RU62671U1

RU62671U1 - DRIVING WHEEL OF A SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL PUMP

Info

Publication number: RU62671U1
Application number: RU2006109351/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Юткин; Алексей Анатольевич Гончаренко; Максим Олегович Чижиков
Original assignee: "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования (Црно)"
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-04-27

Abstract

Техническое решение относится к области машиностроения и может быть использовано в рабочем органе погружного центробежного насоса, предназначенного для подъема жидкости из скважин. Рабочее колесо погружного центробежного насоса, содержит ступицу с ведущим диском и ведомый диски, имеющий диаметр больший, чем ведущий диск. Между ведущим и ведомым дисками установлены лопатки, которые образуют проточную часть и выполнены на выходном участке с внешней кромкой, параллельной оси вращения рабочего колеса. Направляющая кромка ведомого диска рабочего колеса по периферии выполнена профилированной с началом закругления, при котором расстояние между крайними точками ведущего и ведомого дисков на выходном участке рабочего колеса равно высоте лопатки в проточной части. Это обеспечивает снижение гидравлических потерь и повышение напора без уменьшения КПД погружного центробежного насоса. 1 п. ф-лы, 1 ил.The technical solution relates to the field of engineering and can be used in the working body of a submersible centrifugal pump, designed to lift fluid from wells. The impeller of a submersible centrifugal pump contains a hub with a driving disk and a driven disk having a diameter larger than the driving disk. Between the leading and the driven discs, blades are installed that form the flow part and are made at the output section with an outer edge parallel to the axis of rotation of the impeller. The guiding edge of the driven disk of the impeller along the periphery is profiled with the beginning of the rounding, at which the distance between the extreme points of the driving and driven disks at the output section of the impeller is equal to the height of the blades in the flow part. This ensures a reduction in hydraulic losses and an increase in pressure without decreasing the efficiency of a submersible centrifugal pump. 1 p. Fs, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в качестве рабочего органа погружного центробежного насоса, предназначенного для подъема жидкости из скважины.The utility model relates to the field of engineering and can be used as a working body of a submersible centrifugal pump designed to lift fluid from a well.

Известно рабочее колесо погружного электронасосного агрегата, в котором радиально расположенные закрытые проточные каналы, за счет поворота своих выходных отверстий обеспечивают разворот потока перекачиваемой жидкости из радиального направления в осевое, что повышает напор насосного агрегата (см., например, патент RU №2122653, МПК⁶ F04D 13/08, от 09.04.1998).The impeller of a submersible electric pump assembly is known, in which radially located closed flow channels, by turning their outlet openings, provide a reversal of the pumped fluid flow from radial to axial direction, which increases the pressure of the pump assembly (see, for example, patent RU No. 21122653, IPC ⁶ F04D 13/08, dated 09/04/1998).

Недостатком указанного технического решения является то, что рабочее колесо в данном случае предназначено для работы в насосе без направляющего аппарата и имеет каналы проточной части выполненные радиально-конфузорными. Это приводит к увеличению сопротивления потоку, снижению всасывающей способности насоса и к гидравлическим потерям. Кроме того, конструктивное решение известного рабочего колеса The disadvantage of this technical solution is that the impeller in this case is designed to operate in a pump without a guiding apparatus and has flow path channels made radially confuser. This leads to an increase in flow resistance, a decrease in the suction capacity of the pump and to hydraulic losses. In addition, the design of the known impeller

предусматривает выполнение малого количества проточных каналов, что приводит к увеличению массы колеса.involves the implementation of a small number of flow channels, which leads to an increase in the mass of the wheel.

Перечисленные недостатки снижают надежность и КПД погружного центробежного насоса, а в случае его использования для подъема газожидкостной смеси, например, при добыче нефти из скважин, содержащийся в перекачиваемой жидкости попутный газ, приводит к неустойчивой работе насоса вплоть до срыва его подачи.These shortcomings reduce the reliability and efficiency of a submersible centrifugal pump, and if it is used to lift a gas-liquid mixture, for example, when producing oil from wells, the associated gas contained in the pumped liquid leads to unstable operation of the pump until its supply is interrupted.

