RU66789U1

RU66789U1 - PUMP DISPERSANT

Info

Publication number: RU66789U1
Application number: RU2007114031/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Апполоньевич Сазонов; Федор Дмитриевич Балденко; Михаил Юрьевич Захаров; Владимир Иванович Заякин; Михаил Альбертович Мохов
Original assignee: Юрий Апполоньевич Сазонов; Федор Дмитриевич Балденко; Михаил Юрьевич Захаров; Владимир Иванович Заякин; Михаил Альбертович Мохов
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2007-09-27

Abstract

Полезная модель относится к области производства насосов и может применяться при создании вентиляторов, компрессоров или машин для перекачки многофазных сред.The utility model relates to the field of production of pumps and can be used to create fans, compressors or machines for pumping multiphase media.

Техническим результатом использования полезной модели является повышение коэффициента полезного действия и надежности работы насоса, при добыче нефти с высоким содержанием газа. Техническое решение должно упростить и удешевить технологию изготовления деталей насоса.The technical result of using the utility model is to increase the efficiency and reliability of the pump when producing oil with a high gas content. The technical solution should simplify and reduce the cost of the manufacturing technology of pump parts.

Указанный технический результат достигается тем, что насос-диспергатор содержит входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки и ротор. Ротор состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу, а каждая секция содержит лопастное колесо межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщаться между собой, через канавки в обойме, с межлопастными каналами колеса в последующей секции. В секции между лопастными колесами установлены дистанционные втулки. Секции объединены в группы, в которых дистанционные втулки выполнены с шириной В=(0,03...0,2)*Dк, где Dк - наружный диаметр колеса, а между группами установлены дистанционные втулки с шириной С=(0,4...1,5)*Dк.The specified technical result is achieved by the fact that the dispersant pump contains input and output channels, a holder with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting and a rotor. The rotor consists of sections sequentially mounted one after the other on the drive shaft, and each section contains a blade wheel whose inter-blade channels are made with the possibility of communicating with each other, through grooves in the cage, with the inter-blade wheel channels in the subsequent section. In the section between the impellers, distance bushings are installed. The sections are combined into groups in which the distance bushings are made with a width of B = (0.03 ... 0.2) * Dk, where Dk is the outer diameter of the wheel, and the distance bushings with a width of C = (0.4. ..1,5) * Dk.

Группы содержат от 2 до 20 секции.Groups contain from 2 to 20 sections.

Технический результат заключается в возможности регулировать, настраивать систему диспергирования с учетом условий эксплуатации насоса и повышении коэффициента полезного действия насоса.The technical result consists in the ability to regulate, adjust the dispersion system, taking into account the operating conditions of the pump and increasing the efficiency of the pump.

Description

Полезная модель относится к области производства насосного оборудования и может применяться при создании вентиляторов, компрессоров или машин для перекачки многофазных сред.The utility model relates to the field of production of pumping equipment and can be used to create fans, compressors or machines for pumping multiphase media.

Известным техническим решением является насос, содержащий входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором. Ротор-шнек имеет винтовую нарезку противоположного направления, по отношению к нарезке в обойме. Насос способен перекачивать жидкостно-газовые смеси. [Голубев А.И. Лабиринтно-винтовые насосы и уплотнения для агрессивных сред. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1981 - с.40, рис.33; с.86-87, рис.76 - насос «Роздол-1».]A well-known technical solution is a pump containing input and output channels, a cage with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor mounted on it. The rotor screw has a screw thread in the opposite direction, relative to the thread in the holder. The pump is capable of pumping liquid-gas mixtures. [Golubev A.I. Labyrinth screw pumps and seals for aggressive environments. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: Mechanical Engineering, 1981 - p.40, Fig. 33; p.86-87, Fig. 76 - the pump "Rozdol-1".]

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является насос содержащий входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором. Ротор состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу. Каждая секция содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастное колесо, межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщаться через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции. [Заявка на полезную модель 2006106593/22(007134) «Насос». МПК F04C 2/00.]Closest to the claimed technical solution is a pump containing input and output channels, a cage with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor mounted on it. The rotor consists of sections sequentially installed one after another on the drive shaft. Each section contains a spacer disc and a blade wheel mounted on the drive shaft, the inter-blade channels of which are made with the possibility of communicating through the grooves of the screw thread in the holder with the inter-blade wheel channels in the subsequent section. [Application for utility model 2006106593/22 (007134) "Pump". IPC F04C 2/00.]

