[发明专利]轴流式射流气波增压器

说明书

技术领域

本发明轴流式射流气波增压器属于以气体射流实现增压的技术领域。

背景技术

气体压力能的综合利用具有重要的经济效益和社会效益。在利用高压气体膨胀做功对低压气体进行压缩方面，常用的设备有膨胀机-压缩机组、涡轮增压器和喷射器。透平和涡轮增压器依靠叶轮传递能量，结构复杂，旋转速度高且难以带液操作。喷射器虽然具有无转动件、结构简单等特点，但其效率很低，只有百分之十几。

发明内容

本发明提供一种高效、低转速并可带液操作的气体射流增压装置-轴流式射流气波增压器。

本发明增压器中，高压和低压两路气体直接接触，依靠气体压力波传递高压气体脉冲膨胀功的能量，直接对低压气体进行压缩，可得到一股居中压力的气体。与常规射流混合压缩不同，上述过程基本无两路气体的掺混，因此射流能量损失小，压缩效率高。

本发明提供了一种结构相对简单、高效、转速低、维护方便、可带液运行、处理量弹性大、介质适应性强的气体射流增压器，满足油、气田开采和其他场合下，对带压气体压力能高效利用的需求。

本发明所采取的技术解决方案为：

本发明是一种依靠压力气体依次射流，做出非定常膨胀功而增压的轴流式射流气波增压器，主要由圆柱形、圆台形、或者圆柱接圆台形的转鼓9，转鼓外套11，多条作为压力振荡管的槽道10，主轴18，左机体4，右机体16，外壳12，高压射流喷嘴2，低压气引射口8，中压出流口13，均压口20，高压进气口1和高压缓冲腔3，低压进气口7和低压缓冲腔6，中压出气口15和中压缓冲腔19所组成。在转鼓9的内部，圆周排布有多条作为压力振荡管的封闭槽道10，高压射流喷嘴2和中压出流口13静止，分别置于转鼓9的两端，二者的径向半径高度，分别对齐于转鼓9中槽道10的始端开口和末端开口。随着转鼓9的旋转，高压射流喷嘴2向圆周排布的槽道10中依次射流，产生压缩波压缩槽道10内的气体使其升压，待槽道10随转鼓转过一定角度之后，其末端开口与中压出流口13周向重合，升压后的气体排出槽道；射流后槽道10的始端开口由于转过高压射流喷嘴2，即被该喷嘴周边的固壁封堵，在始端开口处产生膨胀波使该处压力降低，当槽道10始端开口转到与低压气引射口8重合时，低压气被吸入槽道10，然后重复上述的射流和压缩过程。

本发明增压器中转鼓9的旋转，只是为产生周期性的射流、压缩、排气和吸气所需，而不是像涡轮机械那样进行能量转换，因此其转速不需要很高(＜5000r/min)。

转鼓9外圆和转鼓外套11内圆之间围成的环腔内，以多条长的沿纵向隔断的窄壁即栅板21对环腔进行周向切分，在环腔内形成多条两端开口、而周边封闭的槽道10，槽道10的轴线与转鼓9的轴线成一定的径向扩张角，也与转鼓9表面的母线成一定的周向夹角，槽道的通流截面为等截面、变截面或者等截面加变截面；变截面的通流面积，采用将槽道10的深度、宽度，或深、宽尺寸不断增加的方式，沿着槽道10中的流体流向渐扩式增加，高压射流喷嘴2与中压出流口13分别与压力振荡管槽道10的始端口和末端口径向对齐，且二者的轴线沿着转鼓的转向错开一定的圆周夹角，中压出流口13与中压缓冲腔19相接处设有扩压导流器14，右机体16上还设有能使槽道10与中压缓冲腔19相通的均压孔20。

为使本发明轴流式射流气波增压器具有较高的效率和适应性，还采用了如下几种结构特征：

1.作为压缩过程关键流道的槽道10，其通流面积沿流向为逐渐扩张、或部分长度段是逐渐扩张的，以削弱压缩波叠加成激波的强度，改善过程的等熵性，提高压缩效率。

2.在中压出流口13与中压缓冲腔19之间设置扩压导流器14，将出流中压气的动能无损失地转化成压力能。

3.为保证不同压比下设备的性能均较佳，右机体16上设有能使槽道10与中压缓冲腔(19)相通的均压孔20，当完成一个循环后，若槽道10内的压力高于均压孔20，部分气体经由均压孔20排入中压缓冲腔19，使槽道内的压力降低；反之亦然。这样可使槽道10内的压力基本与中压出流口13的压力持平，避免在下一个循环，槽道10末端开口与中压出流口13重合时，产生干扰压力波。

本发明的有益效果是：

获得一种转速低、结构相对简单，能量传递速度快、可带液运行，能高效实现两种气体之间压力交换、有效利用压力能的新型增压设备。本发明轴通式射流气波增压器适合于各种气体介质间的压力能交换，在利用高压高产气井天然气压力能来提升低压低产气井的压力等级，使低压气井稳产高产具有很大的应用价值。此外，在工业废气压力能利用、以及石油和化学工业中的真空蒸发、真空提纯等也适用。