RU48375U1

RU48375U1 - SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL MULTI-STAGE PUMP

Info

Publication number: RU48375U1
Application number: RU2005111096/22U
Authority: RU
Inventors: А.С. Говберг
Original assignee: Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования (Црно)
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2005-10-10

Abstract

Используется: в погружных центробежных многоступенчатых насосах, предназначенных для подъема жидкости из скважин. Технический результат: повышение надежности насоса, упрощение сборки и увеличение срока его службы. Сущность полезной модели: Погружной центробежный многоступенчатый насос состоит из пакета ступеней. В каждом пакете ступеней размещен радиально-упорный подшипник скольжения, который содержит корпус, внутреннюю и наружную втулки, выполненными с кольцевыми буртами. Подшипник установлен таким образом, что торцевые поверхности внутренней втулки имеют возможность взаимодействия со ступицами рабочих колес верхней и нижней ступеней, собранных в пакеты, и буртом наружной втулки, которая жестко соединена с корпусом подшипника. На торцевой поверхности бурта наружной втулки выполнены радиальные каналы. Во втором варианте выполнения полезной модели в радиально-упорном подшипнике внутренняя втулка состоит из двух частей: собственно втулки и шайбы или втулки, выполненной с разными площадями торцевых поверхностей. Подшипник размещен в насосе таким образом, что верхняя меньшая торцевая поверхность шайбы или втулки взаимодействует со ступицей рабочего колеса верхней ступени, а нижняя большая ее торцевая поверхность контактирует с буртом наружной втулки подшипника.It is used: in submersible centrifugal multistage pumps designed for lifting fluid from wells. Effect: increase the reliability of the pump, simplify assembly and increase its service life. The essence of the utility model: Submersible centrifugal multistage pump consists of a package of stages. In each package of steps placed angular contact bearing, which contains a housing, inner and outer bushings made with ring collars. The bearing is mounted in such a way that the end surfaces of the inner sleeve have the ability to interact with the hubs of the impellers of the upper and lower stages, assembled in bags, and the collar of the outer sleeve, which is rigidly connected to the bearing housing. Radial channels are made on the end surface of the collar of the outer sleeve. In the second embodiment of the utility model in an angular contact bearing, the inner sleeve consists of two parts: the sleeve itself and the washer or sleeve made with different areas of the end surfaces. The bearing is placed in the pump in such a way that the upper smaller end surface of the washer or sleeve interacts with the impeller hub of the upper stage, and its lower large end surface contacts the shoulder of the outer bearing sleeve.

Description

Полезная модель относится к насосостроению и может быть использована в погружных центробежных многоступенчатых насосах для подъема жидкости из скважин.The utility model relates to pump engineering and can be used in submersible centrifugal multistage pumps for lifting liquids from wells.

Известен погружной многоступенчатый насос, состоящий из секций, каждая из которых содержит корпус, вал, концевые и промежуточные радиальные подшипники и рабочие органы, включающие в себя рабочие колеса и направляющие аппараты, с индивидуальными осевыми опорами, причем рабочие органы объединены в группы, каждая из которых снабжена осевой опорой, выполненной из материала повышенной износостойкости (см. описание к полезной модели, свидетельство №9905, МПК⁶ F04D 13/10, опубликовано 1999.05.16).Known submersible multistage pump, consisting of sections, each of which contains a housing, a shaft, end and intermediate radial bearings and working bodies, including impellers and guiding devices, with individual axial bearings, and the working bodies are combined into groups, each of which equipped with an axial support made of material of increased wear resistance (see the description of the utility model, certificate No. 9905, IPC ⁶ F04D 13/10, published 1999.05.16).