Недостатком известного устройства является то, что известный насос не имеет систему регулировки для диспергирования жидкостно-газовых смесей в меняющихся условиях эксплуатации.A disadvantage of the known device is that the known pump does not have an adjustment system for dispersing liquid-gas mixtures under changing operating conditions.

Техническим результатом использования полезной модели является повышение коэффициента полезного действия и надежности работы насоса, за счет улучшения процесса диспергирования при перекачке The technical result of using the utility model is to increase the efficiency and reliability of the pump, by improving the dispersion process during pumping

жидкостно-газовых смесей, особенно при добыче нефти с высоким содержанием газа и в осложненных условиях эксплуатации нефтяных скважин. Техническое решение должно позволить регулировать, настраивать систему диспергирования с учетом условий эксплуатации насоса. Кроме того, техническое решение должно упростить и удешевить технологию изготовления деталей насоса.liquid-gas mixtures, especially when producing oil with a high gas content and in difficult operating conditions of oil wells. The technical solution should allow you to adjust, adjust the dispersion system, taking into account the operating conditions of the pump. In addition, the technical solution should simplify and reduce the cost of the manufacturing technology of pump parts.

Указанный технический результат достигается тем, что насос-диспергатор содержит входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки и ротор. Ротор состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу, а каждая секция содержит лопастное колесо межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщаться между собой, через канавки в обойме, и с межлопастными каналами колеса в последующей секции. В секции между лопастными колесами установлены дистанционные втулки. Секции объединены в группы, в которых дистанционные втулки выполнены с шириной В=(0,03...0,2)*Dк,The specified technical result is achieved by the fact that the dispersant pump contains input and output channels, a cage with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting and a rotor. The rotor consists of sections sequentially mounted one after the other on the drive shaft, and each section contains a blade wheel whose inter-blade channels are made with the possibility of communicating with each other, through grooves in the cage, and with the wheel inter-blade channels in the subsequent section. In the section between the impellers, distance bushings are installed. Sections are combined into groups in which the distance bushings are made with a width of B = (0.03 ... 0.2) * Dk,

где Dк - наружный диаметр колеса,where Dк is the outer diameter of the wheel,

а между группами установлены дистанционные втулки с шириной С=(0,4...1,5)*Dк.and spacer bushings with a width of C = (0.4 ... 1.5) * Dk are installed between the groups.

Размеры дистанционных втулок могут выступать как регулирующие параметры. Имея набор дистанционных втулок с различными размерами, при сборке насоса можно регулировать и настраивать систему диспергирования, учитывая условия эксплуатации насоса. Заявляемое техническое решение обеспечивает упрощение изготовления конструкции при наличии возможностей регулирования и настройки системы диспергирования.The dimensions of the spacer sleeves can act as control parameters. Having a set of distance bushings with different sizes, when assembling the pump, you can adjust and adjust the dispersion system, taking into account the operating conditions of the pump. The claimed technical solution provides a simplification of the manufacture of the structure with the availability of regulation and adjustment of the dispersion system.

Совокупность существенных признаков заявляемого технического решения может быть многократно использована в производстве насосов-диспергаторов.The set of essential features of the claimed technical solution can be repeatedly used in the manufacture of dispersant pumps.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего технического решения станут понятными при рассмотрении вариантов его осуществления со ссылками на прилагаемые рисунки.These advantages, as well as the features of this technical solution will become clear when considering options for its implementation with reference to the accompanying drawings.

На фигуре 1 изображен разрез предлагаемого насоса-диспергатора вдоль его оси.The figure 1 shows a section of the proposed pump-dispersant along its axis.

На фигуре 2 изображено место А фигуры 2 в увеличенном масштабе.Figure 2 depicts location A of Figure 2 on an enlarged scale.

