RU2588347C2 - Method of operating piston pump-compressor and device therefor - Google Patents
Method of operating piston pump-compressor and device therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2588347C2 RU2588347C2 RU2014123325/06A RU2014123325A RU2588347C2 RU 2588347 C2 RU2588347 C2 RU 2588347C2 RU 2014123325/06 A RU2014123325/06 A RU 2014123325/06A RU 2014123325 A RU2014123325 A RU 2014123325A RU 2588347 C2 RU2588347 C2 RU 2588347C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- line
- pressure
- piston
- liquid
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 82
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 2
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании поршневых машин объемного действия, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов.The invention relates to the field of pump and compressor engineering and can be used to create reciprocating volumetric machines designed to compress and supply to the consumer simultaneously or alternately liquids and gases.
Известен способ работы поршневого насоса-компрессора, заключающийся в попеременном сжатии и подаче потребителю газа из надпоршневой полости, сжатии жидкости в подпоршневой полости и подаче ее потребителю (см. патент РФ №118371, МКИ F04B 19/06 от 20.07.2012).There is a known method of operation of a piston pump-compressor, which consists in alternately compressing and supplying a consumer with gas from a supra-piston cavity, compressing fluid in a sub-piston cavity and supplying it to a consumer (see RF patent No. 118371, MKI F04B 19/06 of 20.07.2012).
Известен также способ работы поршневого насоса-компрессора, заключающийся в попеременном всасывании, сжатии и подаче потребителю газа из надпоршневой полости, и всасывании и сжатии жидкости в подпоршневой полости и подаче ее потребителю, причем подача сжатого газа потребителю осуществляется через самодействующий нагнетательный клапан и линию нагнетания газа, а подача жидкости потребителю осуществляется через линию нагнетания жидкости (см., например, Патент РФ №125635 на полезную модель «Поршневой насос-компрессор», МПК F04B 19/06, заявл. 24.09.2012, опубл. 10.03.2013).There is also a known method of operation of a piston pump-compressor, which consists in alternately sucking, compressing and supplying gas to the consumer from the supra-piston cavity, and sucking and compressing liquid in the sub-piston cavity and supplying it to the consumer, the compressed gas being supplied to the consumer through a self-acting discharge valve and gas injection line and the fluid is supplied to the consumer through the fluid injection line (see, for example, RF Patent No. 125635 for the utility model “Piston Pump-Compressor”, IPC F04B 19/06, application 24.09.2 012, publ. 03/10/2013).
Недостатком известных способов является высокая вероятность гидроудара, возникающая из-за того, что в начальный момент пуска насоса-компрессора, когда избыточное давление в линии нагнетания газа еще отсутствует (равно атмосферному), а давление жидкости в жидкостной линии нагнетания уже есть, жидкость при возвратно-поступательном движении поршня через уплотнение между поршнем и цилиндром в большом количестве проникает в газовую полость агрегата, и как только ее объем превышает мертвый объем газовой полости, происходит гидроудар. Это особенно актуально в том случае, когда давление жидкости в жидкостной линии нагнетания существенно превышает атмосферное давление. В результате гидроудара происходит разрушение клапанной коробки газовой полости и выход агрегата из строя с полной потерей работоспособности. Аналогичное явление возникает и в том случае, когда по каким-либо причинам (повреждение газового нагнетательного трубопровода, излишне высокое потребление газа) давление в нагнетательном газовом трубопроводе становится очень низким.A disadvantage of the known methods is the high likelihood of water hammer, which arises due to the fact that at the initial moment of starting the pump-compressor, when there is still no excess pressure in the gas injection line (equal to atmospheric), and there is already liquid pressure in the liquid discharge line, the liquid returns - the translational movement of the piston through the seal between the piston and the cylinder penetrates in large quantities into the gas cavity of the unit, and as soon as its volume exceeds the dead volume of the gas cavity, a water hammer occurs. This is especially true when the pressure of the liquid in the liquid discharge line substantially exceeds atmospheric pressure. As a result of water hammer, the valve box of the gas cavity is destroyed and the unit breaks down with a complete loss of operability. A similar phenomenon occurs when, for some reason (damage to the gas discharge pipe, excessively high gas consumption), the pressure in the discharge gas pipe becomes very low.
