RU62679U1 - MODULE SECTION OF A SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION, BEARING UNIT HOUSING AND BEARING SHAFT BUSHING MODULE SECTION - Google Patents
MODULE SECTION OF A SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION, BEARING UNIT HOUSING AND BEARING SHAFT BUSHING MODULE SECTION Download PDFInfo
- Publication number
- RU62679U1 RU62679U1 RU2006140141/22U RU2006140141U RU62679U1 RU 62679 U1 RU62679 U1 RU 62679U1 RU 2006140141/22 U RU2006140141/22 U RU 2006140141/22U RU 2006140141 U RU2006140141 U RU 2006140141U RU 62679 U1 RU62679 U1 RU 62679U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- shaft
- housing
- module section
- bearing
- Prior art date
Links
Abstract
Технические решения относятся к гидромашиностроению и могут быть использованы при изготовлении и ремонте насосных модуль-секций погружных центробежных насосов для добычи нефти с твердосплавными опорами вала. Модуль-секция включает в себя подшипниковый узел, содержащий корпус и втулку вала. Корпус состоит из несущего элемента с центральным отверстием для установки вала модуль-секции и отверстиями для прохода перекачиваемой жидкости, и втулки, закрепленной в центральном отверстии несущего элемента. Торцевая поверхность втулки расположена с зазором относительно соответствующей боковой стенки несущего элемента корпуса, а вал снабжен упорным элементом для передачи осевой нагрузки от вала на торцевую поверхность втулки. Соответствующие посадочные поверхности втулки и корпуса представляют собой часть конической поверхности, вершина которой расположена со стороны, противоположной упомянутой торцевой поверхности втулки. Между втулкой и несущим элементом образован промежуточный слой из теплопроводного пластичного материала. Втулка вала состоит из высокопрочной контактной части и посадочной части, расположенной в центральном отверстии контактной части. Посадочная часть втулки выполнена из теплопроводного легкообрабатываемого материала, при этом в посадочной части образован шпоночный паз для закрепления втулки на валу. Достигаемый технический результат заключается в обеспечении возможности использования подшипникового узла в качестве радиально-упорного подшипника без существенного усложнения его конструкции, повышении ресурса подшипникового узла и насосной модуль-секции в целом за счет повышения надежности фиксации втулки корпуса, улучшения условий теплоотвода от трущихся поверхностей, снижения вибрации, а также в повышении технологичности подшипникового узла. 3 н.з., 15 з.п. ф-лы, 1 ил.Technical solutions relate to hydraulic engineering and can be used in the manufacture and repair of pumping module sections of submersible centrifugal pumps for oil production with carbide shaft supports. The module section includes a bearing assembly comprising a housing and a shaft sleeve. The housing consists of a bearing element with a central hole for mounting the module section shaft and holes for the passage of the pumped liquid, and a sleeve fixed in the Central hole of the bearing element. The end surface of the sleeve is located with a gap relative to the corresponding side wall of the bearing element of the housing, and the shaft is equipped with a thrust element for transmitting axial load from the shaft to the end surface of the sleeve. The corresponding landing surfaces of the sleeve and the housing are part of a conical surface, the apex of which is located on the side opposite to the mentioned end surface of the sleeve. An intermediate layer of heat-conducting plastic material is formed between the sleeve and the supporting element. The shaft sleeve consists of a high-strength contact part and a landing part located in the Central hole of the contact part. The landing part of the sleeve is made of heat-conducting easy-to-process material, while a keyway is formed in the landing part to fix the sleeve on the shaft. Achievable technical result consists in making it possible to use the bearing assembly as an angular contact bearing without significantly complicating its design, increasing the life of the bearing assembly and the pump module section as a whole by increasing the reliability of fixing the housing sleeve, improving the conditions for heat removal from friction surfaces, and reducing vibration , as well as to improve the manufacturability of the bearing assembly. 3 N.C., 15 C.P. f-ly, 1 ill.
Description
Технические решения относятся к гидромашиностроению и могут быть использованы при изготовлении и ремонте насосных модуль-секций погружных центробежных насосов для добычи нефти с твердосплавными опорами вала.Technical solutions relate to hydraulic engineering and can be used in the manufacture and repair of pumping module sections of submersible centrifugal pumps for oil production with carbide shaft supports.
