RU17067U1

RU17067U1 - MULTI-PHASE SCREW PUMP

Info

Publication number: RU17067U1
Application number: RU2000127538/20U
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Ибрагимов; А.Ф. Садыков; А.И. Абайдуллин; Р.М. Назмутдинов; Е.П. Жеребцов; К.Р. Ибатуллин; А.Н. Авраменко; К.Г. Гибадуллин; И.В. Хамидуллин; Р.Н. Ахметвалиев
Original assignee: Акционерное общество "Татнефть"
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2001-03-10

Abstract

(54) Многофазный винтовой насос(54) Multiphase screw pump

(57) Использование: для перекачки газожидкостных сред, например, состоящих из сырой нефти и природного газа. Сущность нолезной модели: в корпусе 1 с всасывающим 6 и напорным патрубком 7 размещен, по меньшей мере, один подающий винт 2, заключенный в цилиндрическую втулку 4. Вокруг подающего винта образована кольцевая полость 11. Нижний участок полости нагнетания сообщен с кольцевой полостью 11 с помощью перепускной линии 13. В стенках цилиндрической втулки 4 выполнены расточки 15, 16, сообщенные с полостями всасывания 8 и нагнетания 9.(57) Use: for pumping gas-liquid media, for example, consisting of crude oil and natural gas. The essence of the model: in the housing 1 with a suction 6 and pressure pipe 7, at least one feed screw 2 is placed, enclosed in a cylindrical sleeve 4. An annular cavity 11 is formed around the feed screw 11. The lower portion of the injection cavity is communicated with the annular cavity 11 by bypass line 13. In the walls of the cylindrical sleeve 4 are made boring 15, 16, communicated with the cavities of the suction 8 and discharge 9.

1 з.п. ф-лы, 6 илл.1 s.p. f-ly, 6 ill.

Рефератabstract

Description

Многофазный винтовой насосMultiphase screw pump

Полезная модель ОТНОСРГГСЯ к насосостроению, а именно, к винтовым насосам для перекачки газожидкостных сред, например, сырой нефти и природного газа в условиях, когда доля каждой фракции меняется от нуля до 100%.Utility model RELATED to pump engineering, namely, to screw pumps for pumping gas-liquid media, for example, crude oil and natural gas under conditions when the proportion of each fraction varies from zero to 100%.

Известен многофазный винтовой насос, содержащий, по меньшей мере, один подающий винт, заключенный в корпус, имеющий, по меньщей мере, один всасывающий и, по меньщей мере, один напорный патрубок, причем всасывающий патрубок сообщен с полостью всасывания, расположенной перед подающим винтом, а нагюрный патрубок - с полостью нагнетания, расположенной за подающим винтом, при этом полость нагнетания снабжена устройством для отделения соответствующей жидкой фазы от газовой фазы потока среды, выходящего из подающего винта, а также нижним участком для приема, по меньщей мере, одной дозы отделенной жидкой фазы. К нижнему участку полости нагнетания присоединена перепускр1ая линия для жидкости, сообщенная с полостью всасыванияKnown multiphase screw pump containing at least one feed screw enclosed in a housing having at least one suction and at least one discharge pipe, and the suction pipe is in communication with the suction cavity located in front of the feed screw, and the pressure pipe with a discharge cavity located behind the feed screw, while the discharge cavity is equipped with a device for separating the corresponding liquid phase from the gas phase of the medium flow exiting the feed screw, as well as the lower section for receiving mensche least one dose of the separated liquid phase. An overflow line for fluid connected to the suction cavity is connected to the lower portion of the injection cavity.

