Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа



Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа
Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа

 


Владельцы патента RU 2532870:

Общество с ограниченной ответственностью "Нефтекамский машиностроительный завод" (ООО "НКМЗ") (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным нефтяным магистральным насосам. В процессе оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двустороннего входа задают расчетную подачу подвода, средний момент скорости на входе в рабочее колесо, частоту вращения и радиус колеса, а также закон изменения ширины сечения спиральной части подвода в зависимости от изменения радиуса его сечения. На их основе определяют пропускную способность подвода, профилируют расчетное сечение его спиральной части, с учетом угла охвата спиральной части профилируют промежуточные сечения спиральной части. Полученные параметры ширины расчетного и промежуточных сечений уменьшают на 15-20%, выходной радиус колеса увеличивают на величину до 1%, угол охвата увеличивают до 200…210° и изменяют форму поперечного сечения «языка», выполняя его плавно сужающимся от периферии к центру колеса и конфузорного участка. Изобретение направлено на повышение равномерности распределения скоростей и их моментов на выходе из подвода в колесо, что позволяет улучшить условия входа жидкости в колесо и уменьшить кавитацию, а также повысить КПД насоса за счет снижения потерь энергии в подводе. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к проектированию и изготовлению центробежных насосов, предназначенных, в частности, для использования в качестве нефтяных магистральных насосов.

В настоящее время постоянно ужесточаются требования к характеристикам нефтяных магистральных насосов, особенно к их энергоэффективности и надежности. Связано это с тем, что нефтяные магистральные насосы имеют, как правило, большую мощность и, соответственно, потребляют много энергии. При этом в суммарной стоимости жизненного цикла насоса затраты на электроэнергию могут достигать 80%. В связи с этим даже незначительное повышение КПД насоса на 1-2% может давать существенный экономический эффект. Отсюда возникает необходимость в повышении энергоэффективности проектируемых насосов, а также в оптимизации параметров насоса.

При этом основные сложности возникают при оптимизации проточной части насоса, включающей подвод, рабочее колесо и отвод.

Известен способ оптимизации проточной части центробежного насоса, при котором смещают максимум КПД в сторону больших подач посредством увеличения площади (расширения) входа в конический диффузор отвода (кн.: Высокооборотные лопаточные насосы. Боровский Б.И. и др. М.: Машиностроение, 1075, стр.125).

Известен способ оптимизации проточной части многоступенчатого центробежного насоса посредством оптимизации геометрических параметров элементов рабочего колеса и направляющего аппарата и выбором проходных сечений для жидкостных потоков, что позволяет уменьшить гидравлические потери и улучшить параметры напора и КПД (патент RU 2161737 с приоритетом от 02.03.2000).

Известен способ оптимизации геометрических параметров проточных каналов ступеней центробежного насоса, согласно которому оптимизация заключается в расширении проточных каналов направляющего аппарата и рабочего колеса при совпадении номинального режима с режимом максимального КПД не за счет выбора параметров отвода, как это принято в насосостроении, а за счет оптимизации параметров рабочего колеса (патент RU 2472973 с приоритетом от 01.07.2011). Указанный способ позволяет увеличить срок службы насоса, а также повысить напор и КПД ступени за счет смещения режима работы с максимальным КПД в область номинальной подачи, но оптимизирует только геометрические параметры проточных каналов ступеней центробежного насоса.