Известна модуль-секция погружного многоступенчатого центробежного насоса, описанная в патенте на полезную модель RU 19308 U1, 2001.08.20, включающая в себя корпус, внутри которого размещены рабочие органы насоса и вал для привода рабочих органов, подшипниковый узел, включающий в себя корпус с центральным отверстием для размещения вала модуль-секции и отверстиями для прохода перекачиваемой жидкости. В центральном отверстии корпуса подшипникового узла закреплена первая втулка, которая выполнена из антифрикционного материала и образует неподвижную поверхность трения подшипникового узла. Подшипниковый узел включает в себя также вторую втулку, закрепленную на валу без возможности Known module section of a submersible multistage centrifugal pump, described in the patent for utility model RU 19308 U1, 2001.08.20, including a housing, inside which are located the working parts of the pump and a shaft for driving the working bodies, a bearing assembly, including a housing with a central a hole for accommodating the shaft of the module section and holes for the passage of the pumped liquid. The first sleeve is fixed in the central hole of the housing of the bearing assembly, which is made of antifriction material and forms a fixed friction surface of the bearing assembly. The bearing assembly also includes a second sleeve fixed to the shaft without possibility
вращения относительно вала. Вторая втулка состоит из контактной части, предназначенной для взаимодействия с неподвижной поверхностью трения подшипникового узла и посадочной части, предназначенной для установки втулки на валу. Контактная часть втулки выполнена из износостойкого материала, (керамики, карбида вольфрама, карбида кремния и т.п.) и образует подвижную поверхность трения подшипникового узла. Посадочная часть втулки размещена в центральном отверстии контактной части и закреплена на валу посредством шлицевого соединения, при этом посадочная и контактная части втулки связаны посредством шпоночного соединения.rotation relative to the shaft. The second sleeve consists of a contact part, designed to interact with a fixed friction surface of the bearing assembly and a landing part, designed to install the sleeve on the shaft. The contact part of the sleeve is made of wear-resistant material (ceramics, tungsten carbide, silicon carbide, etc.) and forms a moving friction surface of the bearing assembly. The landing part of the sleeve is placed in the Central hole of the contact part and mounted on the shaft by means of a spline connection, while the landing and contact parts of the sleeve are connected by keyway.
Указанное техническое решение принято за прототип для каждой из полезных моделей заявленной группы.The specified technical solution is taken as a prototype for each of the utility models of the claimed group.
Основными недостатками прототипа являются, во-первых, невозможность восприятия и передачи на корпус модуль-секции осевого усилия со стороны вала, что не позволяет использовать подшипниковый узел в качестве осевой опоры вала, например, при добыче нефти из глубоких и сверхглубоких скважин, когда осевое усилие, действующее на валы насосных модуль-секций, превышает предельно допустимую величину для единой осевой опоры, располагаемой обычно в протекторе гидрозащиты погружного электродвигателя.The main disadvantages of the prototype are, firstly, the inability to perceive and transmit to the housing of the module section of the axial force from the shaft, which does not allow using the bearing assembly as an axial support of the shaft, for example, when oil is extracted from deep and super-deep wells, when the axial force acting on the shafts of the pump module sections exceeds the maximum permissible value for a single axial support, which is usually located in the tread of hydraulic protection of a submersible electric motor.
Во-вторых, недостаточно надежная фиксация твердосплавной втулки в корпусе подшипникового узла, определяемая тем, что при запрессовке и в процессе работы узла твердая втулка воздействует на прилагающие слои материала корпуса, это приводит к их деформационному упрочнению и, соответственно, Secondly, the insufficiently reliable fixation of the carbide sleeve in the housing of the bearing assembly, determined by the fact that during pressing and during operation of the assembly, the solid sleeve acts on the adjacent layers of the housing material, this leads to their deformation hardening and, accordingly,
снижению упругих свойств. В результате между втулкой и корпусом постепенно образуется зазор, соответственно, ухудшаются условия отвода тепла от втулки на корпус, возникают радиальные биения вала и снижается ресурс насоса, кроме того втулка получает возможность проворота в отверстии корпуса, что приводит к быстрому износу корпуса и ускорению роста зазора.decrease in elastic properties. As a result, a gap is gradually formed between the bushing and the casing; accordingly, the conditions of heat removal from the bushing to the casing worsen, radial runout of the shaft occurs and the pump life is reduced, in addition, the bushing can rotate in the bore of the casing, which leads to quick wear of the casing and accelerate the growth of the gap .
В-третьих, недостаточно эффективный отвод тепла от трущихся поверхностей твердосплавных втулок через вал и корпус подшипникового узла, связанный с наличием микрозазоров между внутренней поверхностью корпуса и запрессованной в него твердосплавной втулкой, а также между контактной и посадочной частями втулки вала. Высокая рабочая температура трущихся поверхностей приводит к ускорению их износа, а также интенсификации процесса образования твердых осадков минеральных солей в объеме омывающей подшипник перекачиваемой жидкости.Thirdly, insufficiently effective heat removal from the rubbing surfaces of carbide bushings through the shaft and bearing housing, associated with the presence of micro-gaps between the inner surface of the housing and the carbide sleeve pressed into it, as well as between the contact and landing parts of the shaft sleeve. The high working temperature of the rubbing surfaces leads to an acceleration of their wear, as well as to intensification of the formation of solid sediments of mineral salts in the volume of the pumped fluid washing the bearing.
В-четвертых, низкая технологичность конструкции втулки вала, определяемая высокой сложностью выполнения шпоночного паза в твердом материале контактной части втулки.Fourth, the low adaptability of the design of the shaft sleeve, determined by the high complexity of the keyway in the solid material of the contact part of the sleeve.
Таким образом, задача, на решение которой направлена заявленная группа полезных моделей, состоит в создании подшипникового узла с твердосплавными втулками для насосных модуль-секций погружных центробежных насосов, предназначенных для добычи нефти из скважин с высоким содержанием мехпримесей в перекачиваемой жидкости.Thus, the task to which the claimed group of utility models is directed is to create a bearing assembly with carbide bushings for pumping module sections of submersible centrifugal pumps designed for oil production from wells with a high content of solids in the pumped liquid.