Известна ступень погружного многоступенчатого насоса, в которой рабочее колесо насоса, содержит ведущий диск с закругленным профилем по периферии, ведомый диск, выполненный с большим диаметром, чем ведущий диск и, установленные между дисками, лопатки, образующие диффузорные каналы проточной части рабочего колеса и имеющие на выходном участке внешнюю кромку, параллельную оси вращения рабочего колеса (см., например, патент RU №2269032, МПК⁶ F04D 13/10, от 22.04.1992). В известной ступени поворот потока перекачиваемой жидкости из радиального направления в осевое обеспечивается за счет того, что лопатки рабочего колеса выполнены с выходными участками, выступающими за внешнюю кромку ведущего диска, которые образуют круговую решетку. Однако такое выполнение увеличивает массу рабочего колеса и усложняет технологию его изготовления.Known stage submersible multi-stage pump, in which the impeller of the pump contains a driving disk with a rounded profile on the periphery, a driven disk made with a larger diameter than the driving disk and installed between the disks, blades forming diffuser channels of the flow part of the impeller and having the output section of the outer edge parallel to the axis of rotation of the impeller (see, for example, patent RU No. 2269032, IPC ⁶ F04D 13/10, from 04/22/1992). In a known step, the rotation of the fluid flow from radial to axial is ensured by the fact that the impeller blades are made with output sections protruding beyond the outer edge of the drive disk, which form a circular grid. However, this embodiment increases the mass of the impeller and complicates the technology of its manufacture.

Технический результат, достигаемый при реализации предложенной полезной модели, состоит в повышении напора рабочего колеса без The technical result achieved by the implementation of the proposed utility model consists in increasing the pressure of the impeller without

снижения КПД, а так же снижении массы и упрощении технологии изготовления.reduction of efficiency, as well as weight reduction and simplification of manufacturing technology.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в рабочем колесе погружного центробежного насоса, содержащем ступицу с ведущим диском, ведомый диск, имеющий диаметр больший, чем ведущий диск, лопатки, установленные между дисками, образующие проточную часть рабочего колеса и выполненные на выходном участке с внешней кромкой, параллельной оси вращения рабочего колеса, согласно полезной модели, направляющая кромка ведомого диска рабочего колеса по периферии выполнена профилированной с началом закругления, при котором расстояние между крайними точками ведущего и ведомого дисков на выходном участке рабочего колеса равно высоте лопатки в проточной части.The specified technical result is achieved due to the fact that in the impeller of a submersible centrifugal pump containing a hub with a driving disk, a driven disk having a diameter larger than the driving disk, blades installed between the disks, forming the flow part of the impeller and made on the output section with an external edge parallel to the axis of rotation of the impeller, according to a utility model, the guiding edge of the driven disk of the impeller along the periphery is made profiled with the beginning of the rounding, at which the distance yanie between the extreme points of leading and trailing disks in the output portion of the impeller equal to the height of the blade in the flow section.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором представлен продольный разрез рабочего колеса,The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a longitudinal section of the impeller,

Рабочее колесо погружного центробежного насоса состоит из ступицы 1, посредством которой рабочее колесо размещено на валу 2 насоса, ведущего диска 3 и ведомого диска 4. Причем ведомый диск 4 выполнен с большим диаметром, чем ведущий диск 3. Между дисками 3 и 4 установлены лопатки 5, образующие проточную часть рабочего колеса и имеющие внешнюю кромку СВ, которая параллельна оси вращения рабочего колеса. На выходном участке рабочего колеса внутренняя кромка 6 ведущего диска 3 выполнена с закруглением, а периферийная часть направляющей кромки 7 ведомого диска 4 выполнена профилированной. Радиус закруглений R_vn The impeller of a submersible centrifugal pump consists of a hub 1, by means of which the impeller is placed on the shaft 2 of the pump, the drive disk 3 and the driven disk 4. Moreover, the driven disk 4 is made with a larger diameter than the driving disk 3. Blades 5 are installed between the disks 3 and 4 forming the flow part of the impeller and having an outer edge CB, which is parallel to the axis of rotation of the impeller. At the output section of the impeller, the inner edge 6 of the drive disk 3 is rounded, and the peripheral part of the guide edge 7 of the driven disk 4 is shaped. Curve Radius R_vn