Наиболее близким аналогом к заявленному способу оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа, выбранным в качестве прототипа, является способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса, приведенный в книге: Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. М.: Машиностроение, 1977, с.95-98. Согласно указанному способу весь подвод условно делится на три участка: конфузорный участок, расположенный непосредственно перед входом потока в колесо, спиральный участок подвода от конфузорного участка до переходного сечения и участок от переходного сечения до входного патрубка насоса. В примыкающей к конфузорному участку зоне спирального участка подвода устанавливают «язык», стабилизирующий обтекание вала и препятствующий поступлению жидкости в направлении против вращения рабочего колеса. Форму сечений спирального участка подвода выбирают в зависимости от допустимых габаритов насоса в осевом направлении. Подвод характеризуется расчетным и промежуточными сечениями спирального участка подвода и углом охвата спиральной части подвода. Для того чтобы приступить к расчету и профилированию подвода задают расчетную подачу подвода, средний момент скорости на входе в рабочее колесо, частоту вращения и радиус рабочего колеса, а также закон изменения ширины сечения подвода в зависимости от изменения радиуса сечения подвода. Затем на их основе определяют пропускную способность подвода и профилируют расчетное сечение спиральной части подвода, после чего с учетом угла охвата спиральной части подвода профилируют промежуточные сечения спиральной части подвода. При этом угол охвата спиральной части подвода (угол установки «языка» к входной скорости потока) составляет в пределе не более 180°, а поперечное сечение «языка» близко к постоянному. Более подробно указанный способ будет описан ниже. Предлагаемый способ позволяет в значительной степени оптимизировать геометрические параметры бокового полуспирального подвода центробежного насоса, однако при этом имеет место достаточно неравномерное распределение скоростей перекачиваемой жидкости и их моментов на входе в рабочее колесо, особенно при больших подачах насоса, вследствие разного характера течения жидкости в спиральном участке и входном канале подвода, что приводит к снижению КПД насоса и ухудшению его кавитационных качеств.

Задачей изобретения является повышение равномерности распределения скоростей перекачиваемой жидкости и их моментов и снижение вихреобразования в подводе на входе в рабочее колесо, что приводит к повышению КПД насоса и улучшению его кавитационных характеристик.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа, состоящего из входного канала, спиральной части, конфузорного участка перед входом потока в рабочее колесо насоса и перегородки - «языка» подвода, разделяющего потоки жидкости, идущие через входной канал и спиральную часть подвода, и характеризующегося расчетным и промежуточными сечениями спиральной части подвода и углом охвата спиральной части подвода, при котором задают расчетную подачу подвода, средний момент скорости на входе в рабочее колесо, частоту вращения и радиус рабочего колеса, а также закон изменения ширины сечения подвода в зависимости от изменения радиуса сечения подвода, на их основе определяют пропускную способность подвода и профилируют расчетное сечение спиральной части подвода, после чего с учетом угла охвата спиральной части подвода профилируют промежуточные сечения спиральной части подвода, новым является то, что полученные на основании исходных данных параметры ширины расчетного и промежуточных сечений спиральной части подвода уменьшают на 15-20%, выходной радиус рабочего колеса насоса увеличивают на величину до 1%, угол охвата спиральной части подвода увеличивают до 200…210° и изменяют форму поперечного сечения «языка», выполняя его плавно сужающимся от периферии к центру рабочего колеса и конфузорного участка подвода.

Уменьшение пропускной способности подвода за счет уменьшения на 15-20% ширины расчетного и промежуточных сечений спиральной части подвода соответственно увеличивает окружную скорость потока на входе в рабочее колесо и улучшает равномерность потока жидкости на входе в колесо и кавитационные качества колеса и насоса.

Увеличение выходного радиуса рабочего колеса насоса на величину до 1% компенсирует снижение напора насоса при уменьшении на 15-20% пропускной способности подвода.

Увеличение охвата спиральной части подвода до 200…210° и изменение формы поперечного сечения «языка», выполненного плавно сужающимся от периферии к центру рабочего колеса и конфузорного участка подвода, улучшает равномерность входа потока в рабочее колесо и снижает потери энергии в подводе.

Сущность настоящего изобретения иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг.1 - внешний вид модернизированного нефтяного насоса двухстороннего входа типа НМ с оптимизированным боковым полуспиральным подводом;

Фиг.2 - схематичная 3-D модель боковых полуспиральных подводов и спирального отвода центробежного насоса двухстороннего входа;

Фиг.3 - схема полуспирального подвода;

Фиг.4 - расчетное сечение полуспирального подвода;

Фиг.5 - расчетные последние сечения известного (прототип) и предлагаемого полуспирального подвода;

Фиг.6 - векторные планы скоростей потоков перекачиваемой жидкости на входе в рабочее колесо известного и предлагаемого полуспирального подвода;

Фиг.7 - схема подвода с углом охвата спиральной части 180°;

Фиг.8 - схема подвода с углом охвата спиральной части 210°;

Фиг.9 - расчет полей скоростей течения потока жидкости на входе в рабочее колесо в известном подводе (распределение модуля скорости в известном подводе);

Фиг.10 - расчет полей скоростей течения потока жидкости на входе в рабочее колесо в предлагаемом подводе (распределение модуля скорости в предлагаемом подводе).

Предлагаемый способ может быть реализован с использованием операций оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа, раскрытых в кн.: Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. М.: Машиностроение, 1977, стр.95-98 (прототип), с внесением соответствующих изменений и добавлений. Общий вид центробежного насоса двухстороннего входа и схематичная 3-D модель боковых полуспиральных подводов и спирального отвода центробежного насоса двухстороннего входа представлены на Фиг.1, 2. Боковой полуспиральный подвод 9 центробежного насоса, как было отмечено выше, состоит из входного канала 10 (участок от входного патрубка 11 до сечения G-H), спиральной части 12 (участок подвода от 1-8 до переходного сечения G-H), конфузорного участка 13 (входной горловины или воронки), расположенного непосредственно перед входом потока в рабочее колесо насоса 14, и перегородки - «языка» 15 подвода, разделяющего потоки жидкости, идущие через входной канал 10 и спиральную часть подвода 12 (Фиг.3). «Язык» 15 обычно устанавливают в сечении 0, расположенным под углом 45° к направлению потока, но при необходимости его можно переместить в сечение 2, т.е. установить под углом 90° к направлению входной скорости потока без существенного изменения характеристик и КПД насоса. Дальнейшего смещения языка не рекомендуется. Такие устройства подвода жидкости позволяют организовать циркуляционное обтекание проходного вала насоса и снизить тем самым потери на вихреобразование на входе в рабочее колесо насоса.

Профилирование подвода осуществляют посредством определения геометрических параметров последнего и промежуточного сечений спирального участка подвода. В качестве последнего сечения спирального участка подвода выбирают сечение 8 (Фиг.3). Для того чтобы приступить к расчету и профилированию полуспирального подвода, необходимо выбрать конструктивную схему насоса и задать параметры Q, H, n, где: Q - подача насоса, м3/с; Н - напор насоса, м; n - частота вращения рабочего колеса, об/мин и R - радиус входа в подвод, м. Затем определяют пропускную способность подвода для расчетного сечения спирального участка подвода (сечение A8), м, используя для этого формулу:

где:

Kp=1,6…3,0 - коэффициент, полученный по экспериментальным данным.

Для колес с двусторонним входом:

При этом распределение скоростей в сечениях 1-8 принимается исходя из того, что момент скорости:

Vur=const

где:

Vu - окружная скорость на входе в колесо, м/с;

r - радиус сечения, м.

Тогда пропускная способность сечения (Фиг.4):

где:

b - ширина сечения, м;

r8max - максимальный радиус расчетного сечения, м;

r0 - радиус выхода из подвода, м.

bi=f(ri) - закон изменения bi, определяется по известным конструкциям насосов.

Затем уменьшают параметры ширины последнего и промежуточных сечений спиральной части подвода на 15-20% (Фиг.5), тогда

где:

КП=0,8…0,85 - поправочный коэффициент.

Соответственно

Профилирование промежуточных сечений спиральной части подвода осуществляют на основе соотношения:

где:

Api - пропускная способность подвода для расчетного сечения спирального участка подвода для колес с двусторонним входом, м;

rimax - максимальный радиус расчетного сечения, м;

Промежуточные сечения i спирального участка подвода строятся так, чтобы пропускная способность убывала пропорционально углу расположения сечения в плане

где:

φi - угол расположения сечения (отсчитывается от языка), град;

φ8 - угол расположения расчетного сечения спирального участка подвода (отсчитывается от языка), град.

Контуры подвода, осевые размеры b0 и закон изменения bi=f(ri) выбирают по выполненным конструкциям насоса. Затем осуществляют графическое построение спиральной части насоса.

При этом выходной радиус рабочего колеса насоса увеличивают на величину до 1%, угол охвата спиральной части подвода увеличивают до 200…210° и изменяют форму поперечного сечения «языка», выполняя его плавно сужающимся от периферии к центру рабочего колеса и конфузорного участка подвода.

При построении сечений проточной части полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа можно использовать методы 3-D моделирования, в частности кривые Безье, см., например: Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. М.: Мир, 2001.

