ПОГРУЖНОЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ НАСОС Российский патент 1999 года по МПК F04D13/08 F04D1/06 

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к многоступенчатым скважинным насосам для откачки пластовой жидкости.

Известны вихревые насосы закрытого типа для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных частиц, состоящие из рабочего колеса, представляющего собой диск с ячейками на периферии, рабочего периферийно-бокового канала, всасывающего и напорного патрубка. Всасывающая и напорная полости рабочего канала разделены перемычкой по окружности колеса. (Спасский К.Н., Шаумян В. В. Новые насосы для малых подач и высоких напоров, -М.: Машиностроение, 1973. -122 с.).

Недостатком таких насосов является резкое уменьшение напора и КПД при увеличении торцевых и радиальных зазоров при перекачке жидкостей, содержащих абразивные частицы.

Известен комбинированный насос (патент Швейцарии N 544890, F 04 D 5/00, 1973 г. ), содержащий закрытое рабочее колесо и вихревые лопаточные венцы, размещенные на периферии диска, радиальные размеры которых превышают радиальный размер центробежного колеса, кольцевой отвод центробежного колеса и кольцевую камеру вихревого колеса с перемычкой.

Недостатком такого насоса является сложность конструкции и рабочих органов, особенно при изготовлении изделий в погружном, многоступенчатом варианте, а также резкое уменьшение напора и КПД при увеличении торцевых и радиальных зазоров в вихревой части конструкции при перекачке жидкости, содержащей абразивные частицы.

Известен центробежный погружной многоступенчатый насос для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин. Ступени такого насоса содержат рабочее колесо закрытого типа и направляющий аппарат с профилированными лопатками. (Богданов Н. А. Погружные центробежные насосы для добычи нефти. -М.: Недра, 1968. -38-50 с.). Рабочее колесо ступени имеет специально спрофилированные лопатки между ведущими и ведомым дисками.

К недостаткам такой ступени относятся невысокое давление, создаваемое ступенью при малых расходах, и нестабильность давления и расхода при наличии в перекачиваемой жидкости газовых пузырей.

Настоящее изобретение решает задачу создания погружного многоступенчатого насоса, обеспечивающего повышение напора при малых подачах, и повышение стабильности рабочих характеристик при наличии в перекачиваемой среде газовых пузырей.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружном многоступенчатом насосе, каждая ступень которого имеет рабочее колесо, содержащее ведущий и ведомый диски с размещенными между ними лопатками, и направляющий аппарат с профилированными лопатками, согласно изобретению на периферии ведомого диска рабочего колеса на его боковой поверхности установлены трехсторонние ячейки, открытые с внешней стороны диска, а на поверхности внутренней стенки направляющего аппарата выполнен боковой кольцевой канал.

Предлагаемый насос отличается также тем, что расстояние между поверхностью бокового кольцевого канала на направляющем аппарате одной ступени и верхней кромкой ячеек на рабочем колесе другой ступени составляет не менее 0,3 от глубины ячеек.

Другим отличием является то, что длины ячеек составляют не более 0,3 радиуса ведомого диска.

На чертеже представлен насос в разрезе.

Погружной многоступенчатый насос имеет множество последовательно размещенных ступеней, состоящих из установленных неподвижно в корпусе 1 направляющих аппаратов 2, и установленных с возможностью вращения на общем валу 3 рабочих колес 4. Рабочее колесо имеет ведущий 5 и ведомый 6 диски с размещенными между ними профилированными лопатками 7 и установленными на наружных поверхностях дисков прокладками 8 и 9. Направляющий аппарат имеет наружную крышку 10 с буртиком 11, боковую стенку 12, внутреннюю стенку 13 с буртиком 14 и профилированные лопатки 15. На наружной поверхности ведомого диска 6 рабочего колеса установлены трехсторонние ячейки 16, открытые с внешней стороны диска, а на поверхности наружной крышки внутренней стенки 13 направляющего аппарата выполнен боковой кольцевой канал 17. Лопаточные стороны ячеек могут быть выполнены с различным профилем и расположены радиально, наклонно вперед по вращению, отогнутыми назад, "углом назад" или "углом вперед".

В собранном насосе расстояние между поверхностью бокового кольцевого канала 17 на направляющем аппарате одной ступени и верхней кромкой ячеек 16 на рабочем колесе другой (соседней) ступени составляет не менее 0,3 глубины ячеек. Длины ячеек в радиальном направлении составляют не более 0,3 радиуса ведомого диска.

При работе насоса с малыми подачами рабочее колесо 4 одной ступени (последующей) прижимается прокладкой 9 к бурту 14 на внутренней стенке направляющего аппарата 2 другой ступени (предыдущей). Поток жидкости, проходя из одной ступени в другую, за счет наличия вихревой камеры, образованной ячейками 16 одной (последующей) ступени и боковым кольцевым каналом 17 другой (предыдущей) ступени, получает дополнительный подпор, который увеличивает давление, создаваемое профилированными лопатками 7. При этом происходит возрастание напора в левой части напорно-расходной характеристики насоса, ее наклон становится монотонно-падающим, КПД насоса не изменяется. Кроме того, происходит дополнительный процесс диспергирования, что повышает стабильность работы насоса в нефтеводогазовых средах.

Погружной многоступенчатый насос предназначен для откачки пластовой жидкости. Технический результат - повышение напора при малых подачах и повышение стабильности рабочих характеристик при наличии в перекачиваемой среде газовых пузырей. Насос состоит из множества последовательно установленных ступеней. Каждая ступень имеет рабочее колесо, содержащее ведущий и ведомый диски с размещенными между ними лопатками, и направляющий аппарат с лопатками. На периферии ведомого диска рабочего колеса на его боковой поверхности установлены трехсторонние ячейки, открытые с внешней стороны диска, а на поверхности внутренней стенки направляющего аппарата выполнен боковой кольцевой канал. При этом расстояние между поверхностью бокового кольцевого канала на направляющем аппарате одной ступени и верхней кромкой ячеек на рабочем колесе другой ступени составляет не менее 0,3 от глубины ячеек, а длины ячеек в радиальном направлении составляют не более 0,3 радиуса ведомого диска. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Погружной многоступенчатый насос, каждая ступень которого имеет рабочее колесо, содержащее ведущий и ведомый диски с размещенными между ними лопатками, и направляющий аппарат с лопатками, отличающийся тем, что на периферии ведомого диска рабочего колеса на его боковой поверхности установлены трехсторонние ячейки, открытые с внешней стороны диска, а на поверхности внутренней стенки направляющего аппарата выполнен боковой кольцевой канал. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что расстояние между поверхностью бокового кольцевого канала на направляющем аппарате одной ступени и верхней кромкой ячеек на рабочем колесе другой ступени составляет не менее 0,3 от глубины ячеек. 3. Насос по п.1, отличающийся тем, что длины ячеек составляют не более 0,3 радиуса ведомого диска.