RU224933U1

RU224933U1 - DISPLAY ROLLER PUMP

Info

Publication number: RU224933U1
Application number: RU2023134254U
Authority: RU
Inventors: Марат Ихсанович Баязитов; Валерий Кузьмич Бердин; Ринат Равильевич Азизов; Мария Вячеславовна Демченко; Руслан Фаритович Кадыров
Filing date: 2023-12-20
Publication date: 2024-04-09

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к многоступенчатым объемно-роликовым насосам, применяемым для подъема мультифазных сред из нефтяных скважин, в частности, предназначенным для осложненных условий эксплуатации при добыче скважинной жидкости в геолого-технических условиях месторождений с содержанием механических примесей, солеобразованием и образованием асфальто-смолистых и парафиновых отложений. Технический результат: сглаживание пульсаций в потоке в многоступенчатом насосе при межступенчатом переходе перекачиваемой среды. Объемно-роликовый насос, состоящий из ступеней, каждая из которых состоит из неподвижного корпуса - статора с переточными межступенчатыми каналами, рабочего органа - ротора, установленного на валу с возможностью вращения во внутренней полости статора с эксцентриситетом относительно оси корпуса, имеющего опоры вала с расположенными на роторе роликами, которые контактируют с внутренней поверхностью корпуса, при этом в опоре с переточными каналами установлен демпфер из эластомера.

The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to multi-stage volumetric roller pumps used for lifting multiphase media from oil wells, in particular, intended for complicated operating conditions during the extraction of well fluid in the geological and technical conditions of fields containing mechanical impurities, salt formation and formation of asphalt-resinous and paraffin deposits. Technical result: smoothing of pulsations in the flow in a multistage pump during interstage transition of the pumped medium. A displacement-roller pump consisting of stages, each of which consists of a fixed housing - a stator with inter-stage flow channels, a working body - a rotor mounted on a shaft with the possibility of rotation in the internal cavity of the stator with eccentricity relative to the axis of the housing, having shaft supports with located on rotor with rollers that contact the inner surface of the housing, while an elastomer damper is installed in the support with flow channels.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к многоступенчатым объемно-роликовым насосам, применяемым для подъема мультифазных сред из нефтяных скважин, в частности, предназначенным для осложненных условий эксплуатации при добыче скважинной жидкости в геолого-технических условиях месторождений с содержанием механических примесей, солеобразованием и образованием асфальто-смолистых и парафиновых отложений.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to multi-stage volumetric roller pumps used for lifting multiphase media from oil wells, in particular, intended for complicated operating conditions during the extraction of well fluid in the geological and technical conditions of fields containing mechanical impurities, salt formation and formation of asphalt-resinous and paraffin deposits.

Известен многоступенчатый объемно-роликовый насос (патент №2627488 RU, F04C 11/100, F04C 2/344, опубл. 08.08.2017 бюлл. №22), в составе которого есть корпус - статор и установленный на валу с возможностью вращения во внутренней полости ротора с пазами, в которых размещены цилиндрические ролики и торцевые крышки, замыкающие камеры. Насос выполняется многоступенчатым. Форма внутренней поверхности корпуса-статора выполнена с монотонно меняющейся кривизной профиля, описываемого уравнением.A multi-stage positive displacement roller pump is known (patent No. 2627488 RU, F04C 11/100, F04C 2/344, published 08.08.2017 bulletin No. 22), which includes a housing - a stator and mounted on a shaft with the possibility of rotation in the internal cavity a rotor with grooves in which cylindrical rollers and end covers are placed that close the chambers. The pump is multistage. The shape of the inner surface of the stator housing is made with a monotonically varying profile curvature, described by the equation.

Недостатком указанного технического решения является то, что форма внутренней поверхности статора не является круговой, а выполнена с кривизной, описываемой уравнением и при наличии частиц механических примесей в перекачиваемой жидкости и естественного износа поверхностей контакта произойдет изменение геометрии со снижением эффективности насоса. Износ и нарушение геометрии отрицательно скажется на эксплуатационных характеристиках. Кроме того, при переходе перекачиваемой жидкости из одной ступени в другую возникающие пульсации создают повышение нагрузки на валу и снижается эффективности насоса.The disadvantage of this technical solution is that the shape of the inner surface of the stator is not circular, but is made with a curvature described by the equation and in the presence of particles of mechanical impurities in the pumped liquid and natural wear of the contact surfaces, a change in geometry will occur with a decrease in the efficiency of the pump. Wear and geometry disruption will negatively affect performance. In addition, when the pumped liquid passes from one stage to another, the resulting pulsations create an increase in the load on the shaft and the efficiency of the pump decreases.

