RU192621U1

RU192621U1 - PUMP

Info

Publication number: RU192621U1
Application number: RU2019122034U
Authority: RU
Inventors: Юрий Апполоньевич Сазонов; Михаил Альбертович Мохов; Хорен Артурович Туманян; Виктор Геннадьевич Тимошенко; Сергей Владимирович Круглов; Михаил Александрович Франков
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2019-09-24

Abstract

Полезная модель относится к области производства насосов и может найти применение при создании гидравлических машин, насосов, вентиляторов, компрессоров, а также для перекачки многофазных сред при добыче нефти и газа. Сущность: насос содержит обойму с входным и выходным каналами и с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, состоящим из установленных последовательно одна за другой на приводном валу секций, каждая из которых содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастные колеса, межлопастные каналы которых выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции, в секциях ротора каждое последующее лопастное колесо установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса с образованием многозаходных винтовых каналов, согласно полезной модели разделительные диски выполнены в виде подшипников, при этом внутренние кольца подшипников установлены на приводном валу, а внешние кольца контактируют с обоймой. Достигаемый технический результат заключается в снижении вибрационных нагрузок, действующих на ротор, за счет равномерного распределения давления, действующего на диски, с обеспечением дополнительных радиальных опор для ротора. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.The utility model relates to the field of production of pumps and can find application in the creation of hydraulic machines, pumps, fans, compressors, as well as for pumping multiphase media in oil and gas production. SUBSTANCE: pump contains a cage with input and output channels and with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor installed on it, consisting of sections installed sequentially on the drive shaft, each of which contains sections mounted on the drive shaft dividing disk and impeller wheels, the inter-blade channels of which are made with the possibility of communication through the grooves of the screw thread in the holder with the inter-blade wheel channels in the next section, in the sections of the rotor of each Each subsequent impeller is installed with an angular displacement relative to the previous impeller with the formation of multi-helical channels, according to a useful model, the spacer discs are made in the form of bearings, while the inner rings of the bearings are mounted on the drive shaft, and the outer rings are in contact with the cage. The technical result achieved is to reduce the vibrational loads acting on the rotor due to the uniform distribution of pressure acting on the disks, with the provision of additional radial bearings for the rotor. 2 s.p. f-ly, 9 ill.

Description

Полезная модель относится к области производства насосов и может найти применение при создании гидравлических машин, насосов, вентиляторов, компрессоров, а также для перекачки многофазных сред при добыче нефти и газа.The utility model relates to the field of production of pumps and can find application in the creation of hydraulic machines, pumps, fans, compressors, as well as for pumping multiphase media in oil and gas production.

Известен насос, содержащий входной и выходной каналы, обойму с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, который состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу, а каждая секция содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастное колесо, межлопастные каналы которого выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции (RU 57389, 2006)A known pump containing input and output channels, a cage with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor installed on it, which consists of sections sequentially installed one after another on the drive shaft, and each section contains mounted on the drive the shaft of the dividing disk and the impeller, the inter-blade channels of which are made with the possibility of communication through the grooves of the screw thread in the holder with the inter-blade wheel channels in the subsequent section (RU 57389, 2006)

Недостаток известного технического решения связан с проявлением высоких вибрационных нагрузок, действующих на ротор при перекачке газожидкостных смесей.A disadvantage of the known technical solution is associated with the manifestation of high vibrational loads acting on the rotor when pumping gas-liquid mixtures.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является насос, содержащий обойму с входным и выходным каналами и с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, состоящим из установленных последовательно одна за другой на приводном валу секций, каждая из которых содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастные колеса, межлопастные каналы которых выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции, а в секциях ротора каждое последующее лопастное колесо установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса с образованием многозаходных винтовых каналов (RU 185434, 2018).Closest to the claimed technical solution according to the technical essence and the achieved result is a pump containing a cage with input and output channels and grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor installed on it, consisting of installed sequentially one after the other on sections to the drive shaft, each of which contains a spacer disc and impellers mounted on the drive shaft, the inter-blade channels of which are configured to communicate through the thread of the screw thread in the cage with the inter-blade wheel channels in the subsequent section, and in the rotor sections, each subsequent blade wheel is installed with an angular offset relative to the previous blade wheel with the formation of multi-helical spiral channels (RU 185434, 2018).

