NO334954B1 - Løpehjul for sentrifugalpumpe samt anvendelse derav ved pumping av borevæske inneholdende borekaks - Google Patents

Løpehjul for sentrifugalpumpe samt anvendelse derav ved pumping av borevæske inneholdende borekaks Download PDF

Info

Publication number
NO334954B1
NO334954B1 NO20121328A NO20121328A NO334954B1 NO 334954 B1 NO334954 B1 NO 334954B1 NO 20121328 A NO20121328 A NO 20121328A NO 20121328 A NO20121328 A NO 20121328A NO 334954 B1 NO334954 B1 NO 334954B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
impeller
side wall
vanes
outer edge
radius
Prior art date
Application number
NO20121328A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20121328A1 (no
Inventor
Sigurd Ree
Original Assignee
Agr Subsea As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agr Subsea As filed Critical Agr Subsea As
Priority to NO20121328A priority Critical patent/NO334954B1/no
Priority to EP13853941.6A priority patent/EP2917586B1/en
Priority to US14/441,209 priority patent/US9732760B2/en
Priority to PCT/NO2013/050188 priority patent/WO2014073976A1/en
Publication of NO20121328A1 publication Critical patent/NO20121328A1/no
Publication of NO334954B1 publication Critical patent/NO334954B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2294Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for protection, e.g. against abrasion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205Conventional flow pattern
    • F04D29/2216Shape, geometry
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2288Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for comminuting, mixing or separating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/24Vanes
    • F04D29/242Geometry, shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/04Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/04Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
    • F04D7/045Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous with means for comminuting, mixing stirring or otherwise treating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Description

