RU2627488C1 - Displacement roller pump - Google Patents
Displacement roller pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2627488C1 RU2627488C1 RU2016140945A RU2016140945A RU2627488C1 RU 2627488 C1 RU2627488 C1 RU 2627488C1 RU 2016140945 A RU2016140945 A RU 2016140945A RU 2016140945 A RU2016140945 A RU 2016140945A RU 2627488 C1 RU2627488 C1 RU 2627488C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- stage
- rotor
- profile
- pump
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
- F04C11/001—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
- F04C2/3446—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface
- F04C2/3447—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface the vanes having the form of rollers, slippers or the like
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к многоступенчатым объемным роликовым насосам, которые могут использоваться для подъема жидкости из нефтяных скважин.The invention relates to the field of engineering, namely to multi-stage volumetric roller pumps that can be used to lift fluid from oil wells.
Известен объемный роликовый насос, состоящий из статора с цилиндрической полостью и расположенного внутри него цилиндрического ротора меньшего диаметра. Ротор и статор не соосны, а их боковые поверхности имеют одну общую линию касания. Ротор вращается на валу и имеет пазы, в которые устанавливаются ролики, свободно перемещающиеся в пазах и скользящие по внутренней поверхности статора. Рабочая камера насоса образована внутренней поверхностью статора, внешней поверхностью ротора и соседними роликами. Изменение объема рабочей камеры происходит в процессе качения роликов по внутренней поверхности статора [патент №7686602 US, F01C 1/00, F03C 2/00, опубл. 30.03.2010].Known volumetric roller pump, consisting of a stator with a cylindrical cavity and a cylindrical rotor of a smaller diameter located inside it. The rotor and stator are not aligned, and their side surfaces have one common line of contact. The rotor rotates on the shaft and has grooves in which the rollers are installed, freely moving in the grooves and sliding along the inner surface of the stator. The working chamber of the pump is formed by the inner surface of the stator, the outer surface of the rotor and adjacent rollers. The change in the volume of the working chamber occurs in the process of rolling the rollers on the inner surface of the stator [patent No. 7686602 US,
При использовании описанного насоса в погружном исполнении с приводом от погружного электродвигателя несоосное расположение ротора и статора приводит к увеличению габарита нефтедобывающей установки, что является главным недостатком аналога.When using the described pump in a submersible design driven by a submersible motor, the misaligned location of the rotor and stator leads to an increase in the size of the oil production unit, which is the main disadvantage of the analogue.
В качестве прототипа заявляемого изобретения выбрана конструкция объемного роликового насоса, состоящего из корпуса-статора, сформированного цилиндрическим корпусом и внутренними боковыми серповидными вкладышами, и соосного со статором ротора. Ротор имеет пазы с размещенными в них цилиндрическими роликами, которые при вращении ротора выдвигаются из паза или вдвигаются внутрь него в зависимости от расстояния до внутренней стенки статора [патент WO 94/16198, опубл. 21.07.1994]. За счет вкладышей, примыкающих к корпусу, в статоре образуется внутренняя полость вытянутой формы. Вблизи входных кромок вкладышей расположены зоны всасывания, вблизи выходных кромок - зоны нагнетания. Торцевые крышки замыкают рабочие камеры сверху и снизу. Входной канал для потока, выполненный вдоль вала ротора, гидравлически связан с зонами всасывания с помощью каналов в роторе. Выходные каналы, гидравлически связанные с зонами нагнетания, направляют жидкость за пределы корпуса-статора через радиальные каналы в его боковой стенке.As a prototype of the claimed invention, the design of a volumetric roller pump consisting of a stator casing formed by a cylindrical casing and internal side crescent inserts and a rotor coaxial with the stator is selected. The rotor has grooves with cylindrical rollers located in them, which when the rotor rotates extend out of the groove or move into it depending on the distance to the inner wall of the stator [patent WO 94/16198, publ. July 21, 1994]. Due to the liners adjacent to the housing, an elongated internal cavity is formed in the stator. Suction zones are located near the input edges of the liners, and discharge zones are located near the output edges. End covers close working chambers from above and from below. An inlet channel for the flow, made along the rotor shaft, is hydraulically connected to the suction zones using channels in the rotor. The output channels, hydraulically connected to the discharge zones, direct the fluid outside the stator housing through the radial channels in its side wall.
Недостаток описанного прототипа заключается в низкой надежности конструкции, связанной с наличием ударных воздействий на ролик в процессе его качения по внутренней поверхности полости статора, главным образом на входных и выходных кромках вкладышей, формирующих нецилиндрическую форму полости. Особенно заметно этот эффект проявляется при повышенной частоте вращения вала и наличии частиц механических примесей в перекачиваемой жидкости. Износ контактирующих поверхностей вследствие усталостных нагрузок приводит к расширению зазоров, и, следовательно, к увеличению перетечек внутри ступени, что негативно сказывается на ее эксплуатационных характеристиках. Кроме того, описанная конструкция не допускает простой возможности многоступенчатого исполнения, т.к. жидкость из области нагнетания передается в пространство за пределами корпуса, а входной канал в область всасывания следующей ступени проходит вдоль вала ротора. Сложность соединяющих каналов также снижает надежность насоса.The disadvantage of the described prototype is the low reliability of the design associated with the presence of impact on the roller during its rolling along the inner surface of the stator cavity, mainly on the input and output edges of the liners forming a non-cylindrical cavity shape. This effect is especially noticeable with an increased frequency of rotation of the shaft and the presence of particles of mechanical impurities in the pumped liquid. Wear of the contacting surfaces due to fatigue loads leads to an expansion of the gaps, and, consequently, to an increase in overflows inside the stage, which negatively affects its operational characteristics. In addition, the described design does not allow the simple possibility of multi-stage execution, because the liquid from the discharge area is transferred to the space outside the housing, and the inlet channel to the suction area of the next stage passes along the rotor shaft. The complexity of the connecting channels also reduces the reliability of the pump.
Задачей настоящего изобретения является разработка многоступенчатого роликового насоса погружного исполнения, имеющего высокую надежность.An object of the present invention is to provide a multi-stage submersible roller pump having high reliability.
Указанный технический результат достигается тем, что в объемном роликовом насосе, содержащим корпус-статор, установленный на валу с возможностью вращения во внутренней полости статора ротор с пазами, в которых размещены цилиндрические ролики, и торцевые крышки, замыкающие сверху и снизу рабочие камеры, образованные внешней поверхностью ротора, внутренней поверхностью статора и боковой поверхностью ролика, согласно изобретению насос выполнен многоступенчатым; верхняя торцевая крышка предыдущей ступени служит нижней торцевой крышкой для последующей ступени, соседние ступени размещены относительно друг друга с угловым смещением, обеспечивающим совмещение зоны нагнетания предыдущей ступени и зоны всасывания последующей ступени с помощью канала в торцевой крышке, а форма внутренней поверхности статора выполнена с монотонно меняющейся кривизной профиля, описываемого в полярной системе координат уравнением:The specified technical result is achieved by the fact that in the volumetric roller pump containing the stator housing mounted on the shaft with the possibility of rotation in the inner cavity of the stator, a rotor with grooves in which the cylindrical rollers are placed, and end caps closing the working chambers formed from above and below the rotor surface, the inner surface of the stator and the side surface of the roller, according to the invention, the pump is multi-stage; the upper end cover of the previous stage serves as the lower end cover for the next stage, adjacent stages are placed relative to each other with an angular displacement, which ensures that the discharge zone of the previous stage and the suction zone of the next stage are combined with the channel in the end cover, and the shape of the inner surface of the stator is monotonically changing the curvature of the profile described in the polar coordinate system by the equation:
где ρ - радиус-вектор профиля, ϕ - полярный угол, R - максимальный радиус профиля статора, r - минимальный радиус профиля статора.where ρ is the radius vector of the profile, ϕ is the polar angle, R is the maximum radius of the stator profile, r is the minimum radius of the stator profile.
Следует отметить, что при использовании в уравнении периодической функции sin 2 ϕ вместо cos 2 ϕ форма внутренней поверхности статора не изменится.It should be noted that when using the
Выполнение в торцевой крышке двух диаметрально расположенных по периферии каналов для потока разгружает вал от радиальных сил.The execution in the end cap of two diametrically located along the periphery of the channels for the flow unloads the shaft from radial forces.
Монотонное изменение кривизны профиля, формирующего внутреннюю поверхность статора, обеспечивает монотонное изменение ускорения при качении ролика по профилю, т.е. гарантирует отсутствие ударов (скачкообразных изменений ускорения), разрушающих контактирующие поверхности ролика и стенок статора.A monotonic change in the curvature of the profile forming the inner surface of the stator provides a monotonic change in acceleration when the roller rolls along the profile, i.e. guarantees the absence of impacts (spasmodic changes in acceleration) that destroy the contacting surfaces of the roller and the walls of the stator.
Многоступенчатость исполнения обеспечивает требуемый напор насоса для подъема жидкости из нефтяных скважин различной глубины.The multi-stage design provides the required pump head for lifting liquids from oil wells of various depths.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид ступени, разнесенный; на фиг. 2 - общий вид ступени в сборе с разнесенными торцевыми крышками; на фиг. 3. - общий вид сборки из трех ступеней с разнесенными крышками.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is an exploded perspective view of a step; in FIG. 2 is a general view of a step assembly with spaced end caps; in FIG. 3. - General view of the assembly of three steps with spaced covers.
Погружной роликовый насос состоит из ступеней, каждая из которых содержит статор в виде цилиндрического корпуса 1, имеющего профилированную нецилиндрическую внутреннюю поверхность 2, с размещенным в нем цилиндрическим ротором 3 с пазами 4 на внешней боковой поверхности, в которых установлены ролики 5. Внутри ротора 3 выполнено осевое отверстие 6 под вал со шпоночным пазом 7 для его фиксации. К корпусу 1 прижаты верхняя и нижняя торцевые крышки 8 одинаковой формы в виде диска с центральным отверстием 9 для вала и двумя диаметрально расположенными периферийными сквозными каналами 10. Соседние ступени смещены относительно друг друга в угловом направлении таким образом, что канал 10 сообщает зону нагнетания предыдущей ступени с зоной всасывания последующей ступени (фиг. 1, 3). При этом крышка 8 является общей для двух ступеней. Такое расположение позволяет уменьшить гидравлические потери при движении жидкости от ступени к ступени и обеспечить лучшее заполнение рабочей камеры, образованной частью поверхности 2, внешней поверхностью ротора 3, боковыми поверхностями соседних роликов 5 и торцевыми крышками 8. Предлагаемая двухпоточная компоновка разгружает вал от радиальных сил.Submersible roller pump consists of stages, each of which contains a stator in the form of a
Погружной роликовый насос работает следующим образом.Submersible roller pump operates as follows.
При запуске насоса ротор 3 (см. фиг. 2), расположенный в полости цилиндрического корпуса 1 с профилированной внутренней поверхностью 2, начинает вращать ролики 5. Под действием центробежной силы ролики 5 отбрасываются к статору 1 из пазов 4 ротора 3 и, достигая поверхности 2, имеющей сглаженный в соответствии с уравнением профиль с монотонно меняющейся кривизной, безударно перекатываются по ней, замыкая рабочие камеры, ограниченные частью поверхности 2, внешней поверхностью ротора 3, боковыми поверхностями двух соседних роликов 5 и торцевыми крышками 8. Качение роликов 5 по криволинейной гладкой поверхности 2 происходит с монотонным изменением ускорения, что способствует надежной работе и длительному сохранению работоспособности ступени. При перемещении ролика 5 от минимального радиуса r внутренней поверхности 2 корпуса 1 к максимальному R перекачиваемая жидкость поступает в рабочие камеры увеличивающегося объема за счет разрежения в области впускных каналов 11 нижней торцевой крышки 8. Одновременно с этим при перемещении противоположного ролика 5 от максимального радиуса R внутренней поверхности 2 корпуса 1 к минимальному r при уменьшении рабочих камер происходит нагнетание жидкости через выпускные каналы 12 в верхней торцевой крышке 8 в следующую ступень. Таким образом, обеспечиваются