Ступень многоступенчатого центробежного насоса

Полезная модель относится к области производства насосов для эксплуатации нефтяных скважин, на которых применяется технология гидравлического разрыва пласта, в том числе описываемое техническое решение может быть использовано в других отраслях промышленности при перекачке загрязненных жидкостей.
Известен многоступенчатый насос, в котором ступень насоса содержит размещенное на валу рабочее колесо открытого типа, направляющий аппарат, имеющий верхний диск и нижний диск с размещенными между дисками лопатками, формирующими проточную часть направляющего аппарата с входным и выходным кольцевым каналом (Патент на полезную модель №63468. Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса. Опубликовано 27.05.2007).
Недостатком известного устройства является его низкая надежность при перекачке жидкостей с механическими примесями из-за интенсивного износа рабочего колеса при контакте с твердыми частицами в потоке жидкости.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является многоступенчатый насос, в котором ступень насоса содержит размещенное на валу рабочее колесо открытого типа, направляющий аппарат, имеющий верхний диск и нижний диск с размещенными между дисками лопатками, формирующими проточную часть направляющего аппарата с входным и выходным кольцевым каналом. А каждая секция ротора содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастное колесо. (Патент на полезную модель №113544. Насос. Опубликовано 20.02.2012).
Недостатком известного устройства является его низкая надежность при перекачке жидкостей с механическими примесями из-за интенсивного износа рабочего колеса при контакте с твердыми частицами в потоке жидкости, в особенности после проведения гидравлического разрыва пласта на нефтяных скважинах.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение надежности насосов при эксплуатации нефтяных скважин, на которых применяется технология гидравлического разрыва пласта.
Техническим результатом является оптимизация конструкции ступени центробежного насоса с обеспечением условий для сепарации твердых частиц перед входом потока жидкости в рабочее колесо.
Указанный технический результат достигается тем, что ступень многоступенчатого центробежного насоса содержит рабочее колесо открытого типа с разделительным диском, направляющий аппарат с входным и выходным кольцевым каналом. Направляющий аппарат имеет направляющие лопатки, размещенные между верхним диском и нижним диском. Разделительный диск размещен между рабочим колесом и выходным кольцевым каналом направляющего аппарата с образованием нижнего радиального канала между выходным кольцевым каналом направляющего аппарата и разделительным диском, а также с образованием верхнего радиального канала между рабочим колесом и разделительным диском.
На фигуре представлен разрез центробежного насоса, содержащего две ступени.
Ступень многоступенчатого центробежного насоса содержит рабочее колесо 1 открытого типа с разделительным диском 2, направляющий аппарат 3 с входным 4 и выходным 5 кольцевым каналом. Направляющий аппарат 3 имеет направляющие лопатки 6, размещенные между верхним диском 7 и нижним диском 8. Разделительный диск 2 размещен между рабочим колесом 1 и выходным кольцевым каналом 5 направляющего аппарата 3, с образованием нижнего радиального канала 9 между выходным кольцевым каналом 5 направляющего аппарата 3 и разделительным диском 2, и с образованием верхнего радиального канала 10 между рабочим колесом 1 и разделительным диском 2. Ступени многоступенчатого центробежного насоса установлены в корпусе 11 последовательно одна за другой. Рабочие колеса 1 и разделительные диски 2 при этом установлены на общем валу 12.
Ступень многоступенчатого центробежного насоса работает следующим образом. При вращении вала 12, и соответственно при вращении лопастного колеса 1 с разделительным диском 2, на жидкость осуществляется силовое воздействие, в результате реализуется преобразование механической энергии в гидравлическую энергию. При этом под действием центробежных сил в корпусе 11, между направляющими лопатками 6 и дисками 7, 8 создается поток жидкости в направлении от входного канала 4 к выходному каналу 5. Разделительный диск 2 размещен между верхним диском 7 и рабочим колесом 1 открытого типа, а в центральной части верхнего диска 7 выполнен выходной кольцевой канал 5. При таком расположении разделительного диска 2 поток жидкости из выходного кольцевого канала 5 направляется