RU101113U1

RU101113U1 - MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP GUIDELINES

Info

Publication number: RU101113U1
Application number: RU2010143012/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Ивановский; Юрий Апполоньевич Сазонов; Альберт Азгарович Сабиров; Владимир Иванович Заякин
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2011-01-10

Abstract

Направляющий аппарат многоступенчатого центробежного насоса, имеющий цилиндрический корпус с замковым соединением, размещенную в центральной части ступицу, верхний и нижний диски и посредством разъемного соединения зажатую между этими дисками закладную деталь с лопатками, формирующими проточную часть направляющего аппарата, отличающийся тем, что на периферийной части нижнего диска выполнены отверстия и перемычки с образованием уплотнительного кольца, которое смещено вверх в осевом направлении относительно центральной части нижнего диска, с обеспечением контакта уплотнительного кольца с верхним диском, в цилиндрическом корпусе в верхней его части выполнена цилиндрическая расточка под замковое соединение с образованием уплотнительной торцевой поверхности, а в цилиндрической расточке размещены уплотнительное кольцо и верхний диск с обеспечением контакта уплотнительного кольца с уплотнительной торцевой поверхностью в расточке, с образованием неподвижного уплотнительного устройства, разобщающего проточную часть направляющего аппарата от наружного пространства за пределами его цилиндрического корпуса. A directing apparatus of a multistage centrifugal pump having a cylindrical body with a lock connection, a hub located in the central part, upper and lower disks and, by means of a detachable connection, an embedded part clamped between these disks with vanes forming the flow part of the guide apparatus, characterized in that on the peripheral part of the lower holes and jumpers are made of the disk with the formation of a sealing ring, which is displaced upward in the axial direction relative to the Central part of the lower about the disk, ensuring contact of the sealing ring with the upper disk, in the cylindrical body in its upper part a cylindrical bore is made for the castle connection with the formation of the sealing end surface, and in the cylindrical bore the sealing ring and upper disk are placed to ensure the contact of the sealing ring with the sealing end surface in the bore, with the formation of a stationary sealing device, separating the flowing part of the guide apparatus from the outer space Islands outside of its cylindrical body.

Description

Полезная модель относится к области разработки насосов и компрессоров и может быть использована в многоступенчатых центробежных насосах для добычи нефти из скважин.The utility model relates to the development of pumps and compressors and can be used in multistage centrifugal pumps for oil production from wells.

Известен направляющий аппарат многоступенчатого центробежного насоса, имеющий цилиндрический корпус с размещенной в центральной части ступицей, а также верхний и нижний диски с размещенными между ними лопатками, формирующими проточную часть направляющего аппарата. Разборный направляющий аппарат имеет съемный верхний диск. На входе и выходе проточной части направляющего аппарата выполнены соответственно входная и выходная кольцевые камеры, которые обеспечивают гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса и направляющего аппарата (RU 59752, F04D 13/1, 2006).Known for directing the apparatus of a multistage centrifugal pump having a cylindrical body with a hub located in the central part, as well as upper and lower disks with blades placed between them, forming a flow part of the guide apparatus. The folding guide vane has a removable upper disc. At the inlet and outlet of the flowing part of the guide vane, the inlet and outlet annular chambers are made respectively, which provide hydraulic connection of the flowing parts of the impeller and the guide vane (RU 59752, F04D 13/1, 2006).

Недостатком известного устройства является его невысокая технологичность и ограниченные возможности по применению современных материалов и высокопроизводительных технологий их обработки.A disadvantage of the known device is its low manufacturability and limited ability to use modern materials and high-performance processing technologies.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является направляющий аппарат многоступенчатого центробежного насоса, имеющий цилиндрический корпус с замковым соединением, размещенную в центральной части ступицу, верхний и нижний диски и посредством разъемного соединения зажатую между этими дисками закладную деталь с лопатками, формирующими проточную часть направляющего аппарата. На входе и выходе проточной части направляющего аппарата выполнены соответственно входная и выходная кольцевые камеры, которые обеспечивают гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса и направляющего аппарата (RU №72733, F04D 13/10, 2007).Of the known devices, the closest to the proposed technical essence and the achieved result is a guiding apparatus of a multistage centrifugal pump having a cylindrical body with a lock connection, a hub located in the central part, upper and lower disks, and a plug-in part with vanes sandwiched between these disks forming the flow part of the guide vane. At the inlet and outlet of the flowing part of the guide vane, the inlet and outlet annular chambers are made respectively, which provide hydraulic connection of the flowing parts of the impeller and the guide vane (RU No. 72733, F04D 13/10, 2007).