При осуществлении заявляемой полезной модели обеспечивается решение следующей технической проблемы: создание нового устройства - объемно-роликового насоса с достижением следующего технического результата: сглаживание пульсаций в потоке в многоступенчатом насосе при межступенчатом переходе перекачиваемой среды.When implementing the claimed utility model, the solution to the following technical problem is provided: the creation of a new device - a positive-displacement roller pump with the achievement of the following technical result: smoothing of pulsations in the flow in a multi-stage pump during the interstage transition of the pumped medium.

Указанный технический результат достигается тем, что в объемно-роликовом насосе, состоящем из ступеней, каждая из которых состоит из неподвижного корпуса - статора с переточными межступенчатыми каналами, рабочего органа - ротора, установленного на валу с возможностью вращения во внутренней полости статора с эксцентриситетом относительно оси корпуса, имеющего опоры вала с расположенными на роторе роликами, контактирующими с внутренней поверхностью корпуса, согласно полезной модели в опоре с переточными каналами установлен демпфер из эластомера.The specified technical result is achieved by the fact that in a positive displacement pump consisting of stages, each of which consists of a fixed housing - a stator with inter-stage flow channels, a working body - a rotor mounted on a shaft with the possibility of rotation in the internal cavity of the stator with eccentricity relative to the axis a housing having shaft supports with rollers located on the rotor in contact with the inner surface of the housing; according to the utility model, an elastomer damper is installed in the support with flow channels.

На фиг. 1 представлен общий вид объемно-роликового насоса, на фиг. 2 и 3 приведены соответствующие сечения А-А и Б-Б насоса, на фиг. 4 показана конструкция опоры с проточкой для размещения демпфера.In fig. 1 shows a general view of a positive displacement roller pump; Fig. 2 and 3 show the corresponding sections A-A and B-B of the pump; Fig. Figure 4 shows the design of the support with a groove to accommodate the damper.

Объемно-роликовый насос состоит из ступеней, каждая из которых содержит неподвижный корпус 1 (статор), в котором вращается с эксцентриситетом относительно оси корпуса многоступенчатый ротор 2, закрепленный на валу 3 с помощью шпонки 4 и состоящий из роликов 5, которые катятся по внутренней поверхности втулки 6 эксцентричной конструкции и закрепленным с опорой 7 посредством шпонки 8. Вал опирается на нижнюю втулку 9, соединенную с приводом. Исходное положение роликов 5 устанавливается кольцевой втулкой 10. На концах корпуса 1 насоса установлены муфты 11 и 12 с уплотнительными кольцами 13. Все детали на валу закреплены с помощью стопорных шайб 14, колец 15, 16 и регулировочной шайбы 17. Демпфер 18 пульсаций установлен в кольцевой проточке корпуса 1.The displacement-roller pump consists of stages, each of which contains a stationary housing 1 (stator), in which a multi-stage rotor 2 rotates with eccentricity relative to the axis of the housing, secured to the shaft 3 with a key 4 and consisting of rollers 5 that roll along the inner surface bushings 6 are of eccentric design and secured to the support 7 by means of a key 8. The shaft rests on the lower bushing 9 connected to the drive. The initial position of the rollers 5 is established by the annular bushing 10. At the ends of the pump housing 1, couplings 11 and 12 with sealing rings 13 are installed. All parts on the shaft are secured using lock washers 14, rings 15, 16 and an adjusting washer 17. The pulsation damper 18 is installed in the annular groove of the body 1.