Технический результат, достигаемый при реализации первого технического The technical result achieved by the implementation of the first technical
решения из заявленной группы полезных моделей, заключается в обеспечении возможности использования подшипникового узла в качестве радиально-упорного подшипника вала модуль-секции насоса без существенного усложнения конструкции подшипникового узла.The solution of the claimed group of utility models consists in providing the possibility of using the bearing assembly as an angular contact shaft bearing of the pump module section without significantly complicating the design of the bearing assembly.
Технический результат, достигаемый при реализации второго технического решения из заявленной группы полезных моделей, заключается в повышении ресурса подшипникового узла и насосной модуль-секции в целом за счет повышения надежности фиксации втулки корпуса подшипникового узла, улучшения условий теплоотвода от трущейся поверхности втулки, снижения вибрации, а также в повышении технологичности сборки подшипникового узла.The technical result achieved during the implementation of the second technical solution from the claimed group of utility models is to increase the resource of the bearing assembly and the pump module section as a whole by increasing the reliability of fixing the sleeve of the bearing housing, improving the conditions of heat removal from the rubbing surface of the sleeve, reducing vibration, and also in improving the manufacturability of the assembly of the bearing assembly.
Технический результат, достигаемый при реализации третьего технического решения из заявленной группы полезных моделей, заключается в повешении технологичности конструкции втулки вала, а также в повышении ресурса подшипникового узла насосной модуль-секции за счет улучшения условий теплоотвода от трущейся поверхности втулки вала.The technical result achieved during the implementation of the third technical solution from the claimed group of utility models consists in hanging the manufacturability of the shaft sleeve design, as well as in increasing the resource of the bearing assembly of the pump module section by improving the conditions of heat removal from the rubbing surface of the shaft sleeve.
Модуль-секция погружного многоступенчатого центробежного насоса, обеспечивающее достижение указанного выше технического результата, включает в себя корпус, внутри которого размещены рабочие органы насоса и вал для привода рабочих органов, а также подшипниковый узел, включающий в себя корпус, состоящий из несущего элемента с центральным отверстием для установки вала модуль-секции и отверстиями для прохода перекачиваемой жидкости, и втулки, закрепленной в центральном отверстии несущего The module section of a submersible multistage centrifugal pump, which ensures the achievement of the above technical result, includes a housing inside which the working bodies of the pump and a shaft for driving the working bodies are located, as well as a bearing assembly that includes a housing consisting of a supporting element with a central hole for installing the shaft of the module section and the holes for the passage of the pumped liquid, and the sleeve fixed in the Central hole of the carrier
элемента корпуса. Втулка образует неподвижную поверхность трения радиальной опоры вала и выполнена из материала, имеющего прочность и/или износостойкость и/или теплостойкость выше, чем у материала несущего элемента корпуса подшипникового узла. При этом в отличии от прототипа торцевая поверхность втулки расположена с зазором относительно соответствующей боковой стенки несущего элемента корпуса, а вал снабжен упорным элементом, выполненным с возможностью передачи осевой нагрузки от вала на указанную торцевую поверхность втулки. Соответствующие посадочные поверхности втулки и корпуса представляют собой часть конической поверхности, вершина которой расположена со стороны, противоположной упомянутой торцевой поверхности втулки.body element. The sleeve forms a fixed friction surface of the radial shaft support and is made of a material having a strength and / or wear resistance and / or heat resistance higher than that of the material of the bearing element of the housing of the bearing assembly. In this case, in contrast to the prototype, the end surface of the sleeve is located with a gap relative to the corresponding side wall of the bearing element of the housing, and the shaft is equipped with a stop element made with the possibility of transmitting axial load from the shaft to the specified end surface of the sleeve. The corresponding landing surfaces of the sleeve and the housing are part of a conical surface, the apex of which is located on the side opposite to the mentioned end surface of the sleeve.
Кроме того, в частном случае реализации первой полезной модели из заявленной группы, упорный элемент вала представляет собой втулку, зафиксированную на валу в осевом направлении с помощью стопорного кольца.In addition, in the particular case of the implementation of the first utility model from the claimed group, the thrust shaft element is a sleeve fixed on the shaft in the axial direction using the locking ring.
Кроме того, в частном случае реализации первой полезной модели из заявленной группы, упорный элемент представляет собой выполненный на валу буртик.In addition, in the particular case of the first utility model from the claimed group, the thrust element is a flange made on the shaft.
