气举泵
阅读说明：本技术 气举泵 (Gas lift pump ) 是由 瓦尔·艾哈迈德 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：一种泵,包括：垂直延伸的导管,该垂直延伸的导管具有在下部和上部之间的中部,该中部的横截面积小于上部的横截面积；举升装置,包括端口阵列,所述阵列布置在下部的长度方向上,阵列的每个端口在下部设有末端并水平地远离末端延伸,使得工作流体被引向导管的中心；和喷射器,该喷射器在中部的顶端具有末端并垂直向下延伸,使得工作流体被垂直向上引导,喷射器的末端由圆柱形凹槽限定；围绕喷射器的环形腔室,其具有一定长度并通过一排孔与喷射器连通,该孔与过渡部分和中间部分的接合处相距一定距离。(A pump, comprising: a vertically extending conduit having a middle portion between the lower portion and the upper portion, the middle portion having a smaller cross-sectional area than the upper portion; a lifting device comprising an array of ports arranged in the length direction of the lower portion, each port of the array being provided with a tip at the lower portion and extending horizontally away from the tip such that the working fluid is directed towards the centre of the conduit; and an ejector having a tip at a top end of the middle portion and extending vertically downward such that the working fluid is directed vertically upward, the tip of the ejector being defined by a cylindrical groove; an annular chamber surrounding the injector, having a length and communicating with the injector through a row of holes spaced from the junction of the transition portion and the intermediate portion.)
技术领域
本发明涉及气举泵领域。
背景技术
众所周知，可通过在部分地浸入材料中的垂直管的下部引入压缩空气，使流体材料(液体或固-液混合物)通过垂直管移动。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种泵，其与工作流体和密度高于工作流体的流体材料一起使用，该泵包括垂直延伸的导管和举升装置。
在使用中，垂直延伸的导管被浸入流体材料中，该垂直延伸的导管具有下部，上部以及下部和上部之间的中部，该中部的横截面积小于上部的横截面积，下部的直径为D，中部的直径为d。
举升装置包括具有N2个端口的阵列，喷射器和环形喷射器。
所述阵列布置在下部的长度方向上，阵列的每个端口的直径为E，端口还在下部设有末端并水平地远离末端延伸，使得工作流体被引向导管的中心。
喷射器在中部的顶端具有末端并垂直向下延伸，使得工作流体被垂直向上引导，喷射器的末端由具有厚度B的圆柱形凹槽限定。
围绕喷射器的环形腔室长度为A，并通过一排N1个孔与喷射器连通，该N1个孔与过渡部分和中间部分的接合处相距距离为F，并且N1个孔中的每一个都具有直径C。
如果B，C，D，E和F以毫米表示：
D大约在25.4和203.2之间
B～0.521(D)0.296
01.918(D)0.343
E～0.521(D)0.296
F～0.321D-3.41
根据本发明的另一方面，D，A，B，C，d，E，F，N1和N2的量级可以根据以下任何一种构型来确定：
尺寸
D/mm
A/mm
B/mm
C/mm
d/mm
E/mm
F/mm
N1/mm
N2/mm
1
25.4
20.32
1.5
15.24
15.24
1.5
6.35
12
108
2
50.8
22.098
1.5
38.1
38.1
1.5
8.128
12
378
3
101.6
68.072
2
90.2
90.2
2
34.036
10
038
4
152.4
101.6
2
147.1
147.1
2
44.45
15
1480
5
203.2
142.21
3
12.7
194.2
3
61.15
14
1280
根据本发明的另一方面，该泵可以将空气作为工作流体并且将水作为流体材料来使用。
根据本发明的另一方面，在使用中，气流，水流和构型的组合可基本上落入以下任何组合中：
组合
气流(M<sup>3</sup>/s)
水流(M<sup>3</sup>/s)
1
.00023-.00027
.0002-.004
2
.0002-.0018
.0005-.0007
3
.00115-.01
.0025-.0037
4
.006-.025
.006-.017
5
.008-.05
.011-.015
通过阅读以下详细描述和附图，本发明的优点，特征和特性将变得显而易见，在下文中将对其进行简要描述。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例构造的泵的横截面；
图2是沿图1的L-L的截面。
图3是根据本发明的另一示例性实施例构造的泵的横截面；
图4示出了根据本发明实施例的泵的充气性能；和
图5示出了根据本发明另一实施例的泵的充气性能。
具体实施方式
在图1和图2中示出了根据本发明的示例性实施例的泵20。
泵20与工作流体和密度高于工作流体的流体材料(均未示出)一起使用，并且将被视为包括环形导管22和举升装置24。
导管22在使用中是垂直延伸的，并具有：圆形入口26；圆柱形下部28，其与入口连通并具有小于入口的直径D；截头圆锥形过渡部分30与下部连通并随着从下部以一定角度延伸而逐渐变细；中部32与过渡部分30连通并具有直径d；桥接部分34与中部32连通并具有比中部32大的直径；和上部36。
入口26和上部36的直径应理解为可容纳未示出的具有内径D的常规管道的尺寸。
举升装置24包括端口40的阵列38和喷射器42。
阵列的每个端口在下部28中具有末端44，直径为E并水平地远离末端44延伸，使得工作流体被引向导管的中心(未示出)。端口40的总数为N2。
布置在中部32和桥接部分34的接合处的喷射器42具有径向厚度为B的环形末端，该环形末端垂直向下延伸距离A，从而垂直向上引导工作流体。
环形腔室46围绕喷射器42，并通过一排孔48与之连通，每个孔具有直径。一排孔48与过渡部分30和中部32的接合处相隔距离F。孔48的总数为N1。
另一个环形腔室50围绕下部28并与端口40连通。本领域技术人员将容易理解，在使用中，诸如空气的气体被引入到腔室46、50中，并且由此通过举升装置24被引入到流体材料中。
作为泵的一个特征，如果B，C，D，E和F以毫米表示：
D大约在25.4和203.2之间
B～0.521(D)0.296
01.918(D)0.343
E～0.521(D)0.296
F～0.321D-3.41
更具体的，D，A，B，C，d，E，F，N1和N2的量级可以根据以下任何一种来确定：
表1
尺寸
D/mm
A/mm
B/mm
C/mm
d/mm
E/mm
F/mm
N1/mm
N2/mm
1
25.4
20.3
1.5
15.2
15.2
1.5
6.35
12
108
2
50.8
22.1
1.5
38.1
38.1
1.5
8.13
12
378
3
101
68.1
2
90.2
90.2
2
34.0
10
038
4
152
101
2
147
147
2
44.5
15
1480
5
203
142
3
12.7
194
3
61.2
14
1280
图1和图2所示的泵包括应当理解为易于通过使用常规工艺的3D打印来构造。然而，这不是必需的，并且泵也可以通过传统的机加工容易地构造，如图3所示。
根据每个构型，构造了本发明的泵的五个版本。
对这五个泵进行了测试，结果列于下表2中：
表2
为了更加确定，在表2中，“浸入率”是立管的被液体填充的部分与总管长之间的比率，而“浸入量”是管中填充有液体的部分。本领域技术人员将容易理解，这些泵能够相对有效地泵送相对大量的水。
如图4所示，测试了101.6mm泵的充气性能。测试涉及以循环方式将水泵入水箱。进行了三个测试。在每个测试中，将水箱中的水暴露于大气中足够长的时间，以使氧气浓度达到1mg/L的平衡。在每个测试中，迫使恒定体积的气体流过泵。在第一个测试中，有75％的流量流经下部阵列，有25％的流经上部阵列。在第二个测试中，流量以50:50分流；在第三项测试中，有25％的流量流经下部阵列，而75％的流经上部阵列。图4示出了通过迫使更多的流量流过下部阵列，增加了氧合。
如图5所示，测试了50.8mm泵的标准充气效率。再次进行了三项测试，每项测试都涉及以循环方式将水泵入水箱。在每个测试中，将水箱中的水暴露于大气中足够长的时间，以使氧气浓度达到1mg/L的平衡。在每个测试中，迫使恒定体积的气体流过泵。在第一个测试中，75％的流量被引导通过下部阵列，25％的流量通过上部阵列；在第二个测试中，流量以50:50分流；在第三项测试中，有25％的流量流经下部阵列，而75％的流经上部阵列。图5表示在75％的径向流量试验中，每kW鼓风机功率下向水中转移的氧气量最高。随着水达到饱和状态，转移到水中的氧气量会随着时间的流逝而减少。
由上，应将本发明理解为仅受本发明随附权利要求书的限制，特此解释。
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