Технической задачей изобретения является повышение работоспособности насоса-компрессора путем исключения возможности гидроудара в процессе его пуска и работы при пониженном давлении газа.An object of the invention is to increase the efficiency of the compressor pump by eliminating the possibility of water hammer during its start-up and operation at reduced gas pressure.
Указанная техническая задача решается тем, что в известном способе работы насоса-компрессора согласно изобретению сопротивление линии нагнетания газа изменяют в соответствии с давлением нагнетания жидкости.The specified technical problem is solved by the fact that in the known method of operation of the pump-compressor according to the invention, the resistance of the gas injection line is changed in accordance with the liquid injection pressure.
Это изменение сопротивления могут осуществлять путем воздействия на газовый нагнетательный клапан, изменяя величину его открытия, или изменением проходного сечения линии нагнетания газа.This change in resistance can be carried out by acting on the gas discharge valve, changing the value of its opening, or by changing the flow area of the gas injection line.
В поршневом насосе-компрессоре для осуществления указанного способа, содержащем цилиндр с установленным в нем поршнем, делящим цилиндр на газовую и жидкостную полости, соединенные соответственно с линиями всасывания газа и жидкости через всасывающие самодействующие клапаны, и с линиями нагнетания газа и жидкости через нагнетательные самодействующие клапаны, причем газовый нагнетательный клапан имеет ограничитель подъема, согласно изобретению этот ограничитель подъема выполнен в виде сильфона с торцовой частью, обращенной в сторону газового нагнетательного клапана, и внутренняя полость которого подключена к жидкостной линии нагнетания. Изменение сопротивления газовой линии нагнетания также может быть создано в известном насосе-компрессоре за счет установки в этой линии подпружиненного поршня, размещенного одним концом в цилиндре, соединенном с жидкостной линией нагнетания, а другой конец которого размещен непосредственно в трубопроводе линии нагнетания с возможностью частичного перекрытия этой линии, причем действие пружины направлено против действия давления в жидкостной линии нагнетания.In a piston pump-compressor for implementing the above method, comprising a cylinder with a piston installed therein, dividing the cylinder into gas and liquid cavities, respectively connected to gas and liquid suction lines through self-acting suction valves, and to gas and liquid discharge lines through self-acting pressure valves moreover, the gas pressure valve has a lift limiter, according to the invention, this lift limiter is made in the form of a bellows with the end part facing to the side gas discharge valve, and the internal cavity of which is connected to the liquid discharge line. A change in the resistance of the gas discharge line can also be created in the known pump-compressor by installing a spring-loaded piston in this line, placed at one end in a cylinder connected to the liquid discharge line, and the other end of which is placed directly in the pipeline of the discharge line with the possibility of partially overlapping this line, and the action of the spring is directed against the action of pressure in the liquid discharge line.
Сущность изобретения поясняется на примере работы двух конструктивных вариантов насосов-компрессоров, схематично изображенных на чертежах.The invention is illustrated by the example of the operation of two structural options of pump-compressors, schematically shown in the drawings.
На фиг. 1 изображена схема поршневого насоса-компрессора с устройством для изменения хода запорного элемента газового нагнетательного клапана для изменения гидравлического сопротивления линии нагнетания.In FIG. 1 shows a diagram of a piston pump-compressor with a device for changing the stroke of the shut-off element of a gas discharge valve to change the hydraulic resistance of the discharge line.
На фиг. 2 изображена схема поршневого насоса-компрессора с устройством для изменения гидравлического сопротивления линии нагнетания за счет установки подпружиненного поршня, частично перекрывающего сечение линии нагнетания.In FIG. 2 shows a diagram of a piston pump-compressor with a device for changing the hydraulic resistance of the discharge line by installing a spring-loaded piston partially overlapping the section of the discharge line.
