RU2669661C1 - Stage of centrifugal pump for milling solid abrasive particles contained in pump liquid - Google Patents
Stage of centrifugal pump for milling solid abrasive particles contained in pump liquid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2669661C1 RU2669661C1 RU2017140764A RU2017140764A RU2669661C1 RU 2669661 C1 RU2669661 C1 RU 2669661C1 RU 2017140764 A RU2017140764 A RU 2017140764A RU 2017140764 A RU2017140764 A RU 2017140764A RU 2669661 C1 RU2669661 C1 RU 2669661C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- abrasive particles
- blades
- impeller
- guide apparatus
- cylindrical body
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000003801 milling Methods 0.000 title 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 210000001991 scapula Anatomy 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
- F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/445—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
- F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
- F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
- F04D7/045—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous with means for comminuting, mixing stirring or otherwise treating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано в установках электроцентробежных насосов для скважинной добычи нефти в условиях, осложненных высоким содержанием абразивных частиц в пластовой продукции.The invention relates to the oil industry and can be used in installations of electric centrifugal pumps for downhole oil production in conditions complicated by the high content of abrasive particles in the reservoir products.
Известно устройство, представляющее собой ступень центробежного насоса, содержащее подвижный и неподвижный элемент. Неподвижный элемент выполнен в виде дискового ножа с каналами в виде продольных проходных отверстий. Подвижный элемент закреплен на приводном валу насоса, выполнен в виде ножа с радиальными режущими кромками и направляющими поверхностями. Подвижный и неподвижный элементы ступени центробежного насоса образуют режущую пару. Устройство предназначено для измельчения абразивных частиц, проходящих через рабочие ступени центробежного насоса, что снижает интенсивность абразивного износа деталей насоса [Пат. RU 37533 U1, МПК F04D 13/10, опубл. 27.04.2004].A device is known, which is a centrifugal pump stage, containing a movable and fixed element. The fixed element is made in the form of a circular knife with channels in the form of longitudinal passage holes. The movable element is mounted on the drive shaft of the pump, made in the form of a knife with radial cutting edges and guide surfaces. The movable and fixed elements of the centrifugal pump stage form a cutting pair. The device is intended for grinding abrasive particles passing through the working stages of a centrifugal pump, which reduces the intensity of abrasive wear of pump parts [Pat. RU 37533 U1, IPC F04D 13/10, publ. 04/27/2004].
К недостаткам известного устройства относится то, что линейная скорость различных точек радиальных режущих кромок ножа уменьшается по мере приближения к оси вращения, что обусловливает неравномерность воздействия различных участков режущих кромок на абразивные частицы. Максимальными линейными скоростями и, как следствие, максимальным разрушающим воздействием на абразивные частицы, характеризуются участки режущих кромок, наиболее удаленные от оси вращения. Однако в описываемом известном устройстве наиболее удаленные от оси вращения участки режущих кромок не пересекают каналы неподвижного дискового ножа и не задействованы в процессе дробления абразивных частиц.The disadvantages of the known device include the fact that the linear speed of various points of the radial cutting edges of the knife decreases as it approaches the axis of rotation, which causes uneven effects of various sections of the cutting edges on the abrasive particles. The maximum linear speeds and, as a consequence, the maximum destructive effect on abrasive particles, are characterized by sections of cutting edges farthest from the axis of rotation. However, in the known device described, the sections of the cutting edges farthest from the axis of rotation do not cross the channels of the stationary disk knife and are not involved in the process of crushing abrasive particles.
Кроме того, известное устройство не создает напора жидкости и поэтому может работать только в паре со ступенями скважинного насоса, создающими напор.In addition, the known device does not create a pressure head and therefore can only work in tandem with the stages of the downhole pump, creating a head.