Насос-диспергатор содержит входной 1 и выходной 2 каналы, обойму 3 с выполненными в ней канавками 4 в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал 5 с установленным на нем ротором. Ротор состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу 5, а каждая секция содержит лопастное колесо 6 и дистанционную втулку 7, обеспечивающую осевой зазор между лопастными колесами 6. Секции объединены в группы, в которых дистанционные втулки 7 выполнены с шириной В=(0,03...0,2)*Dк. Где Dк - наружный диаметр колеса 6. Минимальный размер «В» ограничен ослаблением вихря, обеспечивающего процесс диспергации, максимальный размер ограничен потерями напора. Между группами установлены дистанционные втулки 8 с шириной С=(0,4...1,5)*Dк. Количество секций в группе может составлять от 2 до 20. Диапазоны значений параметров «В» и «С» выбраны на основе выполненных авторами экспериментальных исследований [Ивановский В.Н., Сазонов Ю.А., Балака Н.Н. Разработка и стендовые испытания лабиринтно-винтового насоса с дисковым ротором. / Управление качеством в нефтегазовом комплексе. - М: МФ «Национальный институт нефти и газа», №4, 2006, с.55-57.] Оптимальные размеры определяются исходя из конкретных условий и состава перекачиваемой среды.The dispersant pump contains input 1 and output 2 channels, a cage 3 with grooves 4 made therein in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft 5 with a rotor mounted on it. The rotor consists of sections sequentially mounted one after the other on the drive shaft 5, and each section contains a blade wheel 6 and a spacer sleeve 7, which provides axial clearance between the impeller wheels 6. The sections are combined into groups in which the spacer bushings 7 are made with a width of B = (0.03 ... 0.2) * Dk. Where Dк is the outer diameter of the wheel 6. The minimum size "B" is limited by attenuation of the vortex, which provides the dispersion process, the maximum size is limited by pressure losses. Between the groups there are spacer bushings 8 with a width of C = (0.4 ... 1.5) * Dk. The number of sections in a group can be from 2 to 20. The ranges of the values of the parameters “B” and “C” are selected on the basis of experimental studies performed by the authors [Ivanovsky V.N., Sazonov Yu.A., Balaka N.N. Development and bench tests of a labyrinth-screw pump with a disk rotor. / Quality management in the oil and gas sector. - M: MF “National Institute of Oil and Gas”, No. 4, 2006, p.55-57.] The optimal sizes are determined based on the specific conditions and composition of the pumped medium.

Дистанционные втулки 8 между группами секций образуют кольцевые The distance sleeve 8 between the groups of sections form a ring

камеры 9, каждая из которых по внутреннему диаметру ограничена наружной поверхностью дистанционной втулки 8, а по наружному диаметру ограничена обоймой 3 с многозаходной винтовой нарезкой 4. Кольцевые камеры 9 сообщаются между собой через межлопастные каналы лопастных колес 6 и через канавки 4 в обойме 3.chambers 9, each of which is limited in inner diameter by the outer surface of the spacer sleeve 8, and in outer diameter is limited by a clip 3 with multi-thread screw 4. The annular chambers 9 communicate with each other through the inter-blade channels of the impeller 6 and through the grooves 4 in the clip 3.

В представленном техническом решении, как и в известных лабиринтных и шнековых насосах, возможно исполнение обоймы и ротора конической формы, винтовых нарезных канавок - полукруглой, трапецеидальной, прямоугольной, треугольной или иной формы. Лопасти лопастного колеса могут быть не только радиальными, но и отогнутыми вперед или назад.In the presented technical solution, as well as in the well-known labyrinth and screw pumps, it is possible to design a cage and a rotor of a conical shape, screw threaded grooves - semicircular, trapezoidal, rectangular, triangular or other shape. The blades of the impeller can be not only radial, but also bent forward or backward.

