МНОГОФАЗНЫЙ ВИНТОВОЙ НАСОС Российский патент 2008 года по МПК F04C2/16 

Изобретение относится к насосостроению, а именно к винтовым насосам для перекачки газожидкостных сред, например сырой нефти и природного газа, в условиях, когда доля каждой фракции меняется от нуля до 100%.

Известен многофазный винтовой насос, содержащий, по меньшей мере, один подающий винт, заключенный в корпус, имеющий всасывающий патрубок, сообщенный с полостью всасывания, и напорный патрубок, сообщенный с полостью нагнетания, при этом полость нагнетания снабжена устройством для отделения соответствующей жидкой фазы от газовой фазы потока среды, выходящего из подающего винта, а также нижним участком для приема отделенной жидкой фазы. К нижнему участку полости нагнетания присоединена перепускная линия, сообщенная с полостью всасывания (см. патент РФ № 2101571, МПК 6 F04C 2/16, 98 г.).

Перепуск жидкости в зону всасывания обеспечивает перекачивание среды с большим газосодержанием, но ведет к дополнительным затратам энергии при стравливании давления перепускной жидкости и повторном его повышении до давления нагнетания. Это снижает экономичность работы насоса.

Указанный недостаток устранен в известном многофазном насосе, защищенном патентом РФ № 2164312, МПК 7 F04C 2/16.

Насос содержит корпус, внутри которого размещен, по меньшей мере, один винт, заключенный в цилиндрическую втулку, по меньшей мере, один всасывающий патрубок и, по меньшей мере, один напорный патрубок, причем всасывающий патрубок сообщен с полостью всасывания, размещенной перед подающим винтом, а напорный патрубок сообщен с полостью нагнетания, расположенной за подающим винтом, при этом полость нагнетания имеет устройства для отделения жидкой фазы от газовой фазы выходящего из подающего винта потока среды, а также нижний участок для приема, по меньшей мере, одной дозы отделенной жидкой фазы. К нижнему участку полости нагнетания присоединена перепускная линия, которая сообщена с кольцевой полостью, образованной между установленной в корпусе кольцевой перегородкой и цилиндрической втулкой, имеющей сквозные отверстия для подвода жидкости в рабочую полость винта.

Данное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков и принято за прототип.

Благодаря перепуску жидкости в рабочую полость, где нагнетательные камеры винтов уже отсечены от полости всасывания, снижаются затраты энергии на дополнительное дожатие среды. Однако наличие дополнительной кольцевой перегородки корпуса и протяженной перепускной линии усложняет конструкцию, увеличивает потери давления при перепуске. Кроме того, объем нижнего участка полости нагнетания недостаточен для длительной перекачки среды с большим газосодержанием так называемых газовых пробок.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности работы насоса при перекачивании газовых пробок.

Для достижения этого технического результата предлагается многофазный винтовой насос, содержащий корпус, внутри которого размещен, по меньшей мере, один подающий винт, заключенный в цилиндрическую втулку со сквозными радиальными отверстиями, по меньшей мере, один всасывающий патрубок и, по меньшей мере, один напорный патрубок, причем всасывающий патрубок сообщен с полостью всасывания, размещенной перед подающим винтом, а напорный патрубок сообщен с полостью нагнетания, расположенной за подающим винтом, при этом полость нагнетания имеет устройство для отделения жидкой фазы от газовой фазы выходящего из подающего винта потока среды, а также нижний участок для приема отделенной жидкости. В отличие от известного в предлагаемом насосе нижний участок полости нагнетания снабжен дополнительной полостью, расположенной под цилиндрической втулкой, при этом в радиальных отверстиях последней закреплены верхними концами трубки, нижние концы которых размещены у нижнего основания дополнительной полости под уровнем жидкости, причем нижний участок полости нагнетания и дополнительная полость сообщены между собой.

Благодаря введению новых признаков подвод жидкости во впадины винтов осуществляется непосредственно из нижнего участка корпуса, где происходит отделение и накопление жидкости в процессе подачи среды в патрубок нагнетания. Это сокращает путь и тем самым уменьшает потери давления в трубопроводах. Кроме того, увеличение объема полости нагнетания за счет дополнительного объема нижнего участка корпуса позволяет увеличить продолжительность работы насоса при высоком содержании газа.

Предлагаемый многофазный винтовой насос изображен на чертежах:

на фиг.1 дан горизонтальный разрез,

на фиг.2 - вертикальный разрез по А-А.

Винтовой насос содержит корпус 1, внутри которого размещены подающие ведущий 2 и ведомый 3 винты, находящиеся в зацеплении и вращающиеся в противоположных направлениях. Винты заключены в цилиндрическую втулку 4, выполненную в данном случае заодно с корпусом. Винты с охватывающей их втулкой образуют замкнутые нагнетательные камеры 5. Валы винтов опираются на подшипниковые опоры 6, 7 и связаны между собой синхронизирующими шестернями 8, 9, передающими вращение от ведущего винта 2 к ведомому 3 и обеспечивающими их бесконтактное зацепление.

Корпус снабжен всасывающим патрубком 10 (фиг.2), сообщенным с полостью всасывания 11, а напорный патрубок 12 сообщен с полостью нагнетания 13, которая имеет нижний участок 14 для сбора отделенной жидкой фазы.

Нижний участок полости нагнетания 14 снабжен дополнительной полостью 15, расположенной под цилиндрической втулкой 4. Дополнительная полость 15 сообщена с нижним участком полости нагнетания 14 через канал 16.

В радиальных отверстиях 17 втулки 4 закреплены верхними концами трубки 18, нижние концы которых размещены под уровнем жидкости у нижнею основания дополнительной полости 15.

Работает винтовой насос следующим образом.

При вращении подающих винтов 2 и 3 поток жидкости и газа через всасывающий патрубок 10 и полость всасывания 11 поступает в нагнетательные камеры 5 и перемещается винтами в полость нагнетания 13, а затем через патрубок нагнетания 12 направляется потребителю. Часть объемного расхода жидкости отделяется с напорной стороны из перекачиваемой газожидкостной смеси и скапливается в нижнем участке 14 полости нагнетания. Отделение жидкости происходит за счет уменьшения скорости выходящего их винтов потока среды и изменения его направления. Затем через канал 16 жидкость заполняет также полость 15, размещенную непосредственно под цилиндрической втулкой 4. Под давлением среды жидкость через трубки 18 вытесняется в нагнетательные камеры 5 в момент, когда они заполнены газовой фазой среды. Подача жидкости позволяет уплотнить зазоры, уменьшить утечки среды и тем самым обеспечивает работу насоса. При поступлении среды в полость нагнетания 13 происходит отделение жидкой фазы и, таким образом, процесс рециркуляции повторяется.

Сокращение пути движения жидкости уменьшает потери давления, упрощает конструкцию корпуса, а значительный объем накопленной жидкости увеличивает время работы насоса.

Изобретение может быть использовано для перекачки газожидкостных сред, например, состоящих из сырой нефти и природного газа. Многофазный винтовой насос содержит корпус, внутри которого размещен, по меньшей мере, один подающий винт, заключенный в цилиндрическую втулку со сквозными отверстиями, по меньшей мере, один всасывающий патрубок и, по меньшей мере, один напорный патрубок. Всасывающий патрубок сообщен с полостью всасывания, размещенной перед подающим винтом. Напорный патрубок сообщен с полостью нагнетания, расположенной за подающим винтом. Полость нагнетания имеет устройство для отделения жидкой фазы от газовой фазы выходящего из подающего винта потока среды, а также нижний участок для приема отделенной жидкой фазы. Нижний участок полости нагнетания снабжен дополнительной полостью, расположенной под цилиндрической втулкой. В радиальных отверстиях последней закреплены верхними концами трубки, нижние концы которых размещены у нижнего основания дополнительной полости под уровнем жидкости. Нижний участок полости нагнетания и дополнительная полость сообщены между собой. В результате упрощается конструкция и повышается эффективность работы насоса при перекачивании газовых пробок. 2 ил.

Многофазный винтовой насос, содержащий корпус, внутри которого размещен, по меньшей мере, один подающий винт, заключенный в цилиндрическую втулку со сквозными отверстиями, по меньшей мере, один всасывающий патрубок и, по меньшей мере, один напорный патрубок, причем всасывающий патрубок сообщен с полостью всасывания, размещенной перед подающим винтом, а напорный патрубок сообщен с полостью нагнетания, расположенной за подающим винтом, при этом полость нагнетания имеет устройство для отделения жидкой фазы от газовой фазы выходящего из подающего винта потока среды, а также нижний участок для приема отделенной жидкой фазы, отличающийся тем, что нижний участок полости нагнетания снабжен дополнительной полостью, расположенной под цилиндрической втулкой, при этом в радиальных отверстиях последней закреплены верхними концами трубки, нижние концы которых размещены у нижнего основания дополнительной полости под уровнем жидкости, причем нижний участок полости нагнетания и дополнительная полость сообщены между собой.