Наиболее близкой к заявленному изобретению по совокупности признаков является ступень центробежного насоса для измельчения твердых абразивных частиц, содержащихся в перекачиваемой жидкости, состоящая из рабочего колеса закрытого типа и направляющего аппарата, выполненного из двух колец, жестко соединенных лопатками призматической формы. Рабочее колесо в описываемой ступени выполнено в виде двух дисков, отстоящих на определенном расстоянии друг от друга с расположенными между ними лопастями, имеющими плавно-изогнутую форму и изготовленными из высокопрочной стали. Лопатки направляющего аппарата, изготовленные из того же материала, выполнены в виде призмы, в основании которой лежит криволинейный четырехугольник, образованный тремя прямыми линиями и дугой окружности, вогнутой внутрь четырехугольника. Межлопаточные расстояния у рабочего колеса на выходе и у направляющего аппарата на входе равны, а ширина дуги лопатки рабочего колеса, прилегающей к направляющему аппарату, составляет не менее трехкратной величины межлопаточного расстояния направляющего аппарата на входе в него [Пат. RU 2157922 С1, МПК F04D 7/04, опубл. 20.10.2000].The closest to the claimed invention in terms of features is a centrifugal pump stage for grinding solid abrasive particles contained in the pumped liquid, consisting of a closed impeller and a guide apparatus made of two rings rigidly connected by prismatic-shaped blades. The impeller in the described step is made in the form of two disks spaced at a certain distance from each other with blades located between them, having a smoothly curved shape and made of high-strength steel. The vanes of the guide vane made of the same material are made in the form of a prism, at the base of which lies a curved quadrangle formed by three straight lines and an arc of a circle concave inside the quadrangle. The interscapular distances at the impeller at the exit and the guide vanes at the inlet are equal, and the width of the arc of the impeller vanes adjacent to the guide vanes is at least three times the interscapular distance of the vanes at the entrance to it [Pat. RU 2157922 C1, IPC
Измельчение твердых абразивных частиц при работе описываемой ступени происходит за счет механического воздействия, создания гидравлического удара и усиления кавитационных процессов при вращении рабочего колеса. Данное устройство принято в качестве прототипа.The grinding of solid abrasive particles during the operation of the described stage occurs due to mechanical impact, the creation of a hydraulic shock and the amplification of cavitation processes during the rotation of the impeller. This device is adopted as a prototype.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемой ступени является наличие рабочего колеса и направляющего аппарата с лопатками, выполнение лопаток направляющего аппарата в виде призмы.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed stage is the presence of the impeller and guide vanes with blades, the execution of the vanes of the guide vanes in the form of a prism.
К недостаткам известной ступени следует отнести то, что лопатки статора и лопасти рабочего колеса известной ступени выполнены из высокопрочной стали. Твердость высокопрочной стали ниже, чем, например, твердость частиц кварцевого песка, зачастую содержащегося в перекачиваемой жидкости. Вышесказанное обусловливает снижение эффективности механического разрушения твердых абразивных частиц и повышение интенсивности износа лопаток направляющего аппарата при работе известной ступени.The disadvantages of the known steps include the fact that the stator vanes and impeller vanes of the known steps are made of high strength steel. The hardness of high-strength steel is lower than, for example, the hardness of the particles of quartz sand, often contained in the pumped liquid. The above leads to a decrease in the efficiency of mechanical destruction of solid abrasive particles and an increase in the wear rate of the blades of the guide apparatus during operation of the known stage.
Измельчение твердых абразивных частиц, содержащихся в перекачиваемой жидкости, реализуется за счет создания гидроударов и усиления кавитационных процессов в рабочей ступени центробежного насоса. Измельчаемые частицы подвергаются объемному сжатию с незначительной деформацией. Кавитационное воздействие на измельчаемые твердые частицы является менее эффективным по сравнению с механическим воздействием, поскольку процесс кавитационного изнашивания имеет усталостный характер. В то же время циклические гидравлические удары, приводящие к резким колебаниям давления в рабочей ступени насоса, имеют такие негативные последствия для деталей ступеней центробежных насосов, как: усталостное разрушение поверхности металла, сопровождающееся значительным шумом и вибрацией при работе насоса, которые приводят к сокращению срока службы насоса.Grinding of solid abrasive particles contained in the pumped liquid is realized by creating water shocks and enhancing cavitation processes in the working stage of a centrifugal pump. The crushed particles undergo volume compression with slight deformation. The cavitation effect on the crushed solid particles is less effective in comparison with the mechanical effect, since the process of cavitation wear has a fatigue character. At the same time, cyclic hydraulic shocks, leading to sharp pressure fluctuations in the pump working stage, have such negative consequences for the details of centrifugal pump stages as fatigue failure of the metal surface, accompanied by significant noise and vibration during pump operation, which lead to a shortened service life. pump.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является эффективное измельчение твердых абразивных частиц, содержащихся в перекачиваемой жидкости, и увеличение времени наработки центробежного насоса на отказ.The problem to which the invention is directed, is the effective grinding of solid abrasive particles contained in the pumped liquid, and increasing the MTBF.
