газоперекачивающий агрегат

Формула изобретения

Газоперекачивающий агрегат, содержащий нагнетательный блок и приводной двигатель с выхлопным газоводом, соплом на выходе из турбины и воздухозаборным патрубком, отличающийся тем, что приводной двигатель снабжен эжектором, выполненным в виде профилированного насадка, установленного на выходе из сопла, и обечайки, коаксиально охватывающей двигатель с образованием последней, и двигателем кольцевого канала, сообщенного со стороны воздухозаборного патрубка с окружающей двигатель средой, а со стороны выхода обечайка соединена с выхлопным газоводом, причем между входным участком последнего и выходным участком обечайки за выходным сечением насадка образованы камера смешения и диффузор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к установкам для перекачки различных газообразных сред.

Известна газоструйная установка для перекачки газообразных сред, содержащая кольцевое активное сопло и камеру смешения (см., например, патент США 4155682, кл. F 04 F 5/24, опубл. 22.05.79).

Данные установки позволяют обеспечить перекачку газообразных сред по газопроводам. Однако данные установки имеют сравнительно низкий КПД, что сужает область их использования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является газоперекачивающий агрегат, содержащий нагнетательный блок и приводной двигатель с выхлопным газоводом, соплом на выходе из турбины и воздухозаборным патрубком (см., например, патент РФ 2087734, кл. F 02 С 3/10, опубл. 20.08.97).

В данной установке в качестве приводного двигателя используется газотурбинный двигатель, что позволяет создавать мобильные газоперекачивающие агрегаты. Однако на работу установки значительное влияние оказывает температурный режим работы приводного двигателя. Перегрев приводного двигателя отрицательно сказывается на надежности его работы, снижает ресурс его работы, что требует использования сложных систем его охлаждения с соответствующим ухудшением весогабаритных характеристик газоперекачивающих агрегатов. Использование специальных эжекторов для откачки горячего воздуха из блока двигателя, либо использование специальных вентиляторов с электроприводом приводит к затратам энергии и, как следствие, к снижению общего КПД газоперекачивающего агрегата.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение КПД и надежности работы газоперекачивающего агрегата за счет поддержания оптимального температурного режима его работы.

Указанная задача решается за счет того, что в газоперекачивающем агрегате, содержащем нагнетательный блок и приводной двигатель с выхлопным газоводом, соплом на выходе из турбины и воздухозаборным патрубком, приводной двигатель снабжен эжектором, выполненным в виде профилированного насадка, установленного на выходе из сопла, и обечайки, коаксиально охватывающей двигатель с образованием последней, и двигателем кольцевого канала, сообщенного со стороны воздухозаборного патрубка с окружающей двигатель средой, а со стороны выхода обечайка соединена с выхлопным газоводом, причем между входным участком последнего и выходным участком обечайки за выходным сечением насадка образованы камера смешения и диффузор.

Как показали проведенные исследования, выхлопные газы приводного двигателя обладают достаточной энергией, чтобы охладить сам двигатель и одновременно понизить температуру выхлопных газов и концентрацию вредных примесей. Этого удалось добиться за счет того, что в зоне воздухозаборного патрубка приводного двигателя из окружающей его среды засасывается воздух, который за счет энергии выхлопных газов двигателя прокачивается вдоль наружной поверхности двигателя и, нагреваясь сам, охлаждает двигатель, после чего, смешавшись с выхлопными газами двигателя, по газоводу выводится из газоперекачивающего агрегата. В процессе смешения с выхлопными газами происходит разбавление последних и снижается температура отводимой из двигателя газообразной среды, что в конечном итоге позволяет за счет более полного использования подводимой к двигателю энергии повысить КПД его работы и одновременно повысить надежность его работы за счет создания более благоприятных условий для его эксплуатации. При этом следует особо отметить, что прокачка охлаждающего двигатель воздуха производится без подвода энергии извне агрегата и без использования вырабатываемой им полезной энергии для привода нагнетательного блока, а исключительно путем рационального использования энергии выхлопных газов приводного двигателя. Снижение температуры выхлопных газов приводного двигателя позволяет понизить температуру в зоне, окружающей газоперекачивающий агрегат, а следовательно, понизить температуру окружающей среды в зоне работы нагнетательного блока, что, в свою очередь, позволяет повысить производительность нагнетательного блока.

Таким образом, путем выполнения газоперекачивающего агрегата описанным выше образом достигается выполнение поставленной в изобретении задачи - повысить КПД и надежность работы газоперекачивающего агрегата.

На чертеже схематически представлен описываемый газоперекачивающий агрегат.

Газоперекачивающий агрегат содержит нагнетательный блок 1 и приводной двигатель 2 с выхлопным газоводом 3, соплом 4 на выходе из турбины 5 и воздухозаборным патрубком 6. Приводной двигатель 2 снабжен эжектором, выполненным в виде профилированного насадка 7, установленного на выходе из сопла 4, и обечайки 8, коаксиально охватывающей двигатель 2 с образованием последней, и двигателем кольцевого канала 9, сообщенного со стороны воздухозаборного патрубка 6 с окружающей двигатель 2 средой, а со стороны выхода обечайка 8 соединена с выхлопным газоводом 3, причем между входным участком последнего и выходным участком обечайки 8 за выходным сечением насадка 7 образованы камера 10 смешения и диффузор 11.

Газоперекачивающий агрегат работает следующим образом.

При работе агрегата приводной двигатель 2 приводит в действие нагнетательный блок 1, обеспечивая перекачку газообразной среды. Одновременно выхлопные газы, истекая из сопла 4 через профилированный насадок 7, создают в зоне выходного сечения насадка 7 зону пониженного давления, что обеспечивает поступление в эту зону через кольцевой канал 9, окружающий двигатель 2, воздуха, который, протекая вдоль двигателя 2, охлаждает последний. Поступая в зону пониженного давления, воздух смешивается с выхлопными газами в камере 10 смешения и далее в диффузоре 11 тормозится. В процессе смешения с воздухом температура выхлопных газов также снижается. После диффузора 11 смесь воздуха и выхлопных газов поступает в выхлопной газовод 3, по которому она выводится из агрегата.

Данный газоперекачивающий агрегат может быть использован для создания мобильных установок по перекачке различных газообразных сред, например в газодобывающей и газоперерабатывающей промышленности.