Недостатком известного устройства является его невысокие технологичность, а также надежность работы при наличии механических примесей в перекачиваемой жидкости.A disadvantage of the known device is its low manufacturability, as well as the reliability in the presence of mechanical impurities in the pumped liquid.

Из-за шероховатости поверхностей проточной части направляющего аппарата снижается эффективность работы насоса, что связано с гидравлическими потерями напора при течении перекачиваемой среды через проточную часть направляющего аппарата.Due to the roughness of the surfaces of the flowing part of the guide vane, the efficiency of the pump decreases, which is associated with hydraulic pressure losses during the flow of the pumped medium through the flowing part of the guide vane.

Задачей настоящей полезной модели является создание направляющего аппарата многоступенчатого центробежного насоса, обеспечивающего повышение коэффициента полезного действия и надежности работы ступени многоступенчатого центробежного насоса, за счет повышения качества поверхностей проточной части насоса, что в свою очередь создаст условия по применению износостойких материалов и покрытий.The objective of this utility model is to create a guiding apparatus for a multistage centrifugal pump, which provides an increase in the efficiency and reliability of the stage of a multistage centrifugal pump, by improving the quality of the surfaces of the flow part of the pump, which in turn will create conditions for the use of wear-resistant materials and coatings.

Кроме того, новое техническое решение должно упростить и удешевить технологию изготовления деталей направляющего аппарата и самого насоса.In addition, the new technical solution should simplify and reduce the cost of manufacturing technology for parts of the guide apparatus and the pump itself.

Поставленная задача достигается тем, что в направляющем аппарате многоступенчатого центробежного насоса, имеющем цилиндрический корпус с замковым соединением, размещенную в центральной части ступицу, верхний и нижний диски и посредством разъемного соединения зажатую между этими дисками закладную деталь с лопатками, формирующими проточную часть направляющего аппарата, согласно полезной модели, на периферийной части нижнего диска выполнены отверстия и перемычки с образованием уплотнительного кольца, которое смещено вверх в осевом направлении относительно центральной части нижнего диска, с обеспечением контакта уплотнительного кольца с верхним диском, в цилиндрическом корпусе в верхней его части выполнена цилиндрическая расточка под замковое соединение с образованием уплотнительной торцевой поверхности, а в цилиндрической расточке размещены уплотнительное кольцо и верхний диск с обеспечением контакта уплотнительного кольца с уплотнительной торцевой поверхностью в расточке, с образованием неподвижного уплотнительного устройства, разобщающего проточную часть направляющего аппарата от наружного пространства за пределами его цилиндрического корпуса.The problem is achieved in that in the guide apparatus of a multistage centrifugal pump having a cylindrical body with a lock connection, a hub, upper and lower disks are placed in the central part and, by means of a detachable connection, the embedded part clamped between these disks with blades forming the flow part of the guide apparatus, according to utility model, holes and jumpers are made on the peripheral part of the lower disk with the formation of a sealing ring, which is displaced upward in the axial board relative to the Central part of the lower disk, ensuring contact of the sealing ring with the upper disk, in the cylindrical body in its upper part is made a cylindrical bore under the castle connection with the formation of the sealing end surface, and in the cylindrical bore there is a sealing ring and upper disk to ensure contact of the sealing ring with a sealing end surface in the bore, with the formation of a stationary sealing device, uncoupling the flow part guide vanes from the outer space outside of its cylindrical body.

Заявляемое техническое решение позволяет применить при производстве насосов высокопроизводительные технологии, например, такие как штамповка, резка материалов с помощью лазера или с помощью водяной струи.The claimed technical solution allows the use in the manufacture of pumps high-performance technologies, for example, such as stamping, cutting materials using a laser or using a water jet.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, на которых на фиг.1 изображен продольный разрез двух насосных ступеней в сборе с предлагаемым направляющим аппаратом в составе каждой ступени, на фиг.2 изображен поперечный разрез насоса А-А, на фиг.3 изображен направляющий аппарат в сборе (для наглядности у всех деталей, входящих в сборку удален сегмент), на фиг.4 изображена закладная деталь с лопатками.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of two pump stages assembled with the proposed guide apparatus as part of each stage, Fig. 2 shows a cross section of a pump A-A, Fig. 3 shows a guide apparatus in assembly (for clarity, all parts included in the assembly segment removed), figure 4 shows the embedded part with blades.