Указанный результат достигается тем, что в ступени центробежного насоса для измельчения твердых абразивных частиц, содержащихся в перекачиваемой жидкости, включающей рабочее колесо с лопастями и направляющий аппарат, имеющий лопатки, выполненные в виде призм, согласно изобретению направляющий аппарат образован цилиндрическим корпусом с верхним и нижним дисками, между которыми расположены лопасти, а лопатки в виде призм размещены на внутренней поверхности цилиндрического корпуса с образованием зубчатого венца и выполнены из материала, твердость которого превышает твердость измельчаемых абразивных частиц, например, из твердого сплава ВК8. Боковые поверхности лопаток зубчатого венца наклонены под углом, обеспечивающим соударение с абразивными частицами, выходящими из рабочего колеса в потоке жидкости, под углом, близким к 90 градусам.This result is achieved by the fact that in the stage of a centrifugal pump for grinding solid abrasive particles contained in the pumped liquid, including an impeller with blades and a guide apparatus having blades made in the form of prisms, according to the invention, the guide apparatus is formed by a cylindrical body with upper and lower disks between which the blades are located, and the blades in the form of prisms are placed on the inner surface of the cylindrical body with the formation of the ring gear and are made of material a, the hardness of which exceeds the hardness of the crushed abrasive particles, for example, from VK8 hard alloy. The lateral surfaces of the gear vanes are inclined at an angle providing impact with the abrasive particles exiting the impeller in the fluid flow, at an angle close to 90 degrees.
Для технологичности изготовления зубчатый венец может быть сформирован в виде вкладыша из однородного твердого материала и закреплен на внутренней поверхности цилиндрического корпуса направляющего аппарата посредством шпонки или стопорного кольца. В верхнем диске направляющего аппарата выполнены отверстия, предназначенные для удаления абразивных частиц, скапливающихся в полости между рабочим колесом и верхним диском направляющего аппарата. Рабочее колесо может быть выполнено с углом наклона лопастей на выходе равным или большим 90 градусам.For manufacturability, the ring gear can be formed in the form of an insert made of a uniform solid material and fixed on the inner surface of the cylindrical body of the guide apparatus by means of a key or a retaining ring. The holes in the upper disk of the guide vane are designed to remove abrasive particles that accumulate in the cavity between the impeller and the upper disk of the guide vane. The impeller can be made with an angle of inclination of the blades at the exit equal to or greater than 90 degrees.
В некоторых вариантах исполнения рабочее колесо может быть выполнено открытой конструкции, а в основаниях лопаток зубчатого венца могут находиться криволинейные многоугольники.In some embodiments, the impeller may be made of an open design, and curved polygons may be located in the bases of the blades of the ring gear.
Использование в ступени направляющего аппарата, образованного цилиндрическим корпусом с верхним и нижним дисками, между которыми расположены лопасти (аналогичного серийно выпускаемым) позволяет повысить технологичность изделия на этапе изготовления.The use of a guide vane in the step formed by a cylindrical body with upper and lower disks between which blades are located (similar to those commercially available) allows to increase the manufacturability of the product at the manufacturing stage.
