Установка для получения и нагнетания газожидкостной смеси

СОЮЗ СОВЕТСНИХспэвиамиаииРЕСПУБЛИН ае го А В 01 Г 3/04 В 23 ЬЛИ ОТЕКА ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О 1 НРЫТИ ОПИСАНИЕ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(72) А.Н, Вейраух, Н.С. Вулисанов, А.И. Кирсанов и Н.И, Слюсарев (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. И.И. Кали нина и Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 568740, кл. Г 04 В 23/10, 1977.2. Авторское свидетельство СССР В 714044, кл. Г 04 В 23/10, 1980. (54)(57) 1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И НАГНЕТАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОИ СМЕСИ,ЕТЕНИЯ и содержащая поршневой насос, включающий рабочий цилиндр со всасывающимклапаном и размещенный в нем поршень,соединенную с выходом рабочего цилиндра переточнцм трубопроводом смесительную камеру с нагнетательными и впускными пружинными клапанами и соединенный с последними газоввод, соединенный с источником сжатого газа, о т -л н ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения производительностии эФФективности перемешивания смесии повышения надежности устройства,впускнце пружинные клапаны установлены в одной плоскости с нагнетательнцми, а газоввод размещен над смесительной камерой.1097361 2. Установка по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что пружины впускных клапанов расположены в полости газоввода,Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосным установкам, применяемым при бурении скважин с использованием в качестве очистного агента гаэожидкостной смеси.Известны различные установки для перекачивания промывочной жидкости с одновременным ее аэрированием 1 .Однако в указанных установках газоввод соединен непосредственно с рабочими цилиндраМи 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 газо- ввод в стенке с впускным для газа клапаном, соединенную с рабочим цилиндром насоса переточным каналом и расположенную ниже нагнетательного клапана, а также источник сжатого газа 1; 2.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 всасывания впускной клапан находится в жидкости. При этом через неплотности впускного для газа клапана, зависящие от обработки посадочного седла и запорного органа клапана, а ,также наличия механических примесей в жидкости, происходит утечка жидкости из смесительной камеры в гаэоввод. Слойжидкости над впускным клапаном и жидкость, скапливаемая в гаэовводе, приводит к газодинамическим потерям при прохождении газа, что снижает коэффициент наполнения1 смесительной камеры, а следовательно,производительность установки. Пружина впускного клапана подвержена коррозионному воздействию со стороны5 жидкости. При обтекании впускногоклапана и газоввода жидкостным поршнем происходит его турбулизация, чтоприводит к уменьшению коэффициента наполнения, а также производительности1 О за счет наличия газонасьпщенного слояв жидкостном поршне в конце тактанагнетания,Кроме того, жидкость, имеющая всвоем составе ПАВ и находящаяся над15 впускным для газа клапаном, принимаетпри прохождении через нее газа пенообразную структуру и вытесняется изсмесительной камеры при нагнетании,что затрудняет получение газожидкост 20 ной смеси с высоким газосодержанием.Цель изобретения - повышение 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 всасывающим клапаном,30 и размещенный в нем поршень, соединенную с выходом рабочего цилиндра переточным трубопроводом смесительную камеру с нагнетательными и впускнымипружинными клапанами и соединенныйЗ 5 с последними газоввод, соединенныйс источником сжатого газа, впускныепружинные клапаны установлены водной плоскости с нагнетательными клапанами, а газоввод размещен над40.смесительной камерой.При этом пружины впускных клапановрасположены в полости газоввода.На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой установки; на45 фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1(впускнойдля газа клапан).Установка содержит поршневой насос1, имеющий рабочий цилиндр 2 с размещенным 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, 5 составе источник 7 сжатого газа, а также смесительную камеру 8, соединен-ную с рабочим цилиндром насоса 2 пере- точным трубопроводом 9. Объем смеси- тельной 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 нагнетательный клапан 10 и плита 11 с размещенными на ней впуск- ными для газа клапанами 12. Для исключения возможности существования непроточных зон в верхней части смеси О тельной камеры 8 плита 11 может быть общей для нагнетательного 10 и впускных 12 клапанов (фиг. 1). Впускные для газа клапаны 12 расположены на плите 11 концентрично и равномерно, а пружины 13 и направляющие 14 впускных клапанов расположены со стороны гаэоввода 15, расположенного над смесительной камерой 8. Нагнетательный 10 н впускные 12 клапаны установле- ЗО ны на одном уровне, причем количество впускных клапанов 12 зависит от эквивалентной площади проходного сечения. На фиг. 1 также показаны нагнетательный коллектор 16 и жидкостный З 5 поршень 17, При наличии нескольких рабочих цилиндров установка может иметь общий газоввод .ко всем впускным клапанам.Установка работает следующим об разом.При движении поршня 3 слева направо в рабочем цилиндре 2 жидкостный поршень 17 опускается в смесительной камере 8, вследствие чего снижается 45 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 ка О меры 8. Одновременно из приемного коллектора 5 через всасывающий клапан, 4 в рабочий цилиндр 2 поступает в заданном количестве раствор ПАВ. При обратном ходе поршня 3 жидкостьиз рабочего цилиндра 2 вытесняетсяв смесительную камеру 8, При этом жидкостный поршень 17 движется вверх,газ в смесительной камере сжимаетсядо давления нагнетания и через нагнетательный клапан 10 вместе с аэрированным верхним слоем жидкостного поршня 17 вытесняется в нагнетательныйколлектор 16 и далее к потребителю.В конце нагнетания в смесительнойкамере 8 находится только жидкость.Далее циклыповторяются.Газожидкостная смесь в установкеобразуется в пограничном слое приистечении жидкости и газа через щельнагнетательного клапана 10 и дальнейшей транспортировке компонентовпо нагнетательному тракту,Установка впускных и нагнетательных клапанов на одном уровне и надсмесительной камерой исключает наличие жидкости над впускными клапанамии в газовводе, что снижает потеридавления при наполнении смесительнойкамеры, а тем самым увеличивает ко"эффициент наполнения и производительность установки. Кроме того, освобождается проход жидкостному поршню, атакже снижается неконтролируемыйунос жидкости. Общая плита исключаетвозможность существования непроточных зон в верхней части смесительнойкамеры. Концентричность и равномерность впускных клапанов улучшает организацию потока газа при заполнениисмесительной камеры. Расположение пружин и направляющих впускных клапановсо стороны газоввода исключает коррозионное воздействие со стороны жидкости,Таким образом, применение изобретения позволяет повысить коэффициентнаполнения смесительной камеры, аследовательно, и производительностьпредлагаемой установки примерно в двараза по сравнению с прототипом и,кроме того, подучить газожидкостнуюсмесь с более высоким газосодержа-нием, необходимым для бурения глубокихскважин.Экономический эффект от внедрения изобретения составляет 1,3 млн.руб.в год.1097361 Составитель Э. СкачковаТехред Ж,Кастелевич КорректорС. Яекмар Редактор Ю. Ковач Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул,Проектная, 4 Заказ 4094/8 Тираж 57 б ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5