ВИХРЕВОЙ СКВАЖИННЫЙ НАСОС

ВИХРЕВОЙ СКВАЖИННЫЙ НАСОС


RU (11) 2277185 (13) C1

(51) МПК
F04D 13/10 (2006.01)
F04D 5/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004129206/06 
(22) Дата подачи заявки: 2004.10.04 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.10.04 
(45) Опубликовано: 2006.05.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Проспект. Роторно-вихревые насосы для добычи нефти, водоснабжения и водоподъема (техническая информация). НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОНСАЛТИНГОВЫЙ ЦЕНТР "ЛЕАН". М.-Лебедянь, 1998, с.4.

RU 2047791 С2, 10.11.1995.

RU 2029134 С1, 20.02.1995.

DE 4315448 A1, 23.12.1993.

US 3139232 A, 30.06.1964.

DE 9218095 U, 16.09.1993. 
(72) Автор(ы): Каюмов Малик Шафикович (RU); Козлов Михаил Тимофеевич (RU); Ямалеев Фандас Габбасович (RU); Жильцов Александр Адольфович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU) 
Адрес для переписки: 423368, Республика Татарстан, Сармановский р-н, п. Джалиль, ул. Ленина, 2, НГДУ "Джалильнефть", технический отдел 

(54) ВИХРЕВОЙ СКВАЖИННЫЙ НАСОС

Изобретение может быть использовано в водоснабжении и в нефтедобывающей промышленности. Насос содержит корпус, вихревые колеса (ВК) и направляющие аппараты (НА). Каждое ВК выполнено в виде шестерни с прямыми зубьями, образующими между собой открытые продольные выборки с вогнутым днищем. НА охватывают ВК с зазором и выполнены с продольными выборками, обращенными открытой стороной к выборкам ВК. Каждый из НА содержит дополнительный разделитель потока, находящийся на диаметрально противоположной стороне относительно основного разделителя. Между разделителями потока выполнены вогнутые каналы, которые с приемной стороны имеют прямолинейную плоскость, переходящую на отводной стороне в криволинейную. Насос снабжен боковыми дисками с жесткими уплотнительными кольцами, установленными по обе стороны ВК и НА. Каждые НА и боковой диск снабжены дополнительными каналами, расположенными в периферийной зоне, причем каналы бокового диска для предыдущего ВК являются выкидными, а для последующего - приемными. Изобретение направлено на повышение эксплуатационной надежности и снижение трудоемкости изготовления его рабочих органов. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области насосостроения, более конкретно - к насосам динамического действия. Оно предназначено для подъема жидкости из скважин на объектах сельского и городского водоснабжения, а также в нефтедобывающей промышленности.

Известен погружной центробежно-вихревой насос, состоящий из трубчатого корпуса, нижней и верхней головок, рабочих колес, направляющих аппаратов, приводного вала, промежуточных опор, нижнего и верхнего подшипников и уплотнительных колец. Каждое рабочее колесо снабжено вихревыми каналами, расположенными с наружной стороны ведущего диска на периферии (Насос погружной центробежно-вихревой 2ВННП 5-50-1700(2000)-14 в износостойком исполнении с промежуточными опорами. Паспорт. АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НОВОМЕТ". Пермь, 1999).

Недостатки устройства:

- неудовлетворительное значение коэффициента полезного действия (КПД), обусловленное тем, что при малых поперечных размерах насоса (это особенно относится к нефтяным скважинным насосам) переход жидкости из лопаточных каналов рабочих колес в каналы направляющих аппаратов осуществляется со значительными потерями давления, а жидкость в вихревых каналах во всем интервале работы колеса находится в режиме "закрытой задвижки", то есть каналы принимают участие только в поддержании давления в камере ступени;

- неудовлетворительная эксплуатационная надежность, обеспечивающаяся тем, что ступени насоса воспринимают дополнительные осевые усилия к имеющемуся усилию от разности эпюр давления в пазухах рабочего колеса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вихревой скважинный насос, включающий корпус, вихревые колеса с жесткими уплотнительными кольцами, направляющие аппараты с основными каналами и разделителями потока, входную и выходную головки, приводной вал, разгрузочную пяту и подшипник скольжения (Проспект "Роторно-вихревые насосы для добычи нефти, водоснабжения и водоподъема (техническая информация). НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОНСАЛТИНГОВЫЙ ЦЕНТР "ЛЕАН", Москва-Лебедянь, 1998, с.4).

