一种用于高压天然气井口降压的三角转子气动发电机

摘要

本发明提供了一种用于高压天然气井口降压的三角转子气动发电机，包括缸体；所述缸体内有工作室腔，工作室腔内可转动安装有偏心的三角转子，三角转子转轴为曲轴，三角转子的顶点贴合于工作室腔内壁。本发明可以将高压天然气的压力能通过转子旋转转化为机械能，从而实现井口高压的转化和利用；一次排气周期可实现六次做功，能量转换效率高，且结构简单易于维护。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高压天然气井口降压的三角转子气动发电机。

背景技术

目前，国内外在油气开采过程中，油气田井口高压油气在进入输气管网前，都采用调压阀来节流降压，该调压阀价格约十几万元，成本较高，而且使用寿命只有3个月左右(连续调压时气蚀、冲蚀会造成阀芯损坏)。而现有的螺杆膨胀机、透平膨胀机等也不适用于高压气井，因此急需一种装置来代替节流阀，将天然气高压气井的压力能转化为其他形式的能量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于高压天然气井口降压的三角转子气动发电机，该用于高压天然气井口降压的三角转子气动发电机可以将高压天然气的压力能通过转子旋转转化为机械能，从而实现井口高压的转化和利用。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种用于高压天然气井口降压的三角转子气动发电机，包括缸体；所述缸体内有工作室腔，工作室腔内可转动安装有偏心的三角转子，三角转子转轴为曲轴，三角转子的顶点贴合于工作室腔内壁。

所述缸体内工作室腔为双圆弧构成的类“8”字状。

在所述缸体上位于工作室腔纵向中分线的两侧位置设置连通于缸体的进气口和出气口。

所述缸体上工作室腔纵向中分线的两侧均有进气口和出气口。

所述缸体上工作室腔纵向中分线任一侧的出气口和另一侧的进气口流量对应，且位于工作室腔横向中分线的同侧。

所述缸体上工作室腔纵向中分线一侧的进气口以管道连通至高压天然气井口。

同侧出气口连通至天然气管网。

相对侧的出气口连通至相对侧的进气口。

本发明的有益效果在于：可以将高压天然气的压力能通过转子旋转转化为机械能，从而实现井口高压的转化和利用；一次排气周期可实现六次做功，能量转换效率高，且结构简单易于维护。

附图说明

图1是本发明一种实施方式中第一态的结构示意图；

图2是本发明一种实施方式中第二态的结构示意图；

图3是本发明一种实施方式中第三态的结构示意图；

图中：1-缸体，3-三角转子，4-第一出气口，5-第二进气口，6-曲轴，7-第二出气口，9-第一进气口，10-减重口。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1至图3所示的一种用于高压天然气井口降压的三角转子气动发电机，包括缸体1；所述缸体1内有工作室腔，工作室腔内可转动安装有偏心的三角转子3，三角转子3转轴为曲轴6，三角转子3的顶点贴合于工作室腔内壁。

所述缸体1内工作室腔为双圆弧构成的类“8”字状。

在所述缸体1上位于工作室腔纵向中分线的两侧位置设置连通于缸体1的进气口和出气口。

所述缸体1上工作室腔纵向中分线的两侧均有进气口和出气口。

所述缸体1上工作室腔纵向中分线任一侧的出气口和另一侧的进气口流量对应，且位于工作室腔横向中分线的同侧。

所述缸体1上工作室腔纵向中分线一侧的进气口以管道连通至高压天然气井口。

同侧出气口连通至天然气管网。

相对侧的出气口连通至相对侧的进气口。

实施例1

采用上述方案，具体在缸体1内设置有三角转子3和曲轴6，其中三角转子3通过内外齿轮安装在曲轴6上，在缸体1一侧的侧壁上设有第一进气口9和第二出气口7，在缸体的另一侧壁上设有第一出气口4和第二进气口5，第一进气口9通过法兰与井口高压管道相连接，第一出气口4通过法兰与第二进气口5相连，第二出气口7与二级气缸相连，二级气缸的第二出气口与管网通过法兰相连接，高压气体从一级气缸第一进气口进入，从二级气缸第二出气口出来，推动三角转子转动，三角转子3带动曲轴6转动，曲轴6带动发电机转动，将曲轴6机械能转化为发电机的电能。

可见，该方案可以针对性的安装在天然气高压井口，充分利用压差，将压力能转化为机械能进而转化为电能。

实施例2

采用上述方案，如图1至图3所示，三角转子3以曲轴6为中心在所述缸体1内做偏心旋转，图中a、b和c表示转子的三个顶角。以转子ab面、bc面、ca面与气缸1形成封闭的工作容积分别作为第一、第二、第三工作室。第一工作室与第一进气口9和第二出气口对应第一工作室，第一出气口4对应第二工作室，第二进气口5对应第三工作室。

在三角转子3的三个顶角分别设有凌封和角封，使得所述三角转子3在转动过程中与缸体1的内壁始终保持线性贴合，在三角转子3的端面设有端面密封，使得三角转子3在转动过程中与缸盖内壁保持贴合，在三角转子3的中部设有中心孔，中心孔与偏心轴偏心配合使得三角转子3绕所述偏心轴公转的同时，三角转子3又以自身为中心自转。

三角转子3是在缸体1和前、后端盖所形成的腔内，转子中央装有偏心轴承2，并与偏心轴的偏心轴盘配合，转子上的内齿轮和固定在端盖上的外齿轮相啮合其齿数比为3:2。气缸1作为固定端视为定子，三角转子3被安装在缸体和前后端盖所形成的腔内，在曲轴6偏心盘的带动下做偏心运动，转子的三个顶点沿气缸内壁滑动，使工作腔分成独立的三个部分，分别完成进气、膨胀、排气工作过程。

三角转子3旋转的动力源是天然气高压井口的天然气从第一进气口9进入，从二级出气口7出来的压力差。

使用时：将高压天然气的压力作用在三角转子上使转子转动，三角转子3再带动曲轴6旋转，进而使曲轴6输出机械能。三角转子在缸体内的运动过程中，转子顶点始终与缸体1内壁面贴合在一起，从而将缸体1内部划分成三个独立的空间，由于缸体的内壁面是一个曲率不断变换的曲面，所以三角转子3在转动过程中三个工作室的容积一直都在变化。气动机的每个工作室的工作过程都由进气、膨胀和排气三个过程组成，当转子顶角转到相应进气角度时，进气口9和5打开使高压天然气进入腔体并开始膨胀做功，转子继续旋转，完成进气之后进气口关闭；然后工作室容积持续相应角度时气体膨胀阶段完成；此时排气口4和7打开开始排气，待曲轴6再转到一定角度时排气口关闭，排气结束三个工作室的进排气时间规律与容积变化规律都相同，因为三角转子3与曲轴6的转速之比为1:3，所以三角转子3旋转一周对应曲轴就旋转三周；又因为转子在一个转动周期里，每个工作室都完成了两次做功，所以三个工作室一共就完成了六次做功。

如图1所示，当曲转转角在π/2时，进气口9打开，高压天然气开始进入第一个工作腔，第一个工作腔的容积从最小的状态第一工作室容积逐渐变大；

如图2所示，当曲轴转到3π/2时，第一工作室进气刚好完成，进气完成后进气口9关闭，第一工作室气体开始膨胀降压；进气口5打开，第二工作室开始进气；

如图3所示，当曲轴转到2π时，此时第一工作室体积达到最大，排气口4开启，到此膨胀阶段结束，开始排气；进气口5仍处于开启，第二工作室在进气阶段。