RU185434U1

RU185434U1 - PUMP

Info

Publication number: RU185434U1
Application number: RU2018119495U
Authority: RU
Inventors: Юрий Апполоньевич Сазонов; Михаил Альбертович Мохов; Михаил Александрович Франков; Хорен Артурович Туманян; Константин Игоревич Азарин; Виктория Васильевна Воронова
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2018-12-05

Abstract

Полезная модель относится к области производства насосов и может найти применение при создании гидравлических машин, насосов, вентиляторов, компрессоров, а также для перекачки многофазных сред при добыче нефти и газа.The utility model relates to the field of production of pumps and can find application in the creation of hydraulic machines, pumps, fans, compressors, as well as for pumping multiphase media in oil and gas production.

Технической проблемой, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности работы насоса при перекачке газожидкостных смесей и расширение области практического применения.The technical problem to which the proposed utility model is aimed is to increase the efficiency of the pump when pumping gas-liquid mixtures and expand the field of practical application.

Указанная проблема решается тем, что в насосе, содержащем обойму с входным и выходным каналами и с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, состоящим из установленных последовательно одна за другой на приводном валу секций, каждая из которых содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастные колеса, межлопастные каналы которых выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции, согласно полезной модели в секциях ротора каждое последующее лопастное колесо установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса с образованием многозаходных винтовых каналов, на приводном валу в выполненной на нем канавке установлена спиральная шпонка для позиционирования каждого лопастного колеса, причем указанная канавка имеет винтовую нарезку противоположного направления по отношению к нарезке в обойме под винтовые канавки.This problem is solved by the fact that in a pump containing a cage with input and output channels and with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor installed on it, consisting of sections installed sequentially one after another on the drive shaft, each of which comprises a dividing disk and impeller wheels mounted on the drive shaft, the inter-blade channels of which are arranged to communicate through screw grooves in a holder with inter-blade wheel channels in the aftermath According to the utility model, in the rotor sections, each subsequent impeller is mounted with an angular displacement relative to the previous impeller with the formation of multi-helical channels, on the drive shaft in a groove made on it there is a spiral key for positioning each impeller, and this groove has a screw thread in the opposite direction with respect to the thread in the holder for helical grooves.

Достигаемый технический результат заключается в повышении степени диспергирования газожидкостной смеси в многозаходных винтовых каналах в каждой секции ротора и в снижении эффективности сепарации газожидкостной смеси за счет формирования дополнительных вихрей в зоне контакта лопастных колес. 7 ил.

The technical result achieved is to increase the degree of dispersion of the gas-liquid mixture in the multi-helical channels in each section of the rotor and to reduce the efficiency of separation of the gas-liquid mixture due to the formation of additional vortices in the contact zone of the impellers. 7 ill.

Description

Известен насос, содержащий входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором. Ротор-шнек имеет винтовую нарезку противоположного направления, по отношению к нарезке в обойме (Голубев А.И., Лабиринтно-винтовые насосы и уплотнения для агрессивных сред. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1981 - с. 40, рис. 33; с. 86-87, рис. 76.)A known pump containing input and output channels, a cage with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor mounted on it. The rotor screw has a screw thread in the opposite direction, relative to the thread in the ferrule (Golubev A.I., Labyrinth screw pumps and seals for aggressive media. - 2nd ed., Revised and additional - M.: Engineering, 1981 - p. 40, Fig. 33; pp. 86-87, Fig. 76.)

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является насос, содержащий входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, состоящим из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу, а каждая секция содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастное колесо, межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции (RU 57389, 2006 г.).The closest to the claimed technical solution according to the technical nature and the achieved result is a pump containing an input and output channels, a cage with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor installed on it, consisting of sections sequentially installed one after the other on the drive shaft, and each section contains a spacer disc and a blade wheel mounted on the drive shaft, the inter-blade channels of which are configured to communicate through grooves screw cutting in a ferrule with inter-blade wheel channels in the subsequent section (RU 57389, 2006).

Недостатком известных технических решений является низкая эффективность работы насоса при перекачке газожидкостной смеси, обусловленная ее сепарацией в каналах ротора с разделением на жидкую и газовую фазу.A disadvantage of the known technical solutions is the low efficiency of the pump when pumping a gas-liquid mixture, due to its separation in the channels of the rotor with separation into a liquid and gas phase.

Указанная проблема решается тем, что в насосе, содержащем обойму с входным и выходным каналами и с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, состоящим из установленных последовательно одна за другой на приводном валу секций, каждая из которых содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастные колеса, межлопастные каналы которых выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции, согласно полезной модели, в секциях ротора каждое последующее лопастное колесо установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса с образованием многозаходных винтовых каналов, на приводном валу в выполненной на нем канавке установлена спиральная шпонка для позиционирования каждого лопастного колеса, причем указанная канавка имеет винтовую нарезку противоположного направления по отношению к нарезке в обойме под винтовые канавки.This problem is solved by the fact that in a pump containing a cage with input and output channels and with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor installed on it, consisting of sections installed sequentially one after another on the drive shaft, each of which comprises a dividing disk and impeller wheels mounted on the drive shaft, the inter-blade channels of which are arranged to communicate through screw grooves in a holder with inter-blade wheel channels in the aftermath According to the utility model, in the rotor sections, each subsequent impeller is mounted with an angular displacement relative to the previous impeller with the formation of multi-helical channels, on the drive shaft in a groove made on it there is a spiral key for positioning each impeller, and this groove has a helical cutting in the opposite direction with respect to cutting in a holder for helical grooves.

В предпочтительном варианте реализации насоса в разделительном диске выполнены отверстия, гидравлически связывающие межлопастные каналы в соседних секциях.In a preferred embodiment of the pump, openings are made in the spacer disc that hydraulically couple the inter-vane channels in adjacent sections.

Достигаемый технический результат заключается в повышении степени диспергирования газожидкостной смеси в многозаходных винтовых каналах в каждой секции ротора и в снижении эффективности сепарации газожидкостной смеси за счет формирования дополнительных вихрей в зоне контакта лопастных колес.The technical result achieved is to increase the degree of dispersion of the gas-liquid mixture in the multi-helical channels in each section of the rotor and to reduce the efficiency of separation of the gas-liquid mixture due to the formation of additional vortices in the contact zone of the impellers.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на фиг. 1 представлена схема заявляемого насоса, на фиг. 2 - схема двухсекционного ротора, установленного на приводном валу, на фиг. 3 показан приводной вал, на фиг. 4 - лопастное колесо, на фиг. 5 представлен разделительный диск, на фиг. 6 - две спиральные шпонки, на фиг. 7 - представлена схема, иллюстрирующая расположение лопастных колес с угловым смещением относительно друг друга, стрелками показаны дополнительные вихри в зоне контакта лопастных колес.The essence of the utility model is illustrated by drawings, in FIG. 1 presents a diagram of the inventive pump, FIG. 2 is a diagram of a two-section rotor mounted on a drive shaft; FIG. 3 shows a drive shaft; FIG. 4 - impeller, in FIG. 5 shows a spacer disc, FIG. 6 - two spiral keys, in FIG. 7 is a diagram illustrating the location of the impellers with an angular displacement relative to each other, arrows show additional vortices in the contact zone of the impellers.

Насос содержит входной 1 и выходной 2 каналы в обойме 3, в которой выполнены канавки 4 в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал 5 с установленным на нем ротором 6. Ротор 6 состоит из секций 7, последовательно одна за другой установленных на приводном валу 5. На фиг. 2 показан двухсекционный ротор 6, установленный на приводном валу 5. На приводном валу 5 выполнена спиральная канавка 8 под шпоночное соединение. Каждая секция 7 содержит установленные на приводном валу 5 лопастные колеса 9, межлопастные каналы 10 которых выполнены с возможностью сообщения через канавки 4 винтовой нарезки в обойме 3 с межлопастными каналами колеса 9 в последующей секции 7. В представленном примере каждая секция 7 содержит одиннадцать лопастных колес 9. В секции ротора 7 каждое последующее лопастное колесо 9 установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса 9, с образованием многозаходных винтовых каналов 11 в секции 7 ротора 6. Позиционирование каждого лопастного колеса 9 на приводном валу 5 обеспечивается за счет спиральной шпонки 12, установленной на приводном валу 5 в спиральной канавке 8. Канавка 8 на валу 5 под винтовую шпонку 12 имеет винтовую нарезку противоположного направления, по отношению к нарезке в обойме 3 под винтовые канавки 4. Каждая секция 7 содержит разделительный диск 13. В разделительном диске 13 могут быть выполнены проточные каналы 14, гидравлически связывающие межлопастные каналы 10 в соседних секциях.The pump contains input 1 and output 2 channels in a cage 3, in which grooves 4 are made in the form of multi-thread screw cutting, the drive shaft 5 with the rotor 6 installed on it. The rotor 6 consists of sections 7, sequentially installed one after the other on the drive shaft 5. In FIG. 2 shows a two-section rotor 6 mounted on the drive shaft 5. On the drive shaft 5 there is a spiral groove 8 for keyway connection. Each section 7 contains impeller wheels 9 mounted on the drive shaft 5, the inter-blade channels 10 of which are adapted to communicate through screw grooves 4 in the ferrule 3 with the inter-blade channels of the wheel 9 in the subsequent section 7. In the presented example, each section 7 contains eleven impeller wheels 9 In the section of the rotor 7, each subsequent impeller 9 is installed with an angular displacement relative to the previous impeller 9, with the formation of multi-helical channels 11 in section 7 of the rotor 6. Positioning to each impeller 9 on the drive shaft 5 is provided by a spiral key 12 mounted on the drive shaft 5 in the spiral groove 8. The groove 8 on the shaft 5 for the screw key 12 has a screw thread in the opposite direction, relative to the thread in the clip 3 for screw grooves 4. Each section 7 contains a dividing disk 13. In the dividing disk 13 can be made flow channels 14, hydraulically connecting the inter-blade channels 10 in adjacent sections.

В зоне контакта лопастных колес 9 при наличии углового смещения между соседними лопастными колесами 9 и между соседними лопастями соответственно образуются дополнительные вихри 15, показанные стрелками на фиг. 7.In the contact zone of the impellers 9, in the presence of angular displacement between adjacent impellers 9 and between adjacent impellers, additional vortices 15 are formed, respectively, indicated by arrows in FIG. 7.

Насос работает следующим образом.The pump operates as follows.

При вращении ротора 6 и, соответственно, лопастных колес 9 в жидкости, заполняющей все межлопастные каналы 10, развиваются центробежные силы. Эти силы вызывают непрерывное движение жидкости (или газожидкостной смеси) из межлопастных каналов 10 в винтовые канавки 4 обоймы 3, в направлении от центра ротора 6 к его периферии. Ввиду неразрывности течения жидкость непрерывно втекает в межлопастные каналы 10 из винтовых канавок 4. Таким образом, в каждой секции 7 насоса формируется вихревое течение, обеспечивающее передачу энергии от каждого лопастного колеса 9 потоку жидкости. Жидкость с повышенной энергией выносится вихревым потоком в спиральные канавки 4 обоймы 3 и вытесняется далее из насоса через выходной канал 2. Разделительные диски 13 препятствуют обратному течению жидкости из области высокого давления в область низкого давления. Ввиду неразрывности течения через входной канал 1 в насос непрерывно поступает жидкость (или газожидкостная смесь).When the rotor 6 and, accordingly, the impellers 9 rotate in a fluid filling all the inter-blade channels 10, centrifugal forces develop. These forces cause the continuous movement of the liquid (or gas-liquid mixture) from the inter-blade channels 10 into the helical grooves 4 of the cage 3, in the direction from the center of the rotor 6 to its periphery. Due to the continuity of the flow, the fluid continuously flows into the inter-vane channels 10 from the helical grooves 4. Thus, in each section 7 of the pump a vortex flow is formed, which ensures the transfer of energy from each impeller 9 to the fluid flow. A liquid with increased energy is carried out by a vortex flow into the spiral grooves 4 of the cage 3 and is further displaced from the pump through the outlet channel 2. Separating disks 13 prevent the liquid from flowing back from the high-pressure region to the low-pressure region. Due to the continuity of the flow through the inlet channel 1, a liquid (or a gas-liquid mixture) continuously enters the pump.

Как уже указывалось, позиционирование каждого лопастного колеса 9 на приводном валу 5 обеспечивается за счет спиральной шпонки 12 установленной на приводном валу 5. Канавка 8 на валу 5 под винтовую шпонку 12 имеет винтовую нарезку противоположного направления, по отношению к нарезке в обойме 3 под винтовые канавки 4. При таком исполнении ротора 6 в многозаходных винтовых каналах 11 формируются дополнительные вихри 15 в зоне контакта лопастных колес 9 при наличии углового смещения между соседними лопастными колесами 9, и между соседними лопастями соответственно.As already indicated, the positioning of each impeller 9 on the drive shaft 5 is ensured by a spiral key 12 mounted on the drive shaft 5. The groove 8 on the shaft 5 for the screw key 12 has a screw thread in the opposite direction, relative to the thread in the clip 3 for screw grooves 4. With this design of the rotor 6 in the multi-helical screw channels 11, additional vortices 15 are formed in the contact zone of the impeller 9 in the presence of angular displacement between adjacent impeller 9, and between adjacent blades respectively.

Поскольку в разделительном диске 13 выполнены проточные каналы 14, гидравлически связывающие межлопастные каналы 10 в соседних секциях, часть газожидкостной смеси при проходе через проточные каналы 14, формирует отдельные струйки, которые образуют дополнительные вихри и перемешивают газ с жидкостью, усиливая процесс диспергирования перекачиваемой газожидкостной смеси. Дополнительные вихри 15 обеспечивают усиление процесса диспергирования газожидкостной смеси в многозаходных винтовых каналах 11 в каждой секции 7 ротора 6 и одновременно обеспечивают ослабление процесса сепарации газожидкостной смеси, не допуская разделения газожидкостной смеси на жидкую и газовую фазу. При этом повышается эффективность работы насоса при перекачке газожидкостной смеси, поскольку пузырьки газа равномерно распределены по объему жидкой фазы, что благоприятно отражается на процессе передачи энергии от ротора 6 к перекачиваемой среде.Since the flow channels 14 are made in the separating disk 13, hydraulically connecting the inter-blade channels 10 in adjacent sections, a part of the gas-liquid mixture passing through the flow channels 14 forms separate streams that form additional vortices and mix the gas with the liquid, enhancing the dispersion process of the pumped gas-liquid mixture. Additional vortices 15 provide enhanced dispersion of the gas-liquid mixture in the multi-helical screw channels 11 in each section 7 of the rotor 6 and at the same time provide a weakening of the separation of the gas-liquid mixture, preventing the separation of the gas-liquid mixture into the liquid and gas phase. This increases the efficiency of the pump when pumping a gas-liquid mixture, since gas bubbles are evenly distributed over the volume of the liquid phase, which favorably affects the process of energy transfer from rotor 6 to the pumped medium.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение эффективности работы насоса при перекачке газожидкостных смесей и расширяет область их практического применения.The proposed solution provides an increase in the efficiency of the pump when pumping gas-liquid mixtures and expands the scope of their practical application.

Claims

1. The pump, characterized in that it contains a cage with input and output channels and with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor installed on it, consisting of sections installed sequentially on the drive shaft, each of which comprises a dividing disk and impeller wheels mounted on the drive shaft, the inter-blade channels of which are configured to communicate through screw grooves in a ferrule with the inter-blade wheel channels in a subsequent section and, characterized in that in the rotor sections, each subsequent impeller is mounted with an angular offset relative to the previous impeller with the formation of multi-helical channels, a spiral key is installed on the drive shaft for a groove made on it to position each impeller, said groove having a helical thread in the opposite direction with respect to the thread in the holder for the helical grooves.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the holes in the spacer disc are hydraulically connecting the inter-vane channels in adjacent sections.