Основными недостатками устройства являются:

- неудовлетворительная эксплуатационная надежность, обусловленная неразгруженностью вихревых колес от осевых и радиальных сил, приводящая к интенсивному износу трущихся поверхностей жестких уплотнительных колец;

- высокая трудоемкость изготовления рабочих органов, обеспечивающаяся тем, что вихревые колеса и направляющие аппараты имеют каналы-выборки, выполнение которых сопряжено с технологическими трудностями (это относится к требованиям плавного перехода и достижения высокой точности омываемых перекачиваемой жидкостью поверхностей).

Задачей изобретения является создание вихревого скважинного насоса, обладающего высокой эксплуатационной надежностью и низкой трудоемкостью изготовления его рабочих органов.

Указанная задача решается предлагаемым насосом, включающим корпус, вихревые колеса с жесткими уплотнительными кольцами, направляющие аппараты с основными каналами и разделителями потока, входную и выходную головки, приводной вал, разгрузочную пяту и подшипник скольжения.

Новым является то, что каждое вихревое колесо выполнено в виде шестерни с прямыми зубьями, образующими между собой открытые продольные выборки с вогнутым днищем, переходящие на набегающей на поток стороне в прямолинейные плоскости, образующие с вектором окружной скорости тупой угол; направляющие аппараты охватывают вихревые колеса с зазором и выполнены с продольными выборками, обращенными открытой стороной к выборкам вихревых колес и имеющими с приемной стороны прямолинейную плоскость, переходящую на отводной стороне в криволинейную, и каждый из них содержит дополнительный разделитель потока, находящийся на диаметрально противоположной стороне относительно основного разделителя; насос снабжен боковыми дисками, установленными по обе стороны вихревых колес и направляющих аппаратов и выполненными с каналами, расположенными диаметрально противоположно относительно друг друга; направляющие аппараты снабжены дополнительными каналами, которые, как и каналы боковых дисков, расположены в периферийной зоне, причем каналы бокового диска для предыдущего вихревого колеса являются выкидными, а для последующего - приемными; пазухи вихревых колес сообщены между собой через каналы, расположенные в центральной зоне.

Новым является также то, что зазор между выступами выборок вихревого колеса и направляющего аппарата определяют выражением



где S - зазор между выступами вихревого колеса и направляющего аппарата;

Q - производительность насоса;

V - поступательная скорость жидкости в зазоре (V=3-5 м/с);

L - толщина вихревого колеса.

На фиг.1 изображен общий вид секции насоса с местными выровами.

На фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.

На фиг.3 - разрез по Б-Б фиг.1.

На фиг.4 - разрез по В-В фиг.1.

На фиг.5 - разрез по Д-Д фиг.1.

На фиг.6 - выров по стрелке "Ж" фиг.4.

Насос состоит из трубчатого корпуса 1 (фиг.1), вихревых колес 2 с жесткими уплотнительными кольцами 3. Вихревое колесо выполнено в виде шестерни с прямыми зубьями, образующими открытые продольные выборки 4 (фиг.4) с вогнутым днищем 5, переходящие на набегающей на поток стороне в прямолинейные плоскости "Г", образующие с вектором окружной скорости "И" тупой угол " ". Насос содержит также направляющие аппараты 6, которые охватывают вихревые колеса с зазором и выполнены с продольными выборками 7, обращенными открытой стороной к выборкам вихревых колес и имеющими с приемной стороны прямолинейную плоскость "З", переходящую на отводной стороне в криволинейную "Л". Направляющие аппараты снабжены разделителями потоков 8 и 9 и выкидными вогнутыми каналами 10 и 11, которые с приемной стороны имеют прямолинейную плоскость, переходящую на отводной стороне в криволинейную (фиг.6). Вихревые колеса 2 установлены между передним 12, промежуточными 13 и задним 14 дисками с жесткими уплотнительными кольцами 15, снабженными подводящими 16 и отводящими 17 каналами (фиг.2, 3 и 5), причем каналы бокового диска для предыдущего вихревого колеса являются выкидными, а для последующего - приемными. Внутри корпуса расположен приводной вал 18, разгрузочная пята 19 и подшипники скольжения 20. К корпусу подсоединены входная 21 и выходная 22 головки. Во входной головке 21 установлена приемная сетка 23. Пазухи 24 вихревых колес 2 сообщены каналами 25.