Насос-компрессор (фиг. 1) содержит цилиндр 1 с установленным в нем с зазором поршнем 2, делящим цилиндр 1 на газовую 3 и жидкостную 4 полости, которые имеют газовую линию всасывания 5, соединенную с газовой полостью 3 через самодействующий клапан 6, и с линией нагнетания газа 7 через самодействующий клапан 8, жидкостную линию всасывания 9, соединенную с полостью 4 через самодействующий клапан 10, и жидкостную линию нагнетания 11, соединенную с полостью 4 через самодействующий клапан 12. В линию нагнетания газа 7 встроен ресивер 13 с манометром 14 и вентилем 15, через который газ подается потребителю. На линии нагнетания жидкости 11 установлен воздушный колпак 16, являющийся частью линии нагнетания жидкости 11 и снижающий пульсации давления нагнетаемой жидкости, верхняя (газовая) часть которого через пневмопровод подключена к внутренней полости ограничителя подъема 17 нагнетательного клапана 8. Ограничитель подъема 17 выполнен в виде сильфона с торцовой частью, обращенной в сторону клапана 9. Пластина 18 с отверстием, в которое входит клапан 8, служит для ограничения движения торцовой части сильфона 17 в сторону клапана 8, при этом обеспечивается минимальное проходное сечение клапана 8 при положении торца сильфона 17 в крайнем нижнем положении, когда он уперт в пластину 18. В этой конструкции изменение гидравлического сопротивления в линии нагнетания 7 газа организовано путем изменения усилия, действующего на клапан 8 в сторону его закрытия со стороны линии нагнетания жидкости 11 - чем больше это усилие, тем выше гидравлическое сопротивление линии нагнетания газа 7.The compressor pump (Fig. 1) comprises a
В насосе-компрессоре, изображенном на фиг. 2, в линии нагнетания газа 7 установлен подпружиненный пружиной сжатия 19 поршень 20, размещенный одним (нижним) концом в цилиндре 21, соединенном с воздушным колпаком 16 линии нагнетания 17, а другим (верхним) концом - непосредственно в трубопроводе линии нагнетания газа 7, причем этот верхний конец своим торцом частично перекрывает линию нагнетания 7, для чего напротив этого торца установлена ответная торцу плоская бобышка 22 с ограничителем движения поршня 20 в виде выступа 23. Действие пружины 19 направлено против действия давления жидкости на поршень со стороны линии нагнетания 11. В этой конструкции изменение гидравлического сопротивления в линии нагнетания 7 газа организовано путем воздействия на поршень 20 давления жидкости с образованием щели переменного сопротивления - чем больше разность между давлением жидкости и давления газа, тем больше гидравлическое сопротивление щели и, следовательно, тем больше гидравлическое сопротивление линии нагнетания газа 7.In the compressor pump shown in FIG. 2, a
Способ работы поршневого насоса-компрессора осуществляется следующим образом (фиг. 1). При пуске насоса-компрессора, как правило, гидравлическая линия 11 уже находится под давлением нагнетания в связи со слабой сжимаемостью жидкости и ее высокой вязкостью, а газовая линия нагнетания 7 - под атмосферным давлением в связи с неизбежными утечками маловязкого рабочего тела - газа - через вентиль 15 и клапан 8 во время остановки насоса-компрессора, которая может быть неопределенно долгой.The method of operation of the piston pump compressor is as follows (Fig. 1). When starting the compressor pump, as a rule, the
При возвратно-поступательном движении поршня 2 объем жидкостной полости 4 попеременно увеличивается (происходит открытие клапана 10 и всасывание жидкости из линии всасывания 9) и уменьшается (происходит нагнетание жидкости через клапан 12 в линию нагнетания 11) и подача потребителю под давлением. Пульсация давления жидкости, возникающая в связи с неравномерной ее подачей, гасится газом, находящимся под давлением нагнетания жидкости в верхней части воздушного колпака 16. При ходе поршня 2 вниз, когда происходит сжатие жидкости в камере 4 и ее нагнетание потребителю, жидкость из камеры 4 поднимается в зазоре между поршнем 2 и цилиндром 1.With the reciprocating movement of the
Одновременно в связи с попеременным изменением объема газовой полости 3 при ее увеличении происходит всасывание газа через клапан 6 из линии всасывания 5, его сжатие и подача потребителю через клапан 8, линию нагнетания 7 с ресивером 13. Поскольку в начальный момент работы насоса-компрессора в ресивере 13 давление равно атмосферному, вентиль 15 закрыт и оператор отрывает его только после того, как манометр 14 покажет номинальное давление нагнетания газа, обусловленное работой потребителя газа.At the same time, due to the alternating change in the volume of the