Корпус подшипникового узла модуль-секции погружного многоступенчатого центробежного насоса, обеспечивающее достижение указанного выше технического результата, включает в себя несущий элемент с центральным отверстием для размещения вала модуль-секции и отверстиями для прохода перекачиваемой жидкости, выполненный с возможностью размещения в корпусе модуль-секции погружного многоступенчатого центробежного The housing of the bearing assembly of the module section of the submersible multistage centrifugal pump, which ensures the achievement of the above technical result, includes a bearing element with a central hole for accommodating the shaft of the module section and holes for the passage of the pumped liquid, made with the possibility of placing in the housing of the module section of the submersible multistage centrifugal
насоса. В центральном отверстии несущего элемента корпуса запрессована втулка, которая образует неподвижную поверхность трения радиальной опоры вала, втулка выполнена из материала, имеющего прочность и/или износостойкость и/или теплостойкость выше, чем у материала корпуса. При этом в отличии от прототипа между втулкой и несущим элементом образован промежуточный слой из материала, имеющего теплопроводность и пластичность большую, чем у спеченного порошкового материала несущего элемента и у материала втулки.pump. A sleeve is pressed into the central hole of the housing supporting element, which forms a fixed friction surface of the radial shaft support, the sleeve is made of a material having a strength and / or wear resistance and / or heat resistance higher than that of the housing material. Moreover, in contrast to the prototype, an intermediate layer of a material having a thermal conductivity and plasticity greater than that of the sintered powder material of the bearing element and the material of the sleeve is formed between the sleeve and the supporting element.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, несущий элемент выполнен из спеченного пористого металлического порошкового материала, поры которого заполнены пропиточным материалом, имеющим теплопроводность большую, чем у спеченного порошкового материала.In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the supporting element is made of sintered porous metal powder material, the pores of which are filled with an impregnating material having a thermal conductivity greater than that of the sintered powder material.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, втулка выполнена из керамики или твердого сплава на основе карбида или карбонитрида вольфрама или титана или молибдена или их композиций.In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the sleeve is made of ceramic or hard alloy based on tungsten carbide or carbonitride or titanium or molybdenum or their compositions.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, несущий элемент выполнен из порошкового материала на основе железа.In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the supporting element is made of iron-based powder material.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, пористость спеченного порошкового материала несущего элемента находится пределах от 15 до 30%,In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the porosity of the sintered powder material of the supporting element is in the range from 15 to 30%,
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, пропиточный материал представляет собой оловянистую бронзу.In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the impregnating material is tin bronze.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, на, по меньшей мере, части наружных поверхностей несущего элемента образован слой пропиточного материала.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, a layer of impregnating material is formed on at least part of the outer surfaces of the supporting element.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, промежуточный слой образован напылением соответствующего материала на поверхность втулки и/или несущего элемента корпуса.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the intermediate layer is formed by spraying the corresponding material on the surface of the sleeve and / or the bearing element of the housing.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, промежуточный слой состоит из пропиточного материала.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the intermediate layer consists of an impregnating material.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, соответствующие посадочные поверхности втулки и несущего элемента корпуса представляют собой часть конической поверхности.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the corresponding landing surfaces of the sleeve and the bearing element of the housing are part of a conical surface.
Втулка вала для подшипникового узла модуль-секции погружного многоступенчатого центробежного насоса, обеспечивающее достижение указанного выше технического результата, выполнена с возможностью закрепления на валу модуль-секции погружного многоступенчатого центробежного насоса без возможности вращения относительно вала с образованием подвижной поверхности трения радиальной опоры вала. При этом в отличии от прототипа втулка состоит из контактной части, предназначенной для взаимодействия с неподвижной поверхностью трения радиальной опоры вала и посадочной части, которая предназначена для установки втулки на валу и расположена The shaft sleeve for the bearing unit of the module section of a submersible multistage centrifugal pump, which achieves the above technical result, is configured to be mounted on the shaft of the module section of a submersible multistage centrifugal pump without the possibility of rotation relative to the shaft with the formation of a moving friction surface of the shaft radial support. In this case, in contrast to the prototype, the sleeve consists of a contact part designed to interact with the fixed friction surface of the radial shaft support and the landing part, which is designed to install the sleeve on the shaft and is located
в центральном отверстии контактной части. Контактная часть втулки выполнена из материала, имеющего прочность и/или износостойкость и/или теплостойкость выше, чем у материала вала, а посадочная часть втулки выполнена из материала, имеющего теплопроводность и обрабатываемость резанием и/или давлением выше, чем у материала контактной части втулки. При этом в посадочной части втулки выполнен, по меньшей мере, один элемент, предназначенный для обеспечения возможности закрепления втулки на валу без возможности вращения.in the central hole of the contact part. The contact part of the sleeve is made of a material having a strength and / or wear resistance and / or heat resistance higher than that of the shaft material, and the landing part of the sleeve is made of material having heat conductivity and machinability by cutting and / or pressure higher than that of the material of the contact part of the sleeve. At the same time, at least one element is made in the landing part of the sleeve, designed to enable the sleeve to be fixed on the shaft without the possibility of rotation.
Кроме того, в частном случае реализации третьей полезной модели из заявленной группы, в посадочной части втулки выполнен шпоночный паз.In addition, in the particular case of the implementation of the third utility model from the claimed group, a keyway is made in the landing part of the sleeve.
Кроме того, в частном случае реализации третьей полезной модели из заявленной группы, посадочная часть выполнена из порошка на основе оловянистой, железистой или марганцовистой бронзы или на основе алюминия.In addition, in the particular case of the implementation of the third utility model from the claimed group, the landing part is made of powder based on tin, glandular or manganese bronze or based on aluminum.
Кроме того, в частном случае реализации третьей полезной модели из заявленной группы, посадочная часть сформирована путем холодного или плазменного напыления.In addition, in the particular case of the implementation of the third utility model from the claimed group, the landing part is formed by cold or plasma spraying.
Кроме того, в частном случае реализации третьей полезной модели из заявленной группы, контактная часть втулки выполнена из керамики или твердого сплава на основе карбида или карбонитрида вольфрама или титана или молибдена или их композиций.In addition, in the particular case of the implementation of the third utility model from the claimed group, the contact part of the sleeve is made of ceramic or carbide based on tungsten carbide or carbonitride or titanium or molybdenum or their compositions.