Выборки вихревых колес и направляющих аппаратов образуют выступы соответственно 26 и 27 (фиг.4), зазор между которыми определяется выражением



где Q - производительность насоса;

V - поступательная скорость жидкости в зазоре (V=3...5 м/с);

L - ширина вихревого колеса.

Работает насос следующим образом.

Жидкость из затрубного пространства скважины (не показано) через приемную сетку 23 попадает в полость "а", из нее через отверстие 28 - в полость "в". Из последней по каналам 16 направляется в выборки 4 и 7 вихревого колеса 2 и направляющего аппарата 6. Здесь на нее оказывает воздействие днище выборки 4. В результате жидкость из выборок 4 выбрасывается в зазоры, образованные между направляющим аппаратом 6, вихревым колесом 2 и в выборки 7 направляющего аппарата 6. Здесь скорость ее несколько падает, а статическое давление - возрастает. В результате происходит то, что жидкость из выборок 7 направляющего аппарата 6 с большим статическим давлением переходит в последующие выборки 4 вихревого колеса 2. При подходе выборок 4 к разделителям потока 8 и 9 жидкость выбрасывается в выкидные каналы 10 и 11, из которых направляется в последующие выборки вихревого колеса и направляющего аппарата. В дальнейшем порядок движения жидкости повторяется. Из каналов 17 заднего диска 14 жидкость направляется в следующую секцию насоса или в нагнетательную колонну труб (не показано).

Утечки, имеющие место через жесткие уплотнительные кольца 3 и 75, попадают в пазухи 24. Осевые усилия, приходящиеся на торец вала 18 и на разгрузочную пяту 19, воспринимаются жесткими кольцами 29 и 30.

Предлагаемый насос позволяет:

- повысить эксплуатационную надежность благодаря тому, что радиальные силы, действующие на вихревые колеса, уравновешены встречными результирующими силами, исходящими из диаметрально расположенных эпюр давления;

- снизить трудоемкость изготовления деталей благодаря тому, что профили выборки вихревых колес и направляющих аппаратов допускают их изготовление механической обработкой.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Вихревой скважинный насос, включающий корпус, вихревые колеса с жесткими уплотнительными кольцами, направляющие аппараты с основными каналами и разделителями потока, входную и выходную головки, приводной вал, разгрузочную пяту и подшипник скольжения, отличающийся тем, что каждое вихревое колесо выполнено в виде шестерни с прямыми зубьями, образующими между собой открытые продольные выборки с вогнутым днищем, переходящие на набегающей на поток стороне в прямолинейные плоскости, образующие с вектором окружной скорости тупой угол, направляющие аппараты охватывают вихревые колеса с зазором и выполнены с продольными выборками, обращенными открытой стороной к выборкам вихревых колес и имеющими с приемной стороны прямолинейную плоскость, переходящую на отводной стороне в криволинейную, и каждый из них содержит дополнительный разделитель потока, находящийся на диаметрально противоположной стороне относительно основного разделителя, снабжен боковыми дисками, установленными по обе стороны вихревых колес и направляющих аппаратов и выполненными с каналами, расположенными диаметрально противоположно относительно друг друга, направляющие аппараты снабжены дополнительными каналами, которые, как и каналы боковых дисков, расположены в периферийной зоне, причем каналы бокового диска для предыдущего вихревого колеса являются выкидными, а для последующего - приемными; пазухи вихревых колес сообщены между собой через каналы, расположенные в центральной зоне.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что зазор между выступами выборок вихревого колеса и направляющего аппарата определяют выражением



где S - зазор между выступами выборок вихревого колеса и направляющего аппарата;

Q - производительность насоса;

V - поступательная скорость жидкости в зазоре (V=3...5 м/с);

L - ширина вихревого колеса.








ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru