Направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности при добыче нефти центробежными насосами. Направляющий аппарат включает два диска, между которыми расположены радиальные каналы, образованные смежными радиальными лопатками. Диск со стороны нагнетания соединен со стаканом и имеет в зоне стыка входной поворотный участок и приемный периферийный кольцевой канал. Входной поворотный участок снабжен фигурными лопаточными элементами, образованными поворотом образующей «h» от положения «параллельно» с продольной осью аппарата до положения «перпендикулярно» ей. Каждый элемент имеет на диаметре «D» угол между поперечной плоскостью и направлением фигурного лопаточного участка, равный углу между вектором абсолютной скорости «С₂» выбрасываемой из каналов рабочего колеса жидкости и поперечной плоскостью. Изобретение направлено на снижение величины потерь напора и повышение расхода жидкости. 4 ил.

 

Изобретение относится к области насосостроения, а именно к рабочим органам скважинных нефтяных насосов, более конкретно, к конструкциям их направляющих аппаратов с малыми поперечными (диаметральными) размерами.

Известен радиальный направляющий аппарат, включающий в себя периферийные направляющие лопатки, ступенчато переходящие на тыльную сторону диска с последующим переходом в радиальные лопатки, образующие в свою очередь радиальные каналы (А.с. №479399, МКИ F04D 29/44, 1976).

Недостатки устройства:

- значительные потери напора жидкости при входе ее в периферийные лопаточные каналы и на участке перехода жидкости из последних в радиальные каналы, особенно при высоких скоростях выхода жидкости из каналов рабочего колеса вследствие удара жидкости о языки лопаток и ступенчатого ее расширения на переходном участке;

- возникновение вибрации вследствие удара жидкости о языки лопаток;

- высокая трудоемкость изготовления, обусловленная сложностью формы каналов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса, включающий два диска, между которыми расположены радиальные каналы, образованные смежными радиальными лопатками, диск со стороны нагнетания соединен со стаканом и имеет в зоне стыка входной поворотный участок и приемный периферийный кольцевой канал, причем во входном поворотном участке установлены фигурные лопаточные элементы, сформированные поворотом образующей лопаточного элемента от параллельного продольной оси аппарата положения до перпендикулярного ей положения, а приемный периферийный кольцевой канал ограничен предыдущим рабочим колесом и торцами фигурных лопаточных элементов (US 4278399A (KOBE JNC), 14.07.1981).

Существенным недостатком устройства является, то что оно создает недостаточный напор, развиваемый ступенью, вследствие резкого падения скорости выбрасываемой жидкости из-за удара последней о лопатки направляющего аппарата. Это приводит к потерям напора и снижению расхода жидкости.

Задачей изобретения является создание направляющего аппарата, обладающего низкой величиной потерь напора и повышенным расходом жидкости.

Указанная задача решается предлагаемым направляющим аппаратом, включающим два диска, между которыми расположены радиальные каналы, образованные смежными радиальными лопатками, диск со стороны нагнетания соединен со стаканом и имеет в зоне стыка входной поворотный участок и приемный периферийный кольцевой канал, причем во входном поворотном участке установлены фигурные лопаточные элементы, сформированные поворотом образующей лопаточного элемента от параллельного продольной оси аппарата положения до перпендикулярного ей положения, а приемный периферийный кольцевой канал размещен между предыдущим рабочим колесом и торцами фигурных лопаточных элементов.

Новым является то, что каждый из лопаточных элементов на наружном диаметре диска со стороны предыдущего рабочего колеса расположен к поперечной плоскости под углом, равным углу между вектором абсолютной скорости выбрасываемой из каналов рабочего колеса жидкости и поперечной плоскостью.

На фиг.1 изображен предлагаемый направляющий аппарат в сборе с рабочим колесом в разрезе.

На фиг.2 - вид на направляющий аппарат со стороны нагнетания при снятом покрывном диске 3.

На фиг.3 - вид по стрелке "А" на направляющий аппарат со снятой стеной стакана 2 в развернутом положении фиг.1.

На фиг.4 - вид по стрелке "Б" на рабочее колесо со снятой стенкой стакана 2 в развернутом положении фиг.1.

Направляющий аппарат состоит из диска 1 (фиг.1), соединенного со стаканом 2, покрывного диска 3, радиальных лопаток 4, образующих радиальные каналы 5 (фиг.2), приемного периферийного кольцевого канала 6, образованного внутренним диаметром "d" стакана 2 и наружным диаметром "D" покрывного диска 3, выходного кольцевого канала 7, направленного в сторону последующего рабочего колеса, фигурных элементов 8 и лопаток 4 (фиг.3), расположенных в поворотном участке 9, полученных поворотом образующей "h" (фиг.1) от положения "параллельно" с продольной осью аппарата до положения "перпендикулярно" ей с сохранением изгиба лопаток 4. Каждый фигурный лопаточный элемент 8 на диаметре "D" имеет угол между поперечной плоскостью I-I и направлением фигурного лопаточного элемента, равный углу между вектором абсолютной скорости "С₂" (фиг.4) выбрасываемой из каналов рабочего колеса жидкости и поперечной плоскостью I-I.

Работает устройство следующим образом.

Перекачиваемая жидкость из каналов рабочего колеса 10 выбрасывается в приемный периферийный кольцевой канал 6 направляющего аппарата под некоторым углом "α" к поперечной плоскости. Здесь она приобретает вращательно-поступательное движение с плавным снижением ее скорости. Из приемного периферийного кольцевого канала 6 поток направляется в поворотный участок 9 канала 4. С этого момента формирование направления потока происходит под воздействием каналов поворотного участка 9 и радиальных каналов 5. Поток жидкости из выходного кольцевого канала 7 направляется во всасывающую полость последующего рабочего колеса. В дальнейшем процесс повторяется.

Выполнение лопаточных элементов на наружном диаметре диска под углом, равным углу между абсолютной скоростью жидкости, выбрасываемой из каналов рабочего колеса, и поперечной плоскостью ведет к плавному снижению скорости жидкости в зоне ее выхода.

Направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса, включающий два диска, между которыми расположены радиальные каналы, образованные смежными радиальными лопатками, диск со стороны нагнетания соединен со стаканом и имеет в зоне стыка входной поворотный участок и приемный периферийный кольцевой канал, причем во входном поворотном участке установлены фигурные лопаточные элементы, сформированные поворотом образующей лопаточного элемента от параллельного продольной оси аппарата положения до перпендикулярного к ней положения, а приемный периферийный кольцевой канал размещен между предыдущим рабочим колесом и торцами фигурных лопаточных элементов, отличающийся тем, что каждый из лопаточных элементов на наружном диаметре диска со стороны предыдущего рабочего колеса расположен к поперечной плоскости под углом, равным углу между вектором абсолютной скорости выбрасываемой из каналов рабочего колеса жидкости и поперечной плоскостью.