внутренней кромки 6 ведущего диска 3 и радиус закругления R_nar профиля периферийной части направляющей кромки 7 ведомого диска 4 определены исходя из минимизации потерь напора при переходе жидкости из радиального направления движения в осевое по аналогии движения жидкости в изогнутых трубах и каналах (см., например, И.Е.Идельчик «Справочник по гидравлическим сопротивлениям», 3-е издание, М., Машиностроение, 1992 г., с.257-269). Исходя из представленных в указанной литературе рекомендаций, для рабочего колеса погружного центробежного насоса радиус закругления R_nar профиля периферийной части направляющей кромки 7 ведомого диска 4, определен его отношением к высоте лопатки b, и выбран в пределах R_nar/b=1,4÷1,5. Начало закругления этого радиуса определено в точке А таким образом, чтобы расстояние (DB) от крайней точки D ведущего диска 3 до крайней точки В ведомого диска 4 на выходном участке рабочего колеса было равно высоте лопатки b в проточной части. Это обеспечивает более рациональное распределение радиальной и осевой составляющих скорости потока на выходном участке рабочего колеса, что, в свою очередь, приводит к уменьшению потерь напора за счет снижения потерь на удар и трение при взаимодействии перекачиваемой жидкости со стенками и входными кромками лопаток направляющего аппарата, куда поток жидкости поступает с выхода рабочего колеса (на чертеже не показано). При этом угол α, образованный пересечением внешней кромки СВ лопатки 5 с касательной к направляющей кромке 7 ведомого диска 4 в крайней точке В должен быть the inner edge 6 of the drive disk 3 and the radius of curvature R_nar of the profile of the peripheral part of the guide edge 7 of the driven disk 4 are determined based on minimizing the pressure loss during the transition of the fluid from the radial direction to the axial one by analogy with the movement of the fluid in bent pipes and channels (see, for example, .E. Idelchik "Handbook of hydraulic resistance", 3rd edition, M., Mechanical Engineering, 1992, p. 257-269). Based on the recommendations presented in the literature, for the impeller of a submersible centrifugal pump, the radius of curvature R_nar of the profile of the peripheral part of the guide edge 7 of the driven disk 4 is determined by its ratio to the height of the blade b, and is selected within the range of R_nar / b = 1.4 ÷ 1.5 . The beginning of the rounding of this radius is determined at point A so that the distance (DB) from the extreme point D of the driving disk 3 to the extreme point B of the driven disk 4 at the output section of the impeller is equal to the height of the blade b in the flow part. This provides a more rational distribution of the radial and axial components of the flow velocity at the output section of the impeller, which, in turn, leads to a reduction in pressure losses due to a reduction in impact and friction losses during the interaction of the pumped fluid with the walls and inlet edges of the vanes of the guide vane, where fluid flow comes from the exit of the impeller (not shown in the drawing). The angle α formed by the intersection of the outer edge of the CB of the blade 5 with a tangent to the guiding edge 7 of the driven disk 4 at the extreme point B should be

близок к 30°, а отношение радиуса закругления R_vn периферийной части внутренней кромки 6 ведущего диска 3 к высоте лопатки b должено находиться в пределах R_vn/b=0,6÷0,8.close to 30 °, and the ratio of the radius of curvature R_vn of the peripheral part of the inner edge 6 of the drive disk 3 to the height of the blade b should be within R_vn / b = 0.6 ÷ 0.8.

Работа рабочего колеса погружного центробежного насоса осуществляется следующим образом.The work of the impeller of a submersible centrifugal pump is as follows.

При вращении вала 2 насоса жидкость поступает в радиальный участок проточной части рабочего колеса, образованной лопатками 5. Под действием вращающихся лопаток 5 жидкость приобретает скорость и давление. Далее на выходном участке рабочего колеса по направляющей кромке 7 ведомого диска 4 поток жидкости переходит из радиального направления движения в осевое. Поскольку направляющая кромка 7 выполнена профилированной с началом закругления (точка А), при котором расстояние BD между крайней точкой В ведомого диска 4 и крайней точкой D ведущего диска 3 равно высоте b лопатки 5 в проточной части, то переход потока перекачиваемой жидкости на выходе рабочего колеса из радиального направления в осевое и вход его в направляющий аппарат происходит с меньшими потерями на удар и трение, что обеспечивает повышение напора без уменьшения КПД.When the shaft 2 of the pump rotates, the fluid enters the radial section of the flowing part of the impeller formed by the blades 5. Under the action of the rotating blades 5, the fluid acquires speed and pressure. Further, at the output section of the impeller along the guide edge 7 of the driven disk 4, the fluid flow passes from the radial direction of movement to the axial. Since the guiding edge 7 is made profiled with the beginning of the rounding (point A) at which the distance BD between the extreme point B of the driven disk 4 and the extreme point D of the driving disk 3 is equal to the height b of the blade 5 in the flow part, the transition of the fluid flow at the outlet of the impeller from the radial direction to the axial direction and its entry into the guiding apparatus occurs with less impact and friction losses, which ensures an increase in pressure without decreasing the efficiency.

При этом, выполнение направляющей кромки ведомого диска профилированной по периферии, являющейся простой технологической операцией, приводит к упрощению процесса изготовления рабочего колеса. А выполнение лопаток, по сравнению с прототипом, не выходящими за внешнюю кромку ведущего диска, обеспечивает снижение массы рабочего колеса.Moreover, the implementation of the guide edge of the driven disk profiled on the periphery, which is a simple technological operation, simplifies the manufacturing process of the impeller. And the implementation of the blades, compared with the prototype, not extending beyond the outer edge of the drive disk, reduces the mass of the impeller.

Claims

The impeller of a submersible centrifugal wheel containing a hub with a driving disk, a driven disk having a larger diameter than the driving disk, blades mounted between the disks, forming a flow part and made on the output section with an outer edge parallel to the axis of rotation of the impeller, characterized in that the guiding edge of the driven disk of the impeller along the periphery is profiled with the beginning of the rounding, at which the distance between the extreme points of the leading and driven disks at the output section of the working the wheel is equal to the height of the blade in the flow part.