СТУПЕНЬ ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИХРЕВОГО НАСОСА Российский патент 2004 года по МПК F04D1/06 F04D13/08 

Описание патента на изобретение RU2232297C2

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для изготовления центробежно-вихревых ступеней погружных насосов для добычи пластовой жидкости.

Известна конструкция центробежной ступени к погружным насосам, состоящая из направляющего аппарата и рабочего колеса, у которой с целью повышения напора в номинале выходные углы лопаток направляющего аппарата β 190° , выходные углы лопастей рабочего колеса β 242° , а высота канала в рабочем колесе больше, чем в направляющем аппарате.

Недостатком этой конструкции является низкий КПД и нестабильность работы системы насос-скважина, так как напорные характеристики такой ступени имеют локальный максимум. (Исследование и расчет гидродинамики / Сборник научных трудов ВНИИгидромаша. М.: Энергия, 1978 г., стр. 93-104; Богданов А.А. Погружные электроцентробежные насосы для добычи нефти (расчет и конструкция). М.: Недра, 1968 г., стр. 90-115.)

Известны центробежно-вихревые ступени к погружным многоступенчатым насосам с монотонно падающей напорной характеристикой. Эти ступени состоят из рабочего колеса с ведущим и ведомым дисками, с размещенными между ними профилированными лопастями, с трехсторонними ячейками на внешней поверхности ведущего диска, которые открыты как в осевом, так и радиальном направлении, и направляющего аппарата с профилированными лопатками. При этом входные кромки лопаток выступают за внешний диаметр наружной крышки аппарата, выходные углы лопаток направляющего аппарата β 190° , выходные углы лопастей рабочего колеса β242° , а высота лопаток в направляющем аппарате в 1,05 раза больше, чем высота лопастей в рабочем колесе (Патент РФ на изобретение “Ступень погружного многоступенчатого насоса” №2138691, 25.11.1997 г.).

Недостатком такой конструкции является низкие КПД и напор на номинальной подаче.

Настоящее изобретение решает задачу создания ступени центробежно-вихревого погружного многоступенчатого насоса, обеспечивающей повышенные КПД и напор в рабочей зоне при сохранении монотонно падающей напорной характеристики.

Указанный технический результат достигается тем, что в ступени центробежно-вихревого насоса, имеющей рабочее колесо, содержащее ведущий и ведомый диски с размещенными между ними профилированными лопастями, с трехсторонними ячейками на внешней поверхности ведущего диска открытыми как в осевом, так и в радиальном направлении, и направляющий аппарат с профилированными лопатками, входные кромки которых выступают за внешний диаметр наружной крышки направляющего аппарата, согласно изобретению, установлены значение выходного угла лопаток направляющего аппарата β 1100° , значение выходного угла лопастей рабочего колеса β 245° , глубина трехсторонних ячеек на внешней поверхности ведущего диска рабочего колеса выполнена равной от 0,035 до 0,05 величины наружного диаметра рабочего колеса, высота каналов рабочего колеса установлена больше высоты каналов направляющего аппарата в 1,1-1,5 раза, а площадь входного сечения направляющего аппарата в осевом направлении выполнена больше площади выходного сечения рабочего колеса в том же направлении в 1,3-1,5 раза.

Каждое из указанных конструктивных особенностей в той или иной степени решает поставленную задачу, но наибольший эффект получается при их совместном использовании, при этом достигается оптимальное сочетание КПД и напора.

На фигуре 1 представлена ступень центробежно-вихревого насоса; на фигуре 2 - рабочее колесо этой ступени; на фигуре 3 - ее направляющий аппарат.

Рабочее колесо ступени имеет ведущий 1 и ведомый 2 диски с размещенными между ними профилированными лопастями 3 и установленными на периферии ведущего диска на его наружной поверхности трехсторонними ячейками 4, открытыми как в осевом (вектор В), так и радиальном (вектор Г) направлении. Выходной угол лопастей рабочего колеса - β 2.

Направляющий аппарат ступени имеет профилированные лопатки 5 с входными участками 6, выступающие за наружную крышку 7. Выходной угол лопаток аппарата - β 1.

При работе ступени центробежно-вихревого насоса лопасти и ячейки рабочего колеса сообщают жидкости кинетическую энергию, которая в направляющем аппарате трансформируется в напор.

На фигуре 4 показаны зависимости напора (Н, м) и коэффициента полезного действия (КПД, %) от подачи (Q, м3/сут) для ступени погружного многоступенчатого насоса (ВНН5-80, спроектированного согласно Патенту РФ №2138691 от 25.11.1997, ТУ 3631-004-12058737-99) - 1, и ступени центробежно-вихревого насоса с конструкцией согласно изобретению - 2, где β 1=115° . Высота каналов рабочего колеса в 1,23 раза больше, чем в направляющем аппарате, а площадь входного сечения направляющего аппарата в осевом направлении больше площади выходного сечения рабочего колеса в том же направлении в 1,35 раза. Габариты ступеней одинаковые и равны 80 мм.