Наличие выступающей за пределы несущего элемента корпуса торцевой части твердосплавной втулки и упорного элемента на валу, а также выполнение посадочной поверхности втулки и корпуса подшипникового узла в виде The presence of the end part of the carbide sleeve and the stop element on the shaft protruding beyond the bearing element of the housing, as well as the seating surface of the sleeve and the housing of the bearing assembly in the form
конической поверхности, вершина которой направлена в сторону действия осевой силы, практически без усложнения конструкции подшипниковый узел позволяет использовать его не только в качестве радиальной опоры, но и в качестве осевой опоры вала при добыче нефти из глубоких и сверхглубоких скважин, когда суммарное осевое усилие, создаваемое давлением столба жидкости на торцы валов насосных модуль-секций, превышает предельно допустимую величину для единой осевой опоры в протекторе гидрозащиты. Кроме того, при выполнении осевой опоры в каждой модуль-секции отпадает необходимость в использовании усиленной опоры в протекторе гидрозащиты, что позволяет улучшить температурный режим работы электродвигателя (т.к. не происходит дополнительного нагревания масла в полости электродвигателя) и делает целесообразным использование описанной схемы осевой фиксации валов модуль-секций в любых условиях эксплуатации.the conical surface, the apex of which is directed towards the action of axial force, practically without complicating the design, the bearing assembly allows you to use it not only as a radial support, but also as an axial shaft support for oil production from deep and ultra-deep wells, when the total axial force created the pressure of the liquid column on the ends of the shafts of the pumping module sections exceeds the maximum permissible value for a single axial support in the tread of hydraulic protection. In addition, when performing axial support in each module section, there is no need to use a reinforced support in the hydraulic protector, which allows to improve the temperature regime of the electric motor (since there is no additional heating of the oil in the cavity of the electric motor) and makes it advisable to use the described axial scheme fixing shafts of module sections in any operating conditions.
Наличие промежуточного слоя относительно мягкого и теплопроводного материала между втулкой и несущим элементом корпуса подшипникового узла существенно улучшает надежность соединения, т.к. обеспечивает релаксацию напряжений, возникающих при запрессовке втулки. Релаксация напряжений в тонком пластичном промежуточном слое предохраняет несущий элемент корпуса подшипника от деформации, что позволяет предотвратить появление зазора между втулкой и несущим элементом в процессе эксплуатации подшипникового узла и, соответственно, позволяет сохранить гарантированный натяг и препятствует провороту и выпадению втулки из корпуса. Наличие промежуточного слоя из высокотеплопроводного эластичного The presence of an intermediate layer of relatively soft and heat-conducting material between the sleeve and the bearing element of the bearing assembly housing significantly improves the reliability of the connection, since provides relaxation of the stresses arising when pressing the sleeve. Stress relaxation in a thin plastic intermediate layer protects the bearing element of the bearing housing from deformation, which helps to prevent a gap between the sleeve and the bearing element during operation of the bearing assembly and, accordingly, allows to maintain a guaranteed tightness and prevents the sleeve from turning and falling out of the housing. The presence of an intermediate layer of highly conductive elastic
материала позволяет также существенно улучшить условия теплообмена между втулкой и несущим элементом корпуса, в результате существенно повышается ресурс подшипникового узла и не происходит интенсивной кристаллизации солей на перегретых поверхностях подшипникового узла.The material also makes it possible to significantly improve the heat transfer conditions between the sleeve and the bearing element of the housing, as a result, the resource of the bearing assembly increases significantly and the salts do not crystallize intensively on the superheated surfaces of the bearing assembly.
Выполнение втулки вала с посадочной частью из относительно мягкого и теплопроводного материала обеспечивает существенное повышение технологичности конструкции втулки, т.к. при ее изготовлении исключается операция выполнения шпоночного паза в твердом сплаве, который выполняется в легкообрабатываемом материале посадочной части втулки вала. При этом надежности фиксации втулки на валу практически не снижается, т.к. к втулке в процессе работы не прикладывают значительных тангенциальных нагрузок и прочность на срез материала посадочной части оказывается достаточно. Кроме того, обеспечивается интенсивный отвод тепла от трущейся поверхности втулки и его эффективная передача потоку перекачиваемой жидкости, а также массивному стальному валу модуль-секции.The implementation of the shaft sleeve with the landing part of a relatively soft and heat-conducting material provides a significant increase in the manufacturability of the design of the sleeve, because during its manufacture, the operation of performing a keyway in the hard alloy, which is performed in the easily processed material of the landing part of the shaft sleeve, is excluded. At the same time, the reliability of fixing the sleeve on the shaft is practically not reduced, because Significant tangential loads are not applied to the sleeve during operation and the shear strength of the material of the landing part is sufficient. In addition, it provides intensive heat removal from the rubbing surface of the sleeve and its effective transfer to the flow of the pumped liquid, as well as to the massive steel shaft of the module section.