LØPEHJUL FOR SENTRIFUGALPUMPE SAMT ANVENDELSE DERAV VED PUMPING AV BOREVÆSKE INNEHOLDENDE BOREKAKS
Denne oppfinnelsen vedrører et løpehjul i en sentrifugalpumpe særlig egnet for pumping av borevæske med borekaks fra en undervannsposisjon ved brønnhodet eller fra en mellomliggende posisjon på et undervanns stigerør til en borerigg. Oppfinnelsen vedrører også anvendelse av nevnte løpehjul i en sentrifugalpumpe arrangert for pumping av borevæske og borekaks.
Blant karakteristiske krav til slike operasjoner nevnes:
• Transport av borekaks med vekslende størrelse og hardhet, med risiko for vil-kårlige innslag av steiner opp til 050 mm eller mer. • Blandingsforhold faststoff/væske er gitt av applikasjonen, typisk 1-3 %, og kan ikke optimaliseres av hensyn til pumpen. • Strøm ni ngsraten varierer ofte, regelmessig ned til null under opprettholdelse av løftehøyde ved skjøting av borestreng. • Kombinasjonen av løftehøyde, strømningsrate og passasje for store steiner gjør at pumpen sjelden opererer ved beste virkningsgradspunkt BEP (Best Efficiency Point). • Mulig tilbakestrømning av borekaks over perioder med full stans i væskestrøm-ningen må ikke føre til tilstopping eller andre problemer for rask gjenoppretting av strømningsrate. • Borekaksen bør ikke findeles av pumpen slik at den blir vanskeligere å separe-re.
• Borevæsken vil ha betydelige variasjoner i tetthet og viskositet.
• Mediets erosive egenskaper varierer mye og er bare delvis forutsigbare. Kombinasjonen av stor løftehøyde og strømningsrate periodisk langt utenfor BEP vil typisk innebære økt risiko for kritisk erosiv slitasje. • Det er ikke ønskelig med svært stor erosjonsmargin i form av godstykkelser som gir stor vekt, fordi vi har å gjøre med intermittent, transportabelt utstyr som skal heises til og fra operasjonssteder på flere hundre meters havdyp.
Det er hittil vesentlig benyttet spesielle diskpumper til formålet, eksempelvis som beskrevet i US patent 4940385. Dette er i prinsippet sentrifugal pumper der løpehjulet består av disker uten skovler, men med visse fordypninger eller andre motstandsele-menter. Væsken akselereres tangentielt ved hjelp av skjærkrefter. Dette har den fordelen at faste partikler får vesentlig lavere tangentialhastighet enn væsken, slik at erosjonen reduseres. Virkningsgrad og løftehøyde reduseres imidlertid vesentlig i forhold til typiske sentrifugalpumper med skovler.
I norsk patentsøknad 20110356 beskrives en rotodynamisk pumpe for vekslende leve-ringsmengde, eksempelvis egnet for resirkulering av borevæske og transport av borekaks fra en undervanns boreoperasjon og til en separator på en overflateinstallasjon. I denne pumpen ledes faste partikler som slynges ut av løpehjulet, mot en innervegg i pumpehuset hvor innerveggen er rotasjonssymmetrisk om samme akse som løpe-hjulet, men har en økende diameter i aksialretning mot et pumpeutløp som gjennom-skjærer husets innervegg ved dennes største diameter, og aksielt til side for der partiklene forlater løpehjulets periferi.
En ulempe som hefter ved pumpehuset i henhold til norsk patentsøknad 20110356, er imidlertid at pumpehuset får et forholdsvis stort volum og væsken derved økt oppholdstid, særlig ved lavere gjennomstrømming. Selv om de fleste faste partiklene forlater pumpehuset raskere enn væsken, vil lengre oppholdstid med flere omløp for væsken i pumpehuset gi pumpen økt friksjonstap og redusert virkningsgrad.
NO 307146 Bl og NO 172308 B beskriver sentrifugalpumper med løpehjul som er egnet til å pumpe væsker med innslag av partikler, typisk væske inneholdende tremasse og forurensede væsker. Pumpene er ikke innrettet til å pumpe væske inneholdende borekaks.
Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.
Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.
Ifølge et første aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et løpehjul for en sentrifugalpumpe som er beregnet for pumping av fluid inneholdende faste partikler, hvor løpehjulet har en bakre sidevegg og en fremre sidevegg og hvor det mellom den bakre sideveggen og den fremre sideveggen er anordnet et antall skovler med en ytterkant og en skovlebredde i aksial retning, og hvor løpehjulet kjennetegnes ved at i det minste én av den bakre sideveggens periferi og den fremre sideveggens periferi rager en radial avstand utenfor skovlenes ytterkant, idet den radielle avstanden er minst 0,5 ganger skovlebredden.
