Направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса
Изобретение относится к центробежным погружным насосам с малыми диаметральными размерами. Направляющий аппарат насоса включает диски со стороны всасывания и нагнетания, снабженные спиральными каналами, состоящими из основных и переходных участков. Особенностью устройства является то, что переходной участок спирального канала, расположенного на диске со стороны всасывания, выполнен так, что периферийная спиральная поверхность его пересекает поверхность наружного диаметра этого диска и вместе с глухой и открытой стенками образует открытый со стороны периферии паз треугольной формы. На периферии диска, расположенного со стороны нагнетания, выполнены секторные пазы, открытые со стороны периферии, плавно соединяющиеся с радиальными его участками. Глубина внутренней выборки в аппарате выполнена такой, что ширина пазухи в диске со стороны всасывания значительно больше ширины пазухи в диске со стороны нагнетания. Изобретение направлено на повышение напора и снижение трудоемкости изготовления. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области насосостроения, более конкретно к центробежным погружным насосам с малыми диаметральными размерами, в частности к их рабочим органам.
Известен направляющий аппарат, состоящий из установленных в корпусе насоса двух кольцевых дисков с профилированными спиральными каналами и нагнетательного окна (А.С. № 1383006, МПК F04D 29/40, 1988 г.).
Недостатки устройства:
- значительные габаритные размеры насоса в радиальном направлении, вследствие тангенциального выхода жидкости из канала направляющего аппарата;
- низкая эффективность применения в многоступенчатых насосах вследствие конструктивной сложности перевода жидкости из одной ступени в другую.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является направляющий аппарат, включающий диск со стороны всасывания с внутренней выборкой и диск со стороны нагнетания, снабженные спиральными каналами, состоящими из основных и переходных участков, каждый из которых в диске со стороны всасывания образован глухой и открытой в сторону нагнетания стенками и периферийной спиральной плоскостью, причем каналы переходных участков первого диска плавно сопрягаются с соответствующими каналами переходных участков второго диска. (Патент РФ № 2142069, МПК 6 F04D 29/44, 1999).
К основным недостаткам устройства относятся:
- недостаточный напор, создаваемый ступенью насоса, обусловленный наличием в конструкции направляющего аппарата закрытых по периметру участков проходных каналов, приводящих к уменьшению наружного диаметра рабочего колеса;
- значительная трудоемкость изготовления, обусловленная сложностью выполнения закрытых по периметру участков проходных каналов, имеющих переменное поперечное сечение и криволинейную ось симметрии.
Задачей изобретения является создание направляющего аппарата центробежного насоса, обладающего повышенным напором и низкой трудоемкостью изготовления.
Указанная задача решается предлагаемым направляющим аппаратом скважинного нефтяного насоса, включающим диск со стороны всасывания с внутренней выборкой и диск со стороны нагнетания, снабженные спиральными каналами, состоящими из основных и переходных участков, каждый из которых в диске со стороны всасывания образован глухой и открытой в сторону нагнетания стенками и периферийной спиральной плоскостью, причем каналы переходных участков первого диска плавно сопрягаются с соответствующими каналами переходных участков второго диска.
Новым является то, что каждый переходной участок спирального канала, расположенного на диске со стороны всасывания, выполнен так, что его периферийная спиральная поверхность пересекает поверхность наружного диаметра этого диска и вместе с глухой и открытой стенками образует открытый со стороны периферии паз треугольной формы; на периферии диска, расположенного со стороны нагнетания, выполнены секторные пазы, открытые со стороны периферии, плавно соединяющиеся с радиальными его участками; переходный открытый участок спирального канала диска, расположенного со стороны всасывания, выполнен так, что охватывающий его центральный угол «β» отвечает условию:
- при наружном диаметре направляющего аппарата D=100 мм;
- при D=90 мм;
- при D=80 мм;
где l - ширина спирального канала в мм.
Новым так же является то, что глубина внутренней выборки, в которой установлено рабочее колесо, выполнена такой, что ширина пазухи в диске со стороны всасывания значительно больше ширины пазухи в диске со стороны нагнетания.
На фиг.1 изображен предлагаемый направляющий аппарат в продольном разрезе.
На фиг.2 - вид на внутреннюю поверхность диска, расположенного со стороны всасывания.
На фиг.3 - вид на наружную поверхность диска, расположенного со стороны нагнетания.
На фиг.4 - разрез по А-А фиг.2.
На фиг.5 - вид по стрелке Б фиг.2.
На фиг.6 - вид по стрелке В фиг.3.
