RU2413876C1 - Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса - Google Patents
Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413876C1 RU2413876C1 RU2009124329/06A RU2009124329A RU2413876C1 RU 2413876 C1 RU2413876 C1 RU 2413876C1 RU 2009124329/06 A RU2009124329/06 A RU 2009124329/06A RU 2009124329 A RU2009124329 A RU 2009124329A RU 2413876 C1 RU2413876 C1 RU 2413876C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- recesses
- sleeve
- upper disk
- guide apparatus
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 10
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920013633 Fortron Polymers 0.000 description 1
- 239000004738 Fortron® Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при разработке погружных многоступенчатых центробежных насосов для добычи нефти и пластовой жидкости из скважин с высоким содержанием свободного газа и механических примесей. Ступень насоса содержит рабочее колесо 1 с втулкой 2 и направляющий аппарат 4, состоящий из верхнего диска 5 с осевой опорой 6, нижнего диска 8 и лопаток 10. Верхний диск 5 с осевой опорой 6 изготовлен на наружной втулке 7 и выполнен из полимерного материала. Минимальный внутренний диаметр наружной втулки 7 составляет не менее семидесяти процентов от ее внешнего диаметра. Верхний диск 5 и наружная втулка 7 изготовлены из различных материалов. Изобретение направлено на повышение срока службы при работе на пластовой жидкости с повышенным содержанием солей, свободного газа и механических примесей. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при разработке погружных многоступенчатых центробежных насосов для добычи нефти и пластовой жидкости из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей.
Известна ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса по патенту РФ №2220327, кл. F04D 29/02, 27.12.2003. Ступень насоса содержит направляющий аппарат и рабочее колесо, выполненное в виде единого целого с втулкой. Внешняя цилиндрическая поверхность втулки образует пару трения с соответствующей внутренней цилиндрической поверхностью направляющего аппарата. Направляющий аппарат выполнен из спеченного пористого металлического материала и пропитан сплавом с высоким содержанием меди, а колесо с втулкой - из литейного чугуна нирезиста. Между колесом и направляющим аппаратом установлены антифрикционные шайбы, изготовленные из текстолита.
Такое выполнение ступени, где детали выполнены из металла, кроме шайб, делают конструкцию металлоемкой, при этом направляющий аппарат выполнен из порошка и требует пропитки сплавом меди. Конструкция обладает повышенной себестоимостью. Металлические элементы в агрессивной среде скважины подвержены коррозии. Взаимодействие двух металлических втулок между собой в агрессивной среде скважины, в которой присутствуют взвешенные механические частицы, приводит к их изнашиванию.
Известна пара трения в ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса по патенту РФ №2220327, кл. F04D 29/02, 27.12.2003. Пара трения в ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса состоит из двух деталей, одна из которых выполнена из металла (сталь, чугун, порошковый материал), а вторая из композиционного материала, состоящего из наполнителя и связующего, где связующее состоит из термопластичного полимерного материала. Такое выполнение пары трения позволило повысить ее стойкость и надежность, однако нет удаления взвешенных механических частиц из пары трения. Кроме того, в полостях между дисками направляющего аппарата и соседними дисками рабочих колес образованы застойные зоны, созданы условия для сепарации пузырьков газа и взвешенных механических частиц.
Наиболее близким аналогом является ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса по патенту РФ №2274769, кл. F04D 13/10, F04D 29/02, 20.04.2006. Ступень содержит рабочее колесо с втулкой и направляющий аппарат, состоящий из стакана, верхнего диска, металлической втулки, нижнего диска и лопастей, где лопасти и втулка расположены на отдельной планшайбе, закрепленной на верхнем диске, а нижний диск выполнен в виде крышки, при этом рабочее колесо с втулкой, планшайба, лопасти и крышка выполнены из пластмассы.
Такое выполнение ступени, где стакан направляющего аппарата выполнен из металла, делает конструкцию металлоемкой. Конструкция обладает повышенной себестоимостью. Металлические элементы в агрессивной среде скважины подвержены коррозии. Между нижним диском рабочего колеса и верхним диском предыдущего направляющего аппарата скапливаются механические примеси, песок. Вращающееся кольцо жидкости с повышенной концентрацией механических примесей за счет абразивного износа может перерезать крепление планшайбы к стакану, что приведет к выходу из строя направляющего аппарата и насоса в целом. Анализ ступеней с закрытыми рабочими колесами показал, что в полостях между покрывными дисками рабочих колес и соседними с ними направляющими аппаратами образуются застойные зоны. Пузырьки газа заполняют эти полости благодаря градиенту давления от центробежных сил. Газ заполняет радиальные зазоры между ступицами рабочего колеса и направляющего аппарата, снижая надежность пары трения. Крупные пузыри будут периодически выходить в проточную полость, повышая предельно допустимое для успешной работы газосодержание. Это приводит к пульсациям, может привести к срыву подачи, ухудшается форма напорной характеристики. Сопрягаемые пары трения гладкие, не предусмотрено удаление механических примесей и отвод тепла непосредственно из зоны трения.
Таким образом, технический результат, на достижение которого направлено предложенное изобретение, заключается в устранении вышеописанных недостатков, повышении срока службы при работе на пластовой жидкости с повышенным содержанием солей, свободного газа и механических примесей.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса, содержащей рабочее колесо с втулкой и направляющий аппарат, состоящий из верхнего диска с осевой опорой, нижнего диска и лопаток, согласно изобретению верхний диск направляющего аппарата с осевой опорой изготовлен на наружной втулке, минимальный внутренний диаметр наружной втулки составляет не менее семидесяти процентов от ее внешнего диаметра, верхний диск изготовлен из полимерного материала, при этом верхний диск и наружная втулка изготовлены из различных материалов.
Рабочее колесо, по крайней мере, верхний диск направляющего аппарата с осевой опорой изготовлены из полимерного материала, наружная втулка направляющего аппарата изготовлена из металла.
По крайней мере, в одной осевой опоре колеса изготовлены выемки, по крайней мере, одна из них открыта с внешней стороны.
По крайней мере, в одной осевой опоре направляющего аппарата изготовлены выемки и, по крайней мере, одна из них открыта с внешней стороны.
По крайней мере, в одной втулке радиальной пары трения ступени изготовлены выемки.
По крайней мере, в одной из сопрягаемых пар трения ступени изготовлены выемки.
На верхнем диске направляющего аппарата со стороны рабочего колеса изготовлены дополнительные лопатки или выемки, которые на периферии загнуты под углом, отличным от 90 градусов, в направлении вращения рабочего колеса.
На нижнем диске направляющего аппарата со стороны рабочего колеса изготовлены дополнительные лопатки или выемки, которые на периферии загнуты под углом, отличным от 90 градусов.
При работе насоса наружные втулки, особенно направляющих аппаратов, установленных в начале насоса, подвержены наибольшим нагрузкам, так как воспринимают осевую силу, возникающую вследствие перепада давления, действующую на последующие направляющие аппараты. Поэтому они изготавливаются из более прочного и дорогого материала, чем материал верхнего диска. Например, наружная втулка может быть изготовлена из металла, а верхний диск из полимера. Из полимера может быть изготовлено рабочее колесо и большая часть направляющего аппарата. Этот материал обладает меньшей плотностью, чем металл, кроме того, он не подвержен коррозии и имеет меньшую стоимость, меньше склонен к отложениям солей. Может быть использован полимерный материал типа полифениленсульфида (PPS), например фортрон. Материал может содержать твердый наполнитель, например стеклонаполнитель, в количестве от 10 до 50 процентов.
Для смазки, отвода тепла, сепарации и удаления механических примесей, например песка, из зоны трения, по крайней мере, в одной из сопрягаемых пар трения изготовлены выемки глубиной до 2 мм.
Часть выемок могут быть открытыми с внешней стороны пары трения, часть с внутренней стороны. В своих поперечных сечениях выемки могут иметь различную форму, например треугольника, трапеции, криволинейной трапеции. Форма должна создавать эффект гидравлического клина. Выемки в осевых опорах могут иметь радиальное направление или повернуты на угол от 15 до 75 градусов как в направлении вращения, так и в противоположном.
Дополнительные лопатки или выемки, изготовленные на верхнем и (или) нижнем диске направляющего аппарата, будут препятствовать вращению жидкости в областях между дисками рабочего колеса и соседними направляющими аппаратами, устранять сепарацию пузырьков газа и абразивный износ. Их число может составлять от 2 до 8.
Высота дополнительных лопаток на верхнем диске направляющего аппарата может быть до 5 мм, на периферии они загнуты под углом от 15 до 85 градусов в направлении вращения рабочего колеса. Это позволяет эффективно отводить механические примеси, регулировать осевую силу, увеличить прочность и жесткость аппарата.
Дополнительные лопатки на нижнем диске направляющего аппарата на периферии могут быть загнуты под углом от 15 до 85 градусов как в направлении вращения рабочего колеса, так и в противоположном направлении. Их высота может доходить до 3 мм. Высота и угол наклона позволяет регулировать величину и направление осевой силы, действующей на рабочее колесо, снижать гидравлические потери, повышать напор ступени за счет создания тороидального вихря между колесом и аппаратом. Дополнительные лопатки могут являться продолжением основных лопаток направляющего аппарата.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен разрез ступени насоса, выполненный в соответствии с изобретением. Показан внешний и внутренний диаметр наружной втулки.