Преимущества предложенного технического решения подтверждаются анализом векторных планов скоростей потоков перекачиваемой жидкости на входе в рабочее колесо известного и предлагаемого полуспирального подвода, Фиг.6, где:

V1, V 1 - абсолютная скорость потока на входе в рабочее колесо (V1 - прототип, V 1 - предлагаемый подвод), м/с;

Vu1, V u 1 - окружная составляющая абсолютной скорости потока на входе в рабочее колесо, м/с;

Vu, V u - радиальная составляющая скорости потока на входе в рабочее колесо, м/с;

W1, W 1 - относительная скорость потока на входе в рабочее колесо, м/с;

U1, U 1 - переносная скорость потока на входе в рабочее колесо, м/с.

Согласно уравнению Эйлера из теории лопастных гидромашин удельная работа лопастного колеса равна

где:

ω - угловая скорость вращения лопастного колеса;

g - ускорение свободного падения;

R1 - радиус входа в рабочее колесо;

R2 - радиус выхода из рабочего колеса;

Vu1 - окружная составляющая скорости на входе в рабочее колесо;

Vu2 - окружная составляющая скорости на выходе из рабочего колеса.

Исходя из данного уравнения увеличивая Vu1 окружную составляющую скорости потока на входе в рабочее колесо в предлагаемом подводе (за счет уменьшения пропускной способности расчетного и промежуточных сечений подвода, Фиг.5) одновременно немного снижается напор насоса. Однако, как известно из теории лопастных гидромашин, также следует учитывать, что напор насоса зависит от окружной скорости на входе линейно, а от радиуса колеса на выходе зависимость квадратичная. Поэтому небольшое (по расчетам менее 1%) увеличение выходного радиуса рабочего колеса может компенсировать снижение напора колеса, произошедшее вследствие изменения геометрии конструкции подводящего устройства. На Фиг.5 на примере расчетного последнего сечения спирального участка подвода показано уменьшение указанного сечения 16 в предлагаемом подводе по сравнению с сечением 17 подвода прототипа, а на Фиг.6 на векторных планах скоростей потоков показано соответствующее увеличение окружной составляющей абсолютной скорости потока на входе в рабочее колесо V u 1 в предлагаемом подводе по сравнению с окружной составляющей абсолютной скорости на входе в рабочее колесо Vu1 подвода прототипа, при котором V u 1 > U u 1 . Увеличение V u 1 улучшает равномерность потока жидкости на входе в рабочее колесо и кавитационные качества колеса и насоса. На Фиг.7, 8 представлены схемы подвода с углом охвата спиральной части 180° (геометрия подвода прототипа) и углом охвата спиральной части 210° (геометрия предлагаемого подвода) и с разными формами языка 15. Данные выводы подтверждаются результатами расчетного моделирования в компьютерном пакете STAR ССМ+ течения жидкости в конфузорных участках 13 предлагаемого подвода и подвода прототипа. Моделировалось течение жидкости в полуспиральных подводах нефтяного магистрального насоса типа НМ 3600-230 (подача 3600 м3/с, напор 230 м, частота вращения вала 3000 об/мин). Степень равномерности моментов скорости потоков жидкости можно визуально оценить по степени однородности цветовых оттенков компьютерных рисунков на Фиг.9, 10. Чем равномернее распределение моментов скоростей, тем однороднее оттенок полученного рисунка. При этом в числовых данных среднее значение момента скорости жидкости на выходе из подвода прототипа составило 0,6 м2/с, а относительное среднеквадратичное отклонение момента скорости около 40%, для предлагаемого в результате оптимизации подвода те же величины составили 1,41 м2/с и 10%, т.е. степень равномерности момента скорости увеличивается в среднем в 4 раза, а величина скорости момента более чем в 2 раза.

Предлагаемое изобретение практически использовано в рамках проекта ООО «НКМЗ» инновационной модернизации магистральных нефтяных насосов серии НМ (Фиг.1).

Таким образом, предлагаемый способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа позволяет получить гораздо более равномерное распределение скоростей и их моментов на выходе из подвода в колесо, что улучшает условия входа жидкости в рабочее колесо и снижает потери энергии в подводе, вследствие чего повышается КПД насоса (ориентировочно на 1%, что для нефтяных насосов является достаточно значимой величиной) и улучшаются его кавитационные свойства.