Сущность и работа заявляемого направляющего аппарата представлены на примере его использования в составе погружного многоступенчатого центробежного насоса.The essence and operation of the inventive guide vane are presented on the example of its use as part of a submersible multistage centrifugal pump.

Погружной многоступенчатый центробежный насос содержит набор ступеней, собранных в цилиндрическом корпусе 1. Ступень состоит из рабочего колеса 2, размещенного в цилиндрическом корпусе неподвижного направляющего аппарата 3. Рабочее колесо 2 имеет ступицу 4 и лопатки 5. Между лопатками 5 сформированы каналы 6 проточной части рабочего колеса 2. Направляющий аппарат 3 имеет ступицу 7, верхний диск 8, нижний диск 9 и лопатки 10, размещенные между дисками 8 и 9. Таким образом, между лопатками 10 сформированы каналы 11 проточной части направляющего аппарата 3. На входе направляющего аппарата 3 имеется входная кольцевая камера 12. На выходе направляющего аппарата выполнена выходная кольцевая камера 13. Кольцевые камеры 12 и 13 обеспечивают гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса 2 и направляющего аппарата, а именно, обеспечивают гидравлическую связь каналов 6 с каналами 11. Цилиндрический корпус 14 направляющего аппарата 3 обеспечивает пространство для вращения колеса 2. Между контактирующими горизонтальными поверхностями рабочего колеса 2 и направляющего аппарата 3 установлены осевые опоры 15. Радиальная опора выполнена в виде центрирующего подшипника 16, установленного на вал 17.A submersible multistage centrifugal pump contains a set of stages assembled in a cylindrical housing 1. The stage consists of an impeller 2 located in a cylindrical housing of a stationary guide apparatus 3. The impeller 2 has a hub 4 and vanes 5. Between the vanes 5 channels 6 of the flow path of the impeller are formed 2. The guide apparatus 3 has a hub 7, an upper disc 8, a lower disc 9 and blades 10 located between the discs 8 and 9. Thus, channels 11 of the flow part of the guide apparatus are formed between the blades 10 that 3. At the input of the guide apparatus 3 there is an input annular chamber 12. At the output of the guide apparatus an output annular chamber 13 is made. The annular chambers 12 and 13 provide hydraulic communication of the flowing parts of the impeller 2 and the guide apparatus, namely, provide hydraulic communication of the channels 6 with channels 11. The cylindrical housing 14 of the guide apparatus 3 provides space for rotation of the wheel 2. Between the contacting horizontal surfaces of the impeller 2 and the guide apparatus 3 are installed evye bearings 15. The radial bearing is made in the form of a centering bearing 16 mounted on the shaft 17.

Лопатки 10 объединены в единую закладную деталь с помощью перемычек 18, с образованием кольцеобразной системы. Так же, как и в известных насосах, диски 8 и 9 могут иметь плоские и конические поверхности, формирующие расширяющиеся каналы между лопатками 10.The blades 10 are combined into a single embedded part using jumpers 18, with the formation of an annular system. As in the known pumps, disks 8 and 9 can have flat and conical surfaces forming expanding channels between the blades 10.

На периферийной части нижнего диска 9 выполнены отверстия 19 и перемычки 20 с образованием уплотнительного кольца 21, которое смещено вверх в осевом направлении относительно центральной части нижнего диска 9, с обеспечением контакта уплотнительного кольца 21 с верхним диском 8. В цилиндрическом корпусе 14 в верхней его части выполнена цилиндрическая расточка 22 под замковое соединение с образованием уплотнительной торцевой поверхности 23, а в цилиндрической расточке 22 размещены уплотнительное кольцо 21 и верхний диск 8 с обеспечением контакта уплотнительного кольца 21 с уплотнительной торцевой поверхностью 23 в расточке 22, с образованием неподвижного уплотнительного устройства, разобщающего проточную часть в корпусе 14 от наружного пространства за пределами его цилиндрического корпуса 14.On the peripheral part of the lower disk 9, holes 19 and jumpers 20 are made with the formation of a sealing ring 21, which is displaced upward in the axial direction relative to the Central part of the lower disk 9, ensuring contact of the sealing ring 21 with the upper disk 8. In a cylindrical body 14 in its upper part a cylindrical bore 22 is made under the castle connection with the formation of the sealing end surface 23, and in the cylindrical bore 22 there is a sealing ring 21 and the upper disk 8 with contact at a sealing ring 21 with a sealing end surface 23 in the bore 22, with the formation of a stationary sealing device, uncoupling the flow part in the housing 14 from the outer space outside its cylindrical housing 14.

Заявляемый направляющий аппарат может быть использован в насосах с рабочими колесами любых известных типов, в том числе с колесами закрытого типа, полуоткрытого типа или открытого типа.The inventive guiding apparatus can be used in pumps with impellers of any known type, including closed-type, semi-open, or open-type impellers.

Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса с заявляемым направляющим аппаратом работает следующим образом.The stage of a submersible multistage centrifugal pump with the inventive guide apparatus works as follows.

При вращении вала 17 лопатки 5 рабочего колеса 2 оказывают силовое воздействие на перекачиваемую среду (жидкость или газожидкостную смесь), заполняющую каналы 6 и проточную часть рабочего колеса 2 в целом. Перекачиваемая среда, таким образом, вовлекается во вращательное движение. Возникающие при этом центробежные силы обеспечивают повышение давления на периферии рабочего колеса 2 и потока в направлении от центра рабочего колеса 2 к его периферии. Из каналов 6 перекачиваемая среда вытесняется во входную кольцевую камеру 12 направляющего аппарата 3. Из входной кольцевой камеры 12 перекачиваемая среда через отверстия 19 поступает в каналы 11 между лопатками 10, где за счет постепенного увеличения площади сечения каналов 11 по направлению потока обеспечивается снижение скорости течения и, соответственно, обеспечивается повышение гидростатического давления. Из каналов 11 перекачиваемая среда поступает в выходную кольцевую камеру 13, где наблюдается осевое течение, направленное вдоль оси вращения вала 17. Поток с осевым направлением течения из выходной кольцевой камеры 13 попадает в каналы следующего рабочего колеса.When the shaft 17 rotates, the blades 5 of the impeller 2 exert a force on the pumped medium (liquid or gas-liquid mixture) filling the channels 6 and the flow part of the impeller 2 as a whole. The pumped medium is thus drawn into the rotational motion. The resulting centrifugal forces provide an increase in pressure on the periphery of the impeller 2 and the flow in the direction from the center of the impeller 2 to its periphery. From the channels 6, the pumped medium is displaced into the inlet annular chamber 12 of the guide apparatus 3. From the inlet ring chamber 12, the pumped medium through the openings 19 enters the channels 11 between the blades 10, where due to the gradual increase in the cross-sectional area of the channels 11 in the direction of flow, the flow velocity is reduced and accordingly, an increase in hydrostatic pressure is provided. From the channels 11, the pumped medium enters the output annular chamber 13, where an axial flow directed along the axis of rotation of the shaft 17 is observed. The flow with the axial direction of the flow from the output annular chamber 13 enters the channels of the next impeller.

Герметичность при соединении отдельных направляющих аппаратов обеспечивается за счет выполнения поверхности 23. В цилиндрической расточке 22 размещены уплотнительное кольцо 21 и верхний диск 8 с обеспечением контакта уплотнительного кольца 21 с уплотнительной торцевой поверхностью 23 в расточке 22, с образованием неподвижного уплотнительного устройства, разобщающего проточную часть в цилиндрическом корпусе 14 от наружного пространства за пределами цилиндрического корпуса 14.Tightness when connecting separate guide vanes is ensured by performing surface 23. A sealing ring 21 and an upper disk 8 are placed in the cylindrical bore 22 to ensure that the sealing ring 21 contacts the sealing end surface 23 in the bore 22, with the formation of a stationary sealing device separating the flow part in a cylindrical body 14 from the outside outside the cylindrical body 14.

Осевая опора 15, центрирующий подшипник 16, ступица 7, верхний диск 8, корпус 14 направляющего аппарата 3 обеспечивают передачу силовых нагрузок на корпус 1.Axial support 15, the centering bearing 16, the hub 7, the upper disk 8, the housing 14 of the guide apparatus 3 provide the transmission of power loads to the housing 1.

Конструкция заявляемого направляющего аппарата 3 открывает возможности для применения новых и разнообразных материалов при производстве насосов. Корпус 14, диски 8, 9 и лопатки 10 направляющего аппарата 3 могут быть выполнены из разнородных материалов. Например, корпус 14 выполнен из металла, а закладная деталь с лопатками 10 выполнена из пластмассы. Или же, корпус 14 и диски 8, 9 выполнены из металла с защитным износостойким покрытием, а лопатки 10 и сама закладная деталь выполнена из керамического материала, например из твердого сплава. Возможен вариант, когда все поверхности проточной части, а именно поверхности корпуса 14, верхнего 8, нижнего 9 дисков и лопаток 10, имеют защитное износостойкое покрытие.The design of the inventive guide apparatus 3 opens up possibilities for the use of new and diverse materials in the manufacture of pumps. The housing 14, the disks 8, 9 and the blades 10 of the guide apparatus 3 can be made of dissimilar materials. For example, the housing 14 is made of metal, and the embedded part with the blades 10 is made of plastic. Or, the casing 14 and the disks 8, 9 are made of metal with a protective wear-resistant coating, and the blades 10 and the embedded part itself are made of ceramic material, for example, from a hard alloy. It is possible that all the surfaces of the flow part, namely the surface of the housing 14, upper 8, lower 9 discs and blades 10, have a protective wear-resistant coating.

Конструктивное исполнение направляющего аппарата, способствующее расширению возможностей для применения износостойких материалов и покрытий при производстве направляющего аппарата, позволяет повысить надежность работы ступени многоступенчатого центробежного насоса.The design of the guide vane, which contributes to the expansion of opportunities for the use of wear-resistant materials and coatings in the manufacture of the guide vane, improves the reliability of the stage of a multistage centrifugal pump.

Заявляемое техническое решение позволяет применить при производстве насосов высокопроизводительные технологии, например, такие как штамповка, резка материалов с помощью лазера или с помощью водяной струи. Таким образом, новое техническое решение позволяет упростить и удешевить технологию изготовления деталей направляющего аппарата и самого насоса.The claimed technical solution allows the use in the manufacture of pumps high-performance technologies, for example, such as stamping, cutting materials using a laser or using a water jet. Thus, the new technical solution allows to simplify and reduce the cost of the manufacturing technology of parts of the guide apparatus and the pump itself.

В заявляемом техническом решении имеется возможность применять в направляющих аппаратах различные профили лопаток (с различными углами наклона лопаток на их входе и выходе), в зависимости от условий работы насоса, для достижения максимального КПД.In the claimed technical solution, it is possible to use various profiles of the blades in the guide vanes (with different angles of inclination of the blades at their inlet and outlet), depending on the pump operating conditions, to achieve maximum efficiency.

Конструкция заявляемого направляющего аппарата открывает возможности для применения новых и разнообразных материалов при производстве насосов. Корпус, диски и лопатки направляющего аппарата могут быть выполнены из разнородных материалов. Например, корпус выполнен из металла, а закладная деталь с лопатками выполнена из пластмассы. Или же, корпус и диски выполнены из металла с защитным износостойким покрытием, а лопатки и сама закладная деталь выполнена из керамического материала, например из твердого сплава. Возможен вариант, когда все поверхности проточной части, а именно поверхности корпуса, верхнего, нижнего дисков и лопаток, имеют защитное износостойкое покрытие.The design of the inventive guide vane opens up possibilities for the use of new and diverse materials in the manufacture of pumps. The housing, disks and vanes of the guide vane can be made of dissimilar materials. For example, the body is made of metal, and the embedded part with the blades is made of plastic. Or, the casing and discs are made of metal with a protective wear-resistant coating, and the blades and the embedded part itself are made of ceramic material, for example, from a hard alloy. It is possible that all surfaces of the flowing part, namely the surfaces of the housing, upper, lower disks and blades, have a protective wear-resistant coating.

Современные технологические возможности машиностроения способны обеспечить повышение надежности и коэффициента полезного действия насоса в целом за счет повышения качества поверхностей проточной части насоса и возможности применения износостойких материалов и покрытий.Modern technological capabilities of mechanical engineering are able to provide increased reliability and efficiency of the pump as a whole by improving the quality of the surfaces of the flow part of the pump and the possibility of using wear-resistant materials and coatings.

Claims

A directing apparatus of a multistage centrifugal pump having a cylindrical body with a lock connection, a hub located in the central part, upper and lower disks and, by means of a detachable connection, an embedded part clamped between these disks with vanes forming the flow part of the guide apparatus, characterized in that on the peripheral part of the lower holes and jumpers are made of the disk with the formation of a sealing ring, which is displaced upward in the axial direction relative to the Central part of the lower about the disk, ensuring contact of the sealing ring with the upper disk, in the cylindrical body in its upper part a cylindrical bore is made for the castle connection with the formation of the sealing end surface, and in the cylindrical bore the sealing ring and upper disk are placed to ensure the contact of the sealing ring with the sealing end surface in the bore, with the formation of a stationary sealing device, separating the flowing part of the guide apparatus from the outer space Islands outside of its cylindrical body.