Применение зубчатого венца с лопатками, изготовленного из материала, твердость которого превышает твердость измельчаемых абразивных частиц, например, из твердого сплава ВК8, обеспечивает эффективное измельчение абразивных частиц, содержащихся в потоке перекачиваемой жидкости, а также увеличивает время наработки центробежного насоса на отказ. При формировании зубчатого венца в виде вкладыша из твердого материала от воздействия твердых абразивных частиц дополнительно защищены также боковые стенки цилиндрического корпуса направляющего аппарата, выполненного из металла менее твердого, чем измельчаемые частицы.The use of a ring gear with blades made of a material whose hardness exceeds the hardness of the crushed abrasive particles, for example, VK8 hard alloy, provides effective grinding of the abrasive particles contained in the pumped fluid stream, and also increases the MTBF. When forming a ring gear in the form of an insert made of solid material, the side walls of the cylindrical body of the guide apparatus made of metal less solid than the crushed particles are additionally protected from the action of solid abrasive particles.
Наклон боковых поверхностей лопаток зубчатого венца, обеспечивающий угол атаки абразивных частиц близкий к 90 градусам, позволяет реализовать динамическое, ударное воздействие абразивных частиц о боковые поверхности лопаток, что увеличивает деформацию измельчаемых абразивных частиц, содержащихся в потоке перекачиваемой жидкости.The inclination of the lateral surfaces of the gear vanes, providing an angle of attack of abrasive particles close to 90 degrees, allows for the dynamic, impact action of abrasive particles on the side surfaces of the blades, which increases the deformation of the crushed abrasive particles contained in the pumped fluid stream.
Фиксация зубчатого венца в виде вкладыша шпонкой или стопорным кольцом исключает его проворот относительно направляющего аппарата, что предотвращает разрушение последнего.Fixing the ring gear in the form of a liner with a key or a retaining ring eliminates its rotation relative to the guide apparatus, which prevents the destruction of the latter.
Наличие сквозных отверстий в верхнем диске направляющего аппарата ступени центробежного насоса обеспечивает удаление абразивных частиц, скапливающихся в полости между рабочим колесом и верхним диском направляющего аппарата, чем снижается износ направляющего аппарата рабочей ступени, обусловленный циркуляцией абразива во вторичных течениях.The presence of through holes in the upper disk of the guide vane of the centrifugal pump stage ensures the removal of abrasive particles that accumulate in the cavity between the impeller and the upper disk of the vane, thereby reducing wear on the vane of the working vane due to the circulation of the abrasive in secondary flows.
Для создания максимального динамического напора на выходе потока жидкости из каналов рабочего колеса угол наклона лопастей на выходе β целесообразно принимать не менее 90°, то есть в предпочтительном варианте лопасти рабочего колеса должны быть радиально направленными или иметь загнутые вперед концы на выходе, при этом максимальный угол наклона лопастей на выходе рабочего колеса β ограничивается условием устойчивой работы насоса при перекачивании жидкости. Такое исполнение рабочего колеса обеспечивает максимальную скорость движения абразивных частиц в выходящем из него потоке перекачиваемой жидкости, что приводит к повышению эффективности процесса измельчения абразивных частиц при их соударении о лопатки зубчатого венца. Толщина и число лопастей рабочего колеса выбирается из условий обеспечения заданных прочностных характеристик колеса и режимных параметров работы ступени центробежного насоса.To create maximum dynamic pressure at the outlet of the fluid flow from the channels of the impeller, the angle of inclination of the blades at the exit β is advisable to take at least 90 °, that is, in the preferred embodiment, the blades of the impeller should be radially directed or have ends bent forward at the outlet, with the maximum angle the inclination of the blades at the output of the impeller β is limited by the condition of stable operation of the pump when pumping fluid. This design of the impeller provides the maximum speed of the abrasive particles in the outgoing fluid flow, which leads to an increase in the efficiency of the grinding process of abrasive particles when they collide with the scapula blade. The thickness and number of impeller blades is selected from the conditions for ensuring the specified strength characteristics of the wheel and the operational parameters of the centrifugal pump stage.