Возможность осуществления каждого технического решения из заявленной группы полезных моделей, подтверждается описанием подшипникового узла модуль-секции погружного многоступенчатого центробежного насоса, выполненного в соответствии с заявленной группой полезных моделей.The possibility of implementing each technical solution from the claimed group of utility models is confirmed by the description of the bearing assembly of the module section of a submersible multistage centrifugal pump, made in accordance with the claimed group of utility models.
Описание сопровождается чертежом, на котором изображен фрагмента модуль-секции с подшипниковым узлом.The description is accompanied by a drawing, which shows a fragment of a module section with a bearing assembly.
Модуль-секция погружного многоступенчатого центробежного насоса Multistage Submersible Centrifugal Pump Module Section
включает в себя корпус 1 в виде трубы, внутри которого размещены рабочие органы (ступени) насоса и вал 2 для привода рабочих органов. Вдоль внутренней стенки корпуса установлены с упором друг в друга направляющие аппараты ступеней насоса (на чертеже не показаны), а также корпуса концевых и промежуточных подшипниковых узлов.includes a housing 1 in the form of a pipe, inside of which are placed the working bodies (steps) of the pump and the shaft 2 for driving the working bodies. Along the inner wall of the housing, the guide devices of the pump stages (not shown in the drawing), as well as the housing of the end and intermediate bearing assemblies, are mounted abutting each other.
Подшипниковый узел 3 включает в себя корпус 4, состоящий из несущего элемента 5 с центральным отверстием для размещения вала модуль-секции и отверстиями 7 для прохода перекачиваемой жидкости, а также первую втулку 8, запрессованную в центральном отверстии корпуса. Втулка 8 образует неподвижную поверхность трения радиальной опоры вала 2. Подшипниковый узел включает в себя также вторую втулку 9, закрепленную на валу 2 модуль-секции посредством шпоночного соединения. Втулка 9 образует подвижную поверхность трения радиальной опоры. Втулка 9 состоит из контактной части 10, предназначенной для взаимодействия с втулкой 8 и посадочной части 11, которая предназначена для установки втулки на валу 2 и расположена в центральном отверстии контактной части. Втулка 8 и контактная часть втулки 9 выполнены из твердого сплава, например на основе карбида вольфрама (ВК8, СН8 и т.п.) или керамики.The bearing assembly 3 includes a housing 4, consisting of a bearing element 5 with a central hole for accommodating the shaft of the module section and openings 7 for the passage of the pumped liquid, as well as a first sleeve 8, pressed into the central hole of the housing. The sleeve 8 forms a fixed friction surface of the radial support of the shaft 2. The bearing assembly also includes a second sleeve 9, mounted on the shaft 2 of the module section by means of a key coupling. The sleeve 9 forms a movable friction surface of the radial support. The sleeve 9 consists of a contact part 10, designed to interact with the sleeve 8 and the landing part 11, which is designed to install the sleeve on the shaft 2 and is located in the Central hole of the contact part. The sleeve 8 and the contact part of the sleeve 9 are made of a hard alloy, for example, based on tungsten carbide (VK8, CH8, etc.) or ceramic.
Торцевая поверхность 12 втулки 8 расположена с зазором h относительно соответствующей боковой стенки несущего элемента 5 корпуса 4, а вал 2 снабжен упорным элементом, для передачи осевой нагрузки на указанную торцевую поверхность втулки 8. Упорный элемент представляет собой втулку 13, зафиксированную на валу 2 в осевом направлении с помощью стопорного The end surface 12 of the sleeve 8 is located with a gap h relative to the corresponding side wall of the bearing element 5 of the housing 4, and the shaft 2 is equipped with a stop element to transmit axial load to the specified end surface of the sleeve 8. The stop element is a sleeve 13 fixed on the shaft 2 in the axial direction with locking
кольца 14 или выполненный на валу буртик (на чертеже не показан). Соответствующие посадочные поверхности втулки 8 и несущего элемента 5 представляют собой часть конической поверхности, вершина которой расположена со стороны, противоположной упомянутой торцевой поверхности втулки. Угол при вершине упомянутой конической поверхности находится в пределах 15-20°, что обеспечивает самозаклинивание втулки при запрессовке втулки и восприятие осевого усилия со стороны вала.ring 14 or a flange made on the shaft (not shown in the drawing). The corresponding landing surfaces of the sleeve 8 and the supporting element 5 are part of a conical surface, the apex of which is located on the side opposite to the mentioned end surface of the sleeve. The angle at the apex of said conical surface is in the range of 15-20 °, which ensures self-jamming of the sleeve when pressing the sleeve and the perception of axial force from the shaft.
В процессе работы осевое усилие, действующей на торец вала (равное произведению давления жидкости на площадь верхней торцевой поверхности вала), а также осевое усилие, возникающее на валу в случае применения пакетной сборки ступеней, через кольцо 14 и втулку 13 передается на торцевую поверхность 12 втулки 8. Осевое усилие передается через конические поверхности втулки и несущего элемента на корпус 1 модуль-секции. Перекачиваемая жидкость обтекает трущиеся поверхности элементов 5 и 8, обеспечивая их смазку и охлаждение. Кроме того, для снижения потерь на трение и нагрева трущихся поверхностей на них может быть с помощью напыления нанесен слой антифрикционной бронзы.In the process, the axial force acting on the shaft end (equal to the product of the fluid pressure and the area of the upper end surface of the shaft), as well as the axial force arising on the shaft in the case of batch assembly of steps, are transmitted through the ring 14 and the sleeve 13 to the end surface 12 of the sleeve 8. The axial force is transmitted through the conical surfaces of the sleeve and the supporting element to the housing 1 of the module section. The pumped liquid flows around the rubbing surfaces of elements 5 and 8, providing their lubrication and cooling. In addition, to reduce friction losses and heat friction surfaces, a layer of antifriction bronze can be applied to them by spraying.
