專利名稱：用于立式油氣混輸泵的入口導流錐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種導流錐，尤其涉及一種用于立式油氣混輸泵入口處 對油氣多相流體進行整流、疏導作用的入口導流錐。
背景技術：
在流體機械中，特別是在泵類機械中，導流錐是一種重要的過流部件， 其主要作用是對入口的流體進行整流，消除不穩(wěn)定狀態(tài)，改善流動性能， 使其符合泵類機械入口流動規(guī)律，并將流體引導入泵類機械的葉輪之中。 但是，由于以往的導流錐能夠滿足普通水泵在一般工況下的使用要求，所 以，近年來導流錐的研制并未再次引起足夠的重視。
自從葉片式油氣混輸泵誕生以來，其性能的優(yōu)劣一直是科研人員密切 關注的重點問題。而其入口流態(tài)更是影響其自身性能的關鍵問題之一。但 是， 一般的導流錐已經不能適應油氣多相流體復雜工況下的應用，因此， 需要繼續(xù)研究設計出一種新型導流錐，以改善入口流態(tài)，以適應油氣多相 流體的混合輸送，提高混輸泵性能。
葉片式油氣混輸泵初期的總體設計方案中，在入口吸入單元設有進口 導流錐和進口導葉，其主要作用是梳直流體，保證葉輪進口速度場符合速 度分布均勻和水力損失小的要求。之后幾代混輸泵的導流錐均釆用了錐形 結構加導流槽的設計，在當時也己能夠滿足油氣混輸泵多相流體工況的需 要。
然而，隨著海上油田、沙漠油田以及邊際油田的大量開采，采油技術 和多相增壓技術不斷發(fā)展，現(xiàn)有臥式混輸泵體積大、占地面積廣、安裝不
4便，需要對葉片式油氣混輸泵結構和性能進行改進，以便適應新型采油系 統(tǒng)，特別是適應深海油田水下生產系統(tǒng)。因此，研究人員特將均混器與混 輸泵做一體化設計，研制出性能優(yōu)越、結構緊湊、空間合理且便于水下安 裝的立式油氣混輸泵。如此一來，現(xiàn)有技術中臥式油氣混輸泵導流錐的結構與性能就不能滿 足立式油氣混輸泵的需要；現(xiàn)有導流錐其主要不足之處如下(1) 現(xiàn)有導流錐體積龐大、結構復雜，加工制造不便；(2) 現(xiàn)有導流錐無葉片結構設計，僅依靠導流槽整流，如果用于立式 油氣混輸泵中，整流效果欠佳；(3) 現(xiàn)有導流錐與立式均混器無法配合，混輸泵與均混器一體化設計 后，均混器將設在混輸泵入口處，需要導流錐與其入口曲線相配合，而現(xiàn) 有導流錐不具備這一條件；(4) 在立式結構中，若使用現(xiàn)有導流錐，將無法順利引流，因為，現(xiàn) 有混輸泵為臥式結構，多相流體沿軸向流入，現(xiàn)有導流錐無需引流即可將 多相流體導入混輸泵的增壓單元；而在立式結構中，多相流體從混輸泵入 口處沿徑向流入，現(xiàn)有導流錐無法將多相流體導入增壓單元；(5) 現(xiàn)有導流錐無支承混輸泵軸的作用，將混輸泵改為立式結構后， 若繼續(xù)使用現(xiàn)有導流錐，則需另行設計支承結構，這將使混輸泵入口處設 計復雜化。鑒于現(xiàn)有結構的上述缺陷，需要設計出一種適用于立式油氣混輸泵的 導流錐，以滿足立式油氣混輸泵的結構與性能要求。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，利用 該導流錐上導流葉片的剪切作用，破碎混輸泵均混器出口處少數(shù)沒有被完 全均化的氣團，有效的對油氣多相流體混合物進行疏導、整流，并利用該導流錐自身的流線型外形使油氣多相流體順利、快速上流，進入混輸泵增 壓單元(即葉輪與導葉)之中，為增壓單元的正常工作提供保證，從而 使立式油氣混輸泵的工作性能達到最優(yōu)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于立式油氣混輸泵的入口導流錐， 以簡化導流錐結構，降低其加工制造難度，并使導流錐便于安裝。本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于立式油氣混輸泵的入口導流錐， 避免另行設計支承混輸泵軸的結構，將導流錐與混輸泵軸支架一體化設計， 以節(jié)省空間、簡化結構。