RU2274769C1

RU2274769C1 - Stage of submersible multistage centrifugal pump

Info

Publication number: RU2274769C1
Application number: RU2004129011/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Востриков (RU); Николай Иванович Востриков; Александр Васильевич Краев (RU); Александр Васильевич Краев; Юрий Михайлович Меркушев (RU); Юрий Михайлович Меркушев
Original assignee: Николай Иванович Востриков; Александр Васильевич Краев; Юрий Михайлович Меркушев
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-04-20

Abstract

FIELD: oil producing industry; hydraulic machine building.

SUBSTANCE: invention can be used in submersible centrifugal pumps designed for lifting oil with high content of gas in formation fluid. Proposed stage of submersible multistage centrifugal pump contains impeller 1 with bushing 2, and guide-vane assembly 3 consisting of cup 4, upper disk 5, bushing 6, lower disk 7 and vanes 8. Impeller 1 with bushing 2 are made of plastics. Vanes 8 and bushing 6 are arranged on separate face plate 9 secured on upper disk 5, and lower disk 7 is made in form of cover. Face plate 9, vanes 8 and lower disk 7 are made of plastics.

EFFECT: reduced cost, improved wear resistance, increased service life.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано, в частности, при создании погружных центробежных насосов для добычи нефти из скважин с высоким содержанием газа в пластовой жидкости.The invention relates to hydraulic engineering and can be used, in particular, when creating submersible centrifugal pumps for oil production from wells with a high gas content in the reservoir fluid.

Известна ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса по патенту РФ №2220327, кл. F 04 D 29/02, взятая в качестве прототипа. Ступень насоса содержит направляющий аппарат и рабочее колесо, выполненное в виде единого целого с втулкой. Внешняя цилиндрическая поверхность втулки образует пару трения с соответствующей внутренней цилиндрической поверхностью направляющего аппарата. Направляющий аппарат выполнен из спеченного пористого металлического материала и пропитан сплавом с высоким содержанием меди, а колесо с втулкой - из литейного чугуна нирезиста. Между колесом и направляющим аппаратом установлены антифрикционные шайбы, изготовленные из текстолита.Known step submersible multistage centrifugal pump according to the patent of the Russian Federation No. 2220327, class. F 04 D 29/02, taken as a prototype. The pump stage contains a guide apparatus and an impeller, made in the form of a single unit with the sleeve. The outer cylindrical surface of the sleeve forms a friction pair with the corresponding inner cylindrical surface of the guide apparatus. The guide vane is made of sintered porous metal material and impregnated with an alloy with a high copper content, and the wheel with a hub is made of cast iron niresist. Antifriction washers made of textolite are installed between the wheel and the guide apparatus.

Такое выполнение ступени, где детали выполнены из металла, кроме шайб, делают конструкцию металлоемкой, при этом направляющий аппарат выполнен из порошка и требует пропитки сплавом меди. Конструкция обладает повышенной себестоимостью. Взаимодействие двух металлических втулок между собой в агрессивной среде скважины приводит к быстрому их изнашиванию и нарушению герметичности. Металлическая конструкция подвержена быстрой коррозии, что снижает срок службы между ремонтами.This embodiment of the stage, where the parts are made of metal, except for the washers, make the structure metal-intensive, while the guiding apparatus is made of powder and requires impregnation with a copper alloy. The design has an increased cost. The interaction of two metal bushings with each other in an aggressive environment of the well leads to their rapid wear and leakage. The metal structure is susceptible to rapid corrosion, which reduces the service life between repairs.

Данным изобретением ставится задача устранить вышеописанные недостатки.This invention aims to eliminate the above disadvantages.

Указанная задача решена при помощи ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса, содержащей рабочее колесо с втулкой и направляющий аппарат, состоящий из стакана, верхнего диска, металлической втулки, нижнего диска и лопастей, где лопасти и втулка расположены на отдельной планшайбе, закрепленной на верхнем диске, а нижний диск выполнен в виде крышки, при этом рабочее колесо с втулкой, планшайба, лопасти и крышка выполнены из пластмассы, при этом состав ее содержит стеклонаполнитель 10-50%, минеральное вещество до 15%, фторопласт до 10%, дисульфид молибдена до 20%, графит до 20%, термопластичный материал остальное.This problem is solved using the step of a submersible multistage centrifugal pump containing an impeller with a sleeve and a guiding apparatus consisting of a glass, an upper disk, a metal sleeve, a lower disk and blades, where the blades and the sleeve are located on a separate faceplate mounted on the upper disk, and the lower disk is made in the form of a cover, while the impeller with the sleeve, the faceplate, the blades and the cover are made of plastic, while its composition contains glass filler 10-50%, mineral substance up to 15%, fluoroplastic up to 10%, molybdenum disulfide up to 20%, graphite up to 20%, the rest is thermoplastic material.

