[发明专利]一种双螺杆混输泵齿型

说明书

技术领域

本发明属于机械工程技术领域，涉及一种齿型，特别是一种双螺杆混输泵齿型。

背景技术

多相混输技术是近年来发展起来的一种高效经济的油田开发方式，它以一台多相泵代替输液泵和气体压缩机，通过一条管道将油、水、气体、沙粒及石蜡等组成的多相混合物输送到中心处理装置。与传统的开采方式相比，它具有如下明显的优势：①可去除油气分离设备，减少钢管作业和钢材消耗，延长输送距离，避免在地理环境恶劣的地方建设油气处理厂，从而大大降低基建投资和管理费用；②它通过降低井口回压，增加油气产量，延长油井寿命。据报道，井口压力减少50％，原油产量可望增加10％～15％；③对海上油田，油气混输意味着可用海底增压装置代替平台，从而大幅度降低工程投资，与常规建设平台的设计方案相比，海底多相混输方案可降低约40％的基建投资费用。因此多相混输系统是一种适用于边际油田、沙漠油田及卫星油田的高效经济的开发方式。

多相混输泵是多相混输系统中的核心设备，它是一种集常规液相泵和气体压缩机性能于一体的多相增压装置。在各种形式多相泵中，双螺杆多相混输泵因其性能优越而倍受各石油生产公司和科研机构的关注。目前双螺杆混输泵已能适应≤95％的含气率，能短时间适应100％含气率的工况，是一种适应于高含气率、高凝固点、高粘度多相混合物的理想增压装置。

转子型线设计是双螺杆多相流混输泵设计中的关键技术。一方面，型线的合理设计可以保证转子之间的正确啮合，保证转子的轴向和径向密封，从而形成工作容积的周期性变化，实现对多相流体的增压过程。另一方面，对转子几何特性的研究是多相泵热动力性能研究和转子成形刀具设计的必要条件。目前国内外关于双螺杆混输泵型线的合理设计和几何特性问题研究的公开报道还非常少。传统的螺杆泵型线基本可分为三种类型：

1、俗成“方牙形”的型线，这类双螺杆泵转子工作截面为矩形或梯形。这类型线的螺杆泵能输送润滑性、非润滑性甚至含有少量颗粒杂质的液体，但其密封性较差，为减少液体的泄漏通常需要增加螺旋的导程数，采用小的螺旋升角。但即使采用这样的措施，实际上它的排出压力也只有0.8MPa左右，若再提高压力，会造成效率大副度下降。

2、螺杆工作段横截面的型线由渐开线和摆线组合而成，称为Leistritz型。这类型线中渐开线和摆线的组合有多种形式。由于采用了两种曲线的组合，使得密封性得到改善，性能优于前一类螺杆泵。其排出压力可达到1.5MPa，其中采用国外称为B型型线的螺杆泵最高排压可达到8MPa。这类泵可输送非润滑性介质。

3、螺杆工作段截面的型线为圆弧、摆线、椭圆及抛物线等曲线组合而成。由于综合多种曲线的性能优点，因此密封性能有较大的改善，可用于较高的排出压力。

根据双螺杆混输泵多相流体混输的特点，混输泵转子型线设计基本要求为：

1、为了保证转子运转不干涉，螺杆转子型线应满足一般啮合运动的要求。即相应齿间曲线必须满足齿廓啮合的基本规律，并按啮合条件求取已知曲线的共轭曲线。

2、为使基元容积具有良好的密封性，要求转子型线有轴向和横向气密性。具体说来，除要求转子接触线连续外，还要求接触线短，泄漏三角形面积尽可能小。但实际上这是一对相互制约的因素，不可能同时达到最满意的指标。一般讲来，采用摆线可有效减少泄漏三角形的面积，但接触线相对较长；采用圆弧可使接触线缩短，但同时也增大了泄漏三角形的面积。因此要求视具体情况匹配好这两者关系。

3、要求型线有较大的面积利用系数，这样不仅能使机器的尺寸小一些，而且单位容量的泄漏损失也小一些，可使容积效率提高。另外还要求型线流线化以减少气体流动损失，也要便于加工。尽管这些因素目前不能定量计算，但在型线的设计中应加以考虑。

发明内容

本发明的目的在于根据多相流体混输的特点，提供一种双螺杆混输泵齿型，该双螺杆混输泵齿型可以有效减少泵体内的内泄漏，提高泵容积效率，可适应于高含气率工况，并且制造、加工方便。