Løpehjulets sidevegger utenfor skovlenes ytterkant bidrar med sin økende tangentialhastighet med økende radius til å øke pumpens løftehøyde. Samtidig reduseres hastighetsgradienten i strømningsmediet der dette forlater skovlene, slik at risikoen for kavitasjon eller annen erosiv slitasje på skovlenes ytterkant minskes. Erosjon på løpe-hjulets sidevegger blir også moderat siden løpehjulets hastighet ligger nærmere væskens middelhastighet enn hva pumpehusets statiske sideflater gjør.
Mellom løpehjulets ytre sidevegger og et pumpehus sine indre sideflater vil i radielle posisjoner mellom skovlenes ytterkant og løpehjulets periferi løpehjulet ifølge oppfinnelsen medføre økt hastighetsgradient mot pumpehusets vegger. Her blir imidlertid erosjonen begrenset av at faste partikler unnviker denne sonen fordi de med sin større tetthet vanskelig vandrer fra løpehjulets periferi og radielt innover i sonen.
I et ellers uendret pumpehus, der det forutsettes at løpehjulet ifølge oppfinnelsen pas-ser inn, vil det økte volumet innenfor løpehjulet redusere restvolumet utenfor løpe-hjulet og derved redusere gjennomløpstiden og rotasjonssyklene for væsken i det området der friksjon mot sideveggene påfører tap. Dette vil bidra til å øke pumpens virkningsgrad.
Den del av sideveggen som rager ut fra skovlenes ytterkant, kan ha en konkav bue mot den motstående sideveggen.
Periferien til begge sideveggene kan som nevnt rage vesentlig utenfor skovlenes ytterkant, og begge sideveggenes innvendige flater utenfor skovlenes ytterkant kan stå tilnærmet perpendikulært på løpehjulets rotasjonsakse.
Løpehjulet kan være forsynt med skovler av mer enn én skovltype hvor skovltypene er organisert i innbyrdes like grupper jevnt fordelt over løpehjulets omkrets.
De ulike skovltypene kan skille seg fra hverandre i det minste ved at de har ulik radius ved sine respektive entringsposisjoner.
En fremre flate på den skovltypen som har størst radius ved sin entringsposisjon, kan ha større stigningsvinkel ved ytterkanten, målt i forhold til en tangent til periferien, enn stigningsvinkelen til den skovltype som har mindre radius ved sin entringsposisjon.
Løpehjulets øye kan ha radielle fordypninger langs sin omkrets idet antallet fordypninger svarer til antall skovler med minste radius ved sin entringsposisjon, og hvor hver fordypning har minste radius like bak den skovltypen som har minst radius ved sin entringsposisjon, og hvor radien gradvis økes i et parti, og hvor radien over et parti umiddelbart foran neste like skovletypes entringsposisjon avtar forholdsvis brått igjen.
Løpehjulets fremre sidevegg kan ved øyet ha en vesentlig større aksiell tykkelse enn ved periferien, og materialet rundt fordypningene i øyet kan være tilstrekkelig hardt og kantet til under løpehjulets rotasjon å bidra til å knuse steiner eller andre partikler i væskestrømmen.
Ifølge et andre aspekt ved oppfinnelsen anvendes løpehjulet i en sentrifugalpumpe arrangert for pumping av borevæske og borekaks.
Løpehjulet kan anvendes i et dertil egnet pumpehus hvor pumpehusets innervegg
danner tilnærmet sirkulære, konsentriske profiler i alle laterale snitt mellom de aksielle ytterposisjonene for løpehjulets strøm ni ngstverrsnitt ved løpehjulets periferi, der de sirkulære profilene har kontinuerlig økende radius fra den ene mot den andre av nevnte aksielle ytterposisjoner, og der en tunge som avskjærer pumpens utløp eller ut-løpsåpning fra pumpehusets ringrom, ikke berører nevnte sirkulære profiler mellom nevnte ytterposisjoner.
Pumpehus som oppfyller disse kriteriene, er foruten i patentsøknad 20110356 også vist i en annen utførelse i herværende søknads fig. 4. Denne utførelsen bidrar blant annet til raskt å lede erosive partikler mot en større radius der omløpshastigheten er minst og utløpet nærmest. Det bidrar også til å minske løpehjulets sårbarhet for partikler som returnerer til pumpehuset når strømningen har opphørt og løpehjulet roterer for å opprettholde den statiske væskesøylen under påkopling av nye borerør. En ytterligere fordel ved nevnte og liknende anvendelser er at væskestrømmen i liten grad vil slå tilbake og inn i løpehjulet når utløpstungen passeres og strømningsvolumet ligger betydelig under BEP, noe som er et kjent problem særlig for sentrifugalpumper med sneglehus tilpasset dimensjonerende BEP.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et løpehjul som er utformet til å kunne transportere væske med relativt store, faste partikler på en i forhold til kjent teknikk effek-tiv måte. Løpehjulets fordeler forsterkes når løpehjulet anvendes i et pumpehus i henhold til norsk patentsøknad 20110356.
