[發明專利]渦旋式氣液多相混輸泵

無效

• 申請號: 200910016941.3
• 申請日: 2009-06-30
• 公開（公告）號: CN101603530A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 王君;王增麗;趙明;章大海;李雪琴
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F04C2/02
• 分類號: F04C2/02;F04C15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械工程技術領域，特別涉及渦旋式氣液多相混輸泵。

背景技術

隨著石油、天然氣生產逐步由陸地向沙漠及海洋擴展，油井中采出的原油、氣體和水的 多相混合物的長距離可靠輸送問題逐漸成為研究熱點，以多相泵為核心的油氣多相混輸是當 今油氣輸送技術的發展趨勢，具有簡化流程、節省費用和提高油井采收率等優點，因此對新 型氣液多相混輸泵的研究具有重要的意義。

現有的氣液多相混輸泵的種類較多，在油氣集輸系統中應用最為廣泛的是螺旋軸流式多 相泵和雙螺桿式多相泵。螺旋軸流式多相泵利用多相流體在高速旋轉的葉輪中獲得動能，再 通過導葉的擴壓作用將動能轉換為壓力能；該泵主要由吸入單元、壓縮單元、壓出單元及泵 體等組成，具有結構簡單、操作方便等優點；但當含氣率較大時，其工作性能所受影響較大， 泵送揚程較小，因而螺旋軸流式多相混輸泵難以適應于含氣率較大時的混合增壓輸送。雙螺 桿多相泵是依靠兩螺桿間的相互嚙合，形成周期性變化的工作腔容積，進而實現對氣液多相 流體的增壓混輸，具有結構緊湊和效率高等優點，對氣液比變化較大的多相流體、高凝固點 及高粘度的混合物都有較好的增壓效果，適應于中小流量和高揚程工況；但作為容積式多相 泵，由于沒有較好地解決液相壓縮的隨機卸荷，當含液率較高時，運行中易出現工作腔內壓 力不均衡、個別工作腔內介質壓力驟增，甚至產生液擊現象，嚴重影響多相泵的安全可靠運 行，因而雙螺桿式多相混輸泵不適用于含液率較高時的混合增壓輸送。

渦旋機械至今已有百余年的發展歷史，具有效率高、可靠性高和結構簡單等顯著優點， 作為制冷壓縮機、空氣動力壓縮機、增壓器和真空泵得到了廣泛的應用，然而國內外卻未見 有關渦旋式多相泵的相關報道。

發明內容

本發明的目的是要提供一種渦旋式氣液多相混輸泵，適用于含液率較高時的氣液多相增 壓輸送，采用變徑基圓漸開線構建變嚙合間隙渦旋齒，使其在工作中形成一條從壓縮腔通向 排出口方向的內泄漏卸壓通道，實現氣液多相增壓混輸過程中的液相壓縮隨機卸荷，避免增 壓輸送含液率較高的多相介質時，因液相不易壓縮而出現的工作腔內介質壓力驟增，甚至液 擊問題，保證多相泵安全可靠的運行。

一種渦旋式氣液多相混輸泵主要由動渦旋盤、靜渦旋盤、支架體、曲拐軸和小曲拐防自 轉機構等零部件組成，型線相同的兩動、靜渦旋盤相對旋轉一定角度并偏置一定距離后對插 在一起，形成兩組工作腔容積，動渦旋在曲拐軸的帶動下，在小曲拐防自轉機構的約束下， 與靜渦旋實現公轉平動，所形成的嚙合點沿著渦旋齒齒壁連續向中心移動，所形成的工作腔 容積逐漸變小，并向中心移動，形成了周期性變化的工作腔容積，實現氣液混合介質的吸入、 壓縮和排出，完成氣液介質的增壓混輸過程。

動、靜渦旋齒均由外圈的基圓漸開線和內圈的變徑基圓漸開線組合而成，基圓漸開線部 分所構成的渦旋齒實現無間隙嚙合，形成吸入腔容積，完成氣液介質的吸入過程；變徑基圓 漸開線部分所構成的渦旋齒參與嚙合時，形成壓縮腔和排出腔容積，存在嚙合間隙，完成氣 液介質的壓縮和排出過程，因而壓縮過程存在從壓縮腔通向排出口方向的內泄漏通道，氣液 介質通過該通道內的少量內泄漏實現液相壓縮的隨機卸荷。雖然壓縮過程中存在內泄漏，但 不會降低容積效率，因而本發明對于拓寬容積式多相泵的氣液比范圍及渦旋機械的應用領域 具有重要的工程意義。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：采用變徑基圓漸開線構具有嚙合間隙渦旋 齒，使其所形成的壓縮腔在工作中形成一條從壓縮腔通向排出口方向的內泄漏卸壓通道，實 現氣液介質增壓混輸過程中的液相壓縮隨機卸荷，避免增壓輸送含液率較高的多相介質時， 因液相不易壓縮而出現壓縮腔內介質壓力驟增，甚至液擊問題，保證多相泵安全可靠的運行。

本發明的有益效果是：①本發明所提出的渦旋式氣液多相混輸泵具有液相壓縮隨機卸荷 功能，適用于含液率較高時的應用場合，并能夠保證其運行安全性；②液相壓縮卸荷通道是 從壓縮腔通向排出口方向，所產生的泄漏是內泄漏，不會減小容積效率；③吸入過程中工作 腔沒有嚙合間隙，吸入過程沒有外泄漏；④本發明所提出的渦旋式氣液多相混輸泵具有效率 高、可靠性高和結構簡單等顯著優點。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

圖1是渦旋式氣液多相混輸泵的結構簡圖。

圖2是動、靜渦旋齒嚙合過程圖。