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的， 一種用于立式油氣混輸泵的入口導流錐， 所述入口導流錐為上小下大的錐臺形，該導流錐設置在立式油氣混輸泵均 混器的空腔中央，且位于混輸泵入口處，導流錐頂部與混輸泵的增壓單元 入口對正；其特征在于所述導流錐由上而下依序至少由相互緊密連接的 導流錐體、圓形導流臺和導流錐底座構成；導流錐體側周面與混輸泵均混 器的內殼體之間形成流體通道；所述導流錐體的側周面分布有用于疏導多 相流體流向的導流葉片；圓形導流臺和導流錐底座的側周面為連續(xù)的流線 型表面，以保證油氣多相流體順利上流；導流錐底座的下部與混輸泵均混 器的外殼體相連接，用以支撐該導流錐。在本發(fā)明一較佳實施方式中，所述導流錐體與圓形導流臺、圓形導流 臺與導流錐底座、及導流錐底座與均混器外殼體均為螺紋連接。在本發(fā)明一較佳實施方式中，所述導流錐體下部、圓形導流臺下部和 導流錐底座下部均設有一凸部，該凸部設有外螺紋；所述圓形導流臺上部、 導流錐底座上部和均混器外殼體的內壁均設有與所述凸部對應的凹部，所 述凹部設有相應的內螺紋。在本發(fā)明一較佳實施方式中，所述導流錐體的側周面分布有一個以上 的導流葉片。在本發(fā)明一較佳實施方式中，所述導流葉片的翼型骨線為流線型；導流葉片的出口安裝角為90。。在本發(fā)明一較佳實施方式中，所述圓形導流臺側周面的流線型表面形 狀與均混器入口端的周緣形狀相匹配，以引導多相流體上流。在本發(fā)明一較佳實施方式中，所述導流錐底座的下表面形狀與均混器 外殼體內側底部表面形狀相匹配，且導流錐底座的下表面貼合于均混器外 殼體內側底部表面。在本發(fā)明一較佳實施方式中，所述導流錐體沿軸向自上而下設有用于 與混輸泵軸連接的階梯孔，所述混輸泵軸與階梯孔之間設有軸承。在本發(fā)明一較佳實施方式中，所述均混器外殼體底部設有除沙孔，該 除沙孔上設有孔塞。綜上所述，本發(fā)明的主要優(yōu)點在于(1) 能夠利用導流葉片的剪切作用破碎混輸泵均混器出口處少數(shù)沒有 被完全均化的氣團，有效的對油氣多相流體混合物進行疏導、整流，在--定程度上調整多相流體流態(tài)，使入口多相流完全滿足立式油氣混輸泵的工 作要求，并能夠利用自身的流線型外形使油氣多相流體順利、快速上流， 進入混輸泵增壓單元(葉輪與導葉)之中，為增壓單元的正常工作提供保 證，從而使立式油氣混輸泵的工作性能達到最佳。(2) 能夠適用于各種含氣率的油氣多相流體，特別是能夠對高含氣率 的多相流體起到有效的導流作用，為油氣混輸泵在高含氣率工況下順利運 行提供其所必需的條件。(3) 本發(fā)明將導流錐進行分體式設計，共分為三個部分，每一部分結 構簡單、合理、緊湊，加工制造與安裝均更為方便；并且，增加了導流葉 片，提高了導流與整流能力。(4) 與一般的導流錐相比，在對高粘度原油、高含氣率油氣混合物方 面具有特別的適應與工作能力，并能對其進行有效處理，為油氣混輸泵的 安全運行提供保證。(5) 結合立式均混器的結構外形，本發(fā)明將導流錐外側曲面設計為與 均混器相配合的形式，便于二者聯(lián)合工作，同時可形成流道，有利于多相 流體的輸送。(6) 本發(fā)明的導流錐底部與混輸泵均混器外殼體貼合，并且側表面呈流線型，以此構成上小下大、呈近似圓錐狀結構形式，方便多相流體自下 而上沿導流錐運動。(7) 本發(fā)明的立式導流錐可起到支承混輸泵軸的作用，避免單獨設計 混輸泵軸支架，既節(jié)省了空間，又簡化了結構。(8) 本發(fā)明無需外加動力設備、效率高、導流能力強、安全可靠。


以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的 范圍。其中，圖1:本發(fā)明用于立式油氣混輸泵的入口導流錐的結構示意圖。 圖2:本發(fā)明用于立式油氣混輸泵的入口導流錐的結構分解示意圖。 圖3:本發(fā)明用于立式油氣混輸泵的入口導流錐的立體結構示意圖。 圖4:本發(fā)明用于立式油氣混輸泵的入口導流錐的立體分解結構示意圖。圖5:本發(fā)明用于立式油氣混輸泵的入口導流錐的導流葉片結構示意圖。圖6:本發(fā)明的導流錐裝配于立式油氣混輸泵均混器的空腔中央入口處 的結構示意圖。圖7:本發(fā)明用于立式油氣混輸泵的入口導流錐的工作原理圖。