I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser i perspektiv et utførelseseksempel av et løpehjul i henhold til oppfinnelsen, der kun en av sideveggene rager vesentlig utenfor skovlenes ytterkant; Fig. 2 viser i perspektiv et annet utførelseseksempel av oppfinnelsen, der begge
sideveggene rager vesentlig utenfor skovlenes ytterkant;
Fig. 3A og 3B viser utførelseseksemplet i fig. 1, idet fig. 3A viser et snitt B-B fra fig.
3B hvor utformingen av denne utførelsens ulike sidevegger framgår; Fig. 3B viser snitt A-A i fig. 3A, slik at særlig utforming av skovler og øye, dvs. lø-pehjulets åpning på sugesiden, framgår; og Fig. 4 viser en anvendelse av løpehjulet der det benyttes i et pumpehus som er utformet i samsvar med norsk patentsøknad 20110356, men der løpe-hjulets utforming har muliggjort en utførelse av pumpehuset med redusert volum, aksiell utbredelse og gjennomløpstid.
På tegningene betegner henvisningstallet 1 et løpehjul som omfatter en bakre sidevegg 2, en fremre sidevegg 3 og et antall skovler hvor skovlene utgjøres av en første skovletype 6 og en andre skovletype 7. Løpehjulet 1 roterer om en rotasjonsakse 8.
I det etterfølgende betegnes den første skovletype 6 og den andre skovletype 7 som skovler 6, 7 når det er hensiktsmessig å vise til dem samlet. Skovlene 6, 7 har en bredde b, se fig. 3A, og en ytterkant 11. Tilsvarende betegnes den bakre sideveggen 2 og den fremre sideveggen 3 som sidevegger 2, 3.
Den fremre sideveggen 3 er forsynt med en innløpsåpning som her er betegnet øye 5. Den bakre sideveggen 2 rager en avstand r, se fig. 2, ut fra skovlenes 6, 7 ytterkant 11. Avstanden r er større enn 0,5 ganger skovlenes 6, 7 bredde b.
Mediet som skal pumpes, suges inn i løpehjulets øye 5, akselereres av skovlene 6, 7 mellom den bakre sideveggen 2 og den fremre sideveggen 3 i løpehjulet 1. Mediet påvirkes av skjærkrefter i rotasjonsretningen fra minst én av løpehjulets 1 sidevegger 2, 3 etter å ha passert skovlenes ytterkant 11, slik at tangentialhastigheten til mediet enten avtar langsomt eller fortsetter å akselerere inntil mediet helt har forlatt løpe-hjulet 1. Slik tilveiebringer en pumpe med løpehjul 1 i henhold til oppfinnelsen en kombinasjon av egenskapene til en klassisk sentrifugalpumpe med skovler og en disk-pumpe med løpehjul uten skovler.
Mediet som skal pumpes, omfatter typisk en væske med faste partikler.
Fig. 2 viser en enkel utførelse av et løpehjul 10 i henhold til oppfinnelsen. Den bakre sideveggen er her betegnet 12, den fremre sideveggen 13, den tredje skovltypen 16 og den fjerde skovltypen 17. Både den bakre sideveggen 12 og den fremre sideveggen 13 rager her ut fra skovlenes 16, 17 ytterkant 11.
Mediet som skal pumpes, suges inn i en sentral, sylindrisk åpning, her betegnet øyet 15, i løpehjulets 10 fremre sidevegg 13. Herfra akselereres mediet mellom skovlene 16, 17 ut mot skovlenes 16, 17 ytterkant 11. Utenfor skovlenes 16, 17 ytterkant vil mediet fortsatt påvirkes i rotasjonsretningen av skjærkrefter mellom mediet og løpe-hjulets 10 sidevegger 12, 13. Faste partikler med større tetthet enn væsken vil på sin side tendere til å oppnå større radialhastighet, men mindre tangentialhastighet enn væsken, og vil i mindre grad enn væsken påvirkes av sideveggene 12, 13 utenfor skovlenes ytterkant 11.
En mer kompleks utførelse av et løpehjul 1 i henhold til oppfinnelsen er vist i fig. 1, der den fremre sideveggen 3 med øyet 5 ikke rager utenfor skovlenes 6, 7 ytterkant slik som den bakre sideveggen 2 gjør. Den bakre sideveggen 2 er på sin side, utenfor skovlenes 6, 7 ytterkant 11, buet innover i en bue k, se fig. 3A, i retning mot den fremre sideveggen 3.