Несущий элемент 5 выполнен из спеченного пористого порошкового материала на основе железа. Пористость спеченного порошкового материала несущего элемента находится пределах от 15 до 30%, при этом поры являются открытыми и сообщаются между собой. Поры заполнены теплопроводным пропиточным материалом, например, оловянистой бронзой (также могут быть использованы железистая или марганцовистая бронза и другие высокотеплопроводные The supporting element 5 is made of sintered porous powder material based on iron. The porosity of the sintered powder material of the supporting element ranges from 15 to 30%, while the pores are open and communicate with each other. The pores are filled with heat-conducting impregnating material, for example, tin bronze (glandular or manganese bronze and other highly heat-conducting can also be used
сплавы на основе меди, а также алюминия и т.п.) в результате в объеме несущего элемента 5 образуются тепловые мостики, что обеспечивает эффективный отвод тепла от втулки 8 и рассеивание его в потоке перекачиваемой жидкости без снижения прочности корпуса подшипникового узла. Кроме того, за счет использования при пропитке избыточного количества инфильтрата на наружных поверхностей несущего элемента образуют слой пропиточного материала, улучшающий условия теплообмена между несущим элементом и протекающей жидкостью. Отверстия 7 для прохода перекачиваемой жидкости за счет использования методов порошковой металлургии могут быть выполнены фигурными с увеличенной поверхностью теплоотвода.alloys based on copper, as well as aluminum, etc.) as a result, thermal bridges are formed in the volume of the bearing element 5, which ensures efficient heat removal from the sleeve 8 and its dissipation in the pumped fluid flow without reducing the strength of the bearing assembly housing. In addition, due to the use of an excess amount of infiltrate during the impregnation, a layer of impregnating material is formed on the outer surfaces of the carrier element, which improves the heat transfer conditions between the carrier element and the flowing liquid. The holes 7 for the passage of the pumped fluid through the use of powder metallurgy methods can be made curly with an enlarged surface of the heat sink.
Между втулкой 8 и несущим элементом 5 образован промежуточный слой 15 толщиной 0,3-0,8 мм из пластичного теплопроводного материала, в частности из упомянутого пропиточного материала. Промежуточный слой формируют напылением соответствующего материала на поверхность втулки или несущего элемента корпуса. Промежуточный слой 15 обеспечивает повышение прочности соединения, создавая эффект холодной сварки втулки 8 и несущего элемента 5 при запрессовке втулки, а также в процессе эксплуатации (за счет соединения по конусу), кроме того олово, входящее в предпочтительном варианте реализации в состав пропиточного материала несущего элемента и промежуточного слоя, имеет тенденцию к активной диффузии в прилегающие слой контактирующих элементов при наличии внешней нагрузки. В результате испытаний подшипниковых узлов, выполненных в Between the sleeve 8 and the supporting element 5, an intermediate layer 15 of a thickness of 0.3-0.8 mm is formed from a ductile heat-conducting material, in particular from said impregnating material. The intermediate layer is formed by sputtering the appropriate material on the surface of the sleeve or the supporting element of the housing. The intermediate layer 15 provides an increase in the strength of the connection, creating the effect of cold welding of the sleeve 8 and the supporting element 5 when pressing the sleeve, as well as during operation (due to the cone connection), in addition, tin, which is included in the preferred embodiment of the impregnating material of the bearing element and the intermediate layer, tends to actively diffuse into the adjacent layer of contacting elements in the presence of an external load. As a result of tests of bearing assemblies performed in
соответствии с заявленной полезной моделью и серийных узлов установлен, что прочность соединения втулка - несущий элемент выросла с 2,0 тонн до 6,4 тонн, при этом в течении межремонтного периода эксплуатации насоса прочность соединения в серийном узле падает примерно до 300 кг, а прочность соединения выполненного в соответствии с настоящей полезной моделью незначительно повышается.In accordance with the claimed utility model and serial units, it was found that the sleeve-load-bearing joint strength increased from 2.0 tons to 6.4 tons, while during the overhaul period of the pump, the joint strength in the serial node drops to about 300 kg, and the strength The connection made in accordance with this utility model is slightly increased.
