RU2319862C2 - Многофазный винтовой насос - Google Patents
Многофазный винтовой насос Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319862C2 RU2319862C2 RU2006108278/06A RU2006108278A RU2319862C2 RU 2319862 C2 RU2319862 C2 RU 2319862C2 RU 2006108278/06 A RU2006108278/06 A RU 2006108278/06A RU 2006108278 A RU2006108278 A RU 2006108278A RU 2319862 C2 RU2319862 C2 RU 2319862C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- housing
- oil
- suction
- pump
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
Abstract
Использование: для перекачки газожидкостных сред. Насос содержит, по меньшей мере, один подающий винт, заключенный в корпус с боковыми крышками и масляными картерами в них, один всасывающий патрубок и, по меньшей мере, один напорный патрубок. Вал подающего винта опирается на подшипниковые опоры, изолированные от полости всасывания торцовыми уплотнениями. Между подшипниковыми опорами, торцовыми уплотнениями, валом и корпусом образована кольцевая полость, сообщенная посредством каналов, выполненных в корпусе, с системой охлаждения. Участок вала в этой зоне выполнен двухступенчатым, и каждая ступень опоясана рядом отверстий, которые сообщены между собой. Ступень с большим диаметром расположена под уплотнениями. Кольцевая полость отделена от подшипниковой опоры с помощью плавающей втулки, установленной концентрично ступени вала меньшего диаметра с минимальным щелевым зазором и закрепленной в корпусе подвижно в радиальном направлении. Система охлаждения содержит контур с масляным насосом, линия нагнетания которого соединена с кольцевой полостью, а линия всасывания - с масляным картером через канал в боковой крышке. Повышается надежность работы насоса путем увеличения долговечности работы уплотнений и упрощения конструкции. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к насосостроению, а именно к винтовым насосам для перекачки газожидкостных сред, например сырой нефти и природного газа, в условиях, когда доля каждой фракции меняется от нуля до 100%.
Известен многофазный винтовой насос, содержащий корпус с всасывающим и напорным патрубками, сообщенными соответственно с полостями всасывания и нагнетания, подающие винты, установленные в корпусе и опирающиеся своими валами на подшипниковые опоры, изолированные от полости всасывания торцовыми уплотнениями, пары трения которых образованы поджатыми один к другому кольцами, одно их которых прикреплено неподвижно к корпусу, а другое - к вращающемуся валу, а кольцевая полость, образованная между подшипниковыми опорами, торцовыми уплотнениями, валом и корпусом, сообщена посредством каналов, выполненных в корпусе, с автономной термосифонной системой охлаждения (с безнапорной буферной системой) (проспект фирмы Борнеманн "Мультифазные насосы и системы" от 05.99 г, стр.3, 4).
Недостатком известного технического решения является недолговечность работы уплотнений при перекачивании газожидкостной смеси с большим количеством газа и малым содержанием жидкой фазы.
Поскольку применяемые в насосе уплотнения являются уплотнениями внешнего охлаждения и охлаждаются, в основном, перекачиваемой насосом рабочей жидкостью, то при ее небольшом количестве отвод теплоты, возникающий в результате трения контактирующих поверхностей элементов уплотнения, недостаточен. Кроме того, внутренняя кольцевая полость, связанная с термосифонной системой охлаждения, расположена на некотором удалении от пары трения, поэтому процесс отвода тепла и с внутренней стороны уплотнения при длительной работе в условиях полусухого трения недостаточно эффективен. Это приводит к перегреву уплотнений, быстрому износу и, в конечном итоге, - к разрушению насоса.
Указанные недостатки частично устранены в многофазном винтовом насосе, содержащем, по меньшей мере, один подающий винт, заключенный в корпус с боковыми крышками с масляными картерами в них, имеющий, по меньшей мере, один всасывающий патрубок и, по меньшей мере, один напорный патрубок, причем всасывающий патрубок сообщен с полостью всасывания, размещенной перед подающим винтом, а напорный патрубок сообщен с полостью нагнетания, расположенной за подающим винтом. Вал винта опирается на подшипниковые опоры, изолированные от полости всасывания торцовыми уплотнениями, пары трения которых образованы кольцами, одно из которых прикреплено неподвижно к корпусу, а другое - к валу, а кольцевая полость, образованная между подшипниковыми опорами, торцовыми уплотнениями, валом и корпусом, сообщена посредством каналов, выполненных в корпусе, с автономной термосифонной системой охлаждения. Участок вала подающего винта, заключенный между торцовыми уплотнениями и подшипниковыми опорами, выполнен двухступенчатым и опоясан двумя рядами радиальных отверстий, из которых один ряд со стороны подшипниковых опор выполнен на ступени вала с меньшим диаметром, а другой расположен напротив торцовых уплотнений и выполнен на ступени с большим диаметром и отверстия сообщены между собой через канал, выполненный по оси вала.
