МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04D1/06 F04D13/10 F04D29/68 

Изобретение относится к гидромашиностроению, а более конкретно к конструкциям многоступенчатых центробежных насосов для перекачивания многофазных смесей, и может быть применено при добыче нефти с большим газовым фактором.

Известен погружной центробежный насос, содержащий корпус, вал с установленными на нем рабочими колесами и радиальные отводы, установленные на корпусе, на входе в который установлен роторный диспергатор (см. авторское свидетельство СССР N 494536, кл. F 04 D 1/08, 1975).

Недостатком этого устройства является то, что при большом содержании газа в добываемой продукции скважины на его выходе невозможно получить требуемые величины давления и расхода.

Наиболее близким к предлагаемому является многоступенчатый центробежный насос, содержащий корпус, вал, на котором расположены рабочие колеса, радиальные отводы, установленные в корпусе насоса, в котором радиальная часть последующего колеса соединена с радиально-осевой частью предыдущего колеса посредством каналов (см. авторское свидетельство СССР N 1523731, кл. F 04 D 1/06, 1989).

Недостатком этого насоса является то, что при большом содержании газа в добываемой продукции скважины на его выходе не всегда возможно получить требуемые параметры давления и расхода.

Задачей настоящего изобретения является увеличение надежности работы многоступенчатого центробежного насоса.

Для достижения этой задачи в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем корпус, вал, на котором установлены центробежные колеса, за каждым из которых располагается радиальный отвод, установленный на корпусе насоса, проточная часть центробежных колес и радиальных отводов снабжена короткими лопастями, длина каждой из которых меньше, чем образуемая ими теоретическая линия тока, установленными на каждом из симметричных секторов друг за другом в радиальном направлении так, что окончание предыдущей лопасти и начало последующей находятся на некотором расстоянии в продольном и поперечном направлениях относительно этих лопастей, причем продолжение рабочей стороны предыдущей лопасти располагается за тыльной стороной последующей лопасти.

В центробежных высоконапорных колесах, исходя из рассмотрения системы дифференциальных уравнений Hовье-Стокса, существует значительный градиент давления в направлении, нормальном линии лопасти, что приводит к значительной неравномерности скоростей и давлений в этом направлении в случае применения традиционных "непрозрачных" лопастей. Это является причиной кавитации и сепарации более легкой фазы с образованием на нерабочей стороне лопастей застойных каверн, заполненных фракцией с меньшей плотностью. Это приводит к значительному ухудшению и срыву работы. Для выравнивания давлений и скоростей лопасти рабочих колес и радиальных отводов выполнены короткими, установленными друг за другом в радиальном направлении так, что продолжение рабочей стороны предыдущей лопасти располагается за тыльной стороной последующей лопасти. Лопасти получаются "частично прозрачными". Рабочая среда, протекая, сбивает образующиеся на тыльной стороне лопастей застойные зоны, выравнивает параметры потока по обе стороны лопастей и препятствует сепарации в направлении, нормальном поверхности лопастей.

Указанные меры позволяют повысить надежность работы многоступенчатого центробежного насоса.

На фиг. 1 изображен общий вид многоступенчатого центробежного насоса в разрезе; на фиг. 2 вид проточной части центробежных колес и радиальных отводов.

Многоступенчатый центробежный насос содержит корпус 1, вал 2, на котором установлены центробежные колеса 3, за каждым из которых располагается радиальный отвод 4, установленный на корпусе насоса 1. Проточная часть центробежных колес 3 и радиальных отводов 4 снабжена лопастями 5.

Многоступенчатый центробежный насос работает следующим образом.

Рабочая среда проходит через центробежные колеса 3, установленные на валу 2, и через радиальные отводы 4, установленные в корпусе 1, что приводит к увеличению ее давления согласно основного уравнения гидромашин. В проточной части центробежных высоконапорных колес 3 и радиальных отводов 4, исходя из рассмотрения системы дифференциальных уравнений Hовье-Стока, существует значительный градиент давления в направлении нормальном линии лопасти, что приводит к значительной неравномерности скоростей и давлений в этом направлении в случае применения традиционных "непрозрачных" лопастей. Это является причиной кавитации и сепарации более легкой фазы с образованием на нерабочей стороне лопастей застойных каверн, заполненных фракцией с меньшей плотностью. Это приводит к значительному ухудшению и срыву работы. Применение коротких лопастей 5, установленных в проточной части центробежных рабочих колес 3 и радиальных отводов 4 друг за другом в радиальном направлении так, что продолжение рабочей стороны предыдущей лопасти 5 располагается за тыльной стороной последующей лопасти 5, приводит к выравниванию давлений и скоростей. Лопасти получаются "частично прозрачными". Рабочая среда, протекая, сбивает образующиеся на тыльной стороне лопастей 5 застойные зоны, выравнивая параметры потока по обе стороны лопастей 5 и препятствуя сепарации в направлении, нормальном поверхности лопастей 5.

Использование: в гидромашиностроении, а более конкретно в конструкциях многоступенчатых центробежных насосов для перекачивания многофазных смесей, в частности, при добыче нефти с большим газовым фактором. Сущность изобретения: проточная часть центробежных колес и радиальных отводов снабжена короткими лопастями, длина каждой из которых меньше, чем образуемая ими теоретическая линия тока. Лопасти установлены на каждом из симметричных секторов друг за другом в радиальном направлении так, что окончание предыдущей лопасти и начало последующей расположены на некотором расстоянии в продольном и поперечном направлениях относительно этих лопастей, причем продолжение рабочей стороны предыдущей лопасти расположено за тыльной стороной последующей лопасти. 2 ил.

Многоступенчатый центробежный насос, содержащий корпус, вал, на котором установлены центробежные колеса, за каждым из которых располагается радиальный отвод, установленный на корпусе насоса, отличающийся тем, что проточная часть центробежных колес и радиальных отводов снабжена короткими лопастями, длина каждой из которых меньше, чем образуемая ими теоретическая линия тока, установленными на каждом из симметричных секторов друг за другом в радиальном направлении так, что окончание предыдущей лопасти и начало последующей находятся на некотором расстоянии в продольном и поперечном направлениях относительно этих лопастей, причем продолжение рабочей стороны предыдущей лопасти располагается за тыльной стороной последующей лопасти.