RU2450856C1

RU2450856C1 - Gas generator

Info

Publication number: RU2450856C1
Application number: RU2010147203/05A
Authority: RU
Inventors: Евгения Михайловна Гриценко (RU); Евгения Михайловна Гриценко; Анатолий Петрович Дубровин (RU); Анатолий Петрович Дубровин; Владимир Владимирович Закопаев (RU); Владимир Владимирович Закопаев; Геннадий Валентинович Попов (RU); Геннадий Валентинович Попов
Original assignee: ООО "РГМ-Нефть-Газ-Сервис"
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-05-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed invention relates to generators of inert gas nitrogen for various processes. Gas generator comprises casing, ignition plug, combustion chamber, cylindrical baffle, fluid fuel feed branch pipe, coupling nut and air feed branch pipe. Gas generator air flow swirler is made up of two parts with three rows of holes. Note here that first row of holes is made on outer cylinder. Second row of holes is arranged in combustion chamber on smaller inner cone while third row of holes is located on larger cone of combustion chamber. Besides, combustion chamber comprises quick-change injectors for various types of fluid fuel.

EFFECT: easier repair and development of gas and oil wells using inert gas with high concentration of gas nitrogen in gas-fluid mix.

3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам генерирования инертной газовой среды, в том числе с высокой концентрацией газообразного азота для различных технологических процессов.The present invention relates to devices for generating an inert gas medium, including those with a high concentration of gaseous nitrogen for various technological processes.

Известен генератор азота для создания инертной технологической газовой среды, использующий разделение сжатого охлажденного воздуха на полупроницаемых мембранах с контролем чистоты азота датчиком загрязнения его кислородом. Генератор имеет входной и выходной нагнетательные блоки, подсоединенные к общему приводу, и регулятор расхода охлаждающего агента, управляемый датчиком загрязнения очищенного азота кислородом [патент РФ №2223138, МПК⁷ B01J 7/00, 15.08.2002].Known nitrogen generator to create an inert technological gas environment, using the separation of compressed chilled air on semipermeable membranes with nitrogen purity control by its oxygen pollution sensor. The generator has an input and output pressure units connected to a common drive, and a cooling agent flow controller controlled by a pollution sensor of purified nitrogen with oxygen [RF patent No. 2223138, IPC ⁷ B01J 7/00, 08/15/2002].

Недостатком указанного генератора азота является сложность конструкции и отсутствие возможности использования сжигания топлива.The disadvantage of this nitrogen generator is the design complexity and the inability to use fuel combustion.

Известно устройство для сжигания топлива, содержащее источник жидкого топлива, топливопровод и воздухоподающее устройство, в котором топливопровод соединен с нижней частью камеры сжигания, внутри которой по стенке расположены стабилизаторы вращения топлива, верхняя часть камеры выполнена в виде крыльчатки и снабжена патрубком для подачи воздуха по центру вдоль оси камеры, над которым установлен рассекатель факела, а над камерой сжигания установлен теплообменник [патент РФ №27853, МПК⁷ F23D 5/04, 08.08.2002].A device for burning fuel containing a source of liquid fuel, a fuel line and an air supply device is known, in which the fuel line is connected to the lower part of the combustion chamber, inside which there are fuel rotation stabilizers, the upper part of the chamber is made in the form of an impeller and is equipped with a central air supply pipe along the axis of the chamber, above which the torch divider is mounted, and a heat exchanger is installed above the combustion chamber [RF patent No. 27853, IPC ⁷ F23D 5/04, 08.08.2002].

Недостатками указанного устройство для сжигания топлива являются ограниченные технологические возможности, а также сложность конструкции.The disadvantages of this device for burning fuel are limited technological capabilities, as well as the complexity of the design.