Таким образом, на первых же ходах поршня 2 в линии нагнетания жидкости 11 устанавливается номинальное давление жидкости, а в линии нагнетания газа 7 остается практически атмосферное давление. При этом давление из линии нагнетания жидкости 11 через колпак 16 и находящийся в его верхней части газ подается в полость сильфона 17, который расширяется, не имея противодавления со стороны линии нагнетания газа 7, упирается в пластину 18, ограничивающую его движение, и своей торцовой частью ограничивает возможность подъема клапана 8, в связи с чем клапан 8 открывается на минимальную величину (становится «прикрытым»), что приводит к увеличению его гидравлического сопротивления и повышению давления в камере 3 при ходе поршня 2 в процессе сжатия-нагнетания (ход вверх). Это повышенное давление «выдавливает» жидкость из зазора между поршнем 2 и цилиндром 1 вниз в сторону камеры 4, не давая ей попасть в камеру 3 и создать условия возникновения гидроудара.Thus, at the very first strokes of the
Прошедший через «прикрытый» клапан 8 газ попадает в ресивер 13, постепенно повышая в нем от хода к ходу поршня 2 давление, при этом растет, соответственно, и давление в линии нагнетания 7, действующее на нижний торец сильфона 17. Постепенно давление в линии нагнетания 7 возрастает до такой величины, когда перепад давления между полостью сильфона 17 и линией нагнетания газа 7 становится небольшим и сильфон 17 под действием сил упругости своего материала отходит от пластины 18, увеличивая возможное открытие клапана 8. Этот процесс по мере роста давления газа в линии нагнетания 7 продолжается до тех пор, пока сильфон 17 полностью не освободит клапан 8, который начинает работать в штатном режиме. В это время давление газа в ресивере 13 становится равным номинальному давлению нагнетания газа и оператор открывает вентиль 15, начинается снабжение сжатым газом потребителя.The gas passing through the “covered”
В том случае, если по каким-либо причинам (рост потребления газа, разрыв или повреждение газовой линии нагнетания 7) давление нагнетания газа существенно уменьшается, снова возникает угроза гидроудара, которая предотвращается тем, что под действием возникшего большого перепада давления на сильфоне 17 он прижимает клапан 8 к седлу, увеличивая сопротивление нагнетательной линии 7 в зоне между клапаном 8 и ресивером 13.In the event that for some reason (increased gas consumption, rupture or damage to the gas discharge line 7), the gas injection pressure decreases significantly, the threat of water hammer again arises, which is prevented by the fact that under the influence of a large pressure drop across the
Работа конструкции, показанной на фиг. 2, происходит аналогично вышеописанной. Здесь повышенное давление газа в полости 3 (во время пуска насоса-компрессора или при падении давления газа в линии нагнетания 7 во время работы насоса-компрессора по вышеуказанным причинам) обеспечивается уменьшением вплоть до минимума проходного сечения щели, образованной верхним торцом поднятого поршня 20 и поверхности бобышки 22. Минимальное сечение щели (независимо от перепада давления между линиями нагнетания 11 и 7) обеспечивается выступом 23. В процессе пуска насоса-компрессора или при падении давления газа по сравнению с давлением жидкости под действием перепада давления между линиями 11 и 7 и соответственно на поршне 20 этот поршень поднимается и упирается в выступ 23. При повышении давления в линии 7 перепад давления на поршне 20 снижается и пружина 19 отодвигает его, гидравлическое сопротивление щели между торцом поршня 20 и бобышкой 22 снижается.The operation of the structure shown in FIG. 2 occurs similarly to the above. Here, the increased gas pressure in the cavity 3 (during the start-up of the compressor pump or when the gas pressure in the
Таким образом, благодаря наличию переменного гидравлического сопротивления в газовой линии нагнетания в процессе пуска насоса-компрессора, с самого начала его работы в газовой полости создается давление, необходимое для предотвращения попадания жидкости из жидкостной полости в газовую, что позволяет предотвратить возможность гидроудара и повысить работоспособность насоса-компрессора. При падении давления газа вследствие увеличения расхода его потребителем или при нарушении работы линии нагнетания (повреждение, разрыв), вызывающем падение давления в линии 7 нагнетания газа, в полости 3 автоматически поддерживается давление газа, препятствующее проникновению большого количества жидкости из полости 4 в полость 3 через зазор между поршнем 2 и цилиндром 1, что также предотвращает гидроудар.Thus, due to the presence of variable hydraulic resistance in the gas discharge line during the start-up of the compressor pump, from the very beginning of its operation, the pressure is created in the gas cavity to prevent liquid from entering the gas cavity, which helps prevent the possibility of water hammer and increase pump operability -compressor. If the gas pressure drops due to an increase in its consumption by the consumer or if the discharge line breaks down (damage, rupture), which causes a pressure drop in the
