Способ работы газожидкостного агрегата и устройство для его осуществления



Способ работы газожидкостного агрегата и устройство для его осуществления
Способ работы газожидкостного агрегата и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2565951:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании машин для сжатия и подачи одновременно или попеременно жидкостей и газов. Способ работы состоит в том, что при пуске агрегата жидкостную полость соединяют с линией всасывания жидкости мимо всасывающего клапана до тех пор, пока давление нагнетания газовой полости не поднимется до заданного значения. Газожидкостный агрегат состоит из цилиндра 1 с установленным в нем с минимальным зазором 2 поршнем 3, делящим цилиндр 1 на газовую 4 и жидкостную 5 полости, которые соединены с газовой линией всасывания 6 и нагнетания 7 и с жидкостной линией всасывания 8 и нагнетания 9 через всасывающие клапаны 10 и 11 и нагнетательные клапаны 12 и 13. Жидкостная полость 5 дополнительно соединена с линией всасывания жидкости 8 через золотник 14, с входом 15 и выходом 16 подвижным элементом 17 с каналом 18, полостью 19, тарированной пружиной сжатия 20. Верхний торец элемента 17 имеет выступ-ограничитель 21, а нижний - выступ-ограничитель 22. В результате агрегат работает в номинальном режиме, при котором попавшая в процессе сжатия в полости 5 в зазор 2 жидкость впоследствии, при ходе поршня 3 вверх, вытесняется назад в полость 5 давлением сжатого в полости 4 газа. Таким образом, исключается значительное попадание жидкости в полость 4 и возможность гидроудара. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании поршневых машин объемного действия, предназначенных для сжатия, и подаче потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов.

Известен способ работы газожидкостного агрегата, заключающийся в попеременном всасывании, сжатии и подаче потребителю газа из газовой полости, и всасывании и сжатии жидкости в жидкостной полости и подаче ее потребителю за счет изменения объема обеих полостей (см. патент РФ №118371, МКИ F04B 19/06 от 20.07.2012).

Известен также способ работы газожидкостного агрегата, заключающийся в попеременном всасывании, сжатии и подаче потребителю газа из газовой полости, и всасывании и сжатии жидкости в жидкостной полости и подаче ее потребителю за счет изменения объема обеих полостей, причем всасывание жидкости производится из линии всасывания через всасывающий клапан, а ее подача - в линию нагнетания через нагнетательный клапан (см., например. Патент РФ №125635 на полезную модель «Поршневой насос-компрессор», МПК F04B 19/06, заявл. 24.09.2012, опубл. 10.03.2013).

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. Снижение давления в газовой полости намного ниже номинального может также произойти при незапланированном увеличении расхода потребителя сжатого воздуха.

Задачей изобретения является повышение работоспособности газожидкостного агрегата путем исключения возможности гидроудара в процессе его пуска и работы на пониженном давлении потребителя газа.

Указанная задача решается тем, что в известном способе работы газожидкостного агрегата жидкостную полость соединяют с линией всасывания жидкости мимо всасывающего клапана на тот период времени, в течение которого давление в газовой полости недостаточно велико, чтобы предотвратить перетекание жидкости в газовую полость в том количестве, которое может привести к гидроудару при уменьшении объема газовой полости.

В поршневом газожидкостном агрегате, 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, для реализации этого способа жидкостную полость дополнительно соединяют с линией всасывания жидкости через золотник, имеющий вход, подключенный к жидкостной полости, и выход, подключенный к линии всасывания жидкости, причем золотник имеет подвижный элемент в виде стержня с каналом для пропуска жидкости, один торец стержня находится в полости, подключенной к линии нагнетания газовой полости, а другой торец подперт вдоль оси стержня пружиной сжатия.

Сущность изобретения показана на примере поршневого газожидкостного агрегата, изображенного на чертежах.

На фиг. 1 показана схема агрегата в тот момент, когда давление в линии нагнетания газа мало, и золотник напрямую соединяет жидкостную полость с жидкостной линией всасывания мимо жидкостного всасывающего клапана.