Недостатком известного технического решения является наличие ограничений по скорости вращения ротора и мощности насоса, что связано с проявлением вибрационных нагрузок, действующих на ротор.A disadvantage of the known technical solution is the presence of restrictions on the rotor speed and pump power, which is associated with the manifestation of vibration loads acting on the rotor.

Технической проблемой, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение мощности насоса при перекачке газожидкостных смесей и расширение диапазона скорости вращения ротора.The technical problem to which the proposed utility model is directed is to increase the pump power when pumping gas-liquid mixtures and expand the range of rotor speed.

Указанная проблема решается тем, что в насосе, содержащем обойму с входным и выходным каналами и с выполненными в ней канавками в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал с установленным на нем ротором, состоящим из установленных последовательно одна за другой на приводном валу секций, каждая из которых содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастные колеса, межлопастные каналы которых выполнены с возможностью сообщения через канавки винтовой нарезки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции, в секциях ротора каждое последующее лопастное колесо установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса с образованием многозаходных винтовых каналов, согласно полезной модели, разделительные диски выполнены в виде подшипников, при этом внутренние кольца подшипников установлены на приводном валу, а внешние кольца контактируют с обоймой.This problem is solved by the fact that in a pump containing a cage with input and output channels and with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor installed on it, consisting of sections installed sequentially one after another on the drive shaft, each of which comprises a dividing disk and impeller wheels mounted on the drive shaft, the inter-blade channels of which are arranged to communicate through screw grooves in a holder with inter-blade wheel channels in the aftermath In the rotor sections, each subsequent impeller is installed with an angular displacement relative to the previous impeller with the formation of multi-helical channels, according to a useful model, the spacer discs are made in the form of bearings, while the inner rings of the bearings are mounted on the drive shaft, and the outer rings are in contact with clip.

В вариантах реализации насоса подшипники могут быть выполнены в виде подшипников качения или в виде подшипников скольжения.In embodiments of the pump, the bearings may be in the form of rolling bearings or in the form of bearings.

Достигаемый технический результат заключается в снижении вибрационных нагрузок, действующих на ротор, за счет равномерного распределения давления, действующего на диски, с обеспечением дополнительных радиальных опор для ротора.The technical result achieved is to reduce the vibrational loads acting on the rotor due to the uniform distribution of pressure acting on the disks, with the provision of additional radial bearings for the rotor.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на фиг. 1 - представлена схема заявляемого насоса, на фиг. 2 - схема двухсекционного ротора, установленного на приводном валу, на фиг. 3 показан приводной вал, на фиг. 4 - лопастное колесо, на фиг. 5 представлен разделительный диск, на фиг. 6 - две спиральные шпонки, на фиг. 7 - промежуточная втулка, на фиг. 8 представлена схема варианта насоса с подшипниками качения, на фиг. 9 представлена схема варианта насоса с подшипниками скольжения.The essence of the utility model is illustrated by drawings, in FIG. 1 - presents a diagram of the inventive pump, FIG. 2 is a diagram of a two-section rotor mounted on a drive shaft; FIG. 3 shows a drive shaft; FIG. 4 - impeller, in FIG. 5 shows a spacer disc, FIG. 6 - two spiral keys, in FIG. 7 - an intermediate sleeve, in FIG. 8 is a diagram of an embodiment of a pump with rolling bearings; FIG. 9 is a diagram of an embodiment of a pump with plain bearings.

Насос содержит входной 1 и выходной 2 каналы в обойме 3, в которой выполнены канавки 4 в виде многозаходной винтовой нарезки, приводной вал 5 с установленным на нем ротором 6. Ротор 6 состоит из секций 7, последовательно одна за другой установленных на приводном валу 5. На фиг. 2 показан двухсекционный ротор 6, установленный на приводном валу 5. На приводном валу 5 выполнена спиральная канавка 8 под шпоночное соединение. Каждая секция 7 содержит установленные на приводном валу 5 лопастные колеса 9, межлопастные каналы 10 которых выполнены с возможностью сообщения через канавки 4 винтовой нарезки в обойме 3 с межлопастными каналами колеса 9 в последующей секции 7. В представленном примере каждая секция 7 содержит двадцать два лопастных колеса 9. В секции ротора 7 каждое последующее лопастное колесо 9 установлено с угловым смещением относительно предыдущего лопастного колеса 9, с образованием многозаходных винтовых каналов 11 в секции 7 ротора 6. Позиционирование каждого лопастного колеса 9 на приводном валу 5 обеспечивается за счет спиральной шпонки 12, установленной на приводном валу 5 в спиральной канавке 8. Канавка 8 на валу 5 под винтовую шпонку 12 имеет винтовую нарезку противоположного направления, по отношению к нарезке в обойме 3 под винтовые канавки 4. Каждая секция 7 содержит разделительный диск 13. Разделительные диски 13 выполнены в виде подшипников, при этом внутреннее кольцо 14 каждого подшипника установлено на приводном валу 5, а внешнее кольцо 15 подшипника контактирует с обоймой 3. Подшипники служат радиальной опорой для ротора, при этом достигается снижение вибрационных нагрузок, действующих на ротор. Подшипники могут быть выполнены в виде подшипников качения (как показано на фигуре 8) или подшипников скольжения (как показано на фигуре 9). Между разделительными дисками 13 и секциями ротора 7 установлены промежуточные втулки 16. Зазор, образующийся за счет втулки 16, обеспечивает равномерное распределение давления по периметру лопастного колеса, в том числе при перекачке газожидкостных смесей.The pump contains input 1 and output 2 channels in a cage 3, in which grooves 4 are made in the form of multi-thread screw cutting, the drive shaft 5 with the rotor 6 installed on it. The rotor 6 consists of sections 7, sequentially installed one after the other on the drive shaft 5. In FIG. 2 shows a two-section rotor 6 mounted on the drive shaft 5. On the drive shaft 5 there is a spiral groove 8 for keyway connection. Each section 7 contains impeller wheels 9 mounted on the drive shaft 5, the inter-blade channels 10 of which are adapted to communicate through screw grooves 4 in the ferrule 3 with the inter-blade channels of the wheel 9 in the subsequent section 7. In the presented example, each section 7 contains twenty-two impeller wheels 9. In the section of the rotor 7, each subsequent impeller 9 is installed with an angular offset relative to the previous impeller 9, with the formation of multi-helical channels 11 in section 7 of the rotor 6. Positioning each impeller 9 on the drive shaft 5 is provided by a spiral key 12 mounted on the drive shaft 5 in the spiral groove 8. The groove 8 on the shaft 5 for the screw key 12 has a screw thread in the opposite direction, relative to the thread in the clip 3 for screw grooves 4. Each section 7 contains a spacer disc 13. The spacer discs 13 are in the form of bearings, with the inner ring 14 of each bearing mounted on the drive shaft 5, and the outer ring 15 of the bearing in contact with the cage 3. Bearings serve as a radial support for the rotor, while achieving a reduction in vibration loads acting on the rotor. The bearings can be made in the form of rolling bearings (as shown in figure 8) or sliding bearings (as shown in figure 9). Between the separation discs 13 and the sections of the rotor 7, intermediate sleeves 16 are installed. The gap formed by the sleeve 16 ensures uniform pressure distribution around the perimeter of the impeller, including when pumping gas-liquid mixtures.

Насос работает следующим образом.The pump operates as follows.

При вращении ротора 6 и, соответственно, лопастных колес 9 в жидкости, заполняющей все межлопастные каналы 10, развиваются центробежные силы. Эти силы вызывают непрерывное движение жидкости (газа или газожидкостной смеси) из межлопастных каналов 10 в винтовые канавки 4 обоймы 3, в направлении от центра ротора 6 к его периферии. Ввиду неразрывности течения жидкость непрерывно втекает в межлопастные каналы 10 из винтовых канавок 4. Таким образом, в каждой секции 7 насоса формируется вихревое течение, обеспечивающее передачу энергии от каждого лопастного колеса 9 потоку жидкости. Жидкость с повышенной энергией выносится вихревым потоком в спиральные канавки 4 обоймы 3 и вытесняется далее из насоса через выходной канал 2. Разделительные диски 13 препятствуют обратному течению жидкости из области высокого давления в область низкого давления. Ввиду неразрывности течения через входной канал 1 в насос непрерывно поступает жидкость (газа или газожидкостная смесь).When the rotor 6 and, accordingly, the impellers 9 rotate in a fluid filling all the inter-blade channels 10, centrifugal forces develop. These forces cause the continuous movement of a liquid (gas or gas-liquid mixture) from the inter-blade channels 10 into the helical grooves 4 of the cage 3, in the direction from the center of the rotor 6 to its periphery. Due to the continuity of the flow, the fluid continuously flows into the inter-vane channels 10 from the helical grooves 4. Thus, in each section 7 of the pump a vortex flow is formed, which ensures the transfer of energy from each impeller 9 to the fluid flow. A liquid with increased energy is carried out by a vortex flow into the spiral grooves 4 of the cage 3 and is further displaced from the pump through the outlet channel 2. Separating disks 13 prevent the liquid from flowing back from the high-pressure region to the low-pressure region. Due to the continuity of the flow through the inlet channel 1, liquid (gas or gas-liquid mixture) continuously enters the pump.

Разделительные диски 13 выполнены в виде подшипников. Через внутреннее кольцо 14 подшипника и через внешнее кольцо 15 радиальные нагрузки передаются с вала 5 на обойму 3. Подшипник служит радиальной опорой для ротора 6, при этом достигается снижение вибрационных нагрузок, действующих на ротор 6. Подшипник может быть выполнен в виде подшипника качения (как показано на фигуре 8) или подшипника скольжения (как показано на фигуре 9). В зазоре, образованном за счет втулки 16, выравнивается давление по всему периметру лопастного колеса, что, в свою очередь, способствует снижению вибрационных нагрузок на ротор 6.The separation discs 13 are made in the form of bearings. Radial loads are transmitted through the inner ring 14 of the bearing and through the outer ring 15 from the shaft 5 to the yoke 3. The bearing serves as a radial support for the rotor 6, while achieving a reduction in vibration loads acting on the rotor 6. The bearing can be made in the form of a rolling bearing (as shown in figure 8) or a sliding bearing (as shown in figure 9). In the gap formed by the sleeve 16, the pressure is equalized along the entire perimeter of the impeller, which, in turn, helps to reduce vibration loads on the rotor 6.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение вибрационных нагрузок, действующих на ротор, в том числе при перекачке газожидкостных смесей, когда плотность перекачиваемой среды может меняться в импульсном режиме, провоцируя проявление дополнительных радиальных нагрузок.The proposed solution provides a reduction in vibration loads acting on the rotor, including when pumping gas-liquid mixtures, when the density of the pumped medium can change in a pulsed mode, causing the manifestation of additional radial loads.

С применением заявляемой полезной модели обеспечивается повышение скорости вращения ротора и повышение мощности насоса, с расширением области практического применения насоса в широком диапазоне скорости вращения ротора.Using the inventive utility model, an increase in the rotor speed of the rotor and an increase in the power of the pump are provided, with the expansion of the field of practical application of the pump in a wide range of rotor speed.

Claims

1. The pump, characterized in that it contains a cage with input and output channels and with grooves made in it in the form of multi-thread screw cutting, a drive shaft with a rotor installed on it, consisting of sections installed sequentially on the drive shaft, each of which comprises a dividing disk and impeller wheels mounted on the drive shaft, the inter-blade channels of which are configured to communicate through screw grooves in a ferrule with the inter-blade wheel channels in a subsequent section and, in the sections of the rotor, each subsequent impeller is installed with an angular displacement relative to the previous impeller with the formation of multi-helical channels, characterized in that the spacer discs are made in the form of bearings, while the inner rings of the bearings are mounted on the drive shaft, and the outer rings are in contact with the cage .

2. The pump according to claim 1, characterized in that the bearings are made in the form of rolling bearings.

3. The pump according to claim 1, characterized in that the bearings are made in the form of plain bearings.