Указанный насос защищен патентом РФ №2101571, МПК 6 F04C2 /16, опубл. 10.01.98г.The specified pump is protected by RF patent No. 2101571, IPC 6 F04C2 / 16, publ. 01/10/98

Недостатком известного технического рещения является то, что перепуск жидкости высокого давления из напорной магистрали в зону всасывания с низким давлением среды снижает экономичность работы насоса, т.к. ведет к дополнительной затрате энергии при стравливании давления перепускаемой жидкости. При этом подача дополнительного количества жидкости на вход насоса ведет к падению производительности. Кроме того, ухудщаются условия всасывания, возникает большое сопротивление при осевом входе газожидкостной среды в межзубое пространство винтов из-Ш дополнительного количества подаваемой жидкости, коэффициент подачи винтов падает, экономичность уменьшается.A disadvantage of the known technical solution is that bypassing the high pressure liquid from the pressure line to the suction zone with a low pressure of the medium reduces the efficiency of the pump, because leads to additional energy consumption when venting the bypass fluid. In this case, the supply of an additional amount of liquid to the pump inlet leads to a drop in productivity. In addition, the suction conditions deteriorate, there is a lot of resistance when the gas-liquid medium axially enters the interdental space of the screws due to the additional quantity of liquid supplied, the screw feed coefficient decreases, the economy decreases.

Указанный недостаток частично устранен в известном многофазном винтовом насосе по свидетельству на полезную модель № 13238, МТЖ 7 F04C2/ 16, опубл. 27.03.2000, Бюл. .This drawback is partially eliminated in the well-known multiphase screw pump according to the certificate for utility model No. 13238, MTZH 7 F04C2 / 16, publ. 03/27/2000, Bull. .

МПК7Р04С2/16 MPK7R04S2 / 16

Насос содержит корпус, внутри которого размещен, по меньшей мере, один подающий винт, заключенный в цилиндрррюскую втулку, по меньшей мере, один всасывающий патрубок и, по меньшей мере, один напорный патрубок, причем всасывающий патрубок сообщен с полостью всасывания, размещенной перед подающим винтом, а напорный патрубок сообщен с полостью нагнетания, расположенной за подающим винтом, при этом полость нагнетания имеет устройства для отделения жидкой фазы от газовой, а также нижний участок для приема, по меньщей мере, одной дозы отделенной жидкой фазы, к которому присоединена перепускная линия для жидкости, при этом между корпусом и цилиндрической втулкой установлена кольцевая перегородка с образованием вокруг подающего винта кольцевой полости, в цилиндрической втулке выполнены отверстия, а перепускная линия сообщена с кольцевой полостью.The pump comprises a housing inside which at least one feed screw is placed, enclosed in a cylinder sleeve, at least one suction pipe and at least one discharge pipe, the suction pipe communicating with the suction cavity located in front of the feed screw and the discharge pipe is in communication with the discharge cavity located behind the feed screw, while the discharge cavity has devices for separating the liquid phase from the gas, as well as the lower section for receiving at least one dose separated the liquid phase, to which the bypass line for liquid is connected, while an annular partition is installed between the housing and the cylindrical sleeve to form an annular cavity around the feed screw, holes are made in the cylindrical sleeve, and the bypass line is connected to the annular cavity.

Данное техническое рещение является наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков и принято за прототип.This technical solution is the closest to the proposed set of features and is taken as a prototype.

Однако, несмотря на подачу дополнительной жидкости не на вход насоса, а непосредственно в рабочие камеры, условия входа в камеры всасывания при значительном и многократном изменении соотношения жидкости и газа остаются неудовлетворительными вследствие большого сопротивления при чисто осевом входе среды в винты насоса, при этом возможны срывы потока, кавитация жидкости и газа. Стабильность работы насоса нарушается.However, despite the supply of additional fluid not to the pump inlet, but directly to the working chambers, the conditions for entering the suction chambers with a significant and multiple change in the ratio of liquid to gas remain unsatisfactory due to the high resistance with a purely axial entry of the medium into the pump screws, and disruptions are possible flow, cavitation of liquid and gas. The stability of the pump is violated.

Кроме того, аналогичные потери энергии возникают и на нагнетании при выходе прокачиваемой среды из зоны нагнетания винтов в полость нагнетания насоса.In addition, similar energy losses occur on the discharge when the pumped medium exits from the zone of injection of screws into the discharge cavity of the pump.

Целью предлагаемого рещения является повыщение экономичности работы насоса путем снижения затрат энергии на входе прокачиваемой среды в подающий винт и на выходе из него.The purpose of the proposed solution is to increase the efficiency of the pump by reducing energy costs at the inlet of the pumped medium into the supply screw and at the outlet of it.