Благодаря дополнительной циркуляции жидкости через радиальные отверстия вала улучшается процесс отвода тепла из зоны трения с внутренней стороны уплотнения (см. патент РФ № 2213265, МПК F04С 2/16, опубл. 27.09.2003).
Данное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков и принято за прототип.
Однако безнапорная термосифонная система охлаждения при повышении давления среды в полости всасывания насоса не препятствует проникновению утечек перекачиваемой насосом рабочей среды в кольцевую полость уплотнения. Это происходит при перекачивании продукции скважин добычи нефти и газа, когда давление среды превышает атмосферное. При этом так называемые нормированные утечки среды смешиваются с жидкостью термосифонной системы, загрязняют ее и далее проникают в подшипниковую зону. С утечками в притертые поверхности пар трения заносятся также частицы песка и другие твердые включения среды, которые изнашивают трущиеся поверхности, что нарушает герметичность уплотнения, а это, в свою очередь, связано с опасностью разрушения насоса.
Кроме того, наличие достаточно протяженного осевого канала, связывающего радиальные отверстия и выполняемого от концов валов, технологически трудоемко, что усложняет конструкцию, а также удлиняет путь циркуляции жидкости и снижает интенсивность отвода тепла из уплотнения.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы насоса путем увеличения долговечности работы уплотнений и упрощения конструкции.
Для достижения этого технического результата предлагается многофазный винтовой насос с, по меньшей мере, одним подающим винтом, заключенным в корпус с боковыми крышками и масляными картерами в них, имеющий, по меньшей мере, один всасывающий патрубок и, по меньшей мере, один напорный патрубок, причем всасывающий патрубок сообщен с полостью всасывания, размещенной перед подающим винтом, а напорный патрубок сообщен с полостью нагнетания, расположенной за подающим винтом, вал которого опирается на подшипниковые опоры, изолированные от полости всасывания торцовыми уплотнениями, пары трения которых образованы кольцами, одно из которых прикреплено неподвижно к корпусу, а другое - к валу, при этом между подшипниковыми опорами, торцовыми уплотнениями, валом и корпусом образована кольцевая полость, сообщенная посредством каналов, выполненных в корпусе, с системой охлаждения, а участок вала в этой зоне выполнен двухступенчатым, и каждая ступень опоясана рядом отверстий, которые сообщены между собой, причем ступень с большим диаметром расположена под уплотнениями.
В отличие от известного в предлагаемом насосе кольцевая полость отделена от подшипниковой опоры с помощью плавающей втулки, установленной концентрично ступени вала меньшего диаметра с минимальным щелевым зазором и закрепленной в корпусе подвижно в радиальном направлении, а система охлаждения содержит контур с масляным насосом, линия нагнетания которого соединена с кольцевой полостью, а линия всасывания - с масляным картером через канал в боковой крышке.
Кроме того, масляный насос установлен на боковой крышке и соединен с валом многофазного насоса.
На концах валов в зоне крышек установлены разбрызгивающие диски, взаимодействующие с маслом картера, причем боковые крышки выполнены с охлаждающими ребрами.
Новым является также и то, что ступени вала соединены отверстиями, выполненными под углом к оси вала и пересекающимися друг с другом.
Благодаря введению новых признаков давление масла в кольцевой полости уплотнений превышает давление перекачиваемой среды и тем самым препятствует проникновению частиц абразива в контактные поверхности пар трения. При этом постоянная циркуляция масла через образованный по валу щелевой зазор в сторону подшипниковых опор обеспечивает проточное охлаждение внутренней зоны уплотнений, достаточное в период прокачивания газовых фаз среды. Кроме того, наклонные к оси вала отверстия увеличивают интенсивность охлаждения непосредственно в зоне трения.
Предлагаемый многофазный винтовой насос иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1 и 2:
- на фиг.1 дан продольный разрез насоса,
- на фиг.2 - поперечный разрез по А-А.