На фиг. 2 показана схема этого же агрегата в случае наличия нормального давления в линии нагнетания газа, когда золотник не пропускает жидкость в жидкостную полость мимо жидкостного всасывающего клапана.

Газожидкостный агрегат состоит из цилиндра 1 с установленным в нем с минимальным зазором 2 поршнем 3, делящим цилиндр 1 на газовую 4 и жидкостную 5 полости, которые соединены соответственно с газовой линией всасывания 6 и нагнетания 7 и с жидкостной линией всасывания 8 и нагнетания 9 через всасывающие клапаны 10 и 11 и нагнетательные клапаны 12 и 13. Жидкостная полость 5 дополнительно соединена с линией всасывания жидкости 8 через золотник 14, имеющий вход 15, подключенный к жидкостной полости, и выход 16, подключенный к линии всасывания 8 жидкости, причем золотник 14 имеет подвижный элемент 17 в виде стержня с каналом 18 для пропуска жидкости (выполнен в виде цилиндрической проточки), один торец стержня находится в полости 19, подключенной к линии нагнетания 7 газовой полости 4, а другой торец подперт вдоль оси стержня 17 тарированной пружиной сжатия 20. Верхний (по рисунку) торец стержня 17 имеет выступ-ограничитель 21, а нижний - выступ-ограничитель 22.

Осуществление способа работы газожидкостного агрегата происходит следующим образом.

При пуске агрегата (фиг. 1) поршень 3 совершает возвратно-поступательное движение, в результате чего попеременно изменяются объемы полостей 4 и 5, газ всасывается через клапан 10, сжимается и нагнетается потребителю газа через клапан 12, а жидкость всасывается через клапан 11, сжимается и нагнетается потребителю через клапан 13.

В связи с тем, что жидкость является, как правило, практически несжимаемой, давление в жидкостной линии нагнетания 9 быстро возрастает, в то время как в связи с высокой сжимаемостью газа давление газа в газовой линии нагнетания 7 растет медленно, и оно недостаточно велико, чтобы предотвратить перетекание жидкости в газовую полость 4 через зазор 2 в таком количестве, которое может привести к гидроудару при уменьшении объема газовой полости 4 при ходе поршня 3 к верхней мертвой точке. В связи с тем, что в период пуска давление в полости 19 золотника 14, соединенной с линией нагнетания газа 7, мало, под действием пружины 20 стержень 17 золотника поднимается вверх (по рисунку) и упирается в корпус золотника 14 выступом-ограничителем 21. При этом канал 18 соединяет вход 15 золотника с его выходом 16, соединяя, таким образом, жидкостную полость 5 с линией всасывания жидкости 8 мимо всасывающего клапана 11. Из-за этого при ходе поршня 3 вниз, когда происходит сжатие жидкости в полости 5, эта жидкость свободно перетекает через золотник 14 назад в линию всасывания 8, повышение давления жидкости в полости 5 очень мало (определяется только гидравлическим сопротивлением каналов золотника 14), и жидкость практически не перетекает в полость 4 через зазор 2, чем предотвращается возможность ее накопления в этой полости в таком количестве, которое может привести к гидроудару при ходе поршня 3 вверх. При этом жидкость также не проходит через нагнетательный клапан 13, т.е. не попадает в линию нагнетания 9.

По мере того, как в процессе работы агрегата давление газа в линии нагнетания 7 возрастает до минимально необходимого для нормальной работы агрегата, это давление, воздействуя на верхний (по рисунку) торец стержня 17, сжимая пружину 20, перемещает стержень 17 в крайнее нижнее положение (фиг. 2). При этом канал 18 перекрыт телом стержня 17, и жидкостная полость 5 остается соединенной с линией всасывания 8 только через всасывающий клапан 11. В связи с этим при ходе поршня 3 вниз и соответствующем увеличении давления в полости 5, жидкость из этой полости уже не может возвращаться в линию всасывания (клапан 11 закрыт), и она направляется в линию нагнетания 9 через клапан 13. Агрегат начинает работать в номинальном режиме, при котором попавшая в процессе сжатия в полости 5 в зазор 2 жидкость впоследствии, при ходе поршня 3 вверх, вытесняется назад в полость 5 давлением сжатого в полости 4 газа.

