RU2208709C2 - Погружной многоступенчатый центробежный насос - Google Patents
Погружной многоступенчатый центробежный насос Download PDFInfo
- Publication number
- RU2208709C2 RU2208709C2 RU2001118236/06A RU2001118236A RU2208709C2 RU 2208709 C2 RU2208709 C2 RU 2208709C2 RU 2001118236/06 A RU2001118236/06 A RU 2001118236/06A RU 2001118236 A RU2001118236 A RU 2001118236A RU 2208709 C2 RU2208709 C2 RU 2208709C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hub
- cylindrical
- shaft
- impeller
- pump
- Prior art date
Links
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к насосам для добычи жидкости из глубоких скважин, в частности к нефтепромысловому оборудованию. Насос содержит цилиндрический корпус и размещенные в нем ступени, каждая из которых состоит из установленного на валу с возможностью осевого перемещения рабочего колеса с защитной втулкой вала и неподвижного направляющего аппарата. Аппарат имеет на торцевых поверхностях цилиндрические буртики и ступицу, внутри которой через защитную втулку вращается вал насоса. Наружная цилиндрическая поверхность направляющего аппарата имеет цилиндрические проточки с размещенными в них эластичными кольцами. Ступица рабочего колеса со стороны входа в него жидкости плотно соприкасается с внешним торцом цилиндрической головки защитной втулки, которая внутренней кольцевой торцевой поверхностью цилиндрической головки, обработанной с высоким качеством поверхности, соприкасается с торцевой поверхностью ступицы направляющего аппарата. Внешний торец цилиндрической головки имеет проточку сферической формы, у которой минимальный диаметр соответствует диаметру ступицы рабочего колеса со стороны входа в него жидкости, а максимальный - диаметру ступицы направляющего аппарата. Изобретение направлено на уменьшение износа контактирующих поверхностей, снижение вибрации, улучшение ремонтопригодности и повышение КПД насоса. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технике по отбору жидкости из глубоких скважин, в частности к нефтепромысловому оборудованию, и может быть использовано в погружных центробежных электронасосах для добычи нефти.
Известен погружной многоступенчатый центробежный электронасос, содержащий набор ступеней, собранных на валу в цилиндрическом корпусе. Каждая из ступеней включает направляющий аппарат со ступицей, в которой через промежуточную защитную втулку проходит вал, и рабочее колесо, которое на переднем и заднем дисках имеет запрессованные антифрикционные шайбы, контактирующие с кольцевыми опорными буртиками на торцевой поверхности направляющего аппарата. Рабочее колесо на валу от проворота удерживается призматической шпонкой, а в осевом направлении может свободно перемещаться в промежутке, ограниченном опорными поверхностями смежных направляющих аппаратов. Такая конструкция получила название плавающего рабочего колеса [1].
Ступица направляющего аппарата является радиальным подшипником скольжения для вала. Защита вала от износа в ступице направляющего аппарата осуществляется защитной цилиндрической втулкой [1].
Известен также погружной многоступенчатый центробежный насос, включающий корпус с размещенными в нем валом и ступенями, состоящими из закрытых рабочих колес с удлиненной ступицей с верхней стороны и встроенными большой и малой антифрикционными шайбами с нижней стороны и направляющих аппаратов с кольцевым выступом и ступицей в виде опор рабочего колеса, причем рабочие колеса соединены с валом продольной шпонкой с возможностью осевого перемещения и опираются большой и малой антифрикционными шайбами соответственно на кольцевой выступ и ступицу направляющих аппаратов и взаимодействуют удлиненной частью ступицы с внутренней поверхностью ступицы направляющих аппаратов, образующих единый пакет, неподвижно закрепленный в корпусе и воспринимающий осевые нагрузки от рабочих колес и радиальные от вала, отличающийся тем, что удлиненная часть ступицы рабочего колеса выполнена и виде отдельной втулки с кольцевым буртиком [2].
Кольцевой буртик, выполненный на удлиненной защитной втулке ступицы направляющего аппарата гидравлически несовершенен, вызывая появление дополнительных гидравлических сопротивлений на входе рабочей среды в рабочее колесо, снижая КПД ступени, и является очагом отложения солей и парафина при остановках насоса, что особенно проявляется в насосных скважинах с периодическим циклом эксплуатации.