Винтовой насос содержит корпус 1, внутри которого в качестве рабочих органов размещены две пары подающих винтов, находящихся в бесконтактном зацеплении друг с другом и вращающихся в противоположных направлениях. Каждая пара включает один правозаходный винт 2 и один левозаходный - 3. Корпус насоса снабжен двумя всасывающими патрубками 4, сообщенными с полостями всасывания 5, которые размещены перед подающими винтами, и центральным напорным патрубком 6, сообщенным с полостью нагнетания 7, размещенной за подающими винтами. Корпус снабжен боковыми крышками 8 с масляными картерами и с охлаждающими ребрами 9. В зоне крышек размещены шестерни связи 10 и разбрызгивающие диски 11.
Валы 12 винтов 2, 3 опираются на подшипники 13, которые изолированы от полости всасывания торцовыми уплотнениями 14.
Уплотнение (фиг.2) состоит из установленного на валу и вращающегося с ним кольца 15, поджатого пружиной 16 к неподвижному кольцу 17, установленному в корпусе. Неподвижное кольцо 17 и вращающееся с валом кольцо 15 образуют между собой пару трения, изолирующую подшипниковые опоры 13 от полости всасывания. Между подшипниковой опорой и уплотнением образована кольцевая полость 18, которая отделена от подшипников плавающей втулкой 19, зафиксированной в корпусе от проворота штифтом 20. Стопорным кольцом 21 втулка закреплена в корпусе с возможностью радиального перемещения и самоустановки по валу с минимальным щелевым зазором, который с учетом температурных деформаций и погрешностей изготовления сопрягаемых деталей выбирается в пределах 0,03÷0,05 мм. Вал 12 выполнен двухступенчатым, с меньшим диаметром d1, сопряженным с плавающей втулкой 19, и большим - d2, расположенным под уплотнением. Ступени вала соединены между собой наклонными к оси вала отверстиями 22.
Кольцевая полость 18 через подводящий в корпусе канал 23 сообщена трубопроводом 24 с системой охлаждения, в которую входит маслонасос 25, установленный на боковой крышке 8 соосно с валом 12 и соединенный с ним приводом. Линия нагнетания 26 маслонасоса соединена с кольцевой полостью 18, а линия всасывания 27 - с масляным картером 28 через канал 29 в боковой крышке.
Винтовой насос работает следующим образом.
При вращении подающих винтов 2, 3 поток жидкости и газа через всасывающие патрубки 5 поступает в полости всасывания 6, перемещается винтами и через напорный патрубок 7 поступает к потребителю. Поток жидкости при прохождении через полость всасывания охлаждает с наружной стороны контактирующие между собой кольца 15, 17 уплотнения. Кроме того, в кольцевую полость 18 масляным насосом 25 подается под давлением масло для охлаждения уплотнения с внутренней стороны. Через щелевой зазор втулки 19 масло через подшипник 13 сливается в масляный картер 28, откуда забирается вновь насосом 25 и закачивается обратно во внутреннюю зону уплотнения. Таким образом обеспечивается напорная проточная циркуляция масла с давлением, превышающим давление перекачиваемой рабочей среды. Нормированные утечки масла, смазывающие и исключающие сухое трение контактирующих поверхностей пар трения колец 15, 17, стекают в полость всасывания и предохраняют зону трения от проникновения загрязнений из рабочей среды.
Интенсификация теплообмена в самой кольцевой полости 18 обеспечивается за счет дополнительной циркуляции жидкости через ряд отверстий 22, соединяющих ступени вала. Циркуляция возникает в результате разности центробежных сил, действующих при вращении вала на частицы жидкости в наклонных отверстиях от меньшего диаметра d1 к большему d2.
Диски 11, взаимодействуя с масляным картером 28, разбрызгивают масло, которое, стекая по стенкам боковых крышек 8, охлаждается с помощью оребренных поверхностей крышек. Это позволяет отказаться от дополнительных охладителей масла, учитывая минимальный расход масла через щелевой зазор втулки 19, и в то же время достаточный для смазки подшипников, шестерен и охлаждения уплотнений в период прохождения газовых фаз рабочей среды. Это упрощает конструкцию.
Таким образом, повышается надежность работы многофазного насоса путем увеличения срока службы уплотнений с использованием напорной системы охлаждения и интенсивного теплообмена внутренней зоны уплотнения.
Claims (4)
1. Многофазный винтовой насос с, по меньшей мере, одним подающим винтом, заключенным в корпус с боковыми крышками и масляными картерами в них, один всасывающий патрубок и, по меньшей мере, один напорный патрубок, причем всасывающий патрубок сообщен с полостью всасывания, размещенной перед подающим винтом, а напорный патрубок сообщен с полостью нагнетания, расположенной за подающим винтом, вал которого опирается на подшипниковые опоры, изолированные от полости всасывания торцовыми уплотнениями, пары трения которых образованы кольцами, одно из которых прикреплено неподвижно к корпусу, а другое - к валу, при этом между подшипниковыми опорами, торцовыми уплотнениями, валом и корпусом образована кольцевая полость, сообщенная посредством каналов, выполненных в корпусе, с системой охлаждения, а участок вала в этой зоне выполнен двухступенчатым и каждая ступень опоясана рядом отверстий, которые сообщены между собой, причем ступень с большим диаметром расположена под уплотнениями, отличающийся тем, что кольцевая полость отделена от подшипниковой опоры с помощью плавающей втулки, установленной концентрично ступени вала меньшего диаметра с минимальным щелевым зазором и закрепленной в корпусе подвижно в радиальном направлении, а система охлаждения содержит контур с масляным насосом, линия нагнетания которого соединена с кольцевой полостью, а линия всасывания - с масляным картером через канал в боковой крышке.
2. Многофазный винтовой насос по п.1, отличающийся тем, что масляный насос установлен на боковой крышке и соединен с валом многофазного насоса.
3. Многофазный винтовой насос по п.1, отличающийся тем, что на концах валов в зоне крышек установлены разбрызгивающие диски, взаимодействующие с маслом картера, а боковые крышки выполнены с охлаждающими ребрами.
4. Многофазный винтовой насос по п.1, отличающийся тем, что ступени вала соединены отверстиями, выполненными под углом к оси вала и пересекающимися друг с другом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006108278/06A RU2319862C2 (ru) | 2006-03-16 | 2006-03-16 | Многофазный винтовой насос |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006108278/06A RU2319862C2 (ru) | 2006-03-16 | 2006-03-16 | Многофазный винтовой насос |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006108278A RU2006108278A (ru) | 2007-09-27 |
RU2319862C2 true RU2319862C2 (ru) | 2008-03-20 |
Family
ID=38953713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006108278/06A RU2319862C2 (ru) | 2006-03-16 | 2006-03-16 | Многофазный винтовой насос |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2319862C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103603800A (zh) * | 2013-11-18 | 2014-02-26 | 孙忠海 | 一种简化功能的数控混输泵 |
-
2006
- 2006-03-16 RU RU2006108278/06A patent/RU2319862C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103603800A (zh) * | 2013-11-18 | 2014-02-26 | 孙忠海 | 一种简化功能的数控混输泵 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006108278A (ru) | 2007-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2693876C (en) | Thrust and intake chamber for pump | |
US8177236B2 (en) | Seal assembly | |
RU2589735C2 (ru) | Насос для перекачки расплавленного металла | |
US5288213A (en) | Pump having an internal pump | |
JP2834035B2 (ja) | ポンプ | |
CA2710863C (en) | Water lubricated line shaft bearing and lubrication system for a geothermal pump | |
US9377051B2 (en) | Duplex bearing device | |
RU2319862C2 (ru) | Многофазный винтовой насос | |
RU2287087C2 (ru) | Комбинированный центробежно-шестеренный насос | |
TWI788526B (zh) | 乾式真空泵 | |
RU25550U1 (ru) | Многофазный винтовой насос | |
RU2213265C1 (ru) | Многофазный винтовой насос | |
RU2241148C1 (ru) | Подшипник скольжения безмасленного типа с автономной системой смазки | |
RU205520U1 (ru) | Комбинированное уплотнение вала насоса | |
RU2810852C2 (ru) | Гидрозащитное устройство для погружного электродвигателя | |
RU2099618C1 (ru) | Торцовое бесконтактное уплотнение | |
SU1665091A1 (ru) | Центробежный насос | |
SU1562535A1 (ru) | Центробежный насос | |
RU2597719C2 (ru) | Устройство для перекачивания текучей среды | |
RU2237198C1 (ru) | Входной модуль погружного центробежного многоступенчатого насоса | |
RU2062360C1 (ru) | Шнекоцентробежный насос | |
RU65585U1 (ru) | Центробежный насос | |
SU1125392A1 (ru) | Опорно-уплотнительный узел турбомашины | |
RU38858U1 (ru) | Оседиагональный шнековый насос | |
RU2193653C2 (ru) | Газосепаратор центробежного насоса для добычи нефти из скважин |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080317 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100227 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120317 |