Направляющий аппарат состоит из дисков 1 и 2 (фиг.1). Расположенный со стороны всасывания диск 1 содержит спиральные каналы 3, каждый из которых состоит, в свою очередь, из основного 4 (фиг.2), охватываемого центральным углом 
, где n - количество каналов, α - угол между концом предыдущего основного и началом последующего основного участков спирального канала 3, и переходного 5 участков. Каждый спиральный канал 3 образован глухой 6 и периферийной (спиральной) 7 стенками (фиг.4), причем глухая стенка 6 на переходном участке 5 плавно выходит на плоскость соприкосновения с диском 2. Периферийная (спиральная) стенка 7 (фиг.2) пересекает наружную стенку 8 и вместе с глухой стенкой 6 образует открытый со стороны периферии треугольной формы паз, обращенный в сторону нагнетания. В расположенном со стороны нагнетания диске 2 имеются спиральные каналы 9 (фиг.1), состоящие из наклонного 10 (фиг.3) и радиального 11 участков. Дно секторного паза 12 наклонного участка 10 в зонах перехода на плоскость 13 (фиг.1, 3, 6), находящегося по отношению к нему под углом, плавно закруглено. Диск 2 закрыт крышкой 14, а внутри дисков установлено рабочее колесо 15. Зазор «б» со стороны всасывания выполнен не менее чем в два раза больше зазора «в», расположенного со стороны нагнетания. Последнее позволяет повысить статическое давление в пазухе диска со стороны всасывания.
Диски в сборе соприкасаются друг с другом так, что линии 16 и 17 (фиг.5 и 6) совмещаются между собой.
Переходной открытый участок 5 спирального канала диска 1 выполнен так, что охватывающий его центральный угол «β» отвечает условию:
- при наружном диаметре направляющего аппарата D=100 мм;
- при наружном диаметре направляющего аппарата D=90 мм;
- при наружном диаметре направляющего аппарата D=80 мм;
где l - ширина спирального канала в мм.
Меньшие значения коэффициентов соответствуют большим значениям ширины спирального канала.
Работает устройство следующим образом.
При вращении рабочего колеса 15 жидкость из полости «а» направляется в его каналы, откуда за счет центробежных сил выбрасывается в спиральные каналы 3 диска 1 направляющего аппарата. Каналы рабочего колеса 15, охваченные углом 360/n, выдают жидкость в основном в один спиральный канал 3 из n каналов. При этом один канал рабочего колеса 15 постоянно выходит из этой зоны и входит в зону следующего спирального канала 3. Тем самым осуществляется непрерывность подачи жидкости из каналов рабочего колеса 15 в спиральные каналы 3 направляющего аппарата. Из спиральных каналов 3 диска 1 жидкость поступает в каналы наклонных участков 10 диска 2, проходя через них, входит в каналы 11 радиального участка и оттуда направляется в следующее рабочее колесо. Далее цикл повторяется.
Преимуществами предлагаемого устройства по сравнению с прототипом является то, что оно позволяет повысить напор ступени благодаря выполнению переходных участков спиральных каналов дисков открытыми, дающими возможность увеличить наружный диаметр рабочего колеса и резко снизить трудоемкость обработки переходных участков дисков.
1. Направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса, включающий диск со стороны всасывания с внутренней выборкой и диск со стороны нагнетания, снабженные спиральными каналами, состоящими из основных и переходных участков, каждый из которых в диске со стороны всасывания образован глухой и открытой в сторону нагнетания стенками и периферийной спиральной плоскостью, причем каналы переходных участков первого диска плавно сопрягаются с соответствующими каналами переходных участков второго диска, отличающийся тем, что каждый переходной участок спирального канала, расположенного на диске со стороны всасывания, выполнен так, что его периферийная спиральная поверхность пересекает поверхность наружного диаметра этого диска и вместе с глухой и открытой стенками образует открытый со стороны периферии паз треугольной формы, на периферии диска, расположенного со стороны нагнетания, выполнены секторные пазы, открытые со стороны периферии, плавно соединяющиеся с радиальными его участками, переходный открытый участок спирального канала диска, расположенный со стороны всасывания, выполнен так, что охватывающий его центральный угол "β" отвечает условию:
- при наружном диаметре направляющего аппарата D=100 мм;
- при наружном диаметре направляющего аппарата D=90 мм;
- при наружном диаметре направляющего аппарата D=80 мм,
где l - ширина спирального канала в мм.
2. Направляющий аппарат по п.1, отличающийся тем, что глубина внутренней выборки, в которой установлено рабочее колесо, выполнена такой, что ширина пазухи в диске со стороны всасывания значительно больше ширины пазухи в диске со стороны нагнетания.
