ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС Российский патент 2005 года по МПК F04D1/06 F04D29/04 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к многоступенчатым центробежным насосам для закачки воды в пласт на нефтяных промыслах.

Известен насос типа ЦНС, который нашел применение в системе ППД (поддержания пластового давления) для закачки воды в пласты на нефтяных промыслах. Он состоит из корпуса, крышек, вала, ступеней, каждая из которых состоит из направляющего аппарата, рабочего колеса и разделительного диска. В камере нагнетательной крышки расположены опорный диск и гидравлическая пята, насаженная на вал для уравновешивания осевых сил, возникающих при работе насоса (МИХАЙЛОВ А.К. МАЛЮШЕНКО В.В. Лопастные насосы, Москва, Машиностроение, 1977, с.237, рис.128).

Недостатками данной конструкции являются:

- большие объемные потери, обусловленные перетоками жидкости через зазор между гидропятой и опорным диском во всасывающую полость насоса;

- интенсивный износ гидропяты и опорного диска из-за сухого трения, имеющего место на переходных режимах;

- неприемлемость применения подобной конструкции разгрузочного устройства в насосах малой производительности (до 1000 м³/сут.) ввиду того, что доля объемных потерь значительно возрастает, и резко возрастают осевые усилия, доходящие до десятков тонн.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является горизонтальный центробежный насос, состоящий из цилиндрического корпуса, крышек, приемных направляющих аппаратов с разгрузочными каналами, выкидных направляющих аппаратов, рабочих колес, амортизирующих подшипников скольжения и приводного вала (RU 2166131 C2 (ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЕ ОБЩЕСТВО "ФИНЭКС"), 27.04.2001).

Недостатками насоса являются:

- трудоемкие подгонные операции при сборке насоса, связанные с необходимостью достижения совпадения плоскостей симметрии каналов рабочего колеса и приемных направляющих аппаратов;

- значительные потери мощности, затрачиваемые на вращение жидкости, находящейся в пазухах рабочих колес, из-за большого ее объема, приводящие к снижению КПД.

Задачей изобретения является:

- резкое снижение трудоемкости при сборке насоса;

- повышение КПД.

Указанная задача решается предлагаемым насосом, содержащим цилиндрический корпус, крышки, приемные направляющие аппараты с разгрузочными каналами, выкидные направляющие аппараты, рабочие колеса, включающие ведущие и ведомые диски, амортизирующие подшипники скольжения и приводной вал.

Новым является то, что приемные и выкидные направляющие аппараты, а также ведущие и ведомые диски рабочих колес снабжены упорными кольцами скольжения, причем кольца скольжения, расположенные в направляющих аппаратах, охватывают амортизирующие подшипники скольжения и контактируют с упорными кольцами скольжения ведущих и ведомых дисков рабочих колес, последние установлены в камерах направляющих аппаратов с возможностью продольного перемещения в пределах 0,05-0,2 мм, при этом зазоры между боковыми стенками направляющих аппаратов и рабочих колес составляют 1,2-1,7 мм.

На фиг.1 изображен предлагаемый насос в продольном разрезе.

На фиг.2 - продольный разрез последней ступени насоса крупным планом.

Насос состоит из корпуса 1 (фиг.1), крышек 2 и 3, входного 4 и выходного 5 патрубков, вала 6, на который насажены рабочие колеса 7, находящиеся между направляющими аппаратами 8 и 9. На конце вала 6 со стороны нагнетания установлен упорный подшипник скольжения 10. В направляющем аппарате 8 со стороны всасывания выполнены закрытые каналы 11, соединяющие периферийную зону пазухи 12 (фиг.2) с центральной зоной.

Приемные и выкидные направляющие аппараты 8 и 9, а также ведущие и ведомые диски рабочих колес 7 снабжены упорными кольцами скольжения 13, 14, 15 и 16 (фиг.2). Кольца скольжения 13 и 14 охватывают амортизирующие подшипники скольжения 17 и 18. Упорные кольца скольжения направляющих аппаратов контактируют с упорными кольцами скольжения ведущих и ведомых дисков рабочих колес. Последние установлены в камерах направляющих аппаратов с возможностью продольного хода в пределах 0,05-0,2 мм, при этом зазоры между боковыми стенками направляющих аппаратов и рабочих колес составляют 1,2-1,7 мм.

Указанные оптимальные величины продольного хода и зазоры установлены экспериментальным путем.