На фиг.2-4 изображены выемки на сопрягаемых парах трения рабочего колеса и направляющего аппарата.
На фиг.4 показано поперечное сечение выемки в форме трапеции.
На фиг.5 изображены дополнительные лопатки (выемки) на верхнем диске направляющего аппарата.
На фиг.6 изображены дополнительные лопатки (выемки) на нижнем диске направляющего аппарата.
Предложенная ступень имеет следующую конструкцию. Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса содержит рабочее колесо 1 с втулкой 2 и лопастями 3, направляющий аппарат 4, состоящий из верхнего диска 5 с осевой опорой 6, наружной втулки 7, нижнего диска 8 со ступицей 9, лопаток 10. Верхний диск 5 направляющего аппарата 4 с осевой опорой 6 изготовлен на наружной втулке 7. Минимальный внутренний диаметр Dвнутренний наружной втулки 7 составляет не менее семидесяти процентов от ее внешнего диаметра Dвнешний.Данный размер определен на основании гидродинамических расчетов и технологией изготовления. На фиг.1 показано утолщение на периферии верхнего диска 5 направляющего аппарата 4. Оно необходимо для эффективного удаления механических примесей. В пределах этого утолщения внутри него можно установить металлический элемент, который является частью наружной втулки 7. Это утолщение ограничивает величину внутреннего диаметра Dвнутренний наружной втулки 7. Выполнение Dвнутренний менее 70% приведет к контакту металла с пластовой жидкостью, к отложению солей в проточной части, коррозии и эрозийному износу, а также повысит себестоимость изготовления ступени. Верхний диск 5 и наружная втулка 7 изготовлены из различных материалов. Рабочее колесо 1, по крайней мере, верхний диск 5 направляющего аппарата 4 с осевой опорой 6 изготовлены из полимерного материала, а наружная втулка 7 направляющего аппарата 4 изготовлена из металла. По крайней мере, в одной осевой опоре 6 колеса 1 изготовлены выемки 11 и, по крайней мере, одна из них открыта с внешней стороны. По крайней мере, в одной осевой опоре 6 направляющего аппарата 4 изготовлены выемки 12 и, по крайней мере, одна из них открыта с внешней стороны. По крайней мере, в одной втулке радиальной пары трения ступени изготовлены выемки 13, 14. По крайней мере, в одной из сопрягаемых пар трения изготовлены выемки 11, 12, 13, 14. На верхнем диске 5 рабочего колеса 1 или на нижнем диске 8 направляющего аппарата 4 со стороны рабочего колеса 1 изготовлены дополнительные лопатки 15, 16 или выемки. При этом лопатки 15 на нижнем диске 8 направляющего аппарата 4 на периферии загнуты под углом, отличным от 90 градусов, а лопатки 16 на верхнем диске 5 рабочего колеса 1 на периферии загнуты под углом, отличным от 90 градусов, в направлении вращения рабочего колеса. Ступица 9 может быть изготовлена как из пластмассы, так и из металла.
Ступень работает следующим образом. Пластовая жидкость подводится через направляющий аппарат 4 предыдущей ступени. Она проходит через каналы рабочего колеса 1, образованные между лопастями 3. Колесо приводится во вращение валом насоса (не показан) через втулку 2. Покидая рабочее колесо 1, пластовая жидкость поступает в каналы направляющего аппарата 4, образованные между лопатками 10. Здесь кинетическая энергия жидкости преобразуется в давление. Пройдя через направляющий аппарат 4 со ступицей 9, жидкость направляется на вход рабочего колеса следующей ступени. При работе насоса наружные втулки 7 направляющих аппаратов 4 подвержены большим нагрузкам, так как воспринимают осевую силу, возникающую вследствие затяжки при сборке насоса и перепада давления. Поэтому они изготавливаются из более прочного материала, чем материал верхнего диска 5. Например, наружная втулка 7 может быть изготовлена из металла, а верхний диск 5 из полимерного материала. Выемки 11, 12, 13, 14 выполнены для смазки, отвода тепла, сепарации и удаления механических примесей, например песка, из зоны трения. Дополнительные лопатки 15, 16, изготовленные на верхнем 5 и (или) нижнем 8 диске направляющего аппарата 4, будут препятствовать вращению жидкости в областях между дисками рабочего колеса и соседними направляющими аппаратами, устранять сепарацию пузырьков газа, абразивный износ и изменять величину осевой силы, действующей на рабочее колесо.
Claims (8)
1. Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса, содержащая рабочее колесо с втулкой и направляющий аппарат, состоящий из верхнего диска с осевой опорой, нижнего диска и лопаток, отличающаяся тем, что верхний диск направляющего аппарата с осевой опорой изготовлен на наружной втулке, минимальный внутренний диаметр наружной втулки составляет не менее семидесяти процентов от ее внешнего диаметра, верхний диск изготовлен из полимерного материала, при этом верхний диск и наружная втулка изготовлены из различных материалов.
2. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что рабочее колесо, по крайней мере, верхний диск направляющего аппарата с осевой опорой изготовлены из полимерного материала, а наружная втулка направляющего аппарата изготовлена из металла.
3. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, в одной осевой опоре колеса изготовлены выемки и, по крайней мере, одна из них открыта с внешней стороны.
4. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, в одной осевой опоре направляющего аппарата изготовлены выемки и, по крайней мере, одна из них открыта с внешней стороны.
5. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, в одной втулке радиальной пары трения ступени изготовлены выемки.
6. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, в одной из сопрягаемых пар трения изготовлены выемки.
7. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что на верхнем диске направляющего аппарата со стороны рабочего колеса изготовлены дополнительные лопатки или выемки, которые на периферии загнуты под углом, отличным от 90° в направлении вращения рабочего колеса.
8. Ступень по п.1, отличающаяся тем, что на нижнем диске направляющего аппарата со стороны рабочего колеса изготовлены дополнительные лопатки или выемки, которые на периферии загнуты под углом, отличным от 90°.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009124329/06A RU2413876C1 (ru) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009124329/06A RU2413876C1 (ru) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009124329A RU2009124329A (ru) | 2011-01-10 |
| RU2413876C1 true RU2413876C1 (ru) | 2011-03-10 |
Family
ID=44054079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009124329/06A RU2413876C1 (ru) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2413876C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2531487C1 (ru) * | 2013-07-03 | 2014-10-20 | Данил Фанильевич Гимкаев | Ступень центробежного скважинного насоса |
| RU2628470C1 (ru) * | 2016-10-17 | 2017-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Ижнефтепласт" | Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса |
| RU179380U1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ижнефтепласт" | Ступень погружного многоступенчатого насоса |
-
2009
- 2009-06-26 RU RU2009124329/06A patent/RU2413876C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2531487C1 (ru) * | 2013-07-03 | 2014-10-20 | Данил Фанильевич Гимкаев | Ступень центробежного скважинного насоса |
| RU2628470C1 (ru) * | 2016-10-17 | 2017-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Ижнефтепласт" | Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса |
| RU179380U1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Ижнефтепласт" | Ступень погружного многоступенчатого насоса |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009124329A (ru) | 2011-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2807882C (en) | Abrasion resistance in well fluid wetted assemblies | |
| US9677560B1 (en) | Centrifugal pump impeller support system and apparatus | |
| US9334865B2 (en) | Self-aligning and vibration damping bearings in a submersible well pump | |
| US20160115998A1 (en) | Electric submersible pump assembly bearing | |
| US10465695B2 (en) | Thrust washer and diffuser for use in a downhole electrical submersible pump | |
| WO2015038629A1 (en) | Self-aligning and vibration damping bearings in a submersible well pump | |
| RU2413876C1 (ru) | Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса | |
| RU2738696C2 (ru) | Компоненты насоса для нефтегазовой скважины и способ покрытия таких компонентов | |
| RU2449176C2 (ru) | Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса | |
| RU2274769C1 (ru) | Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса | |
| US12209585B2 (en) | Method and apparatus for an end seal for increasing efficiency of a submersible multistage labyrinth-screw pump | |
| JP5653531B2 (ja) | 燃料ポンプ | |
| RU2518713C1 (ru) | Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса | |
| RU2520797C2 (ru) | Погружной многоступенчатый модульный насос и ступень насоса | |
| RU2748009C1 (ru) | Модуль-секция погружного многоступенчатого центробежного насоса с интегрированными износостойкими подшипниками скольжения | |
| RU2560105C2 (ru) | Ступень погружного многоступенчатого высокоскоростного центробежного насоса | |
| RU2531487C1 (ru) | Ступень центробежного скважинного насоса | |
| RU202692U1 (ru) | Погружной многоступенчатый скважинный центробежный насос с компрессионной схемой сборки | |
| RU134253U1 (ru) | Ступень погружного центробежного насоса | |
| RU2810186C1 (ru) | Способ работы установки погружного многоступенчатого центробежного насоса с полимерными рабочими колесами и установка для его реализации | |
| RU2286481C2 (ru) | Ступень погружного центробежного насоса | |
| CN201137583Y (zh) | 具有护管式清水润滑轴承结构的立式水泵 | |
| RU2628470C1 (ru) | Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса | |
| RU2638244C1 (ru) | Ступень погружного мультифазного насоса (варианты) | |
| RU2515908C1 (ru) | Ступень погружного центробежного насоса |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170627 |