МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС

МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС


RU (11) 2116515 (13) C1

(51) 6 F04D1/06, F04D13/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

(21) Заявка: 96122451/06 
(22) Дата подачи заявки: 1996.11.25 
(45) Опубликовано: 1998.07.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU, авторское свидетельство, 1710842, кл. F 04 D 1/06, 1992. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Альметьевский завод погружных электронасосов" - АЛНАС 
(72) Автор(ы): Наумов Ю.И.; Козлов Р.Р.; Лукина В.А.; Трофимова М.Ю. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Альметьевский завод погружных электронасосов" - АЛНАС 

(54) МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС 

Многоступенчатый центробежный насос может быть использован при добыче нефти и других пластовых жидкостей с высоким содержанием абразива, обуславливающим быстрый износ трущихся деталей ступени насоса. Насос содержит корпус с закрепленными в нем на опорных шайбах направляющими аппаратами и вал с рабочими колесами. Последние закреплены на валу между защитными втулками. Рабочие колеса и направляющие аппараты выполнены из перлитного или перлитно-ферритного чугуна, модифицированного редкоземельными металлами и закаленного на мартенситную структуру с последующим низким отпуском и имеющего твердость 43-47 НРС. Ответные детали пар трения выполнны из материала, соответствующего условию равностойкости материалу рабочих колес и направляющих аппаратов. Использование изобретения позволяет увеличить износостойкость трущихся деталей и дополнительность межремонтных периодов. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при добыче нефти и других пластовых жидкостей с высоким содержанием абразивных частиц.

Известны многоступенчатые центробежные насосы, ступени которых выполнены из специального цериево-бористового чугуна с ферритной основой, а защитные втулки вала и опорные шайбы направляющих аппаратов из латуни и текстолита. (Животовский И. С. , Смойловская А.А. Лопастные насосы для абразивных гидросмесей. -М. Машиностроение, 1978, с. 77 - 90) В процессе эксплуатации насосной секции рабочие органы и опорные элементы ступеней образуют трущиеся поверхности (пары трения) из-за синусоидальных изгибов вала, вызванных воздействующими на него осевыми нагрузками. Данная ступень обладает низкой износостойкостью, так как износ диаметра трущихся поверхностей за межремонтный период эксплуатации насосного агрегата в скважине превышает 30%. Неизбежны частые подъемы секций насоса и замена изношенных деталей, что резко снижает экономичность установки в целом. Наработка на отказ 300 - 400 суток.

Известна также пара трения, один элемент которой выполнен из специального цериево-бористового чугуна с ферритной основой, а ответный из порошковой стали на основе железа. (Полезная модель N 1725, кл. F 16 C 33 /12, 1996). Пористая структура этих материалов и их низкая твердость (чугун 150 НВ, сталь 60 НВ) делает пару трения специальный чугун - порошковая сталь на основе железа нестойкой к гидрообразивному износу, который представляет собой потерю веса или объема трущихся поверхностей, происходящую под воздействием взвешенных в перекачиваемой жидкости наносов.

Абразивный износ ведет к снижению энергетических характеристик гидромашины, и увеличению потребляемой энергии, а также требует значительных затрат на ремонтные работы.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является решение по а. с. N 1710842, согласно которому многоступенчатый центробежный насос содержит рабочие колеса со ступицами и ведущими дисками, дистанционные втулки, зафиксированные между ступицами рабочих колес, направляющие аппараты с лопастями и переводными каналами и межступенные уплотнительные кольца, поверхности которых обращены к переводным каналам и профилированы.

Однако данная конструкция насоса не обеспечивает надежной защиты ступени от интенсивного износа, который растет с увеличением числа ступеней, создающим большие нагрузки на вал. Кроме того, наличие дополнительных деталей (дистанционных втулок и уплотнительных колец), требующих частой замены, резко снижает технологичность изготовления насоса и увеличивает эксплуатационные затраты.

Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности насоса и снижение эксплуатационных затрат путем увеличения износостойкости трущихся деталей и длительности межремонтных периодов.

Для этого рабочие органы многоступенчатого центробежного насоса выполнены из перлитного или перлитно-ферритного чугуна, модифицированного редкоземельными металлами в количестве до 0,01 - 0,02% от объема чугуна и прошедшего термическую обработку путем нагрева рабочих органов объемным методом или током высокой частоты до температуры мартенситного превращения и закалки с последующим низким отпуском. Наиболее эффективно выполнение рабочих органов насоса из чугуна следующего химического состава, в% : C - 3,0 - 3,6; Mn - 0,4 - 0,6; Si - 2,7 - 3,0; Cr - 0,08 - 0,12; Cu - 0,3 - 0,4; Ce - 0,01 - 0,02; основа - остальное. Рабочие органы закалены на твердость 43-47 НRС. Материал выполнения ответных деталей пар трения должен соответствовать условию равностойкости с модифицированным и прошедшим термическую обработку чугуном. Этому условию соответствует такой материал, как порошковая конструкционная сталь, материалы с плазменным напылением. На чертеже изображена ступень многоступенчатого центробежного насоса.

Насос содержит корпус 1 с закрепленными в нем на опорных шайбах 2 направляющими аппаратами 3 и вал 4 с рабочими колесами 5, закрепленными на валу 4 между защитными втулками 6.

Наибольшему износу в процессе перекачки пластовой жидкости подвержены рабочие колеса 5 и направляющие аппараты 3. Наружные диски рабочих колес изнашиваются в результате движения взвесенесущего потока из напорной полости в область с меньшим давлением, а выходные кромки и рабочие поверхности лопастей подвержены износу вплоть до образования каверн и сквозных отверстий из-за крупных включений и наносов, твердость которых по шкале Мооса 5-5,5. Направляющие аппараты 3 изнашиваются в зонах сопряжения с корпусом 1 и защитными втулками 6 из-за синусоидальных изгибов вала и вибрации. Рабочие органы выполненные из перлитного или перлитно-ферритного чугуна, модифицированные редкоземельными металлами (иттрий, церий) и прошедшие термическую обработку до температуры мартенситного превращения и закалку с отпуском, которые работают в паре трения с защитными втулками и опорными шайбами из равностойкого к гидроабразивному износу материала, позволяют повысить износостойкость насоса и увеличить межремонтный период эксплуатации насосных установок.

Выполненные таким образом многоступенчатые центробежные насосы прошли промысловые испытания в пластовой жидкости с содержанием абразива 0,1 - 0,2% и температурой до 200oC. Наработка на отказ ступеней насоса увеличилась в 3 раза по сравнению с серийными за счет снижения износа пар трения.

Износ диаметра трущихся поверхностей после 1 года эксплуатации составил 5 - 7%, скорость износа пар трения в относительных единицах уменьшилась в среднем в 2,5 - 3 раза. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Многоступенчатый центробежный насос, содержащий корпус с закрепленными в нем на опорных шайбах направляющими аппаратами и вал с рабочими колесами, закрепленными на валу между защитными втулками, составляющие в процессе перекачки пластовой жидкости радиальные и торцевые пары трения, отличающийся тем, что рабочие колеса и направляющие аппараты выполнены из перлитного или перлитно-ферритного чугуна, модифицированного редкоземельными металлами и закаленного на мартенситную структуру с последующим низким отпуском и имеющего твердость 43 - 47 HRC, а ответные детали пар трения выполнены из материала, соответствующего условию равностойкости материалу рабочих колес и направляющих аппаратов.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что рабочие колеса и направляющие аппараты выполнены из чугуна следующего состава, мас.%:

Углерод - 3,0 - 3,6

Марганец - 0,4 - 0,6

Кремний - 2,7 - 3,0

Хром - 0,03 - 0,12

Медь - 0,3 - 0,4

Церий - 0,01 - 0,02

Основа - Остальноец




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