Ступень многоступенчатого центробежного насоса Российский патент 2022 года по МПК F04D29/44 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности нефтяному машиностроению, и может быть использовано в конструкции центробежных насосов, и в особенности, в погружных центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием асфальтосмолопарафиновых компонентов в добываемой продукции.

Известна ступень многоступенчатого центробежного насоса, включающая направляющий аппарат, размещенный в корпусе, рабочее колесо, насаженное на вал, при этом направляющий аппарат и рабочее колесо выполнены из полимерного материала (см. патент РФ №2531487, МПК F04D 13/10, F04D 29/44, F04D 29/02, опубликовано 20.10.2014, бюл. № 29).

Недостатками известной конструкции центробежного насоса являются снижение КПД, объемной подачи и межремонтного периода работы насоса при перекачивании насосом смол, нефти с содержанием солей, парафинов вследствие покрытия узлов насоса асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО). Покрытие узлов указанными компонентами происходит при снижении температуры перекачиваемой жидкости. Кроме того, рабочее колесо имеет недостаточную прочность и жесткость вследствие его изготовления из полимерного материала.

Известна ступень многоступенчатого центробежного насоса, содержащего корпус с размещенным направляющим аппаратом, рабочее колесо, насаженное вал, при этом направляющий аппарат и рабочее колесо выполнены из полимерного материала, армированные металлом (см. патент РФ №2560105, МПК F04D 13/10, F04D 29/44, F04D 29/02, опубликовано 20.08.2015, бюл. № 23), который принят за прототип.

Армирование металлическими элементами рабочего колеса повышает его ресурс.

Недостатками известного устройства являются низкий КПД, снижение подачи и межремонтного периода насоса при перекачивании смол, нефти с содержанием парафинов, солей и асфальтосмолопарафиновых компонентов. Указанные компоненты оседают на поверхности узлов насоса при снижении температуры перекачиваемой среды, снижая площадь прохода каналов.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение КПД, объемной подачи и межремонтного периода насоса путем снижения отложений АСПО на стенках рабочих колес и направляющего аппарата насоса.

Техническим результатом изобретения являются повышение КПД, подачи и значительное увеличение межремонтного периода насоса.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в ступени многоступенчатого центробежного насоса, содержащей направляющий аппарат, размещенный в корпусе и рабочее колесо, насаженное на вал, выполненные из полимерного материала, и армированные элементами из стали, согласно техническому решению, в направляющем аппарате со стороны рабочего колеса выполнены осевые глухие цилиндрические отверстия с равным угловым расстоянием между собой и с одинаковом расстоянием от оси вала, которые оснащены выполненными ответно отверстиям постоянными магнитами, установленными с чередованием полюсов, армированный элемент рабочего колеса выполнен в виде диска и установлен со стороны магнитов с гарантированным осевым расстоянием между торцами магнита и диска в диапазоне от 2 мм до 5 мм, и размещен в теле колеса с возможностью его изоляции от перекачиваемой среды.

Заявителю и автору известны конструкции нагревателей, принцип действия которых основан на нагреве металлической детали (диска), установленной рядом с торцом вращающегося диска с постоянными магнитами, установленными на одинаковом диаметре с чередованием полюсов (см. Сайт: Usamodelkina.ru. Magnitnnyj-nagrevatel. Магнитный нагреватель).

Отличием предлагаемого устройства от известных является вращение стальной детали (диска) при неподвижном диске с магнитами, а также нагрев жидкости непосредственно от нагреваемого изолированного диска.

Выполненное из полимерного материала рабочее колесо с армированным и изолированным стальным диском одновременно выполняет функции нагревателя и разделителя сред.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг. 1 изображен разрез ступени насоса;

На фиг. 2 - вид сбоку на направляющий аппарат со стороны установки магнитов.