Siden for eksempel borekaks som løpehjulet 1 særlig er beregnet for å transportere, kan inneholde tilfeldige innslag av større steiner ("dropstones"), og siden større avstand mellom sideveggene 2, 3 for å gi plass til større steiner vil redusere en ikke vist pumpes virkningsgrad ved de mest aktuelle spesifikke hastigheter, er øyet 5 i dette utførelseseksempel forsynt med fordypninger 4 hvor fordypningenes 4 form under drift fører til at de største steiner knuses dersom disse ikke uten videre passerer overgang-en mellom øyet 5 og sideveggene 2, 3. Fordypningene 4 er samtidig innrettet til å kunne lede steiner mot riktig entringsposisjon for de første skovlene 6. Pa denne må-ten dempes kollisjoner mellom steinene og de første skovlene 6, noe som ellers kan gjøre betydelig skade over tid. Samtidig øker væskens rotasjonshastighet oppstrøms de første skovlene 6, slik at risiko for kavitasjon bak de første skovlene 6 reduseres.
Fig. 3A tydeliggjør sammen med fig. 1 hvordan den fremre sideveggen 3 i dette utfø-relseseksempelet har økende godstykkelse fra periferien 18 og innover mot øyet 5.
Den relativt store godstykkelsen ved øyet 5 bidrar til å øke løpehjulets 1 levetid ved pumping av væsker med betydelig innslag av store steiner.
Fig. 3B som viser snitt A-A i fig. 3A, tydeliggjør utformingen av øyet 5 og skovlene 6, 7 i dette utførelseseksempelet. Den første skovletypen 6 er ulik den andre skovletypen 7.
Den første skovletypen 6 har en vesentlig mindre entringsradius ved sin entringsposisjon 19 enn den andre skovletypen 7 har ved sin entringsposisjon 20. De har lik eller tilnærmet lik utløpsradius nær den fremre sideveggens 3 periferi 18. Den første skovletypen 6 og den andre skovletypen 7 er arrangert i et antall like grupper, her fem, jevnt fordelt over løpehjulets 1 omkrets.
Løpehjulet 1 er konstruert for å kunne rotere medurs slik det ses på fig. 3B. Den førs-te skovletypens 6 entringsposisjon 19 er prinsipielt sammenfallende med den minste radiusen i øyet 5.
Fordypningenes 4 radius i øyet 5 varierer langs omkretsen. Over et parti 23 umiddelbart bak hver første skovletype 6 sin entringsposisjon 19 utvides fordypningene 4 gradvis mens de avsluttes relativt brått i et parti 24 umiddelbart foran den fremre flaten 21 på den påfølgende første skovltypen 6. Fordypningene 4 skal slik bidra til å lede større steiner, især de som knuses i fordypningene 4, direkte til entring mot den første skovletypens 6 fremre flate 21 slik at energien i steinenes sammenstøt med den første skovletypens 6 entringsposisjon 19 begrenses.
Den første skovletypen 6 har i utførelseseksempelet i fig. 1 en forholdsvis tilbakelent form, illustrert ved stigningsvinkelen S6 ved disse skovlenes ytterkant 11 (se figur 3B). Lav stigningsvinkel S6 reduserer riktignok væskens tangentielle utløpshastighet og derved løftehøyde, især ved stor strømningsmengde og tilhørende relativt stor radialhastighet. Faste partikler med større tetthet enn væsken får imidlertid større radialhastighet enn denne og desto mer redusert tangentialhastighet, hvilket er ønskelig ut fra erosjonshensyn.
Antallet skovler av den første typen 6 begrenses blant annet av radien ved entrings-posisjonen 19, av designkrav til største faste partikkel som skal passere, nødvendig godstykkelse for å motstå sammenstøt ved første skovletypens 6 entringsposisjon 19, og krav til avrunding av bakre flate for å unngå kavitasjon i dette området. Krav til levetid ved transport av borekaks eller slurry tilsier liten entringsradius, mens krav til løftehøyde tilsier betydelig større utløpsradius for skovlene 6, 7. Stor radiell utstrek-ning av skovlene 6, 7 er prinsipielt ugunstig for virkningsgraden, fordi det ved kun like skovler 6, 7 innebærer stor avstand mellom skovlene ved disses ytterkant og derved utilstrekkelig styring av væskestrømmen. Den større radien til den bakre sideveggens 2 periferi 9 i henhold til oppfinnelsen bidrar imidlertid til å øke løftehøyden og derved begrense kravet til skovlenes 6, 7 radius ved ytterkanten 11 noe.
Et annet bidrag til den ikke viste pumpens løftehøyde og virkningsgrad oppnås ved å innføre skovletypen 7, som ved sin entringsposisjon 20 har større entringsradius mellom skovlene av den første skovltypen 6. Disse skovlene av den andre skovltype 7 er arrangert slik at steiner av dimensjonerende størrelse kan passere enten på baksiden, hvis de følger den fremre flaten 21 av den første skovltypen 6, eller på den andre skovletypens 7 fremre flate 22 dersom de av rekyl fra sammenstøt mot den fremre flaten 21 ledes dit. Hovedsakelig antas imidlertid væskestrømmen foran den fremre flaten 22 på den andre skovltypen 7 å ha mindre innblanding av borekaks eller annet faststoff enn væskestrømmen som ledes av den fremre flaten 21 på den første skovltypen 6. Derfor kan den andre skovletypen 7 uten vesentlig ulempe for løpehjulets 1 erosjonsbestandighet gis en større stigning S7 (se fig. 3B) som gir økt løftehøyde for den ikke viste pumpen i tillegg til den økte virkningsgrad som følger av bedre ledet væskestrøm ved kortere avstand mellom skovlene 6, 7.
