способом гидрозатвор при каждом ходе всасывания пополняется количеством жидкости, равным количеству унесенной через нагнетательный клапан жидкости со сжатым газом.Thus, a water seal formed in the compression chamber in the described manner at each suction stroke is replenished with an amount of liquid equal to the amount of liquid with compressed gas carried out through the discharge valve.
Гидрозатвор эффективно препятствует проникновению компримируемого газа в зону работы нагнетателя, что стабилизирует работу устройства и обеспечивает пожаро-взрывобезопасность работы при использовании углеводородных газов. При этом температура жидкости в гидрозатворе остается практически постоянной и обеспечивает охлаждение компримируемого газа до требуемой потребителем (ок. 80°С).A water trap effectively prevents the penetration of the compressed gas into the operating zone of the supercharger, which stabilizes the operation of the device and ensures fire and explosion safety when using hydrocarbon gases. At the same time, the temperature of the liquid in the hydraulic lock remains almost constant and provides cooling of the compressed gas to the required by the consumer (approx. 80 ° C).
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003137073/06A RU2259498C1 (en) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Device for delivering non-dried gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003137073/06A RU2259498C1 (en) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Device for delivering non-dried gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003137073A RU2003137073A (en) | 2005-06-10 |
| RU2259498C1 true RU2259498C1 (en) | 2005-08-27 |
Family
ID=35833763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003137073/06A RU2259498C1 (en) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Device for delivering non-dried gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2259498C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2663956C2 (en) * | 2013-04-25 | 2018-08-13 | Ман Трак Унд Бас Аг | Vehicle pipeline system |
-
2003
- 2003-12-25 RU RU2003137073/06A patent/RU2259498C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2663956C2 (en) * | 2013-04-25 | 2018-08-13 | Ман Трак Унд Бас Аг | Vehicle pipeline system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003137073A (en) | 2005-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4402652A (en) | Liquid motor and pump with a stroke regulating gas motor | |
| WO2006071295A1 (en) | Reciprocating positive displacement pump for de-ionized water and method of cooling and lubricating therefor | |
| RU2369775C1 (en) | Sucker-rod pump of well | |
| RU2259498C1 (en) | Device for delivering non-dried gas | |
| CN116557249B (en) | Direct-discharge type constant-pressure liquid drainage emulsion pump | |
| US5156537A (en) | Multiphase fluid mass transfer pump | |
| RU2578758C1 (en) | Piston pump-compressor | |
| RU2312985C1 (en) | Gas separator of insert oil-well pump | |
| RU2259499C1 (en) | Compressor | |
| RU2238426C1 (en) | Method of topping-up and pumping of nondried gas | |
| RU2321772C1 (en) | Oil-well sucker-rod pump | |
| SU1323743A2 (en) | Well sucker-rod pump | |
| US3229900A (en) | Reverse leakage seal for reciprocating parts | |
| RU2656511C1 (en) | Hydraulic pump unit | |
| RU2766241C1 (en) | Downhole pumping unit | |
| RU2262003C1 (en) | Gas topping-up device | |
| RU47058U1 (en) | MULTI-PHASE MEDIA FOR COMPRESSOR | |
| RU2158379C1 (en) | Gas-liquid mixture charging device | |
| RU2282749C2 (en) | Gas and gas-liquid mixtures injecting device | |
| SU985417A1 (en) | Piston compressor | |
| RU2112890C1 (en) | Pumping unit for lifting liquid from oil well | |
| RU2067217C1 (en) | Pneumatically-or hydraulically-driven pump | |
| SU1125404A1 (en) | Piston vacuum pump | |
| RU65151U1 (en) | GAS COMPRESSION AND TRANSFER DEVICE | |
| RU2425253C1 (en) | Borehole plunger pump and protection method of upper part of plunger against impact of pumped liquid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131226 |