Из фигуре 4 видно, что КПД и напор предлагаемой конструкции ступени центробежно-вихревого насоса заметно больше, чем у известной ступени. При этом напорная характеристика монотонно падающая.

Похожие патенты RU2232297C2

название год авторы номер документа
СТУПЕНЬ ПОГРУЖНОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО НАСОСА 2003
  • Гусин Н.В.
  • Рабинович А.И.
  • Перельман О.М.
  • Мельников М.Ю.
  • Куприн П.Б.
  • Дорогокупец Г.Л.
  • Иванов О.Е.
  • Гилев В.Г.
  • Агеев Ш.Р.
  • Штенникова Г.А.
  • Мельников Д.Ю.
  • Рабинович С.А.
  • Трясцын И.П.
  • Ковригин А.Г.
RU2253756C2
СТУПЕНЬ ПОГРУЖНОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО НАСОСА 2003
  • Гусин Н.В.
  • Квашнин А.И.
  • Рабинович А.И.
  • Мельников Д.Ю.
RU2246044C1
СТУПЕНЬ ПОГРУЖНОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО НАСОСА 1997
  • Выдрина И.В.
  • Штенникова Г.А.
  • Семенов Ю.Л.
  • Трегубов Г.С.
  • Трясцын И.П.
  • Перельман О.М.
  • Куприн П.Б.
  • Мельников М.Ю.
  • Рабинович А.И.
  • Дорогокупец Г.Л.
  • Иванов О.Е.
  • Макаров В.П.
  • Вейнберг С.Р.
  • Пекарников Н.Н.
  • Дождиков Б.А.
  • Мухамадеев Г.Р.
  • Мельников Д.Ю.
  • Кузнецов В.П.
  • Овсянников С.М.
  • Маслов В.Н.
  • Агеев Ш.Р.
  • Гусин Н.В.
RU2138691C1
ПОГРУЖНОЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ НАСОС 1997
  • Выдрина И.В.
  • Штенникова Г.А.
  • Семенов Ю.Л.
  • Трегубов Г.С.
  • Трясцын И.П.
  • Перельман О.М.
  • Куприн П.Б.
  • Мельников М.Ю.
  • Рабинович А.И.
  • Дорогокупец Г.Л.
  • Иванов О.Е.
  • Макаров В.П.
  • Вейнберг С.Р.
  • Пекарников Н.Н.
  • Дождиков Б.А.
  • Мухамадеев Г.Р.
  • Мельников Д.Ю.
  • Кузнецов В.П.
  • Овсянников С.М.
  • Маслов В.Н.
  • Агеев Ш.Р.
  • Гусин Н.В.
RU2133878C1
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО СТУПЕНИ ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 2008
  • Агеев Шарифжан Рахимович
  • Дружинин Евгений Юрьевич
  • Рабинович Александр Исаакович
  • Трясцын Игорь Павлович
  • Мельников Денис Юрьевич
  • Перельман Олег Михайлович
  • Дорогокупец Геннадий Леонидович
  • Иванов Олег Евгеньевич
  • Куприн Павел Борисович
  • Мельников Михаил Юрьевич
RU2376500C2
СТУПЕНЬ ПОГРУЖНОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 2004
  • Шерстюк Александр Николаевич
  • Мешалкин Сергей Михайлович
  • Петрова Светлана Валентиновна
  • Ермолаева Татьяна Алексеевна
  • Анникова Юлия Николаевна
  • Матвеенко Ярослав Васильевич
RU2269032C2
СТУПЕНЬ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 2005
  • Гусин Николай Васильевич
  • Трубин Александр Викторович
  • Рабинович Александр Исаакович
  • Горохов Владимир Ювенальевич
  • Квашнин Александр Иванович
  • Перельман Олег Михайлович
  • Дорогокупец Геннадий Леонидович
  • Иванов Олег Евгеньевич
  • Куприн Павел Борисович
  • Мельников Михаил Юрьевич
RU2303168C1
СТУПЕНЬ ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ 2005
  • Гусин Николай Васильевич
  • Трубин Александр Викторович
  • Рабинович Александр Исаакович
  • Перельман Олег Михайлович
  • Дорогокупец Геннадий Леонидович
  • Иванов Олег Евгеньевич
  • Куприн Павел Борисович
  • Мельников Михаил Юрьевич
  • Квашнин Александр Иванович
RU2303167C1
СТУПЕНЬ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 2006
  • Трубин Александр Викторович
  • Гусин Николай Васильевич
  • Рабинович Александр Исаакович
  • Штенникова Галина Александровна
  • Квашнин Александр Иванович
  • Перельман Олег Михайлович
  • Дорогокупец Геннадий Леонидович
  • Иванов Олег Евгеньевич
  • Куприн Павел Борисович
  • Мельников Михаил Юрьевич
RU2322616C1
ДВУХВАЛЬНЫЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС 2005
  • Перельман Олег Михайлович
  • Рабинович Александр Исаакович
  • Мельников Михаил Юрьевич
  • Куприн Павел Борисович
  • Дорогокупец Геннадий Леонидович
  • Иванов Олег Евгеньевич
  • Гилев Виктор Григорьевич
  • Мирзин Мударис Махиянович
  • Гусин Николай Васильевич
  • Агеев Шарифжан Рахимович
RU2278301C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 232 297 C2

Реферат патента 2004 года СТУПЕНЬ ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИХРЕВОГО НАСОСА

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при изготовлении центробежно-вихревых ступеней погружных насосов для добычи пластовой жидкости. Ступень центробежно-вихревого насоса имеет рабочее колесо (РК), содержащее ведущий и ведомый диски с размещенными между ними лопастями, и направляющий аппарат (НА) с профилированными лопатками. На внешней поверхности ведущего диска установлены трехсторонние ячейки, открытые как в осевом, так и в радиальном направлении. Входные кромки лопаток выступают за внешний диаметр наружной крышки НА. Установлены значение выходного угла лопаток НА β1 ≥ 100° и значение выходного угла лопастей РК β2 ≥ 45°. Глубина трехсторонних ячеек на внешней поверхности ведущего диска РК выполнена равной от 0,035 до 0,05 величины наружного диаметра РК. Высота каналов РК установлена больше высоты каналов НА в 1,1-1,5 раза, а площадь входного сечения НА в осевом направлении выполнена больше площади выходного сечения РК в том же направлении в 1,3-1,5 раза. Изобретение направлено на повышение КПД и напора в рабочей зоне центробежно-вихревого погружного многоступенчатого насоса при сохранении монотонно падающей напорной характеристики. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 232 297 C2

1. Ступень центробежно-вихревого насоса, имеющая рабочее колесо, содержащее ведущий и ведомый диски с размещенными между ними профилированными лопастями, с трёхсторонними ячейками на внешней поверхности ведущего диска, которые открыты как в осевом, так и в радиальном направлении, и направляющий аппарат с профилированными лопатками, входные кромки которых выступают за внешний диаметр наружной крышки направляющего аппарата, отличающаяся тем, что значение выходного угла лопаток направляющего аппарата не менее 100°.2. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что значение выходного угла лопастей рабочего колеса не менее 45°.3. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что глубина трехсторонних ячеек на внешней поверхности ведущего диска рабочего колеса составляет от 0,035 до 0,05 величины наружного диаметра рабочего колеса.4. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что высота каналов рабочего колеса в 1,1-1,5 раза больше высоты каналов направляющего аппарата.5. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что площадь входного сечения направляющего аппарата в осевом направлении больше площади выходного сечения рабочего колеса в том же направлении в 1,3-1,5 раза.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2232297C2

СТУПЕНЬ ПОГРУЖНОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО НАСОСА 1997
  • Выдрина И.В.
  • Штенникова Г.А.
  • Семенов Ю.Л.
  • Трегубов Г.С.
  • Трясцын И.П.
  • Перельман О.М.
  • Куприн П.Б.
  • Мельников М.Ю.
  • Рабинович А.И.
  • Дорогокупец Г.Л.
  • Иванов О.Е.
  • Макаров В.П.
  • Вейнберг С.Р.
  • Пекарников Н.Н.
  • Дождиков Б.А.
  • Мухамадеев Г.Р.
  • Мельников Д.Ю.
  • Кузнецов В.П.
  • Овсянников С.М.
  • Маслов В.Н.
  • Агеев Ш.Р.
  • Гусин Н.В.
RU2138691C1
РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 2000
  • Шестаков В.А.
  • Бородин О.А.
  • Востриков Н.И.
  • Краев А.В.
  • Меркушев Ю.М.
RU2164626C1
Центробежный насос 1989
  • Паламарчук Николай Владимирович
  • Наконечный Константин Михайлович
  • Костиков Игорь Павлович
SU1617208A1
US 4278399 A, 14.07.1984
Устройство для измерения толщины кожи 1974
  • Брагинский Марк Абрамович
  • Гинзбург Юлий-Самуил Яковлевич
  • Громов Юрий Павлович
  • Казаков Борис Андреевич
  • Комовкин Петр Филиппович
  • Малков Игорь Иванович
  • Солдатов Владимир Владимирович
  • Фрейцис Иосиф Давидович
SU538212A1

RU 2 232 297 C2

Авторы

Рабинович А.И.

Перельман О.М.

Мельников М.Ю.

Дорогокупец Г.Л.

Куприн П.Б.

Иванов О.Е.

Трясцын И.П.

Мельников Д.Ю.

Маслов В.Н.

Агеев Ш.Р.

Дружинин Е.Ю.

Рабинович С.А.

Даты

2004-07-10Публикация

2002-06-24Подача