Установка для получения и нагнетания газожидкостной смеси Советский патент 1984 года по МПК B01F3/04 F04B23/10 

2. Установка по п.1, о тли ч а ющ а я с я пружины впускных клапанов расположены в полости газоввода.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕШЯ И НАГНЕТАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ, содержащая поршневой насос, включающий рабочий цилиндр со всасьшающим клапаном и размещенный в нем поршень, соединенную с выходом рабочего цилиндра переточным трубопроводом смесительную камеру с нагнетательными и впускными пружинными клапанами и соединенный с последними газоввод, соединенный с источником сжатого газа, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и эффективности перемешивания смеси и повышения надежности устройства, впускные пружинные клапаны установлены в одной плоскости с нагнетательньши, а газоввод размещен над смеси8 тельной камерой. со СО о

1

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосным установ кам, Применяемым при бурении скважин с использованием в качестве очистного агента газожидкостной смеси.

Известны различные установки для перекачивания промывочной жидкости с одновременным ее аэрированием .1 .

Однако в указанных установках газоввод соединен непосредственно с рабочими цш1индра1 и насоса Через насосные или автономные всасывающие клапаны, что снижает коэффициент наполнения рабочих камер насоса и производительность установок в целом, а получаемая при этом газо-жидкостная смесь имеет низкое газосодержание.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для получения и нагнетания газожидкостной смеси, содержащая поршневой насос со всасывающим клапаном, нагнетательный клапан, смесительную камеру, включающую газоввод в стенке с впускным для газа клапаном, соединенную с рабочим цилиндром насоса переточньм каналом и расположенную ниже нагнетательного клапана, а также источник сжатого газа 23.

Недостаток данной установки заключается в том, что газоввод и впускной для газа клапан установлены в проточной части дополнительной камеры и ниже нагнетательного клапана. При такой установке в конце такте нагнетания в начале такта всасьшания впускной клапан находится в жидкости. При этом через неплотности впускного для газа клапана, зависяпще от обработки посадочного седпа и запорного органа клапана, а .также наличия механических примесей в жидкости, происходит утечка жидкости из смесительной камеры в газоввод. Слой жидкости над впускным клапаном и жидкость, скапливаемая в газовводе, приводит к газодинамическим потерям при прохождении газа, что снижает коэффициент наполнения

смесительной камеры, а следовательно производительность установки. Пружина впускного клапана подвержена коррозионному воздействию со стороны 5 жидкости. При обтекании впускного клапана и газоввода жидкостным поршнем происходит его турбулизация, что приводит к уменьшению коэффициента наполнения, а также производительности

10 за счет наличия газонасыщенного слоя в жидкостном поршне в, конце такта . нагнетания.

Кроме того, жидкость, имеющая в своем составе ПАВ и находящаяся над

15 впускным для газа клапаном, принимает при прохойадении через нее газа пенообразную структуру и вытесняется из смесительной камеры при нагнетании, что затрудняет получение газожидкост20 ной смеси с высоким газосодержанием. Цель изобретения - повьпиение производительности и эффективности перемешивания смеси и повышение надежности устройства.

25 Поставленная цель достигается тем, что в установке для получения и нагнетания газожидкостной смеси, содержащей поршневой насос, включающий рабочий цилиндр со всас/ шающим клапаном,

30 и размещенный в нем поршень, соединенную с выходом рабочего цилиндра переточным трубопроводом смесительную камеру с нагнетательными и впускными пружинными клапанами.и соединенный

35 с последними газоввод, соединенный с источником сжатого газа, впускные пружинные клапаны установлены в одной плоскости с нагнетательными клапанами, а газоввод размещен над

40-смесительной камерой.

При этом пружины впускных клапанов расположены в полости газоввода.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой установки; на

45 фиг. 2 - узел I на фиг. 1(впускной для газа клапан).

Установка содержит поршневой насос 1, имеющий рабочий цилиндр 2 с раз31мещенным в нем поршнем 3, а также всасывающим клапаном 4, соединяющим рабочий цилиндр 2 насоса 1 посредством приемного коллектора 5, с подпор ным насосом 6 .Установка имеет в своем . составе источник 7 сжатого газа, а также смесительную камеру 8, соедине ную с рабочим цилиндром насоса 2 пер точным трубопроводом 9. Объем смесительной камеры 8 по меньшей мере равен объему, описываемому поршнем 3, что позволяет избежать перетока газа из смесительной камеры 8 в рабочий цилиндр 2. Над смесительной камерой 8 установлены нагнетательньй клапан 10 и плита 11 с размещенными на ней впуск ными для газа клапанами 12. Для исключения возможности существования непроточных зон в верхней части смес тельной камеры 8 плита 11 может быть общей для нагнетательного 10 и впуск ных 12 клапанов (фиг. 1). Впускные для газа клапаны 12 расположены на плите 11 концентрично и равномерно, а пружины 13 и направляюпще 14 впуск ных клапанов расположены со стороны газоввода 15, расположенного над сме сительной камерой 8. Нагнетательный 10 и впускные 12 клапаны установлены на одном уровне, причем количество впускных клапанов 12 зависит от эквивалентной площади проходного сечения. На фиг. 1 также показаны нагн тательный коллектор 16 и жидкостный поршень 17. При наличии нескольких рабочих цилиндров установка может иметь общий газоввод.ко всем впускным клапанам. Установка работает следующим образом . При движении поршня 3 слева напра во в рабочем цилиндре 2 жидкостный поршень 17 опускается в смесительной камере 8, вследствие чего снижается давление в смесительной камере 8 и рабочем цилиндре 2. При этом сжатый газ от источника 7 поступает через впускные клапаны 12 в освобожденную от жидкости полость смесительной камеры 8. Одновременно из приемного коллектора 5 через всасывающий клапан. 4 в рабочий цилиндр 2 поступает в заданном количестве раствор ПАВ. 1 ри обратном ходе порщня 3 жидкость из рабочего цилиндра 2 вытесняется в смесительную камеру 8. При этом жидкостный поршень 17 движется вверх, газ в смесительной камере сжимается о давления нагнетания и через нагнетательный клапан 10 вместе с аэрированным верхним слоем жидкостного поршня 1 7 вытесняется в нагнетательньй коллектор 16 и дгшее к потребителю. В конце нагнетания в смесительной камере 8 находится только жидкость. алее циклы повторяются. Газожидкостная смесь в установке образуется в пограничном слое при истечении жидкости и газа через щель нагнетательного клапана 10 и дальнейшей транспортировке компонентов по нагнетательному тракту. Установка впускных и нагнетательных клапанов на одном уровне и над смесительной камерой исключает наличие жидкости над впускньми клапанами и в газовводе, что снижает потери давления при наполнении смесительной камеры, а тем самьм увеличивает коэффициент наполнения и производительность установки. Кроме того, освобождается проход жидкостному поршню, а также снижается неконтролируемый унос жидкости. Общая плита исключает возможность существования непроточных зон в верхней части смесительной камеры. Концентричность и равномерность впускных клапанов улучшает орга низацию потока газа при заполнении смесительной камеры. Расположение пружин и направляющих впускных клапанов со стороны газоввода исключает коррозионное воздействие со стороны жидкости. Таким образом, применение изобретения позволяет повысить коэффициент наполнения смесительной камеры, а следовательно, и производительность предлагаемой установки примерно в два раза по сравнению с прототипом и, кроме того, получить газожидкостную смесь с более высоким газосодержаннем, необходимым для бурения глубоких скважин. Экономический эффект от внедрения изобретения составляет 1,3 млн.руб. в год.