Den andre skovletypen 7 med økt tykkelse mot utløpet ved den fremre sideveggens 3 periferi 18 får lavere utløpsvinkel på den andre skovletypes 7 bakside og derved mins-ket risiko for kavitasjon i dette området. Dette gir økt soliditet og operativ levetid i et erosivt miljø. Denne utførelsen vil imidlertid være gunstig kun i en pumpe der dimensjonerende passasje mellom sideveggene 2, 3 er forholdsvis stor og radialhastigheten desto mindre. Fordelen ved stor godstykkelse ved skovlenes 6, 7 utløp vil trolig også begrenses dersom den ikke blir kombinert med forlengelsen av minst en av sideveggene 2, 3 i løpehjulet 1 utenfor skovlenes 6, 7 utløpsposisjon ved ytterkanten 11. Denne forlengelsen i henhold til foreliggende søknads hovedkrav bidrar til redusert hastighetsgradient og mindre urolig strømningsbilde ved skovlenes 6, 7 ytterkant.
Oppfinnelsen omfatter også en anordning som beskriver at løpehjulet 1 i henhold til oppfinnelsen benyttes i en sentrifugalpumpe arrangert for pumping av borevæske og borekaks. Dette anses tilstrekkelig belyst av foranstående beskrivelse av løpehjulets 1 utførelse samt av beskrivelsen nedenfor knyttet til fig. 4.
Fig. 4 viser et løpehjul la, prinsipielt svarende til utførelsen som er vist i figurene 1, 3a og 3b, anvendt i et pumpehus 30 i overensstemmelse med norsk patentsøknad 20110356.
Pumpehuset 30 har et utløp 31 og en utløpsåpning 32. Pumpehusets 30 innervegg er betegnet 33, mens løpehjulets la bakre sidevegg 2a har en ytterposisjon 35, og den fremre sidevegg 3a har en ytterposisjon 34 ved løpehjulets la periferi. Løpehjulets la øye er betegnet 5a. Avstanden mellom sideveggene 2a, 3a er betegnet 36 i flg. 4. Pumpehuset har en tunge 37.
I patentsøknad NO 20110356 beskrives et pumpehus som erkarakterisert vedat i alle posisjoner radialt på rotasjonsaksen og i aksiell posisjon mellom ytterposisjonene 34, 35 for løpehjulets la strømningstverrsnitt ved dettes periferi, danner pumpehusets innervegg 33 tilnærmet sirkulære profiler som i hovedsak er konsentriske og har kontinuerlig økende radius fra det ene ytterpartiet 34 mot det andre ytterpartiet 35 av nevnte aksielle ytterposisjoner, og ved at tungen 37 som avskjærer pumpens utløp 31 eller utløpsåpning 32 fra pumpehusets 30 ringrom, ikke berører nevnte sirkulære profiler mellom nevnte ytterposisjoner 34, 35.
Foreliggende oppfinnelses løpehjul la representerer i forbindelse med pumpehuset 30 en ytterligere forbedring av den rotodynamiske pumpen for vekslende leveringsmeng-de og som tidligere er beskrevet i norsk patentsøknad 20110356, ved at den forover-lutende sideveggen 2 begrenser aksiell utbredelse for løpehjulets la strømningstverr-snitt, her illustrert med avstanden 36, ved løpehjulets la periferi, og at dette bidrar til å redusere pumpens 29 volum og gjennomløpstid for væsken i pumpehuset 30, samt pumpehusets 30 ytre byggemål i aksial retning.
Oppfinnelsen er imidlertid ikke avhengig av et spesielt pumpehus 30 for å oppfylle sitt formål. Anordningskravene er heller ikke begrenset av de trekk som er innført i an-vendelseskravene.
Et løpehjul 10 i henhold til fig. 2 vil eksempelvis være fordelaktig i en ikke vist slurrypumpe for gruveindustrien, gjerne kombinert med et hovedsakelig sylindrisk pumpehus med utløp plassert aksielt midt mellom løpehjulets 10 sidevegger 12, 13. Siden denne typen ikke vist slurrypumpe gjerne har stor konsentrasjon av faststoff, typisk rundt 30 %, vil faste partikler ha større tilstedeværelse ved skovlenes periferi enn ved anvendelser for borevæske og borekaks der faststoffet utgjør en mindre andel av pumpemediet. Den reduserte hastighetsgradienten ved skovlenes 16, 17 ytterkant 11 vil desto mer bidra til å redusere erosiv nedbryting av skovlenes ytterkant 11, som ellers er et kjent problem for slurrypumper.
Det skal avslutningsvis bemerkes at et ikke vist utførelseseksempel av løpehjulet 1, la der kun en sidevegg 2, 3 rager utenfor skovlenes 6, 7 ytterkant som i fig. 1, men der dette er den fremre sideveggen 3 som væsken suges inn gjennom et dertil anordnet øye 5, også ligger innenfor oppfinnelsens beskyttelsesomfang.