Также обеспечивается улучшение прирабатываемости и условий работы подшипникового узла за счет обеспечения возможности самоустановки втулки, сглаживания пиковых радиальных нагрузок и снижения вибрации, в связи со снижением динамических нагрузок и существенным улучшением теплового и режима работы втулки 8 ее толщина может быть снижена, что позволяет экономить дорогостоящие сплавы, используемые при ее изготовлении. Кроме того, промежуточный слой обеспечивает повышение технологичности сборки подшипникового узла, выполняя роль своеобразной "смазки" при запрессовке втулки, при этом не происходит деформации несущего элемента и нежелательного упрочнения (наклепа) прилегающих к центральному отверстия слоев материала несущего элемента 5, так как промежуточный слой 15 обеспечивает релаксацию возникающих напряжений.It also improves the working life and working conditions of the bearing assembly by enabling self-alignment of the sleeve, smoothing of peak radial loads and vibration, due to the reduction of dynamic loads and a significant improvement in the thermal and operating conditions of the sleeve 8, its thickness can be reduced, which saves expensive alloys used in its manufacture. In addition, the intermediate layer provides an increase in the manufacturability of the assembly of the bearing assembly, acting as a kind of “lubricant” during the insertion of the sleeve, without deformation of the bearing element and undesirable hardening (hardening) of the layers of the material of the bearing element 5 adjacent to the central hole, since the intermediate layer 15 provides relaxation of arising stresses.
Кроме того, наличие промежуточного слоя существенно улучшает условия отвода тепла от втулки 8.In addition, the presence of an intermediate layer significantly improves the conditions for heat removal from the sleeve 8.
Зазор между торцевой поверхностью втулки 8 и стенкой несущего элемента 5 формируется при сборке подшипникового узла за счет подбора соответствующего угла конической поверхности и толщины промежуточного The gap between the end surface of the sleeve 8 and the wall of the bearing element 5 is formed during Assembly of the bearing unit by selecting the appropriate angle of the conical surface and the thickness of the intermediate
слоя.layer.
Посадочная часть 11 втулки 9 выполнена из легкообрабатываемого теплопроводного материала, например путем холодного или плазменного напыления порошка на основе оловянистой (железистой или марганцовистой) бронзы или на основе алюминия на внутреннюю поверхность твердосплавной контактной части 10 втулки 9. В объеме материала посадочной части втулки выполнен шпоночный паз 6 для фиксации втулки на валу модуль-секции.The landing part 11 of the sleeve 9 is made of easily processed heat-conducting material, for example by cold or plasma spraying of powder based on tin (glandular or manganese) bronze or on the basis of aluminum on the inner surface of the hard-alloy contact part 10 of the sleeve 9. A keyway is made in the volume of the material of the landing part of the sleeve 6 for fixing the sleeve on the shaft of the module section.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006140141/22U RU62679U1 (en) | 2006-11-14 | 2006-11-14 | MODULE SECTION OF A SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION, BEARING UNIT HOUSING AND BEARING SHAFT BUSHING MODULE SECTION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006140141/22U RU62679U1 (en) | 2006-11-14 | 2006-11-14 | MODULE SECTION OF A SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION, BEARING UNIT HOUSING AND BEARING SHAFT BUSHING MODULE SECTION |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU62679U1 true RU62679U1 (en) | 2007-04-27 |
Family
ID=38107341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006140141/22U RU62679U1 (en) | 2006-11-14 | 2006-11-14 | MODULE SECTION OF A SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION, BEARING UNIT HOUSING AND BEARING SHAFT BUSHING MODULE SECTION |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU62679U1 (en) |
-
2006
- 2006-11-14 RU RU2006140141/22U patent/RU62679U1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1629195B1 (en) | Hydrodynamic bearing runner for use in tilting pad thrust bearing assemblies for electric submersible pumps | |
| EP1778990B1 (en) | Bearing with light weight metal and ceramic material | |
| WO2006083756A2 (en) | Hydrodynamic thrust bearing assembly | |
| CA2697144C (en) | New and improved esp motor design | |
| KR20030026865A (en) | Connecting mechanism | |
| RU107299U1 (en) | RESISTANT BEARING SLIDING ASSEMBLY | |
| CN103573682A (en) | Magnetic drive pump with bearing block | |
| CN111457004A (en) | Sliding bearing assembly with radial centralizing and axial thrust functions | |
| EP3030798A1 (en) | Thermal management in bearing assemblies | |
| US20070053751A1 (en) | Vibratory apparatus for piles with bearings for rotating unbalanced masses | |
| RU62679U1 (en) | MODULE SECTION OF A SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION, BEARING UNIT HOUSING AND BEARING SHAFT BUSHING MODULE SECTION | |
| CN212028325U (en) | Sliding bearing assembly with radial centralizing and axial thrust functions | |
| RU2450888C2 (en) | Stage for submerged multistage centrifugal pump and method of making said stage | |
| WO2012075554A1 (en) | Crankshaft for an alternative cooling compressor | |
| JP2003221838A (en) | Working implement connection device | |
| RU2748009C1 (en) | Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings | |
| RU2376505C2 (en) | Plain thrust bearing for shafts of submersible centrifugal electric pumps | |
| CN212028321U (en) | PDC radial centralizing sliding bearing | |
| CN212028320U (en) | Polycrystalline diamond radial centralizing sliding bearing | |
| RU2339854C2 (en) | Pad thrust of axial hydrodynamic bearing of submersible drive pump unit for oil extraction | |
| RU2558406C1 (en) | Thrust bearing | |
| RU2298452C2 (en) | Sleeve for radial sliding bearing unit | |
| RU59756U1 (en) | HYDRODYNAMIC THRUST BEARING ASSEMBLY (OPTIONS) | |
| EP1580445B1 (en) | Transmission component of a metal matrix composite material | |
| CA2909097A1 (en) | Vacuum pump of lightweight construction |