Недостатком известного насоса является то, что в процессе его работы под воздействием механических примесей, находящихся в перекачиваемой жидкости, происходит износ осевых опор по поверхностям их A disadvantage of the known pump is that during its operation under the influence of mechanical impurities located in the pumped liquid, the axial bearings wear on their surfaces

соприкосновения с рабочими органами. Учитывая тот факт, что в центробежном насосе осевые опоры являются еще и уплотнительными элементами, их износ приводит к возникновению перетока жидкости от нагнетания к всасыванию. Кроме того, известная конструкция не обеспечивает восприятия радиальных усилий, также влияющих на износ трущихся поверхностей рабочих органов насоса. Все эти факторы приводят к снижению надежности насоса и сокращению срока его службы.contact with working bodies. Given the fact that the axial bearings in the centrifugal pump are also sealing elements, their wear leads to the occurrence of a fluid flow from pumping to suction. In addition, the known design does not provide the perception of radial forces, also affecting the wear of the rubbing surfaces of the working bodies of the pump. All these factors lead to a decrease in the reliability of the pump and a reduction in its service life.

Известен также погружной центробежный насос, содержащий вал, на котором посредством ступиц насажены рабочие колеса с возможностью перемещения в осевом направлении, снабженные опорной шайбой и образующие группы ступеней, и направляющие аппараты, выполненные с буртом. Группы ступеней снабжены осевой опорой, состоящей из опорной шайбы рабочего колеса и вставки, расположенной в бурте направляющего аппарата, которые выполнены из материала повышенной износостойкости, причем ступицы рабочих колес расположены на валу с заданным осевым зазором (см. патент на полезную модель RU №35851 U1, МПК⁷ F 04 D 13/10, 04.09.2003).Also known is a submersible centrifugal pump containing a shaft on which impellers are mounted with hubs with the possibility of movement in the axial direction, equipped with a support washer and forming groups of steps, and guiding devices made with a shoulder. The groups of steps are equipped with an axial support, consisting of a supporting washer of the impeller and an insert located in the shoulder of the guide apparatus, which are made of high wear resistance material, and the hubs of the impellers are located on the shaft with a given axial clearance (see patent for utility model RU No. 35851 U1 , IPC ⁷ F 04 D 13/10, 09/04/2003).

Конструкция данного насоса позволяет уменьшить усилия на опорные шайбы рабочих колес и повысить надежность уплотнения в контакте опорной шайбы с направляющим аппаратом.The design of this pump allows to reduce the efforts on the supporting washers of the impellers and to increase the reliability of the seal in contact of the supporting washer with the guide apparatus.

Однако, при работе насоса с высокими оборотами вращения вала, например, в случае использования вентильного привода, воздействия осевых и радиальных усилий на контактирующие поверхности рабочих органов However, when the pump is operating with high shaft rotations, for example, in the case of using a valve actuator, the effect of axial and radial forces on the contacting surfaces of the working bodies

насоса увеличиваются. В результате, при наличии механических примесей в перекачиваемой жидкости, процесс разрушения соприкасающихся поверхностей рабочих колес и направляющих аппаратов с осевыми опорами происходит более интенсивно. Это приводит к снижению надежности работы насоса и уменьшению срока его службы.pump increase. As a result, in the presence of mechanical impurities in the pumped liquid, the process of destruction of the contacting surfaces of the impellers and guide vanes with axial bearings occurs more intensively. This leads to a decrease in the reliability of the pump and a decrease in its service life.

Известен погружной многоступенчатый центробежный насос для добычи нефти, состоящий из пакета ступеней, каждый из которых включает в себя от 4 до 10 ступеней и имеет свою осевую и радиальную опоры (см. международный транслятор «Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти» под научной редакцией акад. РАЕН В.Ю.Алекперова и акад. РИА В.Я.Кершенбаума, М. 1999 г., с.259-260).Known submersible multistage centrifugal pump for oil production, consisting of a package of stages, each of which includes from 4 to 10 stages and has its own axial and radial bearings (see the international translator "Installing submersible centrifugal pumps for oil production" under the scientific edition of Acad. RAEN V.Yu. Alekperova and academician of RIA V.Ya. Kershenbaum, M. 1999, p. 259-260).