Claims (10)

1. Løpehjul (1, la, 10) for sentrifugalpumpe som er beregnet for pumping av fluid inneholdende faste partikler, hvor løpehjulet (1, la, 10) har en bakre sidevegg (2, 2a, 12) og en fremre sidevegg (3, 3a, 13), og hvor det mellom den bakre sideveggen (2, 2a, 12) og den fremre sideveggen (3, 3a, 13) er anordnet et antall skovler (6, 7, 16, 17) med en ytterkant (11) og en skovlbredde (b) i aksial retning,karakterisert vedat i det minste én av den bakre sideveggens (2, 2a, 12) periferi (9) og den fremre sideveggens (3, 3a, 13) periferi (18) rager en radial avstand (r) utenfor skovlenes (6, 7, 16, 17) ytterkant (11), idet den radielle avstanden (r) er minst 0,5 ganger skovlbredden (b).
2. Løpehjul (1, la, 10) i henhold til krav 1,karakterisert vedat den del av sideveggen (2, 2a, 3, 3a) som rager ut fra skovlenes (6, 7) ytterkant (11), har en konkav bue (k) mot den motstående sideveggen (2, 2a, 3, 3a).
3. Løpehjul (1, la, 10) i henhold krav 1,karakterisert vedat periferien (9, 18) av begge sideveggene (12, 13) rager vesentlig utenfor skovlenes (6, 7) ytterkant (11), og at begge sideveggenes (12, 13) innvendige flater (14) utenfor skovlenes (6, 7) ytterkant (11) står tilnærmet perpendikulært på løpehjulets (1, la, 10) rotasjonsakse (8).
4. Løpehjul (1, la, 10) i henhold til ett eller flere av kravene 1-3,karakterisert vedat løpehjulet (1, la, 10) er forsynt med skovler av mer enn en skovltype (6, 7) hvor skovltypene (6, 7) er organisert i innbyrdes like grupper jevnt fordelt over løpehjulets (1, la, 10) omkrets.
5. Løpehjul (1, la, 10) i henhold til krav 4,karakterisert vedat de ulike skovltypene (6, 7) skiller seg fra hverandre i det minste ved at de har ulik radius ved sine respektive entringsposisjoner (19, 20).
6. Løpehjul (1, la, 10) i henhold til krav 4,karakterisert vedat en fremre flate (22) på den skovltypen (7) som har størst radius ved sin entringsposisjon (20), har større stigningsvinkel (S7) ved ytterkanten (11), målt i forhold til en tangent til periferien, enn stigningsvinkelen (S6) til den skovletypen (6) som har mindre radius ved sin entringsposisjon (19).
7. Løpehjul (1, la, 10) i henhold til ett eller flere av foregående krav,karakterisert vedat løpehjulets (1, la, 10) øye (5) har radielle fordypninger (4) langs sin omkrets, og at antallet fordypninger (4) svarer til antall skovler (6) med minste radius ved sin entringsposisjon (19), at hver fordypning (4) har minst radius like bak den skovletypen (6) som har minst radius ved sin entringsposisjon (19) og hvor radien gradvis økes i et parti (23), og hvor radien over et parti (24) forholdsvis brått avtar igjen umiddelbart foran neste like skovletypes (6) entringsposisjon (19).
8. Løpehjul (1, la, 10) i henhold til krav 7,karakterisert vedat løpehjulets (1, la, 10) fremre sidevegg (3, 3a) ved øyet (5, 5a) har vesentlig større aksiell tykkelse enn ved periferien (18, 18a), og at materialet rundt fordypningene (4) i øyet (5, 5a) er tilstrekkelig hardt og kantet til under løpe-hjulets (1, la, 10) rotasjon å bidra til å knuse steiner eller andre partikler i væskestrømmen.
9. Anvendelse av løpehjul (1, la, 10) i henhold til ett eller flere av kravene 1-8 i en sentrifugalpumpe arrangert for pumping av borevæske og borekaks.
10. Anvendelse av løpehjul (la) i henhold til krav 9, hvor løpehjulet (la) er instal-lert i et dertil egnet pumpehus (30) hvor pumpehusets (30) innervegg (33) danner tilnærmet sirkulære, konsentriske profiler i alle laterale snitt mellom de aksielle ytterposisjonene (34, 35) for løpehjulets (la) strømningstverrsnitt ved løpehjulets (la) periferi, der de sirkulære profilene har kontinuerlig økende radius fra den ene (34) mot den andre (35) av nevnte aksielle ytterposisjoner, og der en tunge (37) som avskjærer pumpens utløp (31) eller utløpsåpning (32) fra pumpens ringrom ikke berører nevnte sirkulære profiler mellom nevnte ytterposisjoner.
NO20121328A 2012-11-12 2012-11-12 Løpehjul for sentrifugalpumpe samt anvendelse derav ved pumping av borevæske inneholdende borekaks NO334954B1 (no)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20121328A NO334954B1 (no) 2012-11-12 2012-11-12 Løpehjul for sentrifugalpumpe samt anvendelse derav ved pumping av borevæske inneholdende borekaks
EP13853941.6A EP2917586B1 (en) 2012-11-12 2013-11-07 Impeller for centrifugal pump and use thereof when pumping drill fluid containing cuttings
US14/441,209 US9732760B2 (en) 2012-11-12 2013-11-07 Impeller for centrifugal pump and use thereof when pumping drill fluid containing cuttings
PCT/NO2013/050188 WO2014073976A1 (en) 2012-11-12 2013-11-07 Impeller for centrifugal pump and use thereof when pumping drill fluid containing cuttings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20121328A NO334954B1 (no) 2012-11-12 2012-11-12 Løpehjul for sentrifugalpumpe samt anvendelse derav ved pumping av borevæske inneholdende borekaks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20121328A1 NO20121328A1 (no) 2014-05-13
NO334954B1 true NO334954B1 (no) 2014-08-04