Такое выполнение ступени погружного насоса за счет выполнения направляющего аппарата составным и комбинированным, где в подвижном соединении (две втулки) применяется металл и пластмасса, позволило снизить себестоимость, повысить износостойкость и увеличить межремонтный срок. Этому положительному эффекту способствует выполнение пластмассовых деталей, содержащих термопластичный материал с определенным составом наполнителя. Наличие в составе стеклонаполнителя и минерального вещества повышает прочностные свойства. Наличие дисульфида молибдена, фторопласта и графита повышает антифрикционные свойства. Указанное в формуле процентное содержание составляющих повышает физико-механические свойства пластмассы. Также в состав пластмассы входит фторопласт. Большее содержание фторопласта отрицательно влияет на характеристики деталей. Процентное увеличение дисульфида молибдена и графита в пластмассе приводит к уменьшению прочности пластмассы, что является отрицательным. Содержание стеклонаполнителя менее 10 % или более 50% понижает механические свойства пластмассы.This embodiment of the submersible pump stage due to the implementation of the guiding apparatus composite and combined, where metal and plastic are used in the movable joint (two bushings), has reduced cost, increased wear resistance and increased overhaul period. This positive effect is facilitated by the execution of plastic parts containing a thermoplastic material with a specific composition of the filler. The presence of a glass filler and a mineral substance increases the strength properties. The presence of molybdenum disulfide, fluoroplastic and graphite increases antifriction properties. The percentage of components indicated in the formula increases the physicomechanical properties of the plastic. Also included in the composition of the plastic is ftoroplast. A higher fluoroplastic content negatively affects the characteristics of the parts. The percentage increase in molybdenum disulphide and graphite in plastic leads to a decrease in the strength of the plastic, which is negative. A glass filler content of less than 10% or more than 50% reduces the mechanical properties of the plastic.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена ступень в разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows a step in section.

Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса содержит рабочее колесо 1 с втулкой 2 и направляющий аппарат 3, состоящий из стакана 4, верхнего диска 5, втулки 6, нижнего диска (крышки) 7 и лопастей 8, где рабочее колесо 1 с втулкой 2 выполнены из пластмассы, например из полиамида с наполнителем. Лопасти 8 и втулка 6 расположены на отдельной планшайбе 9, закрепленной на верхнем диске 5, а нижний диск 7 выполнен в виде крышки, при этом планшайба 9, лопасти 8 и нижний диск 7 (крышка) выполнены из пластмассы, например из полиамида с наполнителем.The step of a submersible multistage centrifugal pump comprises an impeller 1 with a sleeve 2 and a guiding apparatus 3, consisting of a cup 4, an upper disk 5, a sleeve 6, a lower disk (cover) 7 and blades 8, where the impeller 1 with a sleeve 2 is made of plastic, for example, polyamide with a filler. The blades 8 and the sleeve 6 are located on a separate faceplate 9, mounted on the upper disk 5, and the lower disk 7 is made in the form of a cover, while the faceplate 9, the blades 8 and the lower disk 7 (cover) are made of plastic, for example, polyamide with a filler.

Технология изготовления деталей из пластмассы включает в себя смешивание термопластичного материала с наполнителем и последующее прессование при нагреве изделия с заданными геометрической формой и размерами.The manufacturing technology of plastic parts includes mixing a thermoplastic material with a filler and subsequent pressing when the product is heated with a given geometric shape and size.

При работе насоса рабочее колесо 1 с втулкой 2 ступени приводится во вращение относительно направляющего аппарата 3. При этом направляющий аппарат 3, выполненный комбинированным, соприкасается своей металлической втулкой 6 с пластмассовой втулкой 2 рабочего колеса 1. При вращении втулки 2 с рабочим колесом 1 нагнетаемая жидкость проходит в зоне лопастей 8, расположенных на планшайбе 9 и закрытых крышкой 7, вытесняется лопастями рабочего колеса 1 в стакан 4 направляющего аппарата 3. При этом наружная поверхность втулки 2 и внутренняя поверхность втулки 6 образуют пару трения пластмассы с металлом. Данная пара трения работает с постоянным коэффициентом трения, т. к. состав пластмассы состоит из термопластичного материала с наполнителем, имеющего однородную структуру. Кроме того, термопластичный материал имеет более низкий модуль упругости, позволяющий такой паре трения уменьшить износ в абразивной среде и быстро прирабатываться друг к другу. Термопластичный материал имеет значительно меньший коэффициент трения при работе с металлами, что приводит к уменьшению мощности трения и созданию благоприятных температурных режимов работы, повышению общей долговечности ступени насоса.When the pump is running, the impeller 1 with the hub 2 of the stage is rotated relative to the guide apparatus 3. In this case, the guide apparatus 3, made combined, contacts its metal sleeve 6 with the plastic sleeve 2 of the impeller 1. When the sleeve 2 rotates with the impeller 1, the pumped liquid passes in the area of the blades 8 located on the faceplate 9 and closed by a cover 7, is displaced by the blades of the impeller 1 into the glass 4 of the guide apparatus 3. In this case, the outer surface of the sleeve 2 and the inner surface sleeves 6 form a pair of friction of plastic with metal. This friction pair works with a constant coefficient of friction, since the composition of the plastic consists of a thermoplastic material with a filler having a uniform structure. In addition, the thermoplastic material has a lower modulus of elasticity, which allows such a pair of friction to reduce wear in an abrasive medium and quickly run into each other. Thermoplastic material has a significantly lower coefficient of friction when working with metals, which leads to a decrease in the friction power and the creation of favorable temperature conditions, to increase the overall durability of the pump stage.

Claims

1. The step of a submersible multistage centrifugal pump, comprising an impeller with a sleeve and a guiding apparatus, consisting of a glass, upper disk, metal sleeve, lower disk and blades, characterized in that the blades and sleeve are located on a separate faceplate mounted on the upper disk, and the lower disk is made in the form of a cover, while the impeller with the sleeve, the faceplate, blades and the cover are made of plastic.

2. The step of a submersible multistage centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the plastic consists of the following components:

Glass filler 10-50% Mineral substance Up to 15% Ftoroplast To 10% Molybdenum disulfide Up to 20% Graphite Up to 20% Thermoplastic material Rest