[發明專利]一種高容積效率往復泵組合式泵閥

有效

• 申請號: 201310374378.3
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103437994A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 王偉光;陳暉;萬金川;付瑜;王海山;安莎;張兵;葉建平;張守仁
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所;中聯煤層氣有限責任公司
• 主分類號: F04B53/10
• 分類號: F04B53/10;F04B15/08
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 張倩

技術領域

本發明屬于往復泵技術領域，涉及一種適用于液體二氧化碳介質的高容積效率的組合式泵閥，也適用于要求高容積效率的高壓計量往復泵。

背景技術

將液體二氧化碳注入油井可以增加石油的產量，注入煤層可以增加煤層氣的產量。施工過程一般是使用往復泵將槽車或貯罐中溫度約-20℃、壓力約2MPa的液體二氧化碳增壓后注入油井或氣井。使用往復泵輸送液體二氧化碳這種易蒸發低溫液體時，發生最多的故障是氣鎖問題。在一般情況下通過縮短往復泵與槽車之間管線的長度，并對管線進行保溫包覆，可以明顯減少氣鎖的發生。但在泵輸出壓力隨井下壓力不斷上升，氣鎖的發生又逐漸頻繁，這主要和泵壓升高后泵容積效率下降有關。

往復泵壓縮行程結束時，排液閥的關閉有一個時間滯后，泵閥專業上稱之為滯后角，由此造成泵介質反流回泵腔，這種現象隨泵輸出壓力升高越發嚴重。此外隨泵壓力升高通過排液閥密封面反漏回泵腔的泵介質也越多。在泵壓超過35MPa時，上述因素造成的容積效率下降可達10%以上。這些返回泵腔的低溫介質因壓力下降而產生一定的汽化，另外受壓縮熱、摩擦熱和外部侵入熱量的影響而也產生一定的汽化，這些氣體擠占了泵腔空間，造成液體吸入量減少。在下個周期中，氣體也不會全部排出泵腔，和新產生的氣體一起影響下一個周期的液體吸入，隨著運行時間的延長，氣體在泵腔內會慢慢累積最終充滿泵腔，使得液體無法吸入和排出泵腔，這就發生了所謂的氣鎖問題。

要解決高壓二氧化碳往復泵的氣鎖問題可以通過以下幾個途徑。

a.提高往復泵的容積效率。

b.提高吸入泵腔液體的過冷度。

c.提高泵體和管線的隔熱效果。

總體上講往復泵的容積效率越高、吸入泵腔的液體二氧化碳過冷度越大、泵體隔熱效果越好，發生氣鎖的概率就越低。目前業界主要是采用提高過冷度和加強泵體和管線隔熱的方法。但是提高過冷度要增設制冷設備，增加了成本及能耗。采用真空管線或帶真空隔層的泵體的成本也很高。

發明內容

為了解決現有的往復泵容積效率低、存在氣鎖的技術問題，本發明提供一種高容積效率往復泵組合式泵閥，從而降低二氧化碳往復泵運行中對介質過冷度的要求以及泵體隔熱性能的要求，達到節能減排，節約成本的目的。

本發明的技術解決方案是：

一種高容積效率往復泵組合式泵閥，其特殊之處在于：包括往復泵、安裝在往復泵上排液閥芯9、排液閥座12、排液閥罩11、排液彈簧14、壓蓋以及氣動組件，

所述壓蓋22固定在往復泵的泵體1一端，所述排液閥罩11固定在往復泵的泵體1上且位于壓蓋22和往復泵的高壓排液腔5之間，

所述排液閥芯9包括閥芯端頭91和閥芯罩92，所述閥芯端頭91的一端與閥芯罩92連接，所述閥芯端頭91另一端面為錐面且與往復泵的閥座2密封接觸；

所述排液閥罩11固定在排液閥座12和往復泵的泵體1之間，所述排液閥座12包括小徑段和大徑段，所述大徑段與排液閥罩11固定連接，所述小徑段與排液閥罩11之間形成間隙，所述小徑段與閥芯罩92之間形成彈簧腔，所述閥芯罩92的自由端沿間隙運動，所述排液彈簧14安裝在彈簧腔內，彈簧腔和間隙連通構成密封腔；

所述排液閥芯9上設置有閥芯通道，所述壓蓋22上設置有壓蓋通道，所述閥芯通道的一端與間隙和彈簧腔連通，所述閥芯通道的另一端與壓蓋通道的一端連通，所述壓蓋通道的另一端與氣動組件連通。

上述氣動組件包括增壓器殼體16、位于增壓器殼體16內的活塞19以及固定在增壓器殼體一端的堵頭20，所述增壓器殼體16與堵頭20之間形成增壓器內腔，所述活塞19將增壓器內腔隔成高壓腔17和低壓腔18，所述活塞位于高壓腔17的端面面積小于活塞位于低壓腔18的端面面積，

所述高壓腔17通過導管與壓蓋通道的另一端連通，所述端蓋20上設置有端蓋通道，所述端蓋通道通過接頭連接器與高壓排液腔連通。

上述高壓腔17內填充有防凍液，防凍液的冰點低于往復泵輸送的介質溫度。

上述排液閥座12的大徑段一端嵌套在壓蓋內。

上述排液閥罩11與閥芯罩92之間設置有密封圈。

上述排液閥罩與往復泵的泵體之間設置有密封圈。

上述增壓器殼體1上還設置有排氣孔21。

本發明與現有技術相比的有益效果是：