Объемно-роликовый насос работает следующим образом: при вращении роликов 5 (фиг. 1), находящихся в роторе 2 (фиг. 2), происходит их качение по внутренней поверхности втулки 6 эксцентричной конструкции, соединенной шпонкой 8 с опорой 7, установленной в корпусе 1. Объем между роликами 5 при вращении ротора 2 вследствие эксцентричности изменяется. При увеличении объема давление уменьшается и происходит всасывание, при уменьшении давление увеличивается и происходит нагнетание. Во избежание залегания роликов 5 в основание пазов ротора 2 исходное их положение устанавливается кольцевой втулкой 10. Вращение ротора 2 с роликами 5 происходит с помощью вала 3, опирающегося на втулки корпуса 1 и нижнюю втулку 9 и соединенного с приводом. Сглаживание пульсаций потока происходит за счет демпфера 18 (фиг. 3), изготовленного из эластомера и установленного в корпусе опоры 7 в зоне перетока жидкости из одной ступени в другую. Конструкция опоры 7 с кольцевой проточкой для размещения демпфера 18 показана на фиг. 4.The displacement-roller pump operates as follows: when the rollers 5 (Fig. 1) rotate, located in the rotor 2 (Fig. 2), they roll along the inner surface of the sleeve 6 of eccentric design, connected by a key 8 to a support 7 installed in the housing 1 The volume between rollers 5 changes when rotor 2 rotates due to eccentricity. When the volume increases, the pressure decreases and suction occurs; when the volume decreases, the pressure increases and injection occurs. To avoid the rollers 5 from getting into the base of the grooves of the rotor 2, their initial position is set by the annular bushing 10. The rotation of the rotor 2 with the rollers 5 occurs using a shaft 3 resting on the bushings of the housing 1 and the lower bushing 9 and connected to the drive. Smoothing of flow pulsations occurs due to damper 18 (Fig. 3), made of elastomer and installed in the support body 7 in the zone of fluid flow from one stage to another. The design of the support 7 with an annular groove to accommodate the damper 18 is shown in Fig. 4.

Пульсации потока обусловлены тем, что сжатие потока происходит без его вытеснения, так как жидкость в объеме между роликами 5 при вращении ротора 2 не сообщается с областью выхода из ступени. Это вызывает мгновенное нарастание давления и увеличение нагрузки на валу 3. При перемещении ролика 5 ротора 2 в зону выхода жидкости давление падает вследствие ее перемещения в проток между ступенями.The pulsations of the flow are due to the fact that the compression of the flow occurs without its displacement, since the liquid in the volume between the rollers 5 when the rotor 2 rotates does not communicate with the exit area from the stage. This causes an instant increase in pressure and an increase in the load on shaft 3. When roller 5 of rotor 2 moves to the liquid outlet zone, the pressure drops due to its movement into the duct between the stages.

При многоступенчатом исполнении жидкость последовательно нагнетается из одной ступени в другую, переток происходит через продольный канал, расположенный в опоре 7, который одновременно служит зоной всасывания для следующей ступени. В момент пульсаций происходит прирост давления рабочей жидкости при последовательном ее перемещении от первой до последней ступени. Возникают пульсации давлений в потоке, вследствие чего нагрузки на валу 3 ротора 2 имеют вид колебаний крутящего момента. Происходит повышенный износ и снижение коэффициента полезного действия. Для предотвращения пульсаций давления потока рабочие ступени оснащены буферными зонами, представляющими собой демпферные кольца (демпферы 18) из эластомера, устанавливаемые в кольцевой проточке опоры 7. Таким образом, установленный для сглаживания пульсаций в потоке демпфер 18 приведет к снижению нагрузок на вал 3 и обеспечит прирост коэффициента полезного действия насоса.In a multi-stage design, liquid is sequentially pumped from one stage to another, the flow occurs through a longitudinal channel located in support 7, which simultaneously serves as a suction zone for the next stage. At the moment of pulsation, the pressure of the working fluid increases as it moves sequentially from the first to the last stage. Pressure pulsations occur in the flow, as a result of which the loads on the shaft 3 of the rotor 2 take the form of torque oscillations. There is increased wear and a decrease in efficiency. To prevent flow pressure pulsations, the working stages are equipped with buffer zones, which are damper rings (dampers 18) made of elastomer, installed in the annular groove of the support 7. Thus, the damper 18 installed to smooth out pulsations in the flow will reduce the load on shaft 3 and provide an increase pump efficiency.

Claims

A displacement-roller pump consisting of stages, each of which consists of a fixed housing - a stator with inter-stage flow channels, a working body - a rotor mounted on a shaft with the possibility of rotation in the internal cavity of the stator with eccentricity relative to the axis of the housing, having shaft supports with located on rotor with rollers in contact with the inner surface of the housing, characterized in that an elastomer damper is installed in the support with the flow channels.