Наиболее близким к заявляемому газогенератору, по совокупности существенных признаков, является газогенератор, имеющий корпус, в котором размещены горелочное приспособление, состоящее из электросвечи, предназначенной для стартового воспламенения топливного газа, и камеры смешивания топливного газа с воздухом, и камера сгорания, разделенная стенкой с кольцевой полостью, размещенной по периметру корпуса. Камера для получения ПНОУГ связана с емкостями камеры сгорания и кольцевой полости промежуточной зоной, в которую выходят потоки продуктов сгорания и природного газа. Кольцевая полость имеет штуцер для подачи природного газа, а камера - штуцер для вывода смеси ПНОУГ [патент РФ №2069090, МПК⁷ B01J 7/00, 10.02.1993].Closest to the claimed gas generator, in terms of essential features, is a gas generator having a housing in which there is a burner device consisting of an electric candle intended for starting ignition of fuel gas and a chamber for mixing fuel gas with air, and a combustion chamber divided by a wall with an annular cavity placed around the perimeter of the housing. The chamber for producing PNOG is connected with the capacities of the combustion chamber and the annular cavity by an intermediate zone into which flows of combustion products and natural gas exit. The annular cavity has a fitting for supplying natural gas, and the chamber has a fitting for discharging the PNOUG mixture [RF patent No. 2069090, IPC ⁷ B01J 7/00, 02/10/1993].

Недостатком указанного газогенератора является отсутствие возможности использования сжигания жидкого топлива в устройствах генерирования инертной газовой среды для автономных и специализированных транспортных средств.The disadvantage of this gas generator is the inability to use liquid fuel combustion in inert gas generation devices for autonomous and specialized vehicles.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи создания газогенератора, включающего корпус, свечу зажигания, камеру сгорания, перегородку, штуцер подвода жидкого топлива, форсунку, гайку накидную и патрубок подвода воздуха с повышением надежности его работы при различных условиях эксплуатации в автономных и специализированных транспортных средствах, посредством использования завихрителя с разделением на два потока воздуха и быстросменными форсунками для различных видов жидкого топлива.The claimed invention is directed to solving the problem of creating a gas generator, including a housing, a spark plug, a combustion chamber, a baffle, a nozzle for supplying liquid fuel, a nozzle, a union nut and a nozzle for supplying air to increase the reliability of its operation under various operating conditions in autonomous and specialized vehicles, by use of a swirl with separation into two air flows and quick-change nozzles for various types of liquid fuel.

Заявляемый газогенератор характеризуется достижением технических результатов, объективно проявляющихся при использовании, а именно:The inventive gas generator is characterized by the achievement of technical results, objectively manifested during use, namely:

- повышение надежности работы при различных условиях эксплуатации в автономных и специализированных транспортных средствах;- improving the reliability of work under various operating conditions in autonomous and specialized vehicles;

- достижение достаточного уровня стабильного генерирования инертной газовой среды для различных видов жидкого топлива;- achieving a sufficient level of stable inert gas generation for various types of liquid fuel;

- упрощение конструкции газогенератора посредством использования сменных и унифицированных деталей и узлов;- simplification of the design of the gas generator through the use of interchangeable and standardized parts and assemblies;

- снижение материальных затрат.- reduction of material costs.

Указанные результаты при использовании заявляемого изобретения достигаются за счет того, что в газогенераторе используется завихритель потока воздуха, выполненный на двух деталях в виде трех рядов отверстий, причем, первый ряд отверстий расположен на наружной перегородке, второй ряд отверстий расположен в камере сгорания на меньшем внутреннем конусе, а третий ряд отверстий расположен на большем внутреннем конусе камеры сгорания, и быстросменными форсунками для различных видов жидкого топлива.These results when using the claimed invention are achieved due to the fact that the gas generator uses an air flow swirl made on two parts in the form of three rows of holes, the first row of holes located on the outer partition, the second row of holes located in the combustion chamber on a smaller inner cone and the third row of holes is located on the larger inner cone of the combustion chamber, and quick-change nozzles for various types of liquid fuel.

Между совокупностью предложенных в заявляемом изобретении признаков и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.Between the totality of the features proposed in the claimed invention and the achieved technical result, there is the following causal relationship.

В отличие от аналогов и прототипа, в конструкции заявляемого изобретения, наличие завихрителя потока воздуха, разделяющегося на два потока до камеры сгорания, и указанные потоки воздуха перемешиваются в камере сгорания с топливом, обеспечивает не только повышение надежности работы при генерировании инертной газовой среды, в том числе с высокой концентрацией газообразного азота для различных технологических процессов, а также достижение достаточного уровня стабильного генерирования инертной газовой среды для различных видов жидкого топлива. Использование сменных и унифицированных деталей и узлов снижает материальные затраты при проведении различных технологических процессов автономными и специализированными транспортными средствами, например, при ремонте и освоении нефтяных и газовых скважин. По совокупности признаков, предложенный газогенератор более конкурентоспособен и долговечен, чем аналоги и прототип.Unlike analogues and prototype, in the construction of the claimed invention, the presence of a swirl of the air stream, which is divided into two streams to the combustion chamber, and these air streams are mixed in the combustion chamber with fuel, provides not only increased reliability during generation of an inert gas medium, including including a high concentration of gaseous nitrogen for various technological processes, as well as achieving a sufficient level of stable generation of an inert gas medium for various types of liquid opliva. The use of interchangeable and standardized parts and assemblies reduces material costs when carrying out various technological processes by autonomous and specialized vehicles, for example, in the repair and development of oil and gas wells. In terms of features, the proposed gas generator is more competitive and durable than analogues and prototype.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявления источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявляемого изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art cited by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to those of the claimed invention, and the definition is from the list of identified analogues the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed to identify the set of essential in relation to the applicant sees those the result of the distinguishing features in the claimed object set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение «Газогенератор» соответствует критерию «новизна», в соответствии с действующим законодательством.Therefore, the claimed invention "gas generator" meets the criterion of "novelty", in accordance with applicable law.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения «Газогенератор», использована и может быть многократно использована в производстве и применении газогенераторов в автономных и специализированных транспортных средствах, с получением технического результата, заключающегося в повышении надежности и долговечности, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость».The set of essential features characterizing the essence of the claimed invention "Gas generator", has been used and can be repeatedly used in the production and use of gas generators in autonomous and specialized vehicles, with the receipt of a technical result, which consists in increasing reliability and durability, which allows us to conclude that the claimed invention the criterion of "industrial applicability".

Таким образом, приведенная совокупность существенных признаков в заявляемом изобретении «Газогенератор» отсутствует в вышеописанных аналогах и не известна из уровня техники в области машиностроения, в частности, в устройствах генерирования инертной газовой среды, в том числе с высокой концентрацией газообразного азота для различных технологических процессов, с получением нового полезного технического результата, в связи с чем можно сделать вывод, что заявляемый «Газогенератор» соответствует критериям его патентоспособности.Thus, the above set of essential features in the claimed invention "Gas generator" is absent in the above analogues and is not known from the prior art in the field of mechanical engineering, in particular, inert gas generation devices, including those with a high concentration of gaseous nitrogen for various technological processes, with the receipt of a new useful technical result, in connection with which we can conclude that the claimed "gas generator" meets the criteria of its patentability.

В графических материалах заявляемого изобретения представлены фигуры, где на фиг.1 приведен общий вид газогенератора, на фиг.2 - вид А; на фиг.3 - вид Б.In the graphic materials of the claimed invention, the figures are presented, where in Fig. 1 a general view of the gas generator is shown, in Fig. 2 - view A; figure 3 is a view of B.

Сущность заявляемого изобретения состоит в следующем.The essence of the claimed invention is as follows.

Газогенератор (фиг.1) состоит из корпуса 1, свечи зажигания 2, камеры сгорания 3, цилиндрической перегородки 4, штуцера подвода жидкого топлива 5, форсунки 6, гайки накидной 7 и патрубка подвода воздуха 8 (фиг.2 и 3). В цилиндрической перегородке 4 выполнен один ряд отверстий 9 для движения воздушного потока. В камере сгорания 3 выполнены два ряда отверстий для движения воздушного потока: на меньшем конусе ряд отверстий 10 и на большем конусе ряд отверстий 11.The gas generator (Fig. 1) consists of a housing 1, a spark plug 2, a combustion chamber 3, a cylindrical partition 4, a nozzle for supplying liquid fuel 5, a nozzle 6, a union nut 7 and an air supply pipe 8 (Figs. 2 and 3). In the cylindrical partition 4 is made one row of holes 9 for the movement of air flow. In the combustion chamber 3 there are two rows of holes for the movement of air flow: a row of holes 10 on a smaller cone and a row of holes 11 on a larger cone.

Работа заявляемого газогенератора осуществляется следующим образом.The operation of the inventive gas generator is as follows.