При падении давления в линии нагнетания газа 7 в связи с незапланированным увеличением потребления газа или в связи с разгерметизацией пневмопроводов, соединяющего линию нагнетания 7 с потребителем сжатого газа, давление в полости 19 падает, и агрегат приходит в состояние, показанное на фиг. 1, возможность гидроудара предотвращается.

Таким образом, в предложенном способе и примере его реализации исключено повышение давления в жидкостной полости 5 агрегата при отсутствии должного противодавления в его газовой полости 4. В связи с этим исключаются и значительные перетечки жидкости из жидкостной полости 5 в газовую полость 4, которые могут привести к гидроудару в этой полости как во время пуска агрегата, так и в процессе его работы, когда по каким-либо причинам давление газа в его линии нагнетания 7 падает до недопустимого значения.

Все это вместе взятое повышает работоспособность газожидкостного агрегата.

1. Способ работы газожидкостного агрегата, заключающийся в попеременном всасывании, сжатии и подаче потребителю газа из газовой полости, и всасывании и сжатии жидкости в жидкостной полости и подаче ее потребителю за счет изменения объема обеих полостей, причем всасывание жидкости производится из линии всасывания через всасывающий клапан, а ее подача - в линию нагнетания через нагнетательный клапан, отличающийся тем, что жидкостную полость соединяют с линией всасывания жидкости мимо всасывающего клапана на тот период времени, в течение которого давление в газовой полости недостаточно велико, чтобы предотвратить перетекание жидкости в газовую полость в том количестве, которое может привести к гидроудару при уменьшении объема газовой полости.

2. Поршневой газожидкостный агрегат для реализации способа по п. 1, содержащий 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, отличающийся тем, что жидкостная полость дополнительно соединена с линией всасывания жидкости через золотник, имеющий вход, подключенный к жидкостной полости, и выход, подключенный к линии всасывания жидкости, причем золотник имеет подвижный элемент в виде стержня с каналом для пропуска жидкости, один торец стержня находится в полости, подключенной к линии нагнетания газовой полости, а другой торец подперт вдоль оси стержня пружиной сжатия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машин объемного действия, предназначенных для сжатия и перемещения жидкостей и газов, в которых предъявляются высокие требования к равномерности подачи жидкости.

Изобретение относится к области поршневых машин объемного вытеснения. Способ работы агрегата заключается в попеременном последовательном сжатии в надпоршневой полости цилиндра газа при ходе поршня в сторону газовых распределительных органов и сжатии жидкости в подпоршневой полости цилиндра при ходе поршня в противоположную сторону, к жидкостным распределительным органам.

Изобретение относится к области гидравлической и пневматической техники. Насос-компрессор состоит из цилиндров 1 и 2 с поршнями 3 и 4.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к поршневым насосам, используемым для нагнетания жидкости с высоким давлением, например, при откачке воды или нефти из глубоких скважин.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании машин, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано в поршневых машинах объемного действия, для одновременной или попеременной подачи жидкостей и газов.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании машин для сжатия и подачи одновременно или попеременно жидкостей и газов.

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.

Изобретение предназначено для использования в области машиностроения и нефтедобычи для перекачивания газожидкостной среды. Поршневой насос содержит корпус 1, внутри которого с образованием рабочей камеры 2 установлен поршень 3 с поршневым кольцом 4 или щелевым уплотнением 5.

Изобретение относится к области компрессоро- и насосостроения и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности. .