Наиболее близким по существенным признакам является погружной многоступенчатый центробежный насос, содержащий цилиндрический корпус, размещенные в нем ступени, каждая из которых состоит из установленного на валу с возможностью осевого перемещения рабочего колеса с защитной втулкой вала и неподвижного направляющего аппарата, имеющего на торцевых поверхностях цилиндрические буртики и ступицу, внутри которой через защитную втулку вращается вал насоса, при этом наружная цилиндрическая поверхность направляющего аппарата имеет проточки с размещенными в них эластичными кольцами, а торцевая поверхность ступицы направляющего аппарата со стороны входа в рабочее колесо контактирует с кольцевой торцевой поверхностью цилиндрической головки защитной втулки вала [3].
В данной конструкции эластичные кольца установлены на одном направляющем аппарате с чередованием через 6-12 аппаратов без эластичных колец. Такое решение частично защищает от попадания примесей в кольцевой зазор до потери упругости (старения резины) и не обеспечивает уменьшения радиальной вибрации сборки рабочее колесо - направляющий аппарат ввиду малой площади контакта эластичного кольца.
Наружная поверхность защитной втулки вала и внутренняя поверхность ступицы направляющего аппарата образуют радиальный подшипник скольжения и одновременно являются щелевым уплотнением проточных каналов между смежными ступенями. Увеличение зазора в сопряжении увеличивает внутренний переток жидкости между смежными ступенями, чем обуславливается уменьшение подачи и снижение напора, а также ускоряет износ трущихся пар из-за увеличения размеров и массы абразивных частиц, протекающих через возросший зазор щелевого уплотнения.
Длинный тонкий вал, испытывая осевое усилие при вращении со скоростью до 3000 мин-1, теряет свою прямолинейность и стремится принять волнообразную форму, создавая при этом дополнительные радиальные нагрузки на ступицу направляющего аппарата и ускоряя износ посадочного отверстия ступицы.
Увеличение зазора не только снижает параметры насоса, но вызывает возрастание радиальной вибрации насоса, которая провоцирует возрастание общего уровня вибрации насосного агрегата.
В свою очередь корпус направляющего аппарата по наружной цилиндрической поверхности имеет кольцевую цилиндрическую проточку со стороны торцевой поверхности лопаточного аппарата и внутреннюю кольцевую цилиндрическую проточку со стороны противоположного торца (юбки) направляющего аппарата. Посредством этих проточек смежные ступени центрируются и стыкуются при сборке насоса, обеспечивая замкнутость внутренних полостей ступеней друг от друга и внутренней полости корпуса модуль-секции.
Собранные на валу направляющие аппараты с рабочими колесами при сборке насоса свободно вставляются внутрь корпуса модуль-секции и стягиваются по торцам резьбовыми элементами.
Направляющие аппараты каждой ступени за счет сил трения от торцевого натяга неподвижно закрепляются от проворота внутри корпуса, а вал насоса с размещенными рабочими колесами получает возможность вращаться на радиальных подшипниках ступеней насоса.
Внутренние ступицы направляющих аппаратов являются радиальными подшипниками вала, размещенными по всей длине корпуса секции, а наружная цилиндрическая поверхность корпуса - опорами, воспринимающими нагрузку от вала и передающими ее на корпус секции насоса.
Наличие радиального зазора между наружной цилиндрической поверхностью направляющих аппаратов ступеней и корпусом секции насоса с одной стороны является дополнительным источником возникновения радиальной вибрации. Корпусы направляющих аппаратов по всей длине корпуса касаются односторонне, имея двойной диаметральный зазор с противоположной стороны, обладающей таким образом возможностью радиального смещения.
Динамическая неуравновешенность сборки вал - рабочее колесо создает радиальные биения в ступицах направляющих аппаратов, корпусы которых, не имея жесткого радиального крепления, способствуют увеличению радиальной вибрации насоса.
С другой стороны, наличие зазора является серьезной причиной, осложняющей разборку насоса при капитальном ремонте.
Проникновение перекачиваемой среды в зазор вызывает отложение солей, парафина, абразивных примесей, которое при извлечении вала с набором ступеней вызывает заклинивание сборки в корпусе, создавая запредельные усилия при выпрессовке.
Задача изобретения - повышение ресурса работы насоса.
Указанная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в уменьшении износа контактирующих поверхностей рабочего колеса и ступицы направляющего аппарата, снижение вибрации насоса и улучшение ремонтопригодности, повышение КПД ступени.
