Скважинный насосный агрегат Советский патент 1990 года по МПК F04D13/10 F04D29/04 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано для откачивания жидкости с мехпримесями из скважин.

Цель изобретения - повышение надежности при откачивании жидкости с мех- примесями.

На чертеже представлен скважинный насосный агрегат, продольный разрез.

Скважинный насосный агрегат содержит корпус 1, в котором размещены вал 2,

с установленными на нем ротором 3 многоступенчатого насоса 4, включающим гидравлически неразгруженные центробежные колеса 5, и под ним ротором 6 электродвигателя 7, верхний и нижний разгрузочные узлы 8 и 9 соответственно, включающие размещенные в разгрузочных камерах 10 и II соответственно закрепленные на валу 2 пяты 12 и 13, взаимодействующие с установленными в корпусе 1 подпятниками 14 и 15, причем камера 10 верхнего разгрузочного узла 8 сообщена с зоной 16 нагнетания насоса 4 и затрубным пространством (не обозначено) скважины.

В валу 2 агрегата в зонах (не обозначены) , примыкающих к месту расположения каждой пяты 12 и 13, выполнены каналы 17 и 18 соответственно, посредством которых камеры 10 и 11 разгрузочных узлов 8 и 9 сообщены соответственно верхнего - с зоной 16 нагнетания насоса 4, а нижнего - с зоной 19 выше первого центробежного колеса 5 насоса 4, на обращенных друг к другу поверхностях пят 12 и 13 и подпятников 14 и 15 выполнены кольцевые выступы 20 и канавки 21, образующие три лабиринтных уплотнения 22, 23 и 24, из которых первое 22 расположено на периферии взаимодействующих пяты 13 и подпятника 15 нижнего разгрузочного узла 9, а второе 23 и третье 24 - соответствен- но на периферии и в центральной части пяты 12 и подпятника 14 верхнего разгрузочного узла 8, при этом уплотнения 22, 23 и 24 выполнены с высотой выступов 20 и глубиной канавок 21 увеличивающимися от первого уплотнения 22 к третьему 24.

Кроме того, агрегат может быть снабжен двумя центробежными лопаточными очистителями 25 и 26 жидкости, каждый из которых установлен на входе канала 17 и 18 вала 2.

Между обращенными друг к другу поверхностями пят 12 и 13 и подпятников 14 и 15 образованы рабочие камеры 27 и 28 соответственно.

Агрегат размещается в скважине на колонне подъемных труб (не показана), присоединяемой к напорному патрубку 29 насоса 4. Камера 10 верхнего разгрузочного узла сообщена с затрубным пространством скважины сверлением 30. Нижний разгрузочный узел 9 размещен во внутренней полости 31 электродвигателя 7 в нижней его части. Упомянутая полость 31 сообщена с затрубным пространством скважины через фильтр 32.

Вал 2 агрегата может быть выполнен составным, причем части вала в этом случае соединены полой муфтой (не обозна- чена.

Скважинный насосный агрегат работает следующим образом.

При подаче к электродвигателю 7 напряжения его ротор 6 посредством вала 2 приводит во вращение ротор 3 насоса 4 с закрепленными на нем центробежными колесами 5. Жидкость всасывается из скважины насосом 4 и подается на поверхность потребителю.

Во время работы насоса 4 часть откачиваемой из скважины жидкости, преодолевая сопротивление центробежных счистите- лей 25 и 26 и очищаясь при этом от мехпри- месей, поступает в каналы 17 и 18 вала 2 агрегата и по ним - соответственно к верхнему и нижнему разгрузочным узлам 8 и 9.

0

Создаваемое в рабочих камерах 27 и 28 дав- .ление жидкости поднимает пяты 12 и 13 отно- .сительно подпятников 14 и 15 до тех пор, по-. ка не откроются лабиринтные уплотиения

23 и 22. При этом давление в рабочих камерах 27 и 28 падает, дальнейший подъем прекращается и вал 2 агрегата вращается на гидравлических подушках.

Из верхней рабочей камеры 27, разгрузоч . ного узла 8 жидкость через открытое уплотнение 23 поступает в разгрузочную камеру 10 и далее через сверление 30 в скважину, а и нижней рабочей камеры 28 разгрузочного узла 11 - в нижнюю часть внутренней полости 31 электродвигателя 7,

где, пройдя снизу вверх, поступает в верхнюю часть полости 31, и через фильтр 32 - в скважину.

Поскольку кольцевые выступы 20 и канавки 21 лабиринтного уплотнения 24 выше аналогичных элементов уплотнения 22, последнее откроется раньще и даст возможность верхнему разгрузочному узлу 8 принять на себя реактивное осевое усилие, создаваемое насосом 4, обеспечивая тем самым работу вала 2 в режиме растяжения, исклю5 чая его продольный изгиб, за счет чего достигается повышение надежности агрегата.

При этом лабиринтное уплотнение 23 обеспечивает постоянство рабочего зазора между пятой 12 и подпятником 14, а очистители 25, уменьшая концентрацию рлехпримесей, су0 щественно снижают износ элементов устройства и предупреждают преждевременный выход агрегата из строя при откачке жидкости с повышенным содержанием мехпри- месей.

Повышению надежности верхнего разгрузочного узла 8 способствует наличие лабиринтного уплотнения 24, постоянство закрытого благодаря большим по сравнению с употнением 23 геометрическим размерам кольцевых выступов 20 и канавок 21. 0 Нижний разгрузочный узел 9, поддерживая вал 3 на гидравлической подушке, обеспечивает в то же время постоянное поступление воды во внутреннюю полость электродвигателя 7 и интенсивное его охлаждение, исключая тем самым перегрев и прехкдевременный выход его из строя. Таким образом, предложенный агрегат обеспечивает повышение надежности при высоких концентрациях мехпримесей и может быть изготовлен на повышенные напоры.

5

50

Формула изобретения

1. Скваж11нный насосный агрегат, содержащий корпус, в котором размещеиы вал с установленными на нем ротором много- ступенчатого насоса, включащим гидравлически неразгруженные центробежные колеса, и под ним - ротором электродвигателя, верхний и нижний разгрузочные узлы, включающие размещенные в разгрузочных

камерах закрепленные на валу пяты, взаимодействующие с закрепленными в корпусе подпятниками, причем камера верхнего разгрузочного узла сообщена с зоной нагнетания насоса и затрубным пространством скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при откачивании жидкости с мехпримесями, в валу агрегата, в зоне, примыкающей к месту расположения каждой пяты, выполнен канал, посредством которого камеры разгрузочных узлов сообщены соответственно: верхнего - с зоной иагнетания насоса, а нижнего - с зоной @ыще первого центробежного колеса насоса, на обращенных одна к другой поверх0

ностях пят и подпятников выполнены кольцевые выступы и канавки, образующие три лабиринтных уплотнения, нз которых первое расположено на периферии взаимодействующих элементов нижнего разгрузочного узла, а второе и третье - соответственно на периферии и в центральной части элементов верхнего разгрузочного узла, при этом уплотнения выполнены с высотой выступов и глубиной канавок, увеличивающимися от первого уплотнения к третьему.

2. Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен двумя центробежными лопа - точными очистителями жидкости, каждый из которых установлен на входе канала вала.

Изобретение относится к гидромашиностроению и предназначено для повышения надежности скважинных насосных агрегатов при откачивании жидкости с мехпримесями. Вал агрегата, на котором установлены роторы соответственно многоступенчатого насоса и электродвигателя, вращается в верхнем и нижнем разгрузочных узлах (РУ). Каждый узел включает размещенную в разгрузочной камере вращающуюся пяту, взаимодействующую с неподвижно установленным в корпусе подпятником. Камера верхнего РУ сообщена с зоной нагнетания многоступенчатого насоса посредством канала и затрубным пространством скважины, а камера нижнего РУ - с зоной выше первого центробежного колеса насоса посредством канала в валу и полостью электродвигателя в нижней его части. На обращенных друг к другу поверхностях пят и подпятников выполнены кольцевые выступы и канавки, образующие три лабиринтных уплотнения, из которых первое расположено на периферии взаимодействующих пяты и подпятника нижнего РУ, а второе и тртье - соответственно на периферии в центральной части пяты и подпятника верхнего РУ, при этом лабиринтные уплотнения выполнены с высотой выступов и глубиной канавок, увеличивающимися от первого уплотнения к третьему. Кроме того, на входе каждого из каналов вала может быть установлен центробежный лопаточный очиститель жидкости. При работе агрегата давление в рабочих камерах РУ поднимает пяты относительно подпятников до тех пор, пока не откроются первое и второе лабиринтные уплотнения, при этом вал будет вращаться на гидравлических подушках. Предложенное соотношение размеров элементов уплотнений и система каналов обеспечивают последовательное открытие РУ, работу вала в режиме растяжения, проток жидкости через РУ, охлаждение электродвигателя и РУ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.