На основании изложенного заявляемое изобретение является техническим решением, обладает новизной и имеет изобретательский уровень, так как оно неизвестно из уровня техники и для специалистов оно явным образом не следует из уровня техники с более ранним приоритетом. Промышленная применимость ступени подтверждается возможностью ее реализации с использованием известных средств, применяемых в нефтедобывающей промышленности, и материалов.Based on the foregoing, the claimed invention is a technical solution, has novelty and has an inventive step, since it is unknown from the prior art and for specialists it does not explicitly follow from the prior art with an earlier priority. The industrial applicability of the stage is confirmed by the possibility of its implementation using well-known means used in the oil industry and materials.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематически показана заявляемая ступень центробежного насоса, вид сверху; на фиг. 2 - поперечный разрез заявляемой ступени; на фиг. 3 представлена схема скоростей абразивной частицы в потоке жидкости, перекачиваемой рабочим колесом заявляемого устройства.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 schematically shows the inventive step of a centrifugal pump, top view; in FIG. 2 - cross section of the claimed step; in FIG. 3 presents a diagram of the velocities of an abrasive particle in a fluid stream pumped by the impeller of the claimed device.
Ступень центробежного насоса (фиг. 1 и фиг. 2) включает направляющий аппарат 1, внутри которого с образованием зубчатого венца 2 размещены лопатки 9 в виде призм, и рабочее колесо 3. Направляющий аппарат 1 содержит цилиндрический корпус 4 с верхним 5 и нижним 6 дисками, между которыми размещены лопасти 7, образующие направляющие каналы для перекачиваемой жидкости. Лопатки 9 в виде призм изготавливают из материала с твердостью, превышающей твердость измельчаемых абразивных частиц. Зубчатый венец 2 из лопаток 9 может быть сформирован в виде вкладыша, выполненного из однородного материала, твердость которого выше твердости измельчаемых абразивных частиц, и закрепленного в направляющем аппарате на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 4 с помощью шпонки 8. В качестве альтернативного варианта для фиксации зубчатого венца может быть применено стопорное кольцо, надетое на наружный диаметр зубчатого венца 2 или установленное в совмещенных кольцевых расточках направляющего аппарата 1 и зубчатого венца 2. В основаниях лопаток 9 зубчатого венца 2 лежат криволинейные многоугольники, при этом боковые поверхности лопаток 9 наклонены относительно направления радиальной линии на угол α таким образом, чтобы абразивные частицы, находящиеся в потоке перекачиваемой жидкости, ударялись о поверхности лопаток под углом близким к 90 градусам. Выбор формы и количества граней призм, образующих лопатки 9 зубчатого венца 2, осуществляется на основании оптимизационных расчетов, исходя из условий минимальных материальных затрат на изготовление зубчатого венца 2 и обеспечения эффективного измельчения абразивных частиц, содержащихся в перекачиваемой жидкости. Угол наклона α определяется также расчетным путем в зависимости от скорости и направления потока, выходящего из рабочего колеса 3.The centrifugal pump stage (Fig. 1 and Fig. 2) includes a
Некоторые варианты исполнения предусматривают изготовление ступеней центробежного насоса с применением метода литья, когда зубчатый венец 2 с лопатками 9 образует единое целое с цилиндрическим корпусом 4 направляющего аппарата 1 из материала, твердость которого превышает твердость измельчаемых абразивных частиц, например, из твердого сплава ВК8.Some embodiments include the manufacture of centrifugal pump stages using the casting method, when the
В верхнем диске 5 направляющего аппарата выполнены сквозные отверстия 10 для удаления абразива, скапливающегося в зазоре 11 между боковым диском рабочего колеса 3 и верхним диском 5 направляющего аппарата.Through
Рабочее колесо 3 снабжено радиально направленными лопастями 12 и может быть закрытого типа с двумя дисками (фиг. 2) или открытого типа с одним ведущим диском (не показано). Угол наклона лопастей 12 на выходе рабочего колеса β превышает 90° и ограничивается условием устойчивой работы ступени насоса при перекачивании жидкости (фиг. 3).The
Заявляемая ступень работает следующим образом.The inventive step operates as follows.