Топливо от топливного насоса высокого давления (не показан) поступает в газогенератор через штуцер подвода жидкого топлива 5 и распыляется с помощью форсунки 6. Воздух от винтового компрессора (не показан) поступает в газогенератор через патрубок подвода воздуха 8. Для зажигания топливной рабочей смеси используется свеча зажигания 2.The fuel from the high pressure fuel pump (not shown) enters the gas generator through the liquid fuel supply nozzle 5 and is sprayed using the nozzle 6. Air from the screw compressor (not shown) enters the gas generator through the air supply pipe 8. A spark plug is used to ignite the fuel working mixture ignition 2.

При движении воздушного потока от патрубка подвода воздуха 8, воздушный поток проходит ряд отверстий 9 и разделяется на два потока, первый проходит ряд отверстий 10 и второй - ряд отверстий 11. Наличие меньшего и большего конусов для каждого ряда отверстий 10 и 11, соответственно, создает вихревой воздушный поток в камере сгорания 3. Поток воздуха из ряда отверстий 10 перемешивается в камере сгорания 3 с топливом из форсунки 6 и потоком воздуха из ряда отверстий 11. Образовавшаяся топливная рабочая смесь в камере сгорания 3 подвергается устойчивому горению. Наличие различных видов жидкого топлива, имеющих, например, отличительные значения октанового или цетанового чисел, обуславливает использование быстросменных форсунок 6. Применение модельного ряда форсунок 6 позволяет обеспечить достижение достаточного уровня стабильного генерирования инертной газовой среды для различных видов жидкого топлива.When the air stream moves from the air supply pipe 8, the air stream passes through a series of holes 9 and is divided into two flows, the first passes through a series of holes 10 and the second through a series of holes 11. The presence of smaller and larger cones for each row of holes 10 and 11, respectively, creates vortex air flow in the combustion chamber 3. The air flow from the number of openings 10 is mixed in the combustion chamber 3 with the fuel from the nozzle 6 and the air flow from the number of openings 11. The resulting fuel mixture in the combustion chamber 3 is subjected to a stable Oren. The presence of various types of liquid fuels, having, for example, distinctive values of octane or cetane numbers, necessitates the use of quick-change nozzles 6. The use of a model line of nozzles 6 makes it possible to achieve a sufficient level of stable inert gas generation for various types of liquid fuel.

Таким образом, использование заявленного газогенератора, позволяет достичь надежности работы при различных условиях эксплуатации в автономных и специализированных транспортных средствах, достижение достаточного уровня стабильного генерирования инертной газовой среды для различных видов жидкого топлива и упрощение конструкции газогенератора посредством использования сменных и унифицированных деталей и узлов, а также снижение материальных затрат.Thus, the use of the inventive gas generator allows to achieve reliability under various operating conditions in autonomous and specialized vehicles, achieving a sufficient level of stable inert gas generation for various types of liquid fuel and simplifying the design of the gas generator through the use of interchangeable and standardized parts and assemblies, as well as reduction in material costs.

Использование заявленного газогенератора в автономных и специализированных транспортных средствах, например, в установках бустерных насосно-компрессорных, позволяет более эффективно проводить технологические операции при ремонте и освоении нефтяных и газовых скважин с применением инертной газовой среды, в том числе с высокой концентрацией газообразного азота в газожидкостной смеси.The use of the inventive gas generator in autonomous and specialized vehicles, for example, in booster pump and compressor units, allows more efficient technological operations during the repair and development of oil and gas wells using an inert gas medium, including with a high concentration of gaseous nitrogen in the gas-liquid mixture .

Заявленное изобретение используется в газогенераторе, выпускаемом ООО «РГМ-Нефть-Газ-Сервис». Конкурентоспособность и промышленная применимость указанного газогенератора подтверждается наличием постоянного спроса в рыночной нише нефтегазового машиностроения РФ и стран СНГ.The claimed invention is used in a gas generator manufactured by RGM-Oil-Gas-Service LLC. The competitiveness and industrial applicability of this gas generator is confirmed by the presence of constant demand in the market niche of oil and gas engineering in the Russian Federation and the CIS countries.

Claims

A gas generator comprising a housing, a spark plug, a combustion chamber, a cylindrical baffle, a liquid fuel supply fitting, a nozzle, a flare nut and an air supply pipe, characterized in that an air flow swirl is used made on two parts in the form of three rows of holes, the first row the holes are located on the outer cylindrical partition, the second row of holes is located in the combustion chamber on the smaller inner cone, and the third row of holes is located on the larger inner cone of the combustion chamber and quick-change nozzles for various types of liquid fuel.