Для достижетшя этого технического результата в многофазном винтовом насосе, содержащем корпус, внутри которого размещен с возможностью вращения, по меньшей мере, один подающий винт, заключенный в цилиндрическую втулку, по меньщей мере, один всасывающий патрубок и, по меньщей мере, один напорTo achieve this technical result in a multiphase screw pump containing a housing, inside of which is placed rotatably at least one feed screw enclosed in a cylindrical sleeve, at least one suction pipe and at least one head

ный патрубок, причем всасывающий патрубок связан с размещенной перед подающим винтом полостью всасывания, а напорный патрубок связан с расположенной за подающим винтом нолостью нагнетания, при этом между корпусом п втулкой образована кольцевая полость, к которой присоединена перепускная линия, подключенная к полости нагнетания, а во втулке выполнены сквозные отверстия, согласно полезной модели, полости всасывания и нагнетания дополнительно сообщены с прилежащими к ним камерами нагнетания через расточки, выполненные в стенках цилиндрической втулки, а сквозные отверстия выполнены на участке цилиндрической втулки за пределами этих расточек.a nozzle, the suction nozzle being connected to the suction cavity located in front of the feed screw, and the discharge nozzle is connected to the discharge nosing located behind the feed screw, an annular cavity formed between the housing and the sleeve, to which a bypass line connected to the discharge cavity is connected, and through holes are made in the sleeve, according to the utility model, the suction and discharge cavities are additionally communicated with adjacent pressure chambers through bores made in the cylinder walls cal sleeve and through holes made in the area of the cylindrical sleeve outside of these bores.

Новым является также то, что глубина расточки в стенке цилиндрической втулки вдоль винта со стороны полости всасывания составляет величину не более расстояния от торца втулки до плоскости, проходящей через передпюю по ходу вращения винта кромку зубьев в момент соединения ее с последующей нагнетательной камерой, а со стороны полости нагнетания - до плоскости, проходящей через тыльную по ходу вратцения кромку зубьев винта.Also new is the fact that the depth of the bore in the wall of the cylindrical sleeve along the screw from the side of the suction cavity is no more than the distance from the end of the sleeve to the plane passing through the tooth edge at the moment of its connection with the subsequent discharge chamber, and from the side injection cavity - to a plane passing through the rear along the edge of the rotation of the teeth of the screw.

Благодаря выполнению во втулке дополнительных расточек, сообщенных с полостями всасывания и нагнетания, возрастает площадь проходного сечения каналов на входе и выходе винтов, что сокращает потери мощности при перекачке газожидкостных сред.Due to the implementation of additional bores in the sleeve, connected with the suction and discharge cavities, the area of the passage section of the channels at the inlet and outlet of the screws increases, which reduces power losses during the pumping of gas-liquid media.

Предлагаемый многофазный винтовой насос иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-6:The proposed multiphase screw pump is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-6:

на фиг. 1 показан вертикальный разрез насоса по одному из винтов;in FIG. 1 shows a vertical section through a pump along one of the screws;

на фиг.2 - горизонтальный разрез по А-А (фиг.1);figure 2 is a horizontal section along aa (figure 1);

на фиг.З - 6 - сечения по Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Дin Fig.Z - 6 - section on BB, B-V, G-D, D-D

Многофазный винтовой насос содержит корпус 1, внутри которого в качестве подающих органов размещены две находящихся в бесконтактном зацеплении друг с другом и вращающихся в противоположных направлениях пары подающих винтов, из которых каждая пара включает один правозаходный подающий винт 2 и один левозаходный подающий винт 3. Зацепляющиеся друг с другом подающиеThe multiphase screw pump comprises a housing 1, inside of which, as the feeding organs, two pairs of feed screws are arranged that are in non-contact engagement with each other and rotate in opposite directions, of which each pair includes one right feed screw 2 and one left feed screw 3. Engaged each with a friend

винты заключены в цилиндрическую втулку 4. Винты с охватывающей их втулкой образуют замкнутые нагнетательные камеры 5.the screws are enclosed in a cylindrical sleeve 4. The screws with the sleeve enclosing them form closed discharge chambers 5.

Корпус 1 насоса снабжен боковыми всасывающими патрубками 6 и одним центральным напорным патрубком 7, причем всасывающие патрубки сообщены с полостями всасывания 8, а напорный - с полостью нагнетания 9. Полость нагнетания ршеет нижний асток 10 для сбора отделенной жидкой фазы. Между корпусом и цилиндрической втулкой выполнены кольцевые полости 11, а в цилиндрической втулке выполнены сквозные радиальные отверстия 12. К нижнему участку 10 присоединены перепускная линия 13, которая сообщена с кольцевыми полостями каналами 14.The pump housing 1 is equipped with lateral suction nozzles 6 and one central discharge nozzle 7, the suction nozzles communicating with the suction cavities 8, and the pressure nozzle with the discharge cavity 9. The discharge cavity decays the lower astock 10 to collect the separated liquid phase. Annular cavities 11 are made between the housing and the cylindrical sleeve, and through radial holes 12 are made in the cylindrical sleeve. A bypass line 13 is connected to the lower section 10, which is in communication with the annular cavities by channels 14.

Камеры нагнетания, прилежащие к полостям всасывания 8, сообщены с ними через расточки 15, выполненные в стенках цилиндрической втулки 4 под винтами 2 иЗ.The injection chambers adjacent to the suction cavities 8 are communicated with them through bores 15 made in the walls of the cylindrical sleeve 4 under screws 2 and 3.

Камеры нагнетания, прилежащие к полости нагнетания 9, сообщены с ней через расточки 16, выполненные в стенках цилртдрштеской втулки 4 над винтами 2иЗ.The injection chambers adjacent to the injection cavity 9 are in communication with it through bores 16 made in the walls of the cylinder sleeve 4 above the screws 2iZ.

Валы БИНТОВ 2,3 (фиг.2) опираются на подшипниковые опоры 17 и связаны между собой зубчатой передачей 18, передающей вращение от приводного валаThe shafts of BANDS 2,3 (figure 2) are based on bearing bearings 17 and are interconnected by a gear transmission 18, transmitting rotation from the drive shaft

19ведущего ротора к ведомому ротору 20 и обеспечивающей бесконтактное вращение подающих винтов. Подшипниковые опоры изолированы от рабочих полостей уплотнениями 21, установленными на валах роторов.19 leading rotor to the driven rotor 20 and providing contactless rotation of the feed screws. The bearing supports are isolated from the working cavities by seals 21 mounted on the rotor shafts.

Расточки 15 (фиг.З) выполнены на стороне ведущего 19 и ведомого роторовBores 15 (Fig.Z) are made on the side of the leading 19 and driven rotors

20в виде выборки в нижней части втулки 4 на участке, где винты расходятся. Глубина этих расточек вдоль винтов от торца 21 (фиг.4) втулки4 вынолнены не далее нлоскости, проходящей через передние по ходу вращения кромок зубьев 23,24 винтов в момент соединения их с рабочими камерами, т.е. когда они уже отсечены от полости всасывания 8. Ширина и высота этих расточек не ограничивается и выбираются из конструктивно возможных максимальных проходных сечений. Па фиг.4 винты условно не показаны и обозначен лишь след их винтовых линий на поверхности втулки.20 as a sample at the bottom of sleeve 4 in the area where the screws diverge. The depth of these bores along the screws from the end face 21 (Fig. 4) of the sleeve 4 is made no further than the plane passing through the front along the edges of the teeth 23,24 screws at the time of their connection with the working chambers, i.e. when they are already cut off from the suction cavity 8. The width and height of these bores are not limited and are selected from the structurally possible maximum passage sections. In Fig. 4, the screws are not shown conditionally and only the trace of their helix lines on the surface of the sleeve is indicated.

Расточки 16 (фиг.5) выполнены сверху над ведущим 19 и ведомым ротором 20 в стенке втулки 4 в месте входа винтов друг в друга. На фиг.6 показана глубина расточки 16 от торца 25 втулки 4 вдоль оси винтов до плоскости, проходящей через тыльные но ходу вращения кромок зубьев 26, 27 винтов в момент соединения рабочих камер с полостью нагнетания 9.The bores 16 (Fig. 5) are made above the lead 19 and the driven rotor 20 in the wall of the sleeve 4 at the place where the screws enter each other. Figure 6 shows the depth of the bore 16 from the end face 25 of the sleeve 4 along the axis of the screws to the plane passing through the rear but in the direction of rotation of the edges of the teeth 26, 27 of the screws at the time of connection of the working chambers with the discharge cavity 9.

Работает винтовой насос следующим образом.The screw pump operates as follows.

При вращении подающих винтов 2 и 3 поток жидкости и газа через боковые всасывающие патрубки 6 поступает в полости всасывания 8, захватывается вращающимися винтами и через расточки 15 в стенках втулки 4 поступает в нагнетательные камеры 5, отсекаясь от нолости всасывания 8 по плоскостям 23,24 передних кромок зубьев винтов. Перемещаясь в замкнутых нагнетательных камерах 5, перекачиваемая среда вытесняется винтами в полость нагнетания 7 через расточки 16. Соединение нагнетательных камер 5 происходит в момент, когда они открываются в полость нагнетания по плоскостям 26, 27 расточек 16, проходящим по тыльным кромкам зубьев винтов.When the feed screws 2 and 3 are rotated, the flow of liquid and gas through the side suction nozzles 6 enters the suction cavity 8, is captured by the rotating screws and through the bores 15 in the walls of the sleeve 4 enters the discharge chambers 5, cutting off suction 8 on the front planes 23.24 the edges of the teeth of the screws. Moving in closed discharge chambers 5, the pumped medium is displaced by screws into the discharge cavity 7 through the bores 16. The connection of the discharge chambers 5 occurs at the moment when they open into the discharge cavity along the planes 26, 27 of the bore 16 passing along the rear edges of the teeth of the screws.

Часть жидкости отделяется в нижнем участке 10 полости нагнетания и через перепускную линию 13, каналы 14 подается в кольцевые полости 11, которые через отверстия 12 сообщаются с замкнутыми камерами 5. Жидкость поступает непосредственно в зону контактов винтов, уменьщая утечки среды со стороны нагнетания на всасывание благодаря расположению отверстий 12 впрыска за пределами расточек в стенке втулки.Part of the liquid is separated in the lower section 10 of the injection cavity and through the bypass line 13, the channels 14 are fed into the annular cavities 11, which through the openings 12 communicate with the closed chambers 5. The fluid enters directly into the screw contact area, reducing the leakage of the medium from the discharge side to the suction due to the location of the injection holes 12 outside the bores in the wall of the sleeve.

Таким образом, дополнительные расточки в стенках втулки на входе и выходе винтов значительно увеличивают площадь проходных сечений и создают благонриятные условия для снижения сопротивления нотоку среды. Это нозволяет снизить затраты энергии на перемещение жидкости и газа особенно в условиях значительного изменения соотношения фаз.Thus, additional bores in the walls of the sleeve at the inlet and outlet of the screws significantly increase the area of the bore sections and create favorable conditions for reducing the resistance to the medium. This allows you to reduce energy costs for the movement of liquid and gas, especially in conditions of a significant change in the phase ratio.

Claims

1. A multiphase screw pump comprising a housing inside which at least one feed screw enclosed in a cylindrical sleeve is rotatably disposed to form injection chambers, at least one suction pipe and at least one discharge pipe moreover, the suction pipe is connected to the suction cavity located in front of the feed screw, and the discharge pipe is connected to the discharge cavity located behind the supply screw, and an annular cavity is formed between the housing and the sleeve to which a bypass line connected to the injection cavity is connected, and through holes are made in the sleeve, characterized in that the suction and discharge cavities are additionally communicated with adjacent screw discharge chambers through bores made in the walls of the cylindrical sleeve, and through holes are made in the cylindrical section bushings outside of these bores.

2. The multiphase screw pump according to claim 1, characterized in that the depth of the bore in the wall of the cylindrical sleeve along the screw from the side of the suction cavity is no more than the distance from the end of the sleeve to the plane passing through the front along the edge of the teeth of the screw at the time of its connection followed by a discharge chamber, and from the side of the discharge cavity - to a plane passing through the rear along the edge of the teeth of the screw.