ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ МНОГОСЕКЦИОННАЯ ЦЕНТРОБЕЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК F04D13/02 F04D29/62 F04D29/04 F04D1/06 

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к центробежным насосам для закачки воды в пласты при добыче нефти. Оно может быть использовано также в насосных установках для добычи нефти с приводом на поверхности для соединения вращающихся валов с валом погружного насоса.

Известен насосный агрегат, содержащий корпус, размещенный в емкости с перекачиваемой жидкостью и закрепленный на его колонне, расположенное в корпусе рабочее колесо, соединенное с двигателем, находящимся вне емкости посредством валопровода, состоящего из валов, соединенных компенсирующими муфтами и закрепленных в подшипниках скольжения, установленных в разъемах колонны. Причем валы снабжены закладными элементами с хвостовиками, контактирующими с центрирующими сферами и накидными гайками (1,2).

К основным недостаткам указанной конструкции относятся:
- высокая трудоемкость изготовления деталей, соединяющих смежные валы, обусловленная сложностью выполнения сферических поверхностей в местах контакта;
- значительные поперечные размеры соединяемых деталей, обуславливающие их непригодность для применения в насосах с малыми поперечными размерами, например, в нефтяных погружных центробежных насосах для добычи нефти.

Известна также горизонтальная многосекционная центробежная насосная установка фирмы "РЭДА", состоящая из многосекционных насосов, сочлененных жестко своими корпусами, а валами - с возможностью незначительного продольного смещения с помощью шлицевых муфт, входного узла для ввода перекачиваемой жидкости в первую секцию насоса, муфты, соединяющей вал входного узла с валом электродвигателя и рамы. Входной узел состоит из корпуса, выполненного в виде тройника, в котором аксиально расположен цилиндр для размещения в нем приводного вала на прецессионных подшипниках качения и торцового уплотнения (3).

К недостаткам данной конструкции относятся:
- высокая трудоемкость изготовления входного узла, продиктованная наличием прецессионных подшипников качения, высокоточных посадочных мест под них, большого количества уплотнительных колец и манжет, регулировочных устройств, системы охлаждения и подачи масла в полость подшипников качения и системы подачи перекачиваемой жидкости в полость торцового уплотнения;
- большие эксплутационные расходы, обусловленные необходимостью привлечения для ремонта, наладки и эксплуатации высококвалифицированных специалистов и необходимостью дополнительных затрат энергии на охлаждение и подачу масла в полость подшипников качения и на компенсацию осевой силы, приходящейся на торец вала.

Задачей изобретения является снизить трудоемкость изготовления насосной установки и эксплутационные расходы.

Указанная задача решается описываемой горизонтальной центробежной насосной установкой, содержащей насосные секции с валами, входной узел, включающий корпус, аксиально расположенный цилиндр, внутри которого находится вал, торцовое уплотнение и подшипники с опорой, муфту, электродвигатель и раму.

Новым является то, что смежные торцы валов первой секции насоса и входного узла снабжены сцепками, выполненными в виде винтов с цилиндрическими головками, ввернутых в валы, причем опорная грань головки одного винта выполнена с углом α, удовлетворяющим условию 170<α<180 и раскрытым в сторону его резьбового участка, а в головке другого винта имеется глухая цилиндрическая выточка, причем ее торцовая стенка, расположенная со стороны головки, выполнена также с углом α, удовлетворяющим условию 170<α<180 и раскрытым в противоположную от резьбового участка сторону;
на торцовых участках обеих головок в зоне между поверхностями глухой цилиндрической выточки и винта выполнены секторные пазы и выступы с одинаковым центральным углом и одинаковым количеством; выступы одной головки винта находятся в контакте с выступами другой головки и зафиксированы в этом положении накидной шлицевой муфтой; аксиально расположенный цилиндр и опора подшипника скольжения входного узла выполнены с проходными каналами и образуют с валом камеру охлаждения.

Новым также является то, что проходные каналы в аксиально расположенном цилиндре выполнены в его конце со стороны торцового уплотнения.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой насосной установки.

На фиг. 2 - продольный разрез входного узла.

На фиг. 3 - узел соединения вала последней ступени насоса с валом входного узла.

На фиг. 4 - поперечный разрез по АА фиг. 3
Установка включает (см. фиг. ) в себя секции насосов 1, соединенных между собой жестко с помощью крепежных элементов 2, ложеместы 3. хомуты 4, входной узел 5 со всасывающим трубопроводом 6, муфту 7, выкидной патрубок 8, электродвигатель 9 и раму 10. Входной узел 5, в свою очередь, состоит (см. фиг. 2) из корпуса 11 с входным патрубком 12 с аксиально расположенным внутри корпуса цилиндром 13 с проходными каналами 14 со стороны торцового уплотнения, вала 15, установленного в опоре 16 и в крышке 17 на подшипниках скольжения, торцового уплотнения 18 и узла 19 соединения вала последней ступени насоса 1 с валом 15.

Опора 16 имеет проходные каналы 20, а цилиндр 13 совместно с валом 15 и крышкой 17 образуют камеру охлаждения "в".

Узел 19 (фиг. 3) включает в себя сцепки 21 и 22, выполненные в виде винтов, ввернутых соответственно в вал последней ступени насоса 1 и вал 15 входного узла 5. Винты имеют цилиндрические головки, опорная грань головки одного винта выполнена с углом α, удовлетворяющим условию 170<α<180 и раскрытым в сторону его резьбового участка, а в головке другого винта выполнена глухая цилиндрическая выточка 23, причем ее торцовая стенка, расположенная со стороны головки, выполнена также с углом α, удовлетворяющим условию 170<α<180 и раскрытым в противоположную от резьбового участка сторону. На торцовых участках обеих головок, заключенных между диаметрами "D" и "d", выполнены в сцепке 21 секторные пазы 24 и выступы 25, а в сцепке 22 - секторные пазы 26 и совпадающие на чертеже с пазами 24 выступы 27. Пазы и выступы в обеих головках выполнены с одинаковым центральным углом и имеют одинаковое количество. Выступы одной головки винта находятся в контакте с выступами другой головки и зафиксированы в этом положении накидной шлицевой муфтой 28.

Установка работает следующим образом.

Перекачиваемая жидкость, пройдя участок всасывающего трубопровода 6, попадает в полость "а" входного узла 5, из которой часть потока через проходные каналы 14 аксиально расположенного цилиндра 13 направляется в полость "в" для охлаждения торцового уплотнения 18. Далее, пройдя полость"в", поток смешивается с основным потоком, направляющимся во всасывающую полость первой секции насоса 1. При этом усилия, возникающие от давления на торец вала 15 полностью передаются на сцепку 21 и создают в сцепках 21 и 22 растягивающие напряжения, позволяющие исключить из конструкции подшипники для восприятия осевых усилии.

Применение данного технического решения позволит:
- снизить трудоемкость изготовления входного узла установки, благодаря значительному упрощению его конструкцию, достигнутому в свою очередь благодаря фиксации его вала относительно вала первой ступени насоса в продольном направлении;
- снизить эксплутационные расходы, благодаря исключению из конструкции входного узла прецессионных подшипников, снижению количества уплотнительных элементов, исключению системы маслопровода и трубопровода системы охлаждения торцового уплотнения.

Использованная информация.

1. А.с. N 1649120, МКИ F 04 D 13/08, 1991 г. Аналог.

2. А. с. N 1800120, МКИ F 04 D 13/08, 1993 г. (зависимое от а.с. N 1649120). Аналог.

3. Каталожный материал фирмы РЭДА", 1998 г. (Reda Pump Company Monctief Oil international, Jnc, 14450, TC Jester Saite 222 Houston Texas 77014) (Чертежи на 3-х листах прилагаются ). Прототип.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к центробежным насосам для закачки воды в пласты при добыче нефти. Установка содержит насосные секции с валами, входной узел, включающий корпус, аксиально расположенный цилиндр, внутри которого находится вал, торцевое уплотнение и подшипники с опорой, муфту, электродвигатель и раму. Смежные торцы валов первой секции насоса и входного узла снабжены сцепками, выполненными в виде винтов с цилиндрическими головками. Винты ввернуты в валы. Опорная грань головки одного винта выполнена с углом α, раскрытым в сторону его резьбового участка. В головке другого винта выполнена глухая цилиндрическая выточка. Ее торцевая стенка со стороны головки также выполнена с углом α, раскрытым в противоположную от резьбового участка сторону; 170<α<180. На торцевых участках обеих головок выполнены секторные пазы и выступы, контактирующие между собой и зафиксированные накидной шлицевой муфтой. Цилиндр и опора подшипника выполнены с проходными каналами и образуют с валом камеру охлаждения. Такое выполнение установки позволяет снизить трудоемкость изготовления входного узла и эксплуатационные расходы благодаря исключению из конструкции входного узла прецессионных подшипников, снижению количества уплотнительных элементов, исключению системы маслопровода и трубопровода системы охлаждения торцевого уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Горизонтальная многосекционная центробежная насосная установка, содержащая насосные секции с валами, входной узел, включающий корпус, аксиально расположенный цилиндр, внутри которого находится вал, торцевое уплотнение и подшипники с опорой, муфту, электродвигатель и раму, отличающаяся тем, что смежные торцы валов первой секции насоса и входного узла снабжены сцепками, выполненными в виде винтов с цилиндрическими головками, ввернутых в валы, причем опорная грань головки одного винта выполнена с углом α, удовлетворяющим условию 170^o < α < 180^o и раскрытым в сторону его резьбового участка, а в головке другого винта имеется глухая цилиндрическая выточка, причем ее торцевая стенка, расположенная со стороны головки, выполнена также с углом α, удовлетворяющим условию 170^o < α < 180^o и раскрытым в противоположную от резьбового участка сторону, на торцовых участках обеих головок в зоне между поверхностями глухой цилиндрической выточки и винта выполнены секторные пазы и выступы с одинаковым центральным углом и одинаковым количеством, выступы одной головки винта находятся в контакте с выступами другой головки и зафиксированы в этом положении накидной шлицевой муфтой, аксиально расположенный цилиндр и опора подшипника скольжения входного узла выполнены с проходными каналами и образуют с валом камеру охлаждения. 2. Горизонтальная многосекционная центробежная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что проходимые каналы в аксиально расположенном цилиндре выполнены в его конце со стороны торцевого уплотнения.