Погружной многоступенчатый модульный насос и ступень насоса



Погружной многоступенчатый модульный насос и ступень насоса
Погружной многоступенчатый модульный насос и ступень насоса
Погружной многоступенчатый модульный насос и ступень насоса
Погружной многоступенчатый модульный насос и ступень насоса

 


Владельцы патента RU 2520797:

Открытое Акционерное Общество "АЛНАС" (RU)

Группа изобретений относится к насосостроению, а именно к погружным многоступенчатым центробежным насосам, предназначенным для добычи нефти из скважин. Погружной многоступенчатый модульный насос содержит головку, основание и корпус, в котором установлены ступени. Каждая из ступеней содержит полимерное рабочее колесо со ступицей и направляющий аппарат, включающий стакан с наружной втулкой, верхний диск и осевую опору, которые выполнены из металла, лопасти и нижний диск, которые выполнены из полимерного материала. В корпусе установлены радиальные промежуточные подшипники с двумя твердосплавными втулками, одна из которых установлена на валу насоса, а другая в корпусе подшипника. Направляющий аппарат содержит ступицу, выполненную из полимерного материала. Расстояние между промежуточными радиальными подшипниками с твердосплавными втулками составляет не более чем 0,5 метра. Изобретения направлены на повышение эксплуатационной надежности насоса, а также снижение его себестоимости. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Группа изобретений относится к насосостроению, а именно к погружным многоступенчатым центробежным насосам, предназначенным для добычи нефти из скважин.

Известен погружной многоступенчатый модульный центробежный насос, описанный в патенте RU 2317445 С1, опубл. 20.02.2008, взятый в качестве прототипа. Погружной многоступенчатый модульный центробежный насос содержит ряд аналогичных модуль-секций, каждая модуль-секция имеет корпус, в котором установлены ступени, и основание, которое ввернуто в корпус модуль-секции. В корпусе установлены радиальные промежуточные подшипники скольжения, имеющие две твердосплавные втулки, которые образуют пару трения скольжения.

Недостатком прототипа является недостаточно высокий ресурс работы ступеней насоса, обусловленный тем, что ступени выполнены металлическими, например, из чугуна типа нирезист. Металлические ступени имеют более высокую скорость солеотложения по сравнению со ступенями из полимерных материалов, большую массу, что увеличивает нагрузку на промежуточные подшипники корпуса насоса. Этим обусловлено снижение ресурса работы насоса.

Известна ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса по патенту на изобретение RU 2274769 С1, опубл. 20.04.2006, которая содержит рабочее колесо из полимерного материала, направляющий аппарат, состоящий из металлического стакана, включающего наружную втулку и верхний диск с осевой опорой, полимерные проточную часть и нижний диск. Роль ступицы направляющего аппарата выполняет металлический закладной элемент, который образует радиальную пару трения с полимерной ступицей рабочего колеса.

Недостатком является низкая эксплуатационная надежность ступени, обусловленная тем, что коэффициент теплового расширения металлического закладного элемента выше, чем коэффициент теплового расширения полимерного материала, что может привести к выпадению ступицы рабочего колеса из направляющего аппарата, что в итоге приводит к снижению надежности конструкции. На металлическом элементе выше скорость солеотложения и адгезия (крепление соли к материалу). При отключении насосной установки с такими ступенями на этом элементе может произойти отложение соли с образованием твердого нароста. При последующем включении насоса это может привести к заклиниванию или оплавлению полимерной ступицы рабочего колеса. Кроме того, наличие металлического закладного элемента приводит к увеличению времени изготовления изделия и следовательно себестоимости.

Задачей изобретения, достигаемой при реализации каждого изобретения заявленной группы, является получение технического результата, выражающегося в повышении эксплуатационной надежности насоса, а также снижении его себестоимости.

Погружной многоступенчатый модульный центробежный насос, обеспечивающий достижение указанного выше технического результата, содержит головку, основание и корпус, в котором установлены ступени, каждая из которых содержит полимерное рабочее колесо со ступицей и направляющий аппарат, включающий стакан с наружной втулкой, верхний диск и осевую опору, которые выполнены из металла, лопасти и нижний диск, которые выполнены из полимерного материала. В корпусе установлены радиальные промежуточные подшипники с двумя твердосплавными втулками, одна из которых установлена на валу насоса, а другая в корпусе подшипника. При этом в соответствии с изобретением, направляющий аппарат содержит ступицу, выполненную из полимерного материала, расстояние между промежуточными радиальными подшипниками (в корпусе насоса) с твердосплавными втулками составляет не более чем 0,5 метра.

Ступень погружного многоступенчатого модульного центробежного насоса, обеспечивающая достижение указанного выше технического результата, содержит полимерное рабочее колесо со ступицей и направляющий аппарат, включающий стакан с наружной втулкой, верхний диск и осевую опору, которые выполнены из металла, лопасти и нижний диск, которые выполнены из полимерного материала, в соответствии с изобретением направляющий аппарат содержит ступицу, выполненную из полимерного материала.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения на ступице рабочего колеса и(или) направляющего аппарата выполнены выемки.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения на ступице рабочего колеса и(или) направляющего аппарата выполнены выемки, длина которых составляет не более 90% от длины контакта пары трения, образуемой ступицей рабочего колеса и ступицей направляющего аппарата.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, на ступице рабочего колеса и(или) направляющего аппарата выполнены выемки в виде винтовой канавки.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, полимерный материал представляет собой материал на основе фторполимера.

При этом фторполимер представляет собой полифениленсульфид.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, полимерный материал состоит из следующих компонентов:

Стеклонаполнитель 10-50%
Минеральное вещество до 15%
Фторопласт до 10%
Дисульфид молибдена до 20%
Графит до 20%
Термопластичный материал Остальное

Изготовление ступицы направляющего аппарата, так же как и нижнего диска направляющего аппарата из полимерного материала, позволяет исключить выпадение ступицы в процессе работы насосной установки. Помимо этого, изготовление ступиц рабочего колеса и направляющего аппарата из полимера снижает скорость отложения солей в паре трения ступени в сравнении с выполнением одной из ступиц ступени из металла. Это повышает надежность конструкции ступени и погружного центробежного насоса в целом.

Выполнение ступицы направляющего аппарата ступени из полимера уменьшает время изготовления и себестоимость изделия.

Пара трения полимер по полимеру является менее износостойкой, чем металл по металлу, но установка промежуточных радиальных подшипников с твердосплавными втулками в корпусе насоса на расстоянии не более 0,5 метра позволяет не использовать ступень в качестве радиальной опоры, исключая, таким образом, возможность износа ступиц.

Пара трения полимер по полимеру является менее надежной в сравнении с парой трения материалов металл по металлу из-за плохого отвода тепла от пары трения. Эта проблема решается путем выполнения выемки в ступице рабочего колеса и(или) направляющего аппарата, что позволяет эффективно отводить тепло через указанную выемку.

Изготовление выемок на ступице рабочего колеса и(или) направляющего аппарата, длина которых составляет не более 90% от длины контакта пары трения, образуемой ступицей рабочего колеса и ступицей направляющего аппарата, позволяет устранить протечки в ступени за счет наличия участка без выемок для уплотнения.

Твердая частица, попадая в винтовую канавку ступицы направляющего аппарата и(или) рабочего колеса, отводится по ней из пары трения ступени. Таким образом, изготовление выемок в виде винтовой канавки позволяет эффективно отводить механические примеси из пары трения и тепло.

Погружной многоступенчатый модульный центробежный насос изображен на следующих чертежах.

На фиг.1 изображен общий вид насоса.

На фиг.2 - ступень насоса в разрезе в виде сбоку.

На фиг.3 - ступень насоса в разрезе в виде сбоку, в которой в ступице рабочего колеса выполнена выемка в виде продольной канавки.

На фиг.4 - ступень насоса в разрезе в виде сбоку, в которой в ступице рабочего колеса выполнена выемка.

Погружной многоступенчатый модульный центробежный насос, содержащий головку 1, основание 2 и корпус 3, в котором установлены ступени, каждая из которых содержит полимерное рабочее колесо 4 со ступицей 5 и направляющий аппарат 6, включающий стакан 7 с наружной втулкой, верхним диском и осевой опорой (на фигуре не обозначены), которые выполнены из металла. Лопасти и нижний диск направляющего аппарата 6 выполнены из полимерного материала. Направляющий аппарат 6 содержит ступицу 8, также выполненную из полимерного материала. В корпусе 3 установлены радиальные промежуточные подшипники 9 с двумя твердосплавными втулками, одна из твердосплавных втулок 10 установлена на валу 11 насоса, а другая твердосплавная втулка 12 в корпусе подшипника 9.

В ступице 5 рабочего колеса 4 и(или) в ступице 8 направляющего аппарата 6 изготовлена выемка 13 (в виде продольной канавки). Длина Lb выемки 13 составляет не более 90% от длины Lk контакта ступицы 5 рабочего колеса 4 и ступицы 8 направляющего аппарата 6.

Для эффективного отвода механических примесей выемка 13 может быть выполнена в виде винтовой канавки (см. фиг.4).

Расстояние между промежуточными радиальными подшипниками 9 в корпусе насоса с твердосплавными втулками 10, 11 составляет не более чем 0,5 метра.

Погружной многоступенчатый модульный центробежный насос работает следующим образом.

При вращении вала 11 погружного насоса рабочая жидкость последовательно входит в основание 2, проходит через ступени, содержащие рабочие колеса 4 и направляющие аппараты 6, промежуточные радиальные подшипники 9, выходит через головку 1. При вращении рабочих колес 4 рабочая жидкость получает потенциальную энергию давления и кинетическую энергию движения жидкости. В направляющих аппаратах 6 кинетическая энергия переходит в потенциальную. При расстоянии между промежуточными подшипниками 9, которое составляет не более 0,5 метра, ступень не выполняет роль радиальной опоры, так как все радиальные силы, действующие на рабочие колеса 4 будут восприниматься радиальными промежуточными подшипниками 9. В этом случае ступицы 5 рабочих колес 4 и ступицы 8 направляющих аппаратов 6 могут быть изготовлены из материалов менее износостойких, чем металл, например, из полимерного материала. Ступица 8 из полимерного материала имеет надежное крепление к нижнему диску направляющего аппарата 6, который изготовлен также из полимерного материала, более низкую скорость солеотложения и позволяет снизить себестоимость ступени насоса и насоса в целом.

Выемки 13, изготовленные в ступице 5 рабочего колеса 4 и(или) в ступице 8 направляющего аппарата 6, позволяют эффективно отводить тепло из радиальной пары ступени.

Изготовление выемок 13 на ступице направляющего аппарата и(или) ступице рабочего колеса, длина Lb которых меньше длины Lk контакта ступиц 5 рабочего колеса 4 и ступиц 8 направляющего аппарата 6, позволяет устранить протечки в ступени за счет наличия участка без выемок для уплотнения.

Изготовление выемок 13 в виде винтовой канавки (см. фиг.4) позволяет эффективно отводить механические примеси из пары трения и тепло.

1. Погружной многоступенчатый модульный центробежный насос, содержащий головку, основание и корпус, в котором установлены ступени, каждая из которых содержит полимерное рабочее колесо со ступицей и направляющий аппарат, включающий стакан с наружной втулкой, верхний диск и осевую опору, которые выполнены из металла, лопасти и нижний диск, которые выполнены из полимерного материала, при этом в корпусе установлены радиальные промежуточные подшипники с двумя твердосплавными втулками, одна из которых установлена на валу насоса, а другая в корпусе подшипника, отличающийся тем, что направляющий аппарат содержит ступицу, выполненную из полимерного материала, расстояние между промежуточными радиальными подшипниками с твердосплавными втулками составляет не более чем 0,5 метра.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что полимерный материал представляет собой материал на основе фторполимера.

3. Насос по п.2, отличающийся тем, что фторполимер представляет собой полифениленсульфид.

4. Ступень погружного многоступенчатого модульного центробежного насоса, содержащая полимерное рабочее колесо со ступицей и направляющий аппарат, включающий стакан с наружной втулкой, верхний диск и осевую опору, которые выполнены из металла, лопасти и нижний диск, которые выполнены из полимерного материала, отличающаяся тем, что направляющий аппарат содержит ступицу, выполненную из полимерного материала.

5. Ступень по п.4, отличающаяся тем, что на ступице рабочего колеса и/или направляющего аппарата выполнены выемки.

6. Ступень по п.4, отличающаяся тем, что на ступице рабочего колеса и/или направляющего аппарата выполнены выемки, длина которых составляет не более 90% от длины контакта пары трения, образуемой ступицей рабочего колеса и ступицей направляющего аппарата.

7. Ступень по п.4, отличающаяся тем, что на ступице рабочего колеса и/или направляющего аппарата выполнены выемки в виде винтовой канавки.

8. Ступень по п.4, отличающаяся тем, что полимерный материал представляет собой материал на основе фторполимера.

9. Ступень по п.8, отличающаяся тем, что фторполимер представляет собой полифениленсульфид.

10. Ступень по п.4, отличающаяся тем, что полимерный материал представляет собой материал на основе полиэфир-эфир-кетона.

11. Ступень по п.4, отличающаяся тем, что полимерный материал состоит из следующих компонентов:

стеклонаполнитель 10-50%
минеральное вещество до 15%
фторопласт до 10%
дисульфид молибдена до 20%
графит до 20%
термопластичный материал остальное



 

Похожие патенты:

Узел диффузор-направляющий аппарат, предназначенный для установки на выходе компрессора в турбомашине, содержит направляющий аппарат. Направляющий аппарат включает в себя две, по существу, цилиндрические стенки: радиально внутреннюю и радиально наружную.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей.

Диффузор для диагонального или центробежного компрессора газотурбинного двигателя содержит, по меньшей мере, одну лопатку (20), имеющую сторону нагнетания, сторону всасывания и первую боковую поверхность (22).

Изобретение относится к центробежным многоступенчатым насосам и может быть использовано для подъема из скважин жидкости с высоким содержанием механических примесей.

Изобретение относится к турбонасосостроению. Турбонасосный агрегат содержит турбинный узел, включающий корпуса подвода и отвода пара, сопловый аппарат и турбину.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в многоступенчатых центробежных погружных насосах для откачки пластовой жидкости с высоким содержанием газа.

Вентилятор предназначен для создания воздушной струи в комнате, в офисе или других помещениях. Безлопастной вентилятор содержит сопло (14), установленное на основании (12), и средство создания воздушного потока.

Изобретение относится к центробежным компрессорам, а именно к диффузорам центробежных компрессоров. В заявке описана система, которая в некоторых вариантах осуществления содержит лопатку диффузора центробежного компрессора, имеющую переднюю кромку, заднюю кромку и участок постоянной толщины, расположенный между передней кромкой и задней кромкой.

Изобретение относится к вертикальным центробежным насосам с колесом двустороннего всасывания, размещаемым внутри корпуса реактора. Насос содержит корпус, колесо с верхним и нижним лопаточными венцами, кольцевые направляющий аппарат и отвод с наружной и внутренней обечайками, образующими ниже коллектор с напорным патрубком.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей.

Изобретение относится к центробежному компрессору и способу изготовления центробежного компрессора. .

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к многоступенчатым погружным насосам для откачки пластовой жидкости из скважин. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании пульповых центробежных насосов, предназначенных для перекачки рудных пульп на горно-обогатительных комбинатах.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при разработке погружных многоступенчатых центробежных насосов для добычи нефти и пластовой жидкости из скважин с высоким содержанием свободного газа и механических примесей.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании погружных центробежных насосов для добычи нефти, в частности износостойких погружных насосов, предназначенных для работы в скважинах с осложненными условиями эксплуатации, Создание повышенных депрессий при эксплуатации залежей и форсированный отбор жидкости характеризуется ростом обводненности скважинной продукции, увеличением вибрации, пескопроявлением, кавитацией, увеличением интенсивности накопления продуктов коррозии, увеличением интенсивности отложения солей и минералов, сопровождается повышенными нагрузками и вибрациями и, соответственно, повышенным износом и коррозией деталей насоса.

Изобретение относится к компрессорному блоку для сжатия добываемой среды, в частности для подводной эксплуатации, содержащему компрессор и электродвигатель, состоящий из статора и ротора, причем статор электродвигателя связан с отдельным охлаждающим устройством и охлаждается посредством отдельного охлаждающего устройства, содержащего охлаждающую среду.

Изобретение относится к гидромашиностроению. .

Изобретение относится к роторно-вихревым машинам. .

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к протекторам для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя. Протектор содержит корпус 1, вал 4 с нижним и верхним торцовыми уплотнениями 6, опору 5 вала 4, ниппели, узел пяты, верхнюю и нижнюю головки 2 с фланцами 3 для соединения соответственно с насосом и электродвигателем.
Наверх