Поставленный результат достигается тем, что в погружном многоступенчатом центробежном насосе, содержащем цилиндрический корпус, размещенные в нем ступени, каждая из которых состоит из установленного на валу с возможностью осевого перемещения рабочего колеса с защитной втулкой вала и неподвижного направляющего аппарата, имеющего на торцевых поверхностях цилиндрические буртики и ступицу, внутри которой через защитную втулку вращается вал насоса, особенностью является то, что наружная цилиндрическая поверхность направляющего аппарата имеет цилиндрические проточки с размещенными в них эластичными кольцами, а ступица рабочего колеса со стороны входа в него жидкости плотно соприкасается с внешним торцом цилиндрической головки защитной втулки, которая внутренней кольцевой торцевой поверхностью цилиндрической головки, обработанной с высоким качеством поверхности, соприкасается с торцевой поверхностью ступицы направляющего аппарата, при этом внешний торец цилиндрической головки имеет проточку сферической формы, у которой минимальный диаметр соответствует диаметру ступицы рабочего колеса со стороны входа в него жидкости, а максимальный - диаметру ступицы направляющего аппарата.
Для сокращения внутренних перетоков жидкости между смежными ступенями, уменьшения гидравлических сопротивлений, абразивного износа и вибрации в конструкции ступени защитная втулка вала выполняется со стороны входа жидкости (со стороны переднего диска) рабочего колеса с торцевой цилиндрической головкой.
Защитная втулка на валу фиксируется шпонкой, как и в серийной конструкции ступени. Осевая ширина торцевой головки 3,5 мм, что соответствует осевому зазору между ступицей рабочего колеса и ступицей рабочего аппарата серийно выпускаемой ступени.
Внутренняя кольцевая торцевая поверхность цилиндрической головки защитной втулки и торцевая поверхность ступицы направляющего аппарата со стороны входа жидкости в рабочее колесо обработаны с высоким качеством поверхности, образуя торцевое уплотнение ступени, снижающее перетоки жидкости между смежными ступенями, и одновременно создают дополнительную осевую опору рабочего колеса со стороны его переднего диска.
Внешний торец цилиндрической головки защитной втулки выполнен перпендикулярно оси и имеет проточку сферической формы, при этом минимальный диаметр соответствует диаметру ступицы рабочего колеса со стороны входа в него жидкости, а максимальный диаметр - диаметру ступицы направляющего аппарата на выходе из него жидкости, этим обеспечивается снижение гидравлических сопротивлений при входе жидкости в рабочее колесо.
Таким образом, образуется своеобразная двухопорная конструкция ступени, в которой цилиндрическая головка защитной втулки вала и торцевая поверхность ступицы направляющего аппарата совместно с антифрикционной шайбой на переднем диске рабочего колеса и буртиком направляющего аппарата воспринимают осевую нагрузку, возникающую на рабочем колесе.
Появление дополнительной осевой опоры уменьшает осевую нагрузку от рабочего колеса на опоры направляющего аппарата, обеспечивая уменьшение износа в сопрягаемых узлах трения.
Предлагаемая конструкция представлена на чертеже.
Погружной многоступенчатый центробежный насос содержит набор последовательно собранных ступеней, каждая из которых состоит из направляющего аппарата 1 с закрепленными в цилиндрических проточках на его наружной цилиндрической поверхности двумя эластичными кольцами 2, рабочего колеса 3, в котором на переднем и заднем дисках соответственно запрессованы антифрикционные шайбы 4 и 5. Направляющие аппараты 1 стянуты жестко встык друг к другу в цилиндрическом корпусе 6 и неподвижны. Ведущим звеном в насосе является вал 7, на котором с возможностью осевого перемещения установлены рабочие колеса 3 и защитные втулки 8 с цилиндрической головкой со стороны входа в рабочее колесо 3, вращающиеся в ступице 9 направляющего аппарата 1.
Рабочие колеса 3 установлены на валу 7 встык с небольшим осевым зазором по шпонке 10 и своими торцевыми поверхностями антифрикционной шайбы 4 переднего диска и антифрикционной шайбы 5 заднего диска рабочего колеса 3 имеют возможность контактировать с цилиндрическими буртиками 11, расположенными на торцевых поверхностях направляющего аппарата 1, и буртиком 12 смежного направляющего аппарата. Ступица рабочего колеса 3 со стороны входа в него жидкости плотно соприкасается с внешним торцом цилиндрической головки защитной втулки 8, которая внутренней кольцевой поверхностью цилиндрической головки, обработанной с высоким качеством поверхности, контактирует с торцевой поверхностью ступицы 9 направляющего аппарата 1. Внешний торец цилиндрической головки защитной втулки 8 выполнен перпендикулярно оси и имеет проточку сферической формы, у которой минимальный диаметр соответствует диаметру ступицы рабочего колеса 3 со стороны входа в него жидкости, а максимальный диаметр - диаметру ступицы 9 направляющего аппарата 1 на выходе из него жидкости.