Насос-диспергатор работает следующим образом. При вращении ротора и соответственно рабочего лопастного колеса 6 в жидкости, заполняющей все межлопастные каналы, развиваются центробежные силы. Они вызывают непрерывное движение жидкости из межлопастных каналов в винтовые канавки 4 обоймы 3. Ввиду неразрывности течения жидкость из винтовых канавок 4 непрерывно втекает в межлопастные каналы колеса 6. Кроме того, через зазоры «В», жидкость поступает в межлопастные каналы колес 6. Таким образом, в каждой секции насоса формируется вихревое течение, обеспечивающее передачу энергии от лопастного колеса 6 потоку жидкости (или жидкостно-газовой смеси). Жидкая среда перемещается по периферии лопастного колеса 6 в тангенциальном направлении. Жидкость с повышенной энергией выносится вихревым потоком в спиральные канавки 4 обоймы 3. В кольцевой камере 9 формируется поток в направлении канавок 4 винтовой нарезки, а тангенциальная составляющая вектора скорости течения ослабевает. Таким образом, в секциях ротора осуществляется силовое воздействие лопастей на перекачиваемую среду и передача энергии от рабочих колес 6 к перекачиваемой среде. В кольцевых камерах 9 нет подобного процесса передачи энергии, а диспергирование The dispersant pump operates as follows. When the rotor and, accordingly, the impeller 6 rotates in a fluid filling all the inter-blade channels, centrifugal forces develop. They cause a continuous movement of fluid from the inter-blade channels into the helical grooves 4 of the holder 3. Due to the continuity of the fluid flow from the helical grooves 4 continuously flows into the inter-blade channels of the wheel 6. In addition, through the gaps "B", the fluid enters the inter-blade channels of the wheels 6. Thus , in each section of the pump a vortex flow is formed, providing energy transfer from the impeller 6 to the flow of liquid (or liquid-gas mixture). The liquid medium moves along the periphery of the impeller 6 in a tangential direction. A liquid with increased energy is carried out by a vortex flow into the spiral grooves 4 of the holder 3. In the annular chamber 9, a flow is formed in the direction of the grooves 4 of the screw thread, and the tangential component of the flow velocity vector weakens. Thus, in the sections of the rotor is the power impact of the blades on the pumped medium and the transfer of energy from the impellers 6 to the pumped medium. In the annular chambers 9 there is no such process of energy transfer, and dispersion

жидкостно-газовой смеси происходит за счет инерционных сил. Перекачиваемая среда вытесняется из насоса через выходной канал 2. Ввиду неразрывности течения через входной канал 1 в насос непрерывно поступает жидкость (или жидкостно-газовая смесь).liquid-gas mixture occurs due to inertial forces. The pumped medium is displaced from the pump through the outlet channel 2. Due to the continuity of the flow through the inlet channel 1, a liquid (or a liquid-gas mixture) continuously enters the pump.

Особое расположение лопастных колес 6 в секциях, разделенных дистанционными втулками 7, и наличие кольцевых камер 9 между группами секций, образуемых дистанционными втулками 8, позволяет регулировать интенсивность местных вихрей.The special arrangement of the impellers 6 in the sections separated by the distance bushings 7, and the presence of annular chambers 9 between the groups of sections formed by the distance bushings 8, makes it possible to control the intensity of local vortices.

Насос-диспергатор может быть использован и как предвключенная ступень перед центробежным насосом. В этом случае насос-диспергатор обеспечивает подпор (повышение давления) на входе в центробежный насос и обеспечивает диспергирование жидкостно-газовой смеси, заключающееся в дроблении крупных пузырьков газа на множество более мелких пузырьков. Известно, что центробежные насосы работают более эффективно, если перекачиваемая жидкостно-газовая смесь предварительно обработана таким образом в диспергаторе. Все это в конечном итоге повышает коэффициента полезного действия насоса-диспергатора при перекачке жидкостно-газовых смесей.The dispersing pump can also be used as an upstream stage in front of a centrifugal pump. In this case, the dispersant pump provides pressure (increase in pressure) at the inlet of the centrifugal pump and provides dispersion of the liquid-gas mixture, which consists in crushing large gas bubbles into many smaller bubbles. It is known that centrifugal pumps operate more efficiently if the pumped liquid-gas mixture is thus pretreated in a dispersant. All this ultimately increases the efficiency of the dispersant pump when pumping liquid-gas mixtures.

Claims

1. The dispersing pump containing the input and output channels, a cage with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a rotor consisting of sections sequentially installed one after another on the drive shaft, each section contains a blade wheel, the inter-blade channels of which are made with the ability to communicate with each other through grooves in the cage and with the inter-blade wheel channels in the subsequent section, characterized in that spacers are installed in the section between the impellers.

2. The dispersant pump according to claim 1, characterized in that the sections are combined into groups in which the spacer sleeve is made with a width

B = (0.03 ... 0.2) Dk,

where Dк is the outer diameter of the wheel,

and between the groups there are spacer bushings with a width of C = (0.4 ... 1.5) Dk.

3. The dispersant pump according to claim 1, characterized in that the groups contain from 2 to 20 sections.