1. Способ оптимизации геометрических параметров бокового полуспирального подвода центробежного насоса двухстороннего входа, состоящего из входного канала, спиральной части, конфузорного участка перед входом потока в рабочее колесо насоса и перегородки - «языка» подвода, разделяющего потоки жидкости, идущие через входной канал и спиральную часть подвода, и характеризующегося расчетным и промежуточными сечениями спиральной части подвода и углом охвата спиральной части подвода, при котором задают расчетную подачу подвода, средний момент скорости на входе в рабочее колесо, частоту вращения и радиус рабочего колеса, а также закон изменения ширины сечения спиральной части подвода в зависимости от изменения радиуса сечения подвода, на их основе определяют пропускную способность подвода и профилируют расчетное сечение спиральной части подвода, после чего с учетом угла охвата спиральной части подвода профилируют промежуточные сечения спиральной части подвода, отличающийся тем, что полученные на основании исходных данных параметры ширины расчетного и промежуточных сечений спиральной части подвода уменьшают на 15-20%, выходной радиус рабочего колеса насоса увеличивают на величину до 1%, угол охвата спиральной части подвода увеличивают до 200…210° и изменяют форму поперечного сечения «языка», выполняя его плавно сужающимся от периферии к центру рабочего колеса и конфузорного участка подвода.

2. Способ оптимизации по п.1, отличающийся тем, что пропускную способность для расчетного сечения спирального участка подвода для колес с двусторонним входом определяют из соотношения:

где:
Ap8 - пропускная способность подвода для расчетного сечения спирального участка подвода для колес с двусторонним входом, м;
Kp=1,6…3,0 - коэффициент, полученный по экспериментальным данным;
Кп=0,8…0,85 - поправочный коэффициент;
при этом профилирование расчетного сечения спиральной части подвода осуществляют на основе соотношения:

где:
r - радиус сечения, м;
r8max - максимальный радиус расчетного сечения, м;
r0 - радиус выхода из подвода, м;
а профилирование промежуточных сечений спиральной части подвода осуществляют на основе соотношения:

где:
Api - пропускная способность подвода для расчетного сечения спирального участка подвода для колес с двусторонним входом, м;
rimax - максимальный радиус расчетного сечения, м;
причем промежуточные сечения i спирального участка подвода строятся так, чтобы пропускная способность убывала пропорционально углу расположения сечения в плане

где:
φi - угол расположения сечения (отсчитывается от языка), град;
φ8 - угол расположения расчетного сечения спирального участка подвода (охватываемый угол, отсчитывается от языка), равный 200…210°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к центробежному насосу (1), который может перекачивать жидкость с большими объемными расходами свыше 20 м3/с. Насос содержит рабочее колесо (3), установленное с возможностью вращения вокруг оси и направления жидкости к бетонной спиральной камере (4), расположенной вокруг рабочего колеса (3).

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

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.

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.

Изобретение относится к области вентиляторостроения, а именно к входным устройствам центробежных вентиляторов. Входное устройство центробежного вентилятора представляет собой всасывающий патрубок, образующий с покрывным диском рабочего колеса кольцевой зазор, профиль образующей всасывающего патрубка имеет вогнутую форму, кривизна которой и длина патрубка рассчитываются из условия обеспечения минимума обтекаемой поверхности осесимметричного канала. За счет уменьшения потерь энергии воздушного потока на трение, вихреобразование и концевых потерь, обусловленных геометрией патрубка, устройство обеспечивает увеличение кпд вентилятора. 2 ил.

