СТУПЕНЬ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

СТУПЕНЬ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА


RU (11) 2303168 (13) C1

(51) МПК
F04D 13/10 (2006.01)
F04D 29/041 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005138434/06 
(22) Дата подачи заявки: 2005.12.09 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.12.09 
(45) Опубликовано: 2007.07.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 640042 А, 13.12.1978. RU 2186251 С2, 27.07.2002. RU 2196252 С2, 10.01.2003. US 5201848 А, 13.04.1993. US 3269324 А, 30.08.1966. 
(72) Автор(ы): Гусин Николай Васильевич (RU); Трубин Александр Викторович (RU); Рабинович Александр Исаакович (RU); Горохов Владимир Ювенальевич (RU); Квашнин Александр Иванович (RU); Перельман Олег Михайлович (RU); Дорогокупец Геннадий Леонидович (RU); Иванов Олег Евгеньевич (RU); Куприн Павел Борисович (RU); Мельников Михаил Юрьевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Закрытое акционерное общество "Новомет-Пермь" (RU) 
Адрес для переписки: 614065, г.Пермь, ш. Космонавтов, 395, ЗАО "Новомет-Пермь", С.А. Рабиновичу 

(54) СТУПЕНЬ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Изобретение относится к насосостроению, в частности к насосам для добычи нефти из скважин. Ступень многоступенчатого погружного центробежного насоса содержит направляющий аппарат и закрытое рабочее колесо (РК). РК имеет диски (Д) и внутреннюю полость с лопастями между ними, нижнюю и верхнюю пазухи (П), образованные соответственно внешними поверхностями ведомого и ведущего Д и торцевыми поверхностями направляющего аппарата до и после РК. П соединены гидравлически с внутренней полостью РК через тело Д. Соединение П с внутренней полостью РК выполнено посредством непрерывной кольцевой щели в теле Д или отдельных секторных кольцевых щелей между лопастями. Для увеличения осевой силы, действующей на РК, с внутренней полостью последнего соединяют нижнюю П, а для уменьшения - верхнюю. Кольцевая щель может быть выполнена с фасками на наружной стороне дисков РК или сужающейся внутрь РК. Возможно выполнение Д с внешней стороны перед кольцевой щелью с утонением по конусу. Изобретение решает задачу изменения величины осевой силы в ту или другую сторону практически без усложнения конструкции колеса и технологии его изготовления и позволяет повысить КПД и напор. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к насосостроению, в частности к многоступенчатым погружным центробежным насосам для добычи нефти из скважин.

Известны конструкции ступеней, содержащие рабочее колесо и отвод в виде спиральной камеры или направляющего аппарата. Для уменьшения осевой силы рабочее колесо выполнено с разгрузочной камерой, которая сообщена с зоной всасывания колеса посредством отверстий в ведущем диске, либо посредством специальной разгрузочной трубки со всасывающим патрубком насоса (В.В.Малюшенко, А.К.Михайлов. Основное насосное оборудование тепловых электростанций. М.: Из-во «Энергия», 1969. С.53, рис.5-3, б, в).

Недостаток конструкции заключается в ее сложности из-за необходимости наличия устройства разгрузочной камеры, что к тому же увеличивает осевые габариты ступени, а перетечки жидкости из зоны высокого давления в зону всасывания снижают КПД и напор. Кроме того, использование рабочего колеса с разгрузочной камерой позволяет только уменьшить осевую силу и не позволяет ее увеличить. Последнее бывает необходимо, например, в ступенях многоступенчатых насосов для добычи нефти с так называемыми плавающими рабочими колесами.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является ступень центробежного насоса, в котором для уменьшения осевой силы, действующей на рабочее колесо, боковые пазухи со стороны ведомого и ведущего дисков (нижняя и верхняя для вертикальных насосов) посредством отверстий в концентрических несквозных пазах, выполненных на дисках, сообщены с внутренней полостью колеса (Авт. св. СССР №640042, F04D 1/00, 29/04, 1978).

Недостаток конструкции состоит в ее сложности, так как требуется выполнение значительного количества отверстий, ориентированных таким образом, чтобы они оказались равномерно расположенными между лопастями. Другой недостаток - это неизбежное значительное снижение КПД и напора. Наличие отверстий по всему объему внутренней полости рабочего колеса и перетечки через эти отверстия нарушают структуру потока в колесе, приводят к дополнительному вихреобразованию и потерям, а концентрические несквозные пазы увеличивают затраты мощности на дисковое трение.

Настоящее изобретение решает задачу изменения величины осевой силы в ту или другую сторону практически без усложнения конструкции колеса и технологии его изготовления и позволяет по сравнению с прототипом повысить КПД и напор. Применительно к ступеням с плавающими рабочими колесами предлагаемое решение дает возможность через изменение осевой силы смещать момент всплытия колес по подаче в нужную сторону и влиять на скорость износа осевых опор колеса. Изобретение может быть использовано как в ступенях с чисто центробежным колесом, так и в ступенях с комбинированными колесами, например с центробежно-вихревыми или центробежно-осевыми.

Указанный технический результат достигается тем, что ступень многоступенчатого погружного насоса содержит направляющий аппарат, закрытое рабочее колесо с дисками и внутренней полостью с лопастями между ними, нижнюю и верхнюю пазухи, образованные соответственно внешними поверхностями ведомого и ведущего дисков и торцевыми поверхностями направляющего аппарата до и после рабочего колеса и соединенные гидравлически с внутренней полостью рабочего колеса через тело дисков, согласно изобретению соединение пазух с внутренней полостью рабочего колеса выполнено посредством непрерывной кольцевой щели в теле дисков или отдельных секторных кольцевых щелей между лопастями, причем для увеличения осевой силы, действующей на рабочее колесо, с внутренней полостью последнего соединяют нижнюю пазуху, а для уменьшения - верхнюю.

Кольцевая щель может быть выполнена с фасками на наружной стороне дисков рабочего колеса или ссужающейся внутрь рабочего колеса. Кроме того, внешняя поверхность диска до кольцевой щели может быть выполнена конической с уменьшением диаметра конуса в сторону кольцевой щели.

На фиг.1 представлена ступень многоступенчатого погружного центробежного насоса заявленной конструкции в разрезе, на фиг.2 - вид рабочего колеса со стороны ведомого диска, на фиг.3 и 4 - вариант выполнения щели.

Ступень содержит направляющий аппарат 1, рабочее колесо 2 с ведомым 3 и ведущим 4 дисками, образующими внутреннюю полость 5, в которой размещены лопасти 6. Нижняя пазуха 7 и верхняя пазуха 8 образованы соответственно внешней поверхностью ведомого и ведущего дисков 3 и 4 и торцевыми поверхностями 9 и 10 направляющего аппарата 1 до колеса 2 и после него. В теле одного из дисков (3 или 4), выполнена непрерывная кольцевая щель 11 или 12, сообщающая соответствующую пазуху 7 или 8 с внутренней полостью 5 колеса 2. Кольцевая щель 11 или 12 может быть как непрерывной, так и в виде кольцевых секторов той или иной формы, например, 13 или 14 (фиг.2, нижняя часть).

Входы в непрерывную кольцевую щель 11 или 12 или в щель в виде секторов 13 или 14 (фиг.1, 2) могут быть выполнены без фасок (фиг.1), с фасками (фиг.3, ведомый диск 3), ссужающимися внутрь (фиг.3, ведущий диск 4), либо с проточкой ведомого или ведущего диска 3 или 4 на конус до входа в саму щель 11 или 12 (фиг.4).

Ступень работает следующим образом. При вращении рабочего колеса 2 на выходе из него создается повышенное давление Р2. В пазухах 7 и 8 давление уменьшается от периферии к центру от давления Р2 до некоторого меньшего давления в месте, где пазуха заканчивается. При этом давление на каком-либо радиусе в пазухе всегда остается больше, чем давление на том же радиусе во внутренней полости 5 колеса 2, причем перепад давления увеличивается с уменьшением радиуса. Благодаря указанному перепаду возникают перетечки жидкости из пазухи 7 или 8 во внутреннюю полость 5 колеса 2 через кольцевую щель 11 или 12. Эти перетечки восполняются возвратным течением жидкости в пазухи 7 или 8 с выхода рабочего колеса. В области входа потока перетечек в кольцевую щель 11 или 12 с внешней стороны того или другого диска формируется зона пониженного давления. Если перетечки во внутреннюю полость 5 осуществляются из нижней пазухи 7, осевая сила, действующая на рабочее колесо 2, увеличивается, если из верхней пазухи 8 - уменьшается. Чем ближе кольцевая щель 11 или 12 к центру, тем большее понижение давления она обеспечивает и, соответственно, большее изменение осевой силы. Большее понижение давления обеспечивается также с увеличением ширины кольцевой щели.

Концентрическая щель обеспечивает осесимметричный и более упорядоченный ввод потока перетечек во внутреннюю полость 5 рабочего колеса 2 по сравнению с отверстиями, выполненными в ведомом или ведущем дисках, как это имеет место в прототипе, в результате чего по сравнению с последним возрастает КПД и напор при одинаковой суммарной площади отверстий и площади кольцевой щели.

Предложение экспериментально проверено на ряде ступеней.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Ступень многоступенчатого погружного центробежного насоса, содержащая направляющий аппарат, закрытое рабочее колесо с дисками и внутренней полостью с лопастями между ними, нижнюю и верхнюю пазухи, образованные соответственно внешними поверхностями ведомого и ведущего дисков и торцевыми поверхностями направляющего аппарата до и после рабочего колеса и соединенными гидравлически с внутренней полостью рабочего колеса через тело дисков, отличающаяся тем, что соединение пазух с внутренней полостью рабочего колеса выполнено посредством непрерывной кольцевой щели в теле дисков или отдельных секторных кольцевых щелей между лопастями, причем для увеличения осевой силы, действующей на рабочее колесо, с внутренней полостью последнего соединяют нижнюю пазуху, а для уменьшения - верхнюю.

2. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая щель выполнена с фасками на наружной стороне дисков рабочего колеса.

3. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая щель выполнена сужающейся внутрь рабочего колеса.

4. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что диск с внешней стороны перед кольцевой щелью выполнен с утонением по конусу.








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