непрерывная подача рабочей жидкости и повышение давления от ступени к ступени. Полное отсутствие трения скольжения на всех контактирующих поверхностях приводит к увеличению времени безотказной работы насоса, а многоступенчатость исполнения обеспечивает требуемый напор насоса для подъема жидкости из нефтяной скважины произвольной глубины.When the pump starts, the rotor 3 (see Fig. 2), located in the cavity of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016140945A RU2627488C1 (en) | 2016-10-18 | 2016-10-18 | Displacement roller pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016140945A RU2627488C1 (en) | 2016-10-18 | 2016-10-18 | Displacement roller pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2627488C1 true RU2627488C1 (en) | 2017-08-08 |
Family
ID=59632447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016140945A RU2627488C1 (en) | 2016-10-18 | 2016-10-18 | Displacement roller pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2627488C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2740235C1 (en) * | 2020-09-07 | 2021-01-12 | Владимир Николаевич Благочиннов | Multichannel roller pump |
RU224933U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | DISPLAY ROLLER PUMP |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE145693C (en) * | ||||
WO1994016198A1 (en) * | 1993-01-07 | 1994-07-21 | Grupping Arnold W | Downhole roller vane motor and roller vane pump |
US20010055537A1 (en) * | 1997-10-21 | 2001-12-27 | Grupping Arnold W.J. | Downhole roller vane motor and roller vane pump |
US7686602B1 (en) * | 2004-02-26 | 2010-03-30 | Sauer Danfoss Inc. | Slippers for rollers in a roller vane pump |
RU2554664C2 (en) * | 2013-08-16 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Новомет-Пермь"(АО"Новомет-Пермь") | Multistage abrasion-proof guided-vane pump |
-
2016
- 2016-10-18 RU RU2016140945A patent/RU2627488C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE145693C (en) * | ||||
WO1994016198A1 (en) * | 1993-01-07 | 1994-07-21 | Grupping Arnold W | Downhole roller vane motor and roller vane pump |
US20010055537A1 (en) * | 1997-10-21 | 2001-12-27 | Grupping Arnold W.J. | Downhole roller vane motor and roller vane pump |
US7686602B1 (en) * | 2004-02-26 | 2010-03-30 | Sauer Danfoss Inc. | Slippers for rollers in a roller vane pump |
RU2554664C2 (en) * | 2013-08-16 | 2015-06-27 | Акционерное общество "Новомет-Пермь"(АО"Новомет-Пермь") | Multistage abrasion-proof guided-vane pump |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2740235C1 (en) * | 2020-09-07 | 2021-01-12 | Владимир Николаевич Благочиннов | Multichannel roller pump |
RU224933U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | DISPLAY ROLLER PUMP |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20180000808A (en) | Vane motor | |
EP3198119B1 (en) | Postive displacement gear pump | |
KR100552597B1 (en) | Volumetric rotary pump | |
RU2569992C1 (en) | Ryl hydraulic machine | |
RU2627488C1 (en) | Displacement roller pump | |
WO2017117141A1 (en) | Rotary hydraulic pump with esp motor | |
US20160230760A1 (en) | Positive displacement gear pump | |
RU2554664C2 (en) | Multistage abrasion-proof guided-vane pump | |
RU2671884C1 (en) | Submersible borehole pump with inlet screen | |
US2622538A (en) | Vane pump | |
CN106609753A (en) | Fusion rotor type oil pump and motor | |
EP2935891B1 (en) | Lubricant vane pump | |
RU192263U1 (en) | Vane pump | |
RU2419728C1 (en) | Vane-type oil pump | |
RU2557051C1 (en) | Friction pump for oil pumping | |
RU126383U1 (en) | Vane Rotary Pump | |
RU2564961C2 (en) | Vane-type pump | |
RU2536736C1 (en) | Gear wheel pump for fluid pumping | |
RU226027U1 (en) | ROTARY VANE PUMP | |
RU128678U1 (en) | SCREW MACHINE | |
RU2700972C1 (en) | Plate-type oil pump | |
RU2468253C1 (en) | Vane-type submersible pump | |
RU2532455C1 (en) | Rotor pump | |
RU2744877C2 (en) | Downhole pump unit with submersible multistage pump of rotor-piston type on the basis of ryl hydraulic machine | |
RU177656U1 (en) | SCREW MACHINE |