Недостатком данной конструкции является значительное усложнение сборки насоса, связанной с необходимостью размещения и закрепления в насосе отдельных узлов - осевых и радиальных подшипников.The disadvantage of this design is a significant complication of the pump assembly, associated with the need to place and secure in the pump individual units - axial and radial bearings.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение максимальной разгрузки индивидуальных осевых опор ступеней при работе насоса с высокими оборотами вращения вала и перекачивании жидкости с высоким содержанием механических примесей.The task to which the proposed utility model is directed is to ensure maximum unloading of the individual axial bearings of the steps during operation of the pump with high shaft speeds and pumping liquids with a high content of mechanical impurities.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение надежности насоса, упрощение его сборки и увеличение срока службы.The technical result, the achievement of which the claimed solution is directed, is to increase the reliability of the pump, simplify its assembly and increase the service life.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в погружном центробежном многоступенчатом насосе, состоящем из секций насоса, каждая из которых содержит корпус, вал, концевые и промежуточные радиальные подшипники и пакеты ступеней, включающие в себя рабочие колеса, направляющие аппараты и индивидуальные осевые опоры, согласно полезной модели, в каждом пакете ступеней размещен радиально-упорный подшипник скольжения, который содержит корпус, внутреннюю и наружную втулки с кольцевыми буртами, причем подшипник установлен таким образом, что торцевые поверхности его внутренней втулки имеют возможность взаимодействия со ступицами рабочих колес верхней и нижней ступеней, собранных в пакеты, и буртом наружной втулки, которая жестко соединена с корпусом подшипника, при этом на торцевой поверхности бурта наружной втулки выполнены радиальные каналы.The specified technical result is achieved due to the fact that in a submersible centrifugal multistage pump, consisting of pump sections, each of which contains a housing, a shaft, end and intermediate radial bearings and stage packages, including impellers, guide vanes and individual axial bearings, according to the utility model, in each package of steps an angular contact sliding bearing is placed, which comprises a housing, inner and outer bushings with ring collars, the bearing being mounted they way that end surfaces of the inner sleeve have an opportunity to interact with the impeller hub upper and lower stages, assembled into packets, and the shoulder of the outer sleeve, which is rigidly connected to the bearing housing, wherein the shoulder on the end surface of the outer bushing provided with radial channels.

Погружной центробежный многоступенчатый насос, согласно второму варианту исполнения полезной модели, снабжен радиально-упорным подшипником скольжения, у которого внутренняя втулка состоит из двух составных частей, одна из которых является собственно внутренней втулкой, а вторая ее часть представляет собой шайбу или втулку, выполненную с разными площадями торцевых поверхностей, составные части внутренней втулки установлены на валу насоса относительно друг друга с заданным зазором, при этом верхняя меньшая торцевая поверхность шайбы или втулки имеет возможность взаимодействия со ступицей рабочего колеса верхней The submersible centrifugal multistage pump, according to the second embodiment of the utility model, is equipped with an angular contact bearing, in which the inner sleeve consists of two components, one of which is the internal sleeve itself, and the second part is a washer or sleeve made with different areas of the end surfaces, the components of the inner sleeve are mounted on the pump shaft relative to each other with a given clearance, while the upper smaller end surface of the washer Whether the sleeve has the ability to interact with the impeller hub upper

ступени, а нижняя большая ее торцевая поверхность контактирует с торцевой поверхностью бурта наружной втулки подшипника.steps, and its lower large end surface is in contact with the end surface of the shoulder of the outer sleeve of the bearing.

Предложенное техническое решение поясняется чертежом, где:The proposed technical solution is illustrated in the drawing, where:

На фиг.1 представлен погружной центробежный многоступенчатый насос с первым вариантом выполнения радиально-упорного подшипника,Figure 1 presents a submersible centrifugal multistage pump with a first embodiment of an angular contact bearing,

На фиг.2 представлен погружной центробежный многоступенчатый насос со вторым вариантом выполнения радиально-упорного подшипника.Figure 2 presents a submersible centrifugal multistage pump with a second embodiment of an angular contact bearing.