Family

ID=50684954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20121328A NO334954B1 (no) 2012-11-12 2012-11-12 Løpehjul for sentrifugalpumpe samt anvendelse derav ved pumping av borevæske inneholdende borekaks

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9732760B2 (no)
EP (1) EP2917586B1 (no)
NO (1) NO334954B1 (no)
WO (1) WO2014073976A1 (no)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104405678B (zh) * 2014-10-14 2018-02-27 江苏大学 一种带无叶分流片的离心叶轮
WO2018008896A1 (ko) * 2016-07-04 2018-01-11 주식회사 아모텍 워터 펌프
KR101968162B1 (ko) * 2016-07-04 2019-04-11 주식회사 아모텍 워터 펌프
CN109416058B (zh) * 2016-07-04 2021-05-07 阿莫泰克有限公司 水泵
KR101926474B1 (ko) * 2016-07-04 2018-12-07 주식회사 아모텍 워터 펌프
EP3324052A1 (en) * 2016-11-18 2018-05-23 Sogefi Air & Cooling (SAS) Impeller for a fluid pump
JP7313109B2 (ja) * 2017-04-24 2023-07-24 株式会社クボタ 電動草刈機
TWI638100B (zh) * 2017-09-12 2018-10-11 奇鋐科技股份有限公司 扇葉結構及其轉子組
USD979607S1 (en) * 2020-02-03 2023-02-28 W.S. Darley & Co. Impeller for a pump
USD1006056S1 (en) * 2020-02-03 2023-11-28 W.S. Darley & Co. Impeller blade for a pump
USD958842S1 (en) * 2020-04-04 2022-07-26 Colina Mixing pump impeller vane assembly
USD940760S1 (en) * 2020-04-04 2022-01-11 Colina Mixing pump impeller
US11680578B1 (en) 2022-04-21 2023-06-20 Mxq, Llc Impeller for disc pump

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4940385A (en) * 1989-04-25 1990-07-10 Gurth Max Ira Rotary disc pump
NO172308B (no) * 1989-04-27 1993-03-22 Flygt Ab Sentrifugalpumpe
NO307146B1 (no) * 1995-09-07 2000-02-14 Kvaerner Pulping Tech Pumpe for fibroes massesuspensjon med anordninger for separering av gass fra suspensjonen
WO2012121609A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Agr Subsea As Rotodynamic pump for variable output flow

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1059266A1 (ru) * 1982-09-27 1983-12-07 Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт Грунтовый центробежный насос
SU1178954A2 (ru) * 1984-02-13 1985-09-15 Курский Политехнический Институт Рабочее колесо центробежного насоса
US4936744A (en) * 1989-07-25 1990-06-26 Goulds Pumps, Incorporated Centrifugal pump
AU2003903024A0 (en) * 2003-06-16 2003-07-03 Weir Warman Ltd Improved pump impeller
US7179057B2 (en) * 2004-03-31 2007-02-20 Weir Slurry Group, Inc. Velocity profile impeller vane

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4940385A (en) * 1989-04-25 1990-07-10 Gurth Max Ira Rotary disc pump
NO172308B (no) * 1989-04-27 1993-03-22 Flygt Ab Sentrifugalpumpe
NO307146B1 (no) * 1995-09-07 2000-02-14 Kvaerner Pulping Tech Pumpe for fibroes massesuspensjon med anordninger for separering av gass fra suspensjonen
WO2012121609A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Agr Subsea As Rotodynamic pump for variable output flow

Also Published As

Publication number Publication date
US20150292516A1 (en) 2015-10-15
EP2917586A1 (en) 2015-09-16
EP2917586A4 (en) 2016-09-14
EP2917586B1 (en) 2018-02-21
NO20121328A1 (no) 2014-05-13
WO2014073976A1 (en) 2014-05-15
US9732760B2 (en) 2017-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO334954B1 (no) Løpehjul for sentrifugalpumpe samt anvendelse derav ved pumping av borevæske inneholdende borekaks
CA2803993C (en) Durable pumps for abrasives
US8556580B2 (en) Submersible pump for operation in sandy environments, diffuser assembly, and related methods
US10578111B2 (en) Wellbore debris handler for electric submersible pumps
US20120020777A1 (en) Durable pumps for abrasives
US9500202B1 (en) Thrust bearing surface for floater-style centrifugal pumps
US9534601B2 (en) Pump
RU2604604C2 (ru) Трубный компонент бурильной колонны
US11248628B2 (en) Electric submersible pump (ESP) gas slug mitigation system
CN107965473A (zh) 包括具有开口的至少一个叶片的、用于流体压缩装置的扩散器
KR100819139B1 (ko) 흡입효율이 향상된 임펠러 및 이를 이용한 펌프
JP6917704B2 (ja) 多段ポンプ
Jani et al. An overview on cavitation in centrifugal pump
RU2363842C1 (ru) Абразивостойкий газосепаратор
AU2018201107B2 (en) Debris removing impeller backvane
RU2750079C1 (ru) Насос-компрессор для добычи нефти с высоким содержанием свободного газа у приема насоса
RU68613U1 (ru) Рабочее колесо ступени погружного насоса, направляющий аппарат ступени погружного насоса и ступень погружного насоса
US20220356885A1 (en) Inducer for a submersible pump for pumping a slurry containing solids and viscous fluids and method of designing same
RU101730U1 (ru) Газосепаратор абразивостойкого исполнения
CN109209860A (zh) 一种大容量超高压消防水泵
UA31347U (uk) Насос відцентровий консольний

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: ENHANCED DRILLING AS, NO

CREP Change of representative

Representative=s name: PROTECTOR IP AS, PILESTREDET 33, 0166 OSLO, NORGE

MM1K Lapsed by not paying the annual fees