При работе насоса рабочее колесо 3 прижимается осевой силой (создаваемой на нем потоком перекачиваемой жидкости) одновременно антифрикционной шайбой 4 колеса к цилиндрическому буртику 11 и внутренней кольцевой поверхностью головки защитной втулки 8 к торцевой поверхности ступицы 9 направляющего аппарата 1.
Погружной многоступенчатый центробежный электронасос работает следующим образом.
При вращении вала 7 жидкость, добываемая из скважины, поступает из одной ступени в другую, последовательно установленные в общем наборе, увеличивая напор насоса пропорционально числу рабочих колес 3.
Жидкость, поступающая из лопастей вращающегося рабочего колеса 3, приобретает скоростной напор. Для преобразования кинетической энергии в энергию напора жидкость из рабочего колеса 3 направляется в неподвижные каналы смежного направляющего аппарата, установленного встык с направляющим аппаратом 1.
Жидкость, поступающая на рабочее колесо 3, будет выходить из него с повышенным напором. На рабочем колесе 3 возникает осевая сила, как результат разности напоров на входе и выходе и разности площадей переднего и заднего диска рабочего колеса, которая направлена в сторону, противоположную входу в колесо жидкости.
Осевая сила обуславливает прижатие антифрикционной шайбы 4 со стороны входа колеса 3 к цилиндрическому буртику 11 направляющего аппарата 1 и торца ступицы колеса 3 к внутренней торцевой поверхности цилиндрической головки защитной втулки 8. Поскольку рабочее колесо 3 имеет свободу осевого перемещения вдоль вала, осевая сила, возникающая на рабочем колесе 3, воспринимается направляющим аппаратом 1 посредством цилиндрического буртика 11 и ступицей направляющего аппарата 1 посредством передачи осевого усилия от ступицы рабочего колеса 3 торцу цилиндрической головки защитной втулки 8 и далее кольцевой плоскостью головки на торец ступицы направляющего аппарата 1, чем обеспечивается уменьшение удельной нагрузки на антифрикционную шайбу 11 и снижение ее износа.
Внутренняя кольцевая поверхность головки защитной втулки 8 с торцевой поверхностью ступицы 9 направляющего аппарата 1 образует не только дополнительную осевую опору, но и создает высокоэффективное торцовое уплотнение, препятствующее перетоку жидкости между ступенями, и предотвращает попадание абразива в зазор между наружной цилиндрической поверхностью защитной втулки и внутренней поверхностью ступицы, а сферическая проточка на внешнем торце цилиндрической головки защитной втулки обеспечивает снижение гидравлических сопротивлений при входе жидкости в рабочее колесо, чем обеспечивается повышение КПД ступени и снижается возможность отложения солей и парафина при остановках насоса в скважинах с периодическим циклом эксплуатации.
Эластичные кольца 2, закрепленные снаружи цилиндрической поверхности направляющего аппарата 1, при сборке упруго деформируются и обеспечивают размещение направляющего аппарата 1 равномерно по внутреннему диаметру цилиндрического корпуса 6 насоса. Этим предотвращается его радиальное перемещение и гасится радиальная вибрация, возникающая от динамической неуравновешенности сборки рабочие колеса - вал, обеспечивается герметизация зазора между внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 6 и наружной цилиндрической поверхностью направляющего аппарата 1.
Источники информации
1. Молчанов А.Г., Молчанов В.А. Нефтепромысловые машины и механизмы.- М. : Недра, 1983, с. 155, рис. II. 34.
1. Молчанов А.Г., Молчанов В.А. Нефтепромысловые машины и механизмы.- М. : Недра, 1983, с. 155, рис. II. 34.
2. Полезная модель РФ 16528, МПК F 04 В 47/06, 10.01.2001, 8 с.
3. Патент США 4741668, МПК F 04 D 29/02, 03.05.1988 (прототип).