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании гибридных поршневых машин объемного действия преимущественно малой и средней производительности, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов. Насос-компрессор содержит цилиндр 1 и тронковый поршень 3, компрессорную полость 4 с клапанами 5 и 6. Цилиндр 1 установлен на картере 7, который соединен с рубашкой охлаждения 11 и через обратный клапан 12 - с потребителем жидкости, а через теплообменник 13 с источником жидкости. Рубашка охлаждения 11 выполнена в виде кольцевого цилиндра 14, открытого в сторону картера 7. Поршень 3 снабжен дополнительным кольцевым поршнем 15 с возможностью его перемещения с зазорами 16 и 17 в кольцевом цилиндре 14 с образованием насосной полости 18. За счет интенсивного охлаждения и снижения утечек газа повышается КПД компрессорной полости 4, появляется возможность получать высокое давление жидкости без загрязнения сжимаемого газа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

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. Способ работы поршневого насоса-компрессора состоит в том, что осуществляют попеременное всасывание, сжатие и подачу потребителю газа из надпоршневой полости, а также всасывание и нагнетание жидкости в подпоршневую полость и подачу ее потребителю. Подача сжатого газа потребителю осуществляется через самодействующий нагнетательный клапан и линию нагнетания газа. Подача жидкости потребителю осуществляется через линию нагнетания жидкости. Сопротивление линии нагнетания газа изменяют в соответствии с давлением нагнетания жидкости. Насос-компрессор содержит цилиндр 1 с установленным в нем поршнем 2, делящим цилиндр на газовую 3 и жидкостную 4 полости. Они соединены с линиями всасывания газа 5 и жидкости через всасывающие самодействующие клапаны 6 и 10 и с линиями нагнетания газа 7 и жидкости 11 через нагнетательные самодействующие клапаны 9 и 12. Газовый нагнетательный клапан 9 имеет ограничитель подъема, выполненный в виде сильфона 17 с торцовой частью, обращенной в сторону газового нагнетательного клапана 9, и внутренняя полость которого подключена к жидкостной линии нагнетания 11. В линии нагнетания газа 7 может быть установлен подпружиненный поршень 20, размещенный одним концом в цилиндре 21, соединенном с жидкостной линией нагнетания, а другим концом размещен непосредственно в трубопроводе линии нагнетания газа 7 с возможностью частичного перекрытия этой линии. Действие пружины 19 направлено против действия давления в жидкостной линии нагнетания. В процессе пуска насоса-компрессора не создается условий для возникновения гидроудара из-за проникновения жидкости из камеры 4 в камеру 2 при отсутствии давления в линии нагнетания газа 7. Аналогично насос-компрессор работает, если по каким-либо причинам (разрыв линии нагнетания, увеличение расхода потребителя газа) давление в линии нагнетания газа существенно уменьшается против номинального. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области компрессоро- и насосостроения и может быть использовано при создании быстроходных и экономичных машин объемного действия, к которым предъявляются высокие требования по массогабаритным и экономическим показателям. Машина содержит цилиндр 1 с поршнем 2, соединенным с механизмом привода. Над поршнем 2 размещена компрессорная полость 7 с клапанами 8 и 9. Подпоршневая полость 10 с картером 11 выполнена в виде жидкостного насоса с линией всасывания 12 и линией нагнетания 13. Участки линии нагнетания 13 и всасывания 14 выполнены в виде трубопроводов прямоугольного сечения, имеющих на противоположных гранях наклонные в сторону прямого потока жидкости три пары пазов 15 с установленными в них жесткой 16 и гибкой 17 пластинами. Цилиндр 1 окружен жидкостной рубашкой 19, соединенной с картером 11 через отверстие 20. Нагнетательная линия 13 соединена с насосной полостью 10 через рубашку 19, отверстие 20 и картер 11. Благодаря форме канала, по которому двигается жидкость, образуются мощные завихрения, вектор действия которых направлен против потока, а сечение потока сильно сокращается из-за прогнувшихся под действием сил сопротивления потоку пластин 17. Образовавшиеся сильные завихрения потока не только тормозят его, но и отбирают энергию за счет сил трения. Поэтому линия нагнетания 13 в процессе всасывания оказывает обратному потоку большое сопротивление, и он становится очень малым по сравнению с потоком в линии всасывания 12. Благодаря этому основной поток проходит через линию всасывания 12, заполняя полости 10 и 11 жидкостью от источника. Повышается быстроходность машины, улучшаются ее массогабаритные характеристики. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх