ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК F04D13/06 F04D29/62 F04D29/04 

Изобретение относится к области насосостроения, в частности, к многоступенчатым центробежным насосам высокого давления и найдет применение преимущественно при закачке воды в пласт на нефтяных промыслах.

Известны насосные установки, в которых осевые силы уравновешены. Одна из них включает в себя электродвигатель, насос с рабочими колесами, имеющими двухсторонний вход жидкости (1).

Известен также насос, у которого рабочие колеса установлены на общем валу группами, обращенными своими входными отверстиями в противоположные стороны. Причем жидкость из последнего рабочего колеса одной группы перетекает в первое колесо из другой группы (2).

Основными недостатками этих установок являются:
- сложность конструкции, обусловленная конструкцией рабочих колес, корпуса, уплотнительных элементов и подшипниковых узлов;
- высокая металлоемкость;
- значительные затраты времени на центровку валов насоса и электродвигателя;
- невозможность применения валов малого диаметра для многоступенчатых насосов высокого давления по условиям прочности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является насосный агрегат, выпускаемый Ясногорским машзаводом (3). Он содержит электродвигатель, соединенный с центробежным насосом посредством соединительной муфты, торцовые уплотнения, всасывающий и нагнетательный патрубки, опорную раму с тумбами.

Существенными недостатками насоса является:
- сложность конструкции, обусловленная конструкцией крышек нагнетения и всасывания и узла разгрузки;
- высокая металлоемкость;
- относительно низкий КПД за счет перетока жидкости из полости подпятника в полость всасывания (до 6% жидкости от номинальной подачи перетекает в полость всасывания);
- значительные затраты времени на центровку валов насоса и электродвигателя;
- невозможность применения валов малого диаметра для многоступенчатых насосов высокого давления.

Цель изобретения: упрощение конструкции, увеличение срока службы, повышение КПД, снижение металлоемкости и эксплуатационных расходов.

Указанная цель достигается описываемой насосной установкой, включающей электродвигатель, соединенный с центробежным насосом посредством соединительной муфты, торцовые уплотнения, всасывающий и нагнетательный патрубки, опорную раму и тумбы.

Новым является то, что она снабжена дополнительным центробежным насосом, соединенным через соединительную муфту с противоположным концом вала электродвигателя; направление каналов рабочих колес и направляющих аппаратов насосов выполнены противоположными, причем нагнетальный патрубок одного насоса соединен со всасывающим патрубком другого, а соединительные муфты снабжены центраторами, выполненными из двух конусных элементов, контактирующих друг с другом вогнутыми и выпуклыми поверхностями, установленных на валах насоса и электродвигателя, причем один из них посажен на вал с возможностью продольного перемещения.

Новым является также и то, что насосы снабжены рубашками, представляющими собой два полухомута, обхватывающими корпус насоса по всей его поверхности с крепежными фланцами, причем контактирующий с тумбой полухомут выполнен с симметричными лысками относительно вертикальной оси; каждая тумба имеет ложеместо и одна тумба по отношению к другой является зеркальным отражением.

На фиг. 1 изображен общий вид насосной установки;
на фиг. 2 - сечение по АА фиг. 1;
на фиг. 3 - конструкция соединительной муфты.

Установка (фиг. 1) состоит из двух насосов 1 и 2, закрепленных на тумбах 3 и 4, которые в свою очередь установлены на раме 5. Каждая тумба (фиг. 2) имеет по два ложеместа 6 и 7, выполненных в виде треугольника и приваренных к раме, причем одна тумба является зеркальным отображением другой. Каждый насос для прочности снабжен рубашкой 8 и 9, представляющей собой два полухомута 10 и 11 (фиг.2) с крепежными фланцами. На полухомуте, который контактирует с тумбой, выполнены лыски с углом " L ", что и угол ложеместа.

Между насосами 1 и 2 на раме 5 расположен электродвигатель 12 с двумя выходными концами 13 и 14, которые в свою очередь соединены с приводными валами 15 и 16 (фиг.З) насосов 1 и 2 с помощью муфт 17 и 18. Насосы снабжены торцовыми уплотнениями 19 и 20.

Нагнетательный патрубок 21 насоса 1 соединен со всасывающим патрубком 22 насоса 2 трубопроводом 23.

Соединительные муфты (фиг. 3), состоящие из полумуфт 24 и 25, соединенных между собой через эластичные пальцы 26, снабжены центраторами, выполненными из двух конусных элементов 27 и 28, контактирующих друг с другом вогнутыми и выпуклыми поверхностями. Полумуфта 25 установлена с возможностью перемещения вдоль вала 16 с помощью регулировочной втулки 29, контргайки 30 и базовой втулки 31, следовательно, имеют возможность продольного перемещения с конусным элементом. Работают установки следующим образом.

Вращение вала электродвигателя 12 (фиг. 1) через муфты 17 и 18 передается приводным валам насосов 1 и 2. При этом жидкость поступает во всасывающий патрубок насоса 1, далее проходит через его ступени, находясь во вращательном движении одного направления, и выходит в полость нагнетательного парубка 21. Оттуда по трубопроводу 23 направляется во всасывающий патрубок 22 насоса 2. Далее она проходит ступени, находясь во вращательном движении противоположного первому направлению, и выходит в подающий трубопровод. При этом осевые усилия, возникающие в насосе 1, полностью уравновешиваются осевыми усилиями, возникающими в насосе 2.

Использование предлагаемых насосных установок позволит:
- увеличить срок службы на 20 - 30%, КПД - на 6%, снизить металлоемкость на 60% благодаря уравновешиванию осевых сил, что приводит к устранению потерь трения в подпятниках и исключает перетоки жидкости из полости высокого давления в полость низкого давления;
- снизить эксплуатационные расходы благодаря сокращению времени на центровку, на техническое обслуживание уплотнительных (подвижных) элементов и подшипников скольжения.

Литература.

1.) 2.) В.М.Черкасский "Насосы. Вентиляторы. Компрессоры.", М. "Энергия" 1977 рис.3 - 22 в рис.3 - 23, стр. 64.

3.) Многоступенчатые центробежные насосы типа ЦНС, ГОСТ 10497 - 83.

Изобретение может быть использовано в многоступенчатых центробежных насосах высокого давления, преимущественно при закачке воды в пласт на нефтяных промыслах. Горизонтальная насосная станция состоит из двух насосов, закрепленных на тумбах, которые установлены на раме. Между насосами на раме расположен электродвигатель с двумя выходными концами вала, соединенными с валами насосов с помощью соединительных муфт. Насосы снабжены торцовыми уплотнениями. Нагнетательный патрубок одного насоса соединен со всасывающим патрубком другого насоса. Соединительные муфты снабжены центраторами, выполненными из двух конусных элементов, контактирующих друг с другом вонутыми и выпуклыми поверхностями. Один из центраторов установлен с возможностью перемещения вдоль вала. Использование изобретения позволит увеличить срок службы установки благодаря уравновешиванию осевых сил и снизить эксплуатационные расходы за счет сокращения времени на центровку валов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Горизонтальная насосная установка, включающая электродвигатель, соединенный с центробежным насосом посредством соединительной муфты, торцовые уплотнения, всасывающий и нагнетательный патрубки, опорную раму с тумбами, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным центробежным насосом, соединенным через соединительную муфту с противоположным концом вала электродвигателя, направление каналов рабочих колес и направляющих аппаратов насосов выполнены противоположными, причем нагнетательный патрубок одного насоса соединен со всасывающим патрубком другого, а соединительные муфты снабжены центраторами, выполненными из двух конусных элементов, контактирующих друг с другом вогнутыми и выпуклыми поверхностями и установленных на валах насоса и электродвигателя, причем один из них посажен на вал с возможностью продольного перемещения. 2. Горизонтальная насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что насосы снабжены рубашками, представляющими собой два полухомута, обхватывающими корпус насоса по всей его поверхности, с крепежными фланцами, причем контактирующий с тумбой полухомут снабжен относительно вертикальной оси симметричными лысками, каждая тумба имеет ложеместо и одна тумба по отношению к другой является зеркальным отображением.