Claims (1)
- Погружной многоступенчатый центробежный насос, содержащий цилиндрический корпус, размещенные в нем ступени, каждая из которых состоит из установленного на валу с возможностью осевого перемещения рабочего колеса с защитной втулкой вала и неподвижного направляющего аппарата, имеющего на торцевых поверхностях цилиндрические буртики и ступицу, внутри которой, через защитную втулку, вращается вал насоса, отличающийся тем, что наружная цилиндрическая поверхность направляющего аппарата имеет цилиндрические проточки с размещенными в них эластичными кольцами, а ступица рабочего колеса со стороны входа в него жидкости плотно соприкасается с внешним торцем цилиндрической головки защитной втулки, которая внутренней кольцевой торцевой поверхностью цилиндрической головки, обработанной с высоким качеством поверхности, соприкасается с торцевой поверхностью ступицы направляющего аппарата, при этом внешний торец цилиндрической головки имеет проточку сферической формы, у которой минимальный диаметр соответствует диаметру ступицы рабочего колеса со стороны входа в него жидкости, а максимальный - диаметру ступицы направляющего аппарата.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001118236/06A RU2208709C2 (ru) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | Погружной многоступенчатый центробежный насос |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001118236/06A RU2208709C2 (ru) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | Погружной многоступенчатый центробежный насос |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001118236A RU2001118236A (ru) | 2003-04-10 |
RU2208709C2 true RU2208709C2 (ru) | 2003-07-20 |
Family
ID=29209912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001118236/06A RU2208709C2 (ru) | 2001-07-02 | 2001-07-02 | Погружной многоступенчатый центробежный насос |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2208709C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442909C2 (ru) * | 2010-02-24 | 2012-02-20 | Александр Александрович Иванов | Многоступенчатый высокооборотный погружной центробежный насос |
CN102852803A (zh) * | 2011-06-27 | 2013-01-02 | 王喜冬 | 硬质合金可空转可串联水陆两用沙泵 |
RU2662848C2 (ru) * | 2014-03-24 | 2018-07-31 | Педролло С.П.А. | Ступень центробежного насоса, центробежный насос и применение ступени насоса |
-
2001
- 2001-07-02 RU RU2001118236/06A patent/RU2208709C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442909C2 (ru) * | 2010-02-24 | 2012-02-20 | Александр Александрович Иванов | Многоступенчатый высокооборотный погружной центробежный насос |
CN102852803A (zh) * | 2011-06-27 | 2013-01-02 | 王喜冬 | 硬质合金可空转可串联水陆两用沙泵 |
CN102852803B (zh) * | 2011-06-27 | 2015-11-11 | 王喜冬 | 硬质合金可空转可串联水陆两用沙泵 |
RU2662848C2 (ru) * | 2014-03-24 | 2018-07-31 | Педролло С.П.А. | Ступень центробежного насоса, центробежный насос и применение ступени насоса |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2617657C (en) | Pressurized bearing system for submersible motor | |
US9334865B2 (en) | Self-aligning and vibration damping bearings in a submersible well pump | |
US8070426B2 (en) | System, method and apparatus for open impeller and diffuser assembly for multi-stage submersible pump | |
CA2693876C (en) | Thrust and intake chamber for pump | |
WO2008094801A2 (en) | Method and device for reducing axial thrust and radial oscillations and rotary machines using same | |
CN106438457A (zh) | 半开式叶轮及使用该叶轮的小流量超高扬程的多级离心泵 | |
CN109469624B (zh) | 一种高压力高转速筒型离心泵 | |
NO20160444A1 (en) | Self-aligning and vibration damping bearings in a submersible well pump | |
RU2328624C1 (ru) | Погружной многоступенчатый центробежный насос | |
US20150004031A1 (en) | Compliant Radial Bearing for Electrical Submersible Pump | |
RU2208709C2 (ru) | Погружной многоступенчатый центробежный насос | |
CN212003608U (zh) | 一种小流量高扬程多级离心泵 | |
RU2294458C1 (ru) | Погружной многоступенчатый центробежный насос (варианты) | |
CN108412776B (zh) | 一种采用轴套结构的多级深海混输泵 | |
CN113187730B (zh) | 微型泵 | |
RU2371611C1 (ru) | Многоступенчатый центробежный насос | |
EA009266B1 (ru) | Скважинный центробежный электронасос | |
RU2622680C1 (ru) | Установка погружного лопастного насоса пакетно-компрессионного типа и способ его сборки | |
SU1139896A1 (ru) | Центробежный насос | |
RU2344321C1 (ru) | Устройство электроцентробежного насоса | |
RU2442909C2 (ru) | Многоступенчатый высокооборотный погружной центробежный насос | |
RU2311561C1 (ru) | Устройство многоступенчатого насоса | |
RU16528U1 (ru) | Погружной многоступенчатый центробежный насос | |
RU2249728C2 (ru) | Центробежный многоступенчатый насос | |
RU2250392C2 (ru) | Погружной многоступенчатый центробежный насос с радиально-опорными подшипниками |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040703 |