Ступень погружного центробежного насоса, например, погружного насоса для подъема нефти или ее перекачивания, содержит установленное в корпусе 1 направляющий аппарат 2, рабочее колесо 3, насаженное на вал 4. Направляющий аппарат и рабочее колесо выполнены из полимерного материала. Периферийная часть направляющего аппарата армирована стальным цилиндром 5, и в нем, ближе к периферийной части, выполнены осевые глухие цилиндрические отверстия 6 с равным угловым расстоянием друг от друга и на одинаковом расстоянии от оси вала 4. В осевые отверстия 6 с гарантированным натягом установлены постоянные магниты 7 (Фиг. 2) с чередованием полюсов и расположением торцов в одной плоскости. Число отверстий 6 и магнитов 7 может быть от 6 до 16 и более в зависимости от диаметра ступени.

В рабочем колесе 3 со стороны направляющего аппарата армирован стальной диск 8 с обеспечением его изоляции от рабочей жидкости.

Расстояние от торцов магнитов 7 до торца диска 8 составляет от 2 до 5 мм.

Между направляющим аппаратом и рабочим колесом размещена осевая опора 9, выполненная. например, из неметаллического материла с низким коэффициентом трения.

Работа центробежного насоса со ступенью предлагаемой конструкции осуществляется следующим образом.

Перекачиваемая жидкость, например, нефть, к рабочему колесу 3 (Фиг. 1) подводится через направляющий аппарат 2 предыдущей ступени. Она проходит через каналы (на фиг. не указаны) рабочего колеса 3, образованные между его лопастями на фиг. не показаны). Колесо 3 приводится во вращение валом 4 насоса. Выбрасываясь из рабочего колеса 3, перекачиваемая жидкость поступает в каналы следующего направляющего аппарата, и далее на вход рабочего колеса следующей ступени (на фиг. не показаны).

При вращении рабочего колеса 3 и стального диска 8 за счет возникающих токов Фуко происходит нагрев изолированного от рабочей жидкости диска 8. При вращении изолированного от перекачиваемой жидкости стального диска 8 происходит пересечение им разнонаправленного магнитного поля, образованного постоянными магнитами 7, размещенными с чередованием полюсов.

Нагрев дисков 8 приводит также к нагреву колеса 3 и омывающей жидкости. Поддержание температуры перекачиваемой жидкости на достаточно высоком уровне позволит существенно снизить осаждение смол, парафинов и солей на поверхности рабочего колеса 3 и направляющего аппарата 2. Этим достигается поддержание КПД и объемной подачи насоса на высоком уровне при одновременном увеличении межремонтного периода.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности нефтяному машиностроению, и может быть использовано в конструкции центробежных насосов, и в особенности в погружных центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием асфальтосмолопарафиновых компонентов в добываемой продукции. Ступень многоступенчатого центробежного насоса содержит направляющий аппарат, размещенный в корпусе, и рабочее колесо, насаженное на вал. Направляющий аппарат и рабочее колесо выполнены из полимерного материала с их армированием стальными элементами. В направляющем аппарате со стороны рабочего колеса выполнены осевые глухие цилиндрические отверстия с равным угловым расстоянием между собой и с одинаковом расстоянием от оси вала. Отверстия оснащены выполненными ответно отверстиям постоянными магнитами, установленными с чередованием полюсов. Армированный элемент рабочего колеса выполнен в виде диска и установлен со стороны магнитов с гарантированным осевым расстоянием между торцами магнита и диска в диапазоне от 2 до 5 мм. Диск размещен в теле колеса с возможностью его изоляции от перекачиваемой среды. Изобретение направлено на повышение КПД, подачи и значительное увеличение межремонтного периода насоса. 2 ил.

Ступень многоступенчатого центробежного насоса, содержащая направляющий аппарат, размещенный в корпусе, и рабочее колесо, насаженное на вал, выполненные из полимерного материала, при этом рабочее колесо и направляющий аппарат армированы элементами из стали, отличающаяся тем, что в направляющем аппарате со стороны рабочего колеса выполнены осевые глухие цилиндрические отверстия с равным угловым расстоянием между собой и с одинаковом расстоянием от оси вала, которые оснащены выполненными ответно отверстиям постоянными магнитами, установленными с чередованием полюсов, армированный элемент рабочего колеса выполнен в виде диска и установлен со стороны магнитов с гарантированным осевым расстоянием между торцами магнита и диска в диапазоне от 2 до 5 мм, и размещен в теле колеса с возможностью его изоляции от перекачиваемой среды.