Изобретение относится к насосостроению. Горизонтальный одноступенчатый насос включает корпус, двухпоточное рабочее колесо и направляющий аппарат. Покрывные диски колеса присоединены к основному диску посредством систем пространственно спиральных лопаток. Лопатки разнесены по окружности с образованием смежными лопатками в каждой из упомянутых систем спирально закрученных межлопаточных каналов. Напорная поверхность и средняя условная поверхность лопатки колеса выполнены пространственным перемещением линейчатой образующей от входа к выходу из межлопаточного канала с углом захода лопатки в поток, изменяющимся к выходу с градиентом пространственной кривизны, заданным в проекциях на две взаимно перпендикулярные условные плоскости. Системы лопаток колеса смещены в плоскости вращения на угол не менее половины проекции скошенного выходного конца лопатки на условную среднюю плоскость основного диска. Направляющий аппарат снабжен криволинейными лопатками, число которых превышает число лопаток колеса. Лопатки аппарата отклонены в сторону вектора потока в отводе на определенный угол, а межлопаточный канал выполнен расширяющимся к выходу. Группа изобретений направлена на улучшение характеристик насоса, снижение вибрационных радиальных нагрузок и повышение КПД, надежности и ресурса. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к насосостроению. Спиральный отвод оседиагонального шнекового насоса содержит спиральный канал, диффузор и язык. Язык расположен в точке поворота потока из окружного направления в спиральном канале с увеличивающейся площадью текущих расчетных сечений пропорционально углу «охвата», отсчитываемого от сечения, проходящего через язык, в тангенциальное направление, на вход в горло и далее в диффузор и на выход из насоса. На боковой стороне спирального канала, обращенной навстречу осевой составляющей абсолютной скорости потока жидкости, выполнен осесимметричный боковой язык в виде конической поверхности с увеличивающимся в диагональном направлении наружным диаметром, плавно сочлененный в окружном направлении с языком. Противоположная боковая сторона спирального канала также выполнена конической с увеличивающимся в диагональном направлении внутренним диаметром. Обе боковые стороны сопряжены между собой по дуге окружности, так, что в целом образуют текущее расчетное сечение спирального канала. Изобретение направлено на повышение КПД и снижение мощности, потребляемой насосом, путем снижения гидравлических потерь на вихреобразование. 2 ил.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных центробежных высокоскоростных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей. Ступень насоса содержит рабочее колесо со ступицей и направляющий аппарат, состоящий из стакана, верхнего диска с осевой опорой, нижнего диска и лопаток. Верхний диск с осевой опорой выполнены монолитно со стаканом, стакан выполнен из перфорированного металлического цилиндра со слоем полимерного материала на его внутренней поверхности и перфорациями, заполненными полимерным материалом. На внешней стороне и/или на торце стакана выполнена круговая канавка для расположения в ней уплотнительного кольца. Верхний и нижний диски, лопатки аппарата и рабочее колесо изготовлены из полимерного материала, а поверхности трения осевых и радиальных опор выполнены в виде подшипников трения скольжения, изготовленных из износостойкого металлического сплава и/или керамики и закрепленных на поверхностях опор деталей насоса клеевым соединением и/или за счет адгезии в процессе литья или прессования полимерной детали, причем поверхности соединения подшипников с деталью выполнены в виде соединения «шип-паз». Изобретение направлено на уменьшение массы и повышение надежности работы ступени. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к турбомашинам, в частности к компрессорам турбомашин. Узел состоит из диффузора и спрямляющего устройства для потока воздуха на выходе из центробежного компрессора турбомашины, причем указанный диффузор имеет, по существу, форму двойного кольцевого диска, ориентированного радиально, а указанное спрямляющее устройство представляет собой двойную тороидальную деталь, расположенную в продолжение двойного диска диффузора и изогнутую для отвода потока воздуха в заднем по потоку направлении турбомашины. Изобретение отличается тем, что указанное спрямляющее устройство закрепляют на указанном диффузоре посредством соединения, установленного в непосредственной близости от поверхности контакта этих двух деталей и демонтируемого при помощи стандартного инструмента, исключая любые другие поддерживающие средства. Изобретение направлено на снижение трудозатрат при установке и демонтаже. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в турбонасосных агрегатах ракетной техники. Изобретение направлено на расширение диапазона применения лопастного насоса по расходу жидкости при обеспечении надежного охлаждения подшипника и повышения антикавитационных качеств лопастного насоса. Для этого после винтового насоса (8) во входном коллекторе (2) входного патрубка (1) выполнена кольцевая камера (10), отверстиями (13) соединенная со щелями (12) лопаток (11) направляющего аппарата (3). За камерой (10), между коллектором (2) и валом (4) выполнено щелевое уплотнение (9). 