Погружной центробежный многоступенчатый насос в первом варианте исполнения (фиг.1) содержит вал 1 и ступени А, В, С, собранные в корпусе 2. Каждая ступень состоит из рабочего колеса 3, закрепленного на валу 1, и направляющего аппарата 4, закрепленного в корпусе 2 насоса. Направляющий аппарат 4 выполнен в виде единой детали и состоит из нижнего диска 5 со ступицей 6 и верхнего диска 7 со стаканом 8. Между дисками 5 и 7 размещены лопатки, образующие каналы 9 направляющего аппарата 4. Рабочее колесо 3 также представляет собой единую деталь и содержит основной диск 10 со ступицей 11 и покрывной диск 12. Между дисками 10 и 12 также выполнены лопатки, образующие проточную часть 13 рабочего колеса 3. Для уменьшения силы трения между контактирующими поверхностями рабочего 3 колеса и направляющего аппарата 4 в ступени установлены индивидуальные осевые опоры 29 и 30. Ступени А, В, С объединены в пакеты и размещены на валу 1 с заданными осевыми расстояниями между ступицами 11 рабочих колес 3. В каждом пакете ступеней установлен радиально - упорный подшипник 14, который состоит The submersible centrifugal multistage pump in the first embodiment (Fig. 1) contains a shaft 1 and stages A, B, C assembled in the housing 2. Each stage consists of an impeller 3, mounted on the shaft 1, and a guide apparatus 4, mounted in the housing 2 pumps. The guide apparatus 4 is made in the form of a single part and consists of a lower disk 5 with a hub 6 and an upper disk 7 with a glass 8. Between the disks 5 and 7 there are blades forming the channels 9 of the guide apparatus 4. The impeller 3 is also a single part and contains the main disk 10 with the hub 11 and the cover disk 12. Between the disks 10 and 12, blades are also formed forming the flow part 13 of the impeller 3. To reduce the friction force between the contacting surfaces of the impeller 3 and the guide device 4, a stage is installed individual axial bearings 29 and 30. Steps A, B, C are combined into packets and has a shaft 1 with predetermined axial distances between the hubs 11 of impellers 3. stages in each package installed radial - axial bearing 14, which consists

из корпуса 15, внутренней втулки 16 и наружной втулки 17. Втулки 16 и 17 подшипника 14 выполнены соответственно с кольцевыми буртами 18 и 19 и размещены таким образом, что торцевая поверхность 20 бурта 18 внутренней втулки 16 через верхнюю дополнительную втулку 21 контактирует со ступицей 12 рабочего колеса верхней ступени В, а торцевая поверхность бурта 22 наружной втулки 17, выполненная с радиальными каналами 23, контактирует с буртом 18 внутренней втулки 16. Между ступицей 11 рабочего колеса нижней ступени С и торцами втулок 16 и 17 установлена втулка 24 с опорной шайбой 25.from the housing 15, the inner sleeve 16 and the outer sleeve 17. The bushings 16 and 17 of the bearing 14 are respectively made with annular collars 18 and 19 and are arranged in such a way that the end surface 20 of the collar 18 of the inner sleeve 16 contacts the working hub 12 through the upper additional sleeve 21 the wheels of the upper stage B, and the end surface of the shoulder 22 of the outer sleeve 17, made with radial channels 23, is in contact with the shoulder 18 of the inner sleeve 16. Between the hub 11 of the impeller of the lower stage C and the ends of the bushings 16 and 17, a sleeve 24 with supports puck 25.

В погружном центробежном многоступенчатом насосе, выполненном по второму варианту (фиг.2), внутренняя втулка 16 состоит из двух отдельных частей: собственно самой втулки и шайбы или втулки 26, выполненной с различными площадями торцевых поверхностей 27, 28. Втулка 16 и шайба 26 размещены на валу относительно друг друга с заданным зазором. При этом шайба 26, как и в первом варианте, через дополнительную втулку 21 своей верхней торцевой поверхностью 27, имеющей меньшую площадь, связана со ступицей 11 рабочего колеса 3 верхней ступени В, а нижней торцевой поверхностью, имеющей большую площадь, контактирует с торцевой поверхностью бурта наружной втулки подшипника нижние торцы втулок 16 и 17 через втулку 24 и упорную шайбу 25 связаны со ступицей 11 рабочего колеса нижней ступени С.In the submersible centrifugal multistage pump, made according to the second embodiment (figure 2), the inner sleeve 16 consists of two separate parts: the sleeve itself and the washer or sleeve 26, made with different areas of the end surfaces 27, 28. The sleeve 16 and the washer 26 are placed on the shaft relative to each other with a given clearance. In this case, the washer 26, as in the first embodiment, through its additional sleeve 21 with its upper end surface 27 having a smaller area, is connected to the hub 11 of the impeller 3 of the upper stage B, and the lower end surface having a large area is in contact with the end surface of the collar the outer sleeve of the bearing the lower ends of the bushings 16 and 17 through the sleeve 24 and the thrust washer 25 are connected with the hub 11 of the impeller of the lower stage C.

При работе погружного центробежного многоступенчатого насоса, перекачиваемая жидкость под действием лопастей рабочего колеса 3, When operating a submersible centrifugal multistage pump, the pumped liquid under the action of the impeller blades 3,

вращающегося вместе с валом 1, нижней ступени С приобретает кинетическую энергию, которая затем преобразуется в энергию напора при прохождении жидкости через неподвижные каналы переменного сечения направляющего аппарата 4, закрепленного в корпусе 2. Далее перекачиваемая жидкость поступает на лопасти рабочего колеса следующей ступени В и процесс преобразования энергии повторяется. Возникающие при работе насоса усилия, действующее на рабочие колеса 3, воспринимаются вначале индивидуальными опорами 29, 30 в каждой ступени А, В и С, а затем радиально-упорным подшипником 14, размещенным в нижней части пакета ступеней. При этом осевые усилия, действующее при нормальном режиме работы насоса сверху вниз, от ступицы 11 рабочего колеса 3, верхней ступени В через втулку 21 и бурт 18 внутренней втулки 16, закрепленной на валу 1, передаются на бурт 19 наружной втулки 17, закрепленной неподвижно в корпусе 15 подшипника. По мере износа индивидуальных опор 29, 30 рабочее колесо перемещается вдоль вала, оставаясь прижатым вниз. При работе насоса в режиме «всплытия» рабочих колес 3 осевые силы могут быть направлены снизу вверх. В этом случае осевые усилия от ступицы 11 нижнего пакета ступеней С будут передаваться через втулку 24 и опорную шайбу 25 на нижние торцевые поверхности втулок 16 и 17 подшипника. Радиальные усилия от вала 1, также воспринимаются внутренней втулкой 16 и по контактирующим поверхностям передаются на наружную втулку 17. Смазка контактирующих поверхностей внутренней втулки 16 и наружной втулки 17 подшипника осуществляется благодаря радиальным каналам 23, rotating together with the shaft 1, the lower stage C acquires kinetic energy, which is then converted into energy of the head when the fluid passes through the fixed channels of variable cross section of the guide apparatus 4 fixed in the housing 2. Next, the pumped liquid enters the impeller blades of the next stage B and the conversion process energy is repeated. The forces arising during the operation of the pump acting on the impellers 3 are first perceived by individual bearings 29, 30 in each stage A, B and C, and then by an angular contact bearing 14 located at the bottom of the stage package. In this case, the axial forces acting during normal operation of the pump from top to bottom, from the hub 11 of the impeller 3, the upper stage B through the sleeve 21 and the shoulder 18 of the inner sleeve 16, mounted on the shaft 1, are transmitted to the shoulder 19 of the outer sleeve 17, fixed stationary in bearing housing 15. As the individual bearings 29, 30 wear, the impeller moves along the shaft, remaining pressed down. When the pump is in the mode of "ascent" of the impellers 3, the axial forces can be directed from bottom to top. In this case, the axial forces from the hub 11 of the lower package of steps C will be transmitted through the sleeve 24 and the support washer 25 to the lower end surfaces of the bearing bushes 16 and 17. Radial forces from the shaft 1 are also perceived by the inner sleeve 16 and are transmitted along the contacting surfaces to the outer sleeve 17. The contact surfaces of the inner sleeve 16 and the outer bearing sleeve 17 are lubricated due to the radial channels 23,

выполненным на торцевой поверхности бурта 19 наружной втулки 17. В результате осуществляется разгрузка осевых опор 29 и 30, что обеспечивает их износостойкость при перекачивании жидкости с повышенным содержанием механических примесей и при работе насоса на высоких оборотах вращения вала. А с учетом того, что внутренняя втулка 16 и наружная втулка 17 выполнены из износостойкого материала, обеспечивается повышение надежности и долговечности работы погружного многоступенчатого центробежного насоса.made on the end surface of the collar 19 of the outer sleeve 17. As a result, the axial bearings 29 and 30 are unloaded, which ensures their wear resistance when pumping liquids with a high content of mechanical impurities and when the pump is operating at high shaft speeds. And taking into account the fact that the inner sleeve 16 and the outer sleeve 17 are made of wear-resistant material, the reliability and durability of the submersible multistage centrifugal pump are improved.

В погружном центробежном насосе, выполненном по второму варианту, осевые усилия, возникающие на рабочем колесе 3, передаются на торец собственно внутренней втулки 16 через шайбу или втулку 26, а радиальные усилия от вала воспринимаются цилиндрической поверхностью внутренней втулки 16 радиально-упорного подшипника. Такой вариант исполнения позволяет улучшить смазку контактирующих поверхностей подшипника во время работы насоса и упростить его сборку, за счет исключения необходимости в точном взаиморасположении контактирующих торцевых и цилиндрических поверхностей.In the submersible centrifugal pump, made according to the second embodiment, the axial forces arising on the impeller 3 are transmitted to the end face of the inner sleeve 16 itself through the washer or sleeve 26, and the radial forces from the shaft are perceived by the cylindrical surface of the inner sleeve 16 of the angular contact bearing. This embodiment makes it possible to improve the lubrication of the contacting surfaces of the bearing during operation of the pump and to simplify its assembly, by eliminating the need for precise relative positioning of the contacting end and cylindrical surfaces.

Claims

1. Submersible multistage centrifugal pump, consisting of sections, each of which contains a housing, a shaft, end and intermediate radial bearings and stages, including impellers and guide vanes, with individual axial bearings, and the stages are combined into packages, characterized in that in each package of pump stages there is placed an angular contact sliding bearing, which contains a housing, inner and outer bushings with ring collars, and the bearing is mounted so that the end faces The parts of the inner sleeve have the ability to interact with the hubs of the impellers of the upper and lower stages, assembled in packages of stages, and the shoulder of a stationary outer sleeve, which is rigidly connected to the bearing housing, while radial channels are made on the end surface of the shoulder of the outer sleeve.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the inner sleeve of the angular contact bearing consists of two components, one of which is actually the inner sleeve, and the second part is a washer or sleeve made with different areas of the end surfaces, components the inner sleeve is mounted on the pump shaft relative to each other with a given clearance, while the upper smaller end surface of the washer / sleeve has the ability to interact with the hub of the impeller of the upper stage, and the lower one is larger its end surface abuts the end surface of the outer collar of the bearing sleeve.