Перекачиваемая жидкость, содержащая абразивные частицы, через входные каналы, образованные лопастями 7, верхним 5 и нижним 6 дисками направляющего аппарата, подается на вход рабочего колеса 3, вращающегося с частотой ω. При вращении рабочего колеса 3 перекачиваемому потоку жидкости с твердыми абразивными частицами сообщается энергия и он движется вдоль лопастей 12 от центра рабочего колеса к периферии в сторону цилиндрического корпуса 4 направляющего аппарата. На выходе из рабочего колеса 3 поток, содержащий абразивные частицы, направляется лопастями 12 на лопатки 9 зубчатого венца 2 с абсолютной скоростью Va (направление вектора Va указано на фиг. 3). Боковые поверхности лопаток 9 расположены под углом α к радиальным линиям зубчатого венца 2. Величина угла α подобрана таким образом, чтобы перекачиваемый поток, содержащий абразивные частицы, направлялся на лопатки 9 под углом близким к 90 градусам, то есть направление вектора абсолютной скорости Va абразивной частицы при выходе с лопасти 12 рабочего колеса 3 должно быть перпендикулярно боковой поверхности лопатки 9 зубчатого венца 2. Абразивные частицы, содержащиеся в потоке жидкости, ударяются о лопатки 9 зубчатого венца 2, деформируются и измельчаются. Часть измельченных абразивных частиц скапливается в зазоре 11 между верхним диском 5 направляющего аппарата 1 и рабочим колесом 3, откуда удаляется через отверстия 10. Большая часть измельченных частиц уносится потоком перекачиваемой жидкости в последующие ступени центробежного насоса. После измельчения абразивные частицы оказывают меньшее изнашивающее влияние на ступени центробежного насоса, тем самым увеличивается наработка насоса на отказ. Выполнение зубчатого венца из материала, твердость которого выше твердости измельчаемых абразивных частиц (например, из твердого сплава ВК8), обусловливает высокий ресурс заявляемого устройства, так как разрушаемые абразивные частицы изнашивают венец и его лопатки с низкой интенсивностью и не оказывают воздействия на цилиндрический корпус направляющего аппарата, выполненного из более мягкой стали.The pumped liquid containing abrasive particles, through the input channels formed by the
Конструкция заявляемой ступени может использоваться в качестве первых ступеней при сборке центробежного насоса, либо из заявляемых ступеней может быть укомплектована отдельная входная секция центробежного насоса. Такая комплектация обусловливает возможность измельчения твердых абразивных частиц, содержащихся в потоке перекачиваемой жидкости, до попадания в последующие рабочие ступени, что предотвратит износ и увеличит время наработки центробежного насоса на отказ. При этом исполнение насоса может быть плавающим, пакетным или компрессионным.The design of the claimed stage can be used as the first stages in the assembly of a centrifugal pump, or from the claimed stages, a separate inlet section of the centrifugal pump can be equipped. This configuration makes it possible to grind the solid abrasive particles contained in the pumped liquid stream to the next working stages, which will prevent wear and increase the time the centrifugal pump will fail. In this case, the execution of the pump can be floating, batch or compression.