具體實施方式
8為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實施方式
。
如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明的一種用于立式油氣混輸泵的入口導流錐1，所述入口導流錐1為上小下大的錐臺形，所述導流錐1由上
而下依序由相互緊密連接的導流錐體11、圓形導流臺12和導流錐底座13構成；所述導流錐體11的側周面分布有用于疏導多相流體流向的導流葉片111;圓形導流臺12和導流錐底座13的側周面為連續(xù)的流線型表面14，以保證油氣多相流體順利上流；如圖6所示，該導流錐1設置在立式油氣混輸泵均混器2的空腔中央，且位于混輸泵入口處，導流錐1頂部與混輸泵的增壓單元3入口對正，導流錐體11側周面與混輸泵均混器的內殼體21之間形成流體通道；導流錐底座13的下部與混輸泵均混器的外殼體22相連接，用以支撐該導流錐。在本實施方式中，所述導流錐體11的側周面可均勻分布有多個導流葉片111。
由上所述，本發(fā)明用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，其設計是將整流器與導流器的設計結合在一起，其原理是利用導流錐底座13和圓形導流臺12的流線型側表面引導油氣多相流體混合物上流；如圖6、圖7所示，當多相流體進入均混器2與圓形導流臺12側表面所構成的環(huán)形空腔內時，通過擠壓作用，使多相流體加速上行，流經上部導流錐體11并進入導流葉片111之中，并在此與經過混輸泵均混器混合管23側壁開孔231的油氣多相流體匯合，同時利用導流葉片111對油氣多相流體進行整流，疏導多相流體的流向，防止其旋轉，并剪切氣團或液塞，使其進一步成為均勻的油氣多相混合物，以適于進入混輸泵增壓單元3，為增壓單元的正常工作提供保證，從而確保油氣混輸泵的穩(wěn)定、安全運行，使立式油氣混輸泵的工作性能達到最優(yōu)。
如圖6所示，在本實施方式中，所述圓形導流臺12側周面的流線型表面形狀與均混器2入口端的周緣24形狀相匹配(相對應)，艮卩圓形導流臺12其側周面的流線型表面的內凹弧度與均混器2入口端的周緣24的外凸弧度相同(或近似)，由此，可以通過兩者之間形成的環(huán)形空腔引導多相流體上流。
進一步，如圖6所示，所述導流錐底座13的下表面形狀與均混器外殼體22內側底部表面形狀相匹配，即導流錐底座13的下表面外凸弧度與均混器外殼體22內側底部表面內凹弧度相同，例如，混輸泵均混器外殼體22內側底部表面若為球面，則導流錐底座13的下表面也應為球面；并且，導流錐底座13的下表面貼合于均混器外殼體22內側底部表面。
如前所述，導流錐體11側表面分布的導流葉片111用于疏導多相流體的流向并剪切氣團或液塞；當油氣多相流體混合物進入導流錐體1的導流葉片111之間時，需要導流葉片111對其進行整流與導流，所以，所述導流葉片111要滿足一定的要求。在本實施方式中，所述導流葉片111旋向與混輸泵葉輪葉片(圖中未示出)旋向相配合，以使多相流體進一步均勻混合，防止砂粒在導流錐前沉積，即如果混輸泵葉輪葉片為左旋，則導流錐體ll側表面的導流葉片lll為右旋；如果混輸泵葉輪葉片為右旋，則導流錐體11側表面的導流葉片111為左旋。進一步，所述導流葉片111的翼型骨線為流線型(可為圓弧形)，導流葉片111厚度采用骨線兩端加厚的方式；所述導流葉片111出口安裝角e為90° (如圖5所示)；并且導流葉片lll進口邊修圓、尾部修尖，以減少阻力。
在本實施方式中，所述導流錐體11與圓形導流臺12、圓形導流臺12與導流錐底座13、及導流錐底座13與均混器外殼體22均采用螺紋連接而構成相互間緊密連接的。
如圖2、圖4所示，導流錐體11下部設有一凸部112，該凸部112設有外螺紋1121，圓形導流臺12上部設有與所述凸部112對應的凹部121，所述凹部121設有相應的內螺紋1211，所述導流錐體11與圓形導流臺12通過所述內、外螺紋1211、 1121相連接。同理，圓形導流臺12下部和導流錐底座13下部分別設有一凸部122和132，凸部122設有外螺紋1221，凸部132設有外螺紋1321，所述導流錐底座13上部和均混器外殼體22的內壁分別設有凹部131和221，所述凹部131設有內螺紋1311，所述凹部221設有內螺紋2211;所述圓形導流臺12與導流錐底座13通過所述內、外螺紋1311、 1221相連接；導流錐底座13與均混器外殼體22通過所述內、外螺紋2211、 1321相連接，同時由外殼體22支承整個導流錐1。
如圖l、圖6所示，所述導流錐體11沿軸向自上而下設有用于與混輸泵軸4連接的階梯孔113,所述混輸泵軸4與階梯孔113之間設有軸承5，進而由所述導流錐1支承混輸泵軸4。
進一步，所述均混器外殼體22底部還可設有除沙孔(圖中未示出)，用以定期清理沉淀的砂粒；該除沙孔上平時設有孔塞。
下面結合附圖6和附圖7來說明其工作過程
油氣多相流體混合物Q進入混輸泵均混器2空腔后，含油液量較大的部分多相流體沿導流錐底座13側表面的流線型表面14開始上流，并經過圓形導流臺12的流線型側表面14，而圓形導流臺12流線型側表面14與混輸泵均混器2入口端的周緣24 (即均混器2底部彎曲部分)之間構成一環(huán)形空腔，因此，油氣多相流體進入此環(huán)形空腔，并通過擠壓作用加速上流；與此同時，另一部分含氣量較大的多相流體通過均混器混合管23側壁多個開孔231進入到均混器內殼體21與混合管23之間，并經過混合管23底部彎曲部分與均混器內殼體21之間形成的另一環(huán)形空腔上流，在導流錐1上部導流錐體11入口處，兩部分多相流體匯合，并進入導流葉片lll之中；通過導流葉片111的整流作用，疏導多相流體的流向，防止其旋轉，并剪切氣團或液塞，待多相流體穩(wěn)定、均勻之后，進入混輸泵增壓單元3中進行輸送。
由上所述可知，本發(fā)明的一種用于立式油氣混輸泵的入口導流錐具有導流與整流等多重功能，其結構不同于現(xiàn)有技術中的泵入口導流錐，主要克服了以往形式導流錐不適用于立式油氣混輸泵入口的缺點，同時增加了導流葉片，有效解決了以往導流錐整流效果差的問題。本發(fā)明的主要優(yōu)點在于
(1) 能夠利用導流葉片的剪切作用破碎混輸泵均混器出口處少數(shù)沒有被完全均化的氣團，有效的對油氣多相流體混合物進行疏導、整流，在一定程度上調整多相流體流態(tài)，使入口多相流完全滿足立式油氣混輸泵的工作要求，并能夠利用自身的流線型外形使油氣多相流體順利、快速上流，進入混輸泵增壓單元(葉輪與導葉)之中，為增壓單元的正常工作提供保證，從而使立式油氣混輸泵的工作性能達到最佳。
(2) 能夠適用于各種含氣率的油氣多相流體，特別是能夠對高含氣率的多相流體起到有效的導流作用，為油氣混輸泵在高含氣率工況下順利運行提供其所必需的條件。
(3) 本發(fā)明將導流錐進行分體式設計，共分為三個部分，每一部分結
構簡單、合理、緊湊，加工制造與安裝均更為方便；并且，增加了導流葉片，提高了導流與整流能力。
(4) 與一般的導流錐相比，在對高粘度原油、高含氣率油氣混合物方面具有特別的適應與工作能力，并能對其進行有效處理，為油氣混輸泵的安全運行提供保證。
(5) 結合立式均混器的結構外形，本發(fā)明將導流錐外側曲面設計為與均混器相配合的形式，便于二者聯(lián)合工作，同時可形成流道，有利于多相流體的輸送。
(6) 本發(fā)明的導流錐底部與混輸泵均混器外殼體貼合，并且側表面呈流線型，以此構成上小下大、呈近似圓錐狀結構形式，方便多相流體自下而上沿導流錐運動。
(7) 本發(fā)明的立式導流錐可起到支承混輸泵軸的作用，避免單獨設計混輸泵軸支架，既節(jié)省了空間，又簡化了結構。
(8)本發(fā)明無需外加動力設備、效率高、導流能力強、安全可靠。進一步，圖6和圖7，也可作為本發(fā)明一種用于立式油氣混輸泵的入口
導流錐與其它油氣混輸設備連接的示意圖。如圖7所示，油氣多相流體混合物經導流錐底座13流線型側表面上流，經過圓形導流臺12的導流作用，進入導流錐體11的導流葉片111中，經過整流作用進入葉片式油氣混輸泵增壓單元中，經增壓后輸出。
以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應屬于本發(fā)明保護的范圍。