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в способах изготовления рабочих колес и направляющих аппаратов ступеней погружных многоступенчатых электроцентробежных насосов для добычи нефти. Способ изготовления включает ввод алюминия под поверхность расплава при температуре 1410-1480°C, последующий нагрев до температуры разлива и модифицирование в этом промежутке времени сплава введением лигатур с получением следующего состава, мас.%: углерода - 3,2-3,9, кремния - 0,2-1,0, марганца - 0,5-0,8, хрома - 0,1-0,5, меди - 0,8-1,5, алюминия - 1,7-4.0, фосфора - не более 0,2, серы - не более 0,02, железо - остальное. Способ включает также заливку расплава в литейную форму, выбивку отливки и обрубку литников отливок, термическую обработку отливок с нагревом до температуры 550-600°C с последующим охлаждением на воздухе, механическую обработку отливок рабочего колеса и направляющего аппарата, в том числе обработку осевых и радиальных пар трения с обеспечением точности и шероховатости, необходимых для поверхностей трения подшипников скольжения, низкотемпературное азотирование поверхностей полученных деталей при температуре не более 600°C на глубину 30-500 мкм. Изобретение направлено на повышение надежности, долговечности насоса, снижение его себестоимости и увеличение межремонтного периода. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в установках погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти. Погружной многоступенчатый центробежный насос содержит корпус (1), вал (2), ступени (3), состоящие из рабочего колеса (4) и направляющего аппарата (5), выполненные литьем из чугуна следующего состава, масс. %: углерода - 3,2-3,9; кремния - 0,2-1,0; марганца - 0,5-0,8; хрома - 0,1-0,5; меди - 0,8-1,5; алюминия - 1,7-4.0; титана - 0,0-0,3; фосфора - не более 0,2; серы - не более 0,02; железо - остальное. Поверхности колеса (4) и аппарата (5) содержат азотированный низкотемпературным азотированием слой. Колеса (4) установлены на валу (3) и содержат нижнюю осевую опору колеса с опорной поверхностью, лопасти, ступицу с наружной радиальной опорной поверхностью, верхнюю осевую опору с опорной поверхностью. Аппараты (5) установлены в корпусе (1) посредством цилиндрической обоймы, содержат опорный бурт с опорной поверхностью, ступицу с внутренней радиальной опорной поверхностью, цилиндрическую обойму, лопатки, нижнюю опорную поверхность. Опорные поверхности нижней осевой опоры колеса (4) и опорного бурта аппарата (5) содержат твердосплавное покрытие. Твердосплавные покрытия опорных поверхностей нижней осевой опоры колеса (4) и опорного бурта аппарата (5) контактируют, образуя пару трения. Наружная и внутренняя радиальные опорные поверхности ступиц соответственно колеса (4) и аппарата (5) контактируют азотированными слоями, образуя радиальную опору вала (3). Изобретение направлено на повышение надежности, долговечности и межремонтного периода насоса и снижение его стоимости. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована в погружных многоступенчатых электроцентробежных насосах для добычи нефти. Насос содержит корпус, вал и ступени, состоящие из рабочего колеса и направляющего аппарата, выполненные литьем из чугуна следующего состава, масс.%: углерода - 3,2-3,9, кремния - 0,2-1,0, марганца - 0,5-0,8, хрома - 0,1-0,5, меди - 0,8-1,5, алюминия - 1,7-4,0, титана - не более 0,3, фосфора - не более 0,2, серы - не более 0,02, железо - остальное. Поверхности рабочего колеса и направляющего аппарата содержат азотированный низкотемпературным азотированием слой. Колеса установлены на валу посредством ступицы с возможностью вращения и содержат нижнюю осевую опору колеса с опорной поверхностью, лопасти и верхнюю осевую опору с опорной поверхностью. Направляющие аппараты установлены в корпусе посредством цилиндрической обоймы, содержат опорный бурт с опорной поверхностью, цилиндрическую обойму, лопатки, нижнюю опорную поверхность. Опорные поверхности нижней осевой опоры колеса и опорного бурта направляющего аппарата содержат твердосплавные покрытия, которыми они контактируют между собой, образуя пару трения. Изобретения направлены на повышение износостойкости и коррозионной стойкости насоса. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройства, системы и способы в соответствии с примерными вариантами выполнения обеспечивают диффузоры, например, в виде части турбомашины 300, с диффузорными лопатками, имеющими S-образные средние линии. Такие S-образные средние линии определяются функциями, имеющими точку перегиба. Использование диффузорных лопаток такой формы приводит к рабочим характеристикам, при которых часть диффузорных лопаток, расположенных вблизи передней кромки, не нагружены при работе в расчетных условиях, при этом нагрузка постепенно увеличивается до своего максимального значения к средней части диффузорной лопатки. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 18 ил.
Наверх