Таким образом, в заявляемой ступени за счет организации движения потока перекачиваемой жидкости обеспечивается рациональное соударение выходящих из рабочего колеса абразивных частиц с боковыми поверхностями лопаток зубчатого венца, имеющими более высокую твердость, происходит интенсивное разрушение абразивных частиц, в результате чего снижается их изнашивающее воздействие на детали последующих рабочих ступеней и, как следствие, увеличивается время наработки центробежного насоса на отказ.Thus, in the inventive step due to the organization of the movement of the fluid flow, the rational collision of the abrasive particles exiting the impeller with the lateral surfaces of the gear vanes having a higher hardness ensures intensive destruction of the abrasive particles, as a result of which their wear and tear on the subsequent parts is reduced working stages and, as a result, the MTBF is extended.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017140764A RU2669661C1 (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Stage of centrifugal pump for milling solid abrasive particles contained in pump liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017140764A RU2669661C1 (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Stage of centrifugal pump for milling solid abrasive particles contained in pump liquid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2669661C1 true RU2669661C1 (en) | 2018-10-12 |
Family
ID=63862310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017140764A RU2669661C1 (en) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | Stage of centrifugal pump for milling solid abrasive particles contained in pump liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2669661C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3961758A (en) * | 1974-08-23 | 1976-06-08 | Peabody Barnes, Inc. | Centrifugal pump with integral grinder |
| RU2157922C2 (en) * | 1994-06-21 | 2000-10-20 | Самарский государственный проектный и научно-исследовательский институт по объектам газовой промышленности, стройиндустрии и стройматериалов | Closed-type impeller centrifugal pump |
| RU2196253C1 (en) * | 2001-08-15 | 2003-01-10 | Открытое акционерное общество "Борец" | Centrifugal oil-well pump stage |
| RU37533U1 (en) * | 2003-11-10 | 2004-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтемашсервис" | CENTRIFUGAL WELL PUMP STEP (OPTIONS) |
| US9506471B2 (en) * | 2012-03-28 | 2016-11-29 | Schlumberger Technology Corporation | Radial bearing assembly for centrifugal pump |
-
2017
- 2017-11-22 RU RU2017140764A patent/RU2669661C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3961758A (en) * | 1974-08-23 | 1976-06-08 | Peabody Barnes, Inc. | Centrifugal pump with integral grinder |
| RU2157922C2 (en) * | 1994-06-21 | 2000-10-20 | Самарский государственный проектный и научно-исследовательский институт по объектам газовой промышленности, стройиндустрии и стройматериалов | Closed-type impeller centrifugal pump |
| RU2196253C1 (en) * | 2001-08-15 | 2003-01-10 | Открытое акционерное общество "Борец" | Centrifugal oil-well pump stage |
| RU37533U1 (en) * | 2003-11-10 | 2004-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтемашсервис" | CENTRIFUGAL WELL PUMP STEP (OPTIONS) |
| US9506471B2 (en) * | 2012-03-28 | 2016-11-29 | Schlumberger Technology Corporation | Radial bearing assembly for centrifugal pump |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8747062B2 (en) | Pump casing | |
| US9651055B2 (en) | Slurry pump impeller | |
| EP2917586B1 (en) | Impeller for centrifugal pump and use thereof when pumping drill fluid containing cuttings | |
| KR20130136584A (en) | A device comprising a centrifugal separator | |
| KR20170039656A (en) | A cooling system for magnetic axial bearing | |
| US2163464A (en) | Centrifugal pump | |
| Morrison et al. | The Measured Impact of Erosion on the Rotodynamic and Performance Characteristics of a Mixed Flow ESP | |
| CN106438457A (en) | Half-opened impeller and low-flow super high-lift multiple-stage centrifugal pump with same | |
| RU2669661C1 (en) | Stage of centrifugal pump for milling solid abrasive particles contained in pump liquid | |
| AU2021368230B2 (en) | Grooved side liner for centrifugal pump | |
| Rode et al. | A review on development in design of multistage centrifugal pump | |
| Madadnia et al. | Analysis of severe erosion in industrial centrifugal slurry pumps | |
| RU170839U1 (en) | ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP STEP | |
| RU2196253C1 (en) | Centrifugal oil-well pump stage | |
| US20030059300A1 (en) | Duplex shear force rotor | |
| RU57395U1 (en) | GUIDING DEVICE FOR STEP OF SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL PUMP | |
| RU179380U1 (en) | SUBMERSIBLE MULTI-STAGE PUMP | |
| RU2294458C1 (en) | Multistage submersible centrifugal pump (versions) | |
| JP6700660B2 (en) | Rotating shaft mechanism and pump | |
| RU2610802C1 (en) | Centrifugal pump runner | |
| RU2610803C1 (en) | Centrifugal pump runner | |
| RU204897U1 (en) | CENTRIFUGAL IMPELLER WITH DOUBLE ENTRANCE | |
| CN109779910B (en) | Vortex-proof centrifugal pump | |
| RU2209345C2 (en) | Stage of multistage submersible centrifugal pump | |
| RU2209346C2 (en) | Stge of multistage sbmersible centrifugal oil-wellpump |