權利要求
1、一種用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，所述入口導流錐為上小下大的錐臺形，該導流錐設置在立式油氣混輸泵均混器的空腔中央，且位于混輸泵入口處，導流錐頂部與混輸泵的增壓單元入口對正；其特征在于所述導流錐由上而下依序至少由相互緊密連接的導流錐體、圓形導流臺和導流錐底座構成；導流錐體側周面與混輸泵均混器的內殼體之間形成流體通道；所述導流錐體的側周面分布有用于疏導多相流體流向的導流葉片；圓形導流臺和導流錐底座的側周面為連續(xù)的流線型表面，以保證油氣多相流體順利上流；導流錐底座的下部與混輸泵均混器的外殼體相連接，用以支撐該導流錐。
2、 如權利要求l所述的用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，其特征在 于所述導流錐體與圓形導流臺、圓形導流臺與導流錐底座、及導流錐底 座與均混器外殼體均為螺紋連接。
3、 如權利要求2所述的用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，其特征在 于所述導流錐體下部、圓形導流臺下部和導流錐底座下部均設有一凸部， 該凸部設有外螺紋；所述圓形導流臺上部、導流錐底座上部和均混器外殼 體的內壁均設有與所述凸部對應的凹部，所述凹部設有相應的內螺紋。
4、 如權利要求l所述的用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，其特征在 于所述導流錐體的側周面分布有一個以上的導流葉片。
5、 如權利要求4所述的用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，其特征在 于所述導流葉片的翼型骨線為流線型；導流葉片的出口安裝角為90。。
6、 如權利要求l所述的用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，其特征在 于所述圓形導流臺側周面的流線型表面形狀與均混器入口端的周緣形狀 相匹配，以引導多相流體上流。
7、 如權利要求l所述的用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，其特征在于所述導流錐底座的下表面形狀與均混器外殼體內側底部表面形狀相匹 配，且導流錐底座的下表面貼合于均混器外殼體內側底部表面。
8、 如權利要求l所述的用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，其特征在 于所述導流錐體沿軸向自上而下設有用于與混輸泵軸連接的階梯孔，所 述混輸泵軸與階梯孔之間設有軸承。
9、 如權利要求l所述的用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，其特征在 于所述均混器外殼體底部設有除沙孔，該除沙孔上設有孔塞。
全文摘要
本發(fā)明為一種用于立式油氣混輸泵的入口導流錐，該導流錐設置在立式油氣混輸泵均混器的空腔中央，且位于混輸泵入口處；所述導流錐由上而下依序至少由相互緊密連接的導流錐體、圓形導流臺和導流錐底座構成；所述導流錐體的側周面分布有用于疏導多相流體流向的導流葉片；圓形導流臺和導流錐底座的側周面為連續(xù)的流線型表面；導流錐底座的下部與混輸泵均混器的外殼體相連接。所述導流錐利用導流葉片對油氣多相流體進行整流，疏導多相流體的流向，防止其旋轉，并剪切氣團或液塞，使其進一步成為均勻的油氣多相混合物，以適于進入混輸泵增壓單元，為增壓單元的正常工作提供保證，從而確保油氣混輸泵的穩(wěn)定、安全運行，并使立式油氣混輸泵的工作性能達到最優(yōu)。
文檔編號F04D29/00GK101532504SQ200910082459
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月16日 優(yōu)先權日2009年4月16日
發(fā)明者張金亞, 朱宏武, 艷 李, 春 楊 申請人:中國石油大學(北京)