Таким образом, техническая задача изобретения - повышение работоспособности насоса-компрессора путем исключения возможности гидроудара в процессе его пуска и работы при пониженном давлении газа - полностью выполнена.Thus, the technical task of the invention is to increase the efficiency of the pump-compressor by eliminating the possibility of water hammer during its start-up and operation at reduced gas pressure - is fully implemented.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014123325/06A RU2588347C2 (en) | 2014-06-06 | Method of operating piston pump-compressor and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014123325/06A RU2588347C2 (en) | 2014-06-06 | Method of operating piston pump-compressor and device therefor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014123325A RU2014123325A (en) | 2015-12-20 |
RU2588347C2 true RU2588347C2 (en) | 2016-06-27 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2818615C1 (en) * | 2023-03-15 | 2024-05-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of piston compressor operation and device for implementation thereof (embodiments) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH359507A (en) * | 1958-03-14 | 1962-01-15 | Sulzer Ag | Method for operating a labyrinth piston compressor and compressor for carrying out the method |
SU821743A1 (en) * | 1979-06-29 | 1981-04-15 | Омский политехнический институт | Piston compressor |
RU2098663C1 (en) * | 1995-08-08 | 1997-12-10 | Омский государственный технический университет | Compressor with noncontact sealing for compressing pure gases |
RU2120063C1 (en) * | 1996-12-31 | 1998-10-10 | Омский государственный технический университет | Method and device for starting compressor with gas static centering of piston |
RU125635U1 (en) * | 2012-09-24 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH359507A (en) * | 1958-03-14 | 1962-01-15 | Sulzer Ag | Method for operating a labyrinth piston compressor and compressor for carrying out the method |
SU821743A1 (en) * | 1979-06-29 | 1981-04-15 | Омский политехнический институт | Piston compressor |
RU2098663C1 (en) * | 1995-08-08 | 1997-12-10 | Омский государственный технический университет | Compressor with noncontact sealing for compressing pure gases |
RU2120063C1 (en) * | 1996-12-31 | 1998-10-10 | Омский государственный технический университет | Method and device for starting compressor with gas static centering of piston |
RU125635U1 (en) * | 2012-09-24 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2818615C1 (en) * | 2023-03-15 | 2024-05-03 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of piston compressor operation and device for implementation thereof (embodiments) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU118371U1 (en) | PISTON PUMP COMPRESSOR | |
RU162632U1 (en) | SUSPENSION COMPRESSOR TO OIL WELL | |
US10422327B2 (en) | Device and method for damping pressure fluctuations in the delivery line of a thick-matter pump | |
WO2014186512A4 (en) | Positive displacement pump | |
RU2594389C1 (en) | Piston machine with individual cylinder cooling system | |
CN206439170U (en) | A kind of reciprocating pump using flexible middle gland | |
RU170561U1 (en) | VALVE PUMP VALVE FOR WELL SERVICE | |
CN113614369A (en) | Pump and associated systems and methods | |
RU2690109C2 (en) | Diaphragm pump with double-spring overflow limiter | |
RU2588347C2 (en) | Method of operating piston pump-compressor and device therefor | |
RU177393U1 (en) | Outboard compressor driven by rocking machine balancer | |
RU2538371C1 (en) | Operation of pump-compressor and device to this end | |
RU2578758C1 (en) | Piston pump-compressor | |
WO2019171930A1 (en) | Water injection pump | |
RU2565951C1 (en) | Operation of gas-fluid plant and device to this end | |
RU2514453C1 (en) | Piston pump with gas separator | |
RU2560649C1 (en) | Piston compression pump | |
CA2909976A1 (en) | Diaphragm pump having position control | |
RU2683051C1 (en) | Method of operating piston pump-compressor and device therefor | |
JP2014137095A (en) | Spring type accumulator | |
RU169890U1 (en) | SUSPENDED COMPRESSOR TO A ROCKING MACHINE FOR REMOVING GAS FROM AN OTHER SPACE OF AN OIL WELL | |
CN109964032B (en) | High-pressure pump for a fuel injection system | |
JP2013032738A (en) | Diaphragm pump | |
RU2592661C1 (en) | Piston machine operation method and device for its implementation | |
CN205330951U (en) | Axial plunger pump |