При зазоре между упорными подшипниками скольжения меньше 0,05 мм требуется повышенная точность выполнения линейных размеров, формирующих этот зазор, что отражается на трудоемкости изготовления деталей. При зазоре больше 0,2 мм (с учетом допусков на изготовление рабочего колеса и направляющих аппаратов) наблюдается закручивание потока при входе его в каналы направляющего аппарата. Это оказывает отрицательное влияние на КПД.

При зазоре между боковыми стенками рабочего колеса и направляющих аппаратов меньше 1,2 мм (с учетом допусков на изготовление) наблюдается касание их стенок при работе. При зазоре больше 1,7 мм (с учетом допусков на изготовление) имеет место закручивание потоков, расположенных между рабочим колесом и направляющими аппаратами.

Насос работает следующим образом.

Жидкость поступает в первое рабочее колесо через входной патрубок 4, откуда выбрасывается в каналы направляющего аппарата 8, а из него во всасывающую полость последующего (второго) рабочего колеса и т.д. В пазухах 12 и 19 (фиг.2) жидкость приобретает вращательное и поступательное движения. Вращающийся поток давит на жидкость, находящуюся в каналах 11, из которых она выходит в центральную зону пазухи 12 с давлением, приблизительно равным давлению на периферии рабочего колеса, которое распространяется на всю зону пазухи 12. Это будет повышенное давление. Общее давление в пазухе 12 приближается к давлению в пазухе 19 и, следовательно, происходит уравнивание осевых сил, действующих на рабочее колесо с обеих сторон.

Небольшая разница осевых сил, создаваемая рабочим колесом, воспринимается упорными кольцами скольжения 13 и 16 или 14 и 15. Если эта разница направлена в сторону всасывания, то усилие воспринимается кольцами 13 и 16. При этом поступательное движение жидкости в пазухе 12 от периферии к центру прекращается, а в пазухе 19 движение идет от центра к периферии через кольцевую щель подшипника 18 и радиальную щель между кольцами 14 и 15. Если эта разница направлена в сторону нагнетания, то движение жидкости в пазухе 12 идет от периферии к центру.

Нагрузка, приходящаяся на торец вала 6, воспринимается гидропятой 10. Смазка колец гидропяты осуществляется перекачиваемой жидкостью, которая проходит через отверстие 20 в ступице последнего рабочего колеса во всасывающую линию трубопровода по трубке 21.

В предлагаемом насосе рабочее колесо установлено в камере, образованной направляющими аппаратами свободно (не фиксировано) по валу в продольном направлении, что позволяет сохранить соосность каналов рабочего колеса и приемного направляющего аппарата при сборке и эксплуатации и тем самым резко снизить трудоемкость сборки. Повышается КПД благодаря уменьшению объема вращающейся жидкости в пазухах рабочих колес и точному расположению плоскостей симметрии рабочего колеса и приемного направляющего аппарата относительно друг друга.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к многоступенчатым центробежным насосам для закачки воды в пласты на нефтяных промыслах. Насос состоит из корпуса, крышек, амортизирующих подшипников скольжения, рабочих колес и направляющих аппаратов. Последние снабжены упорными кольцами скольжения, причем кольца скольжения, расположенные в направляющих аппаратах, охватывают амортизирующие подшипники скольжения и контактируют с упорными кольцами скольжения ведущих и ведомых дисков рабочих колес. Рабочие колеса установлены в камерах направляющих аппаратов с возможностью продольного перемещения в пределах 0,05-0,2 мм, при этом зазоры между боковыми стенками направляющих аппаратов и рабочих колес составляют 1,2-1,7 мм. Изобретение направлено на снижение трудоемкости при сборке насоса и повышение КПД. 2 ил.

Горизонтальный центробежный насос, содержащий цилиндрический корпус, крышки, приемные направляющие аппараты с разгрузочными каналами, выкидные направляющие аппараты, рабочие колеса, включающие ведущие и ведомые диски, амортизирующие подшипники скольжения и приводной вал, отличающийся тем, что приемные и выкидные направляющие аппараты, а также ведущие и ведомые диски рабочих колес снабжены упорными кольцами скольжения, причем кольца скольжения, расположенные в направляющих аппаратах, охватывают амортизирующие подшипники скольжения и контактируют с упорными кольцами скольжения ведущих и ведомых дисков рабочих колес, последние установлены в камерах направляющих аппаратов с возможностью продольного перемещения в пределах 0,05-0,2 мм, при этом зазоры между боковыми стенками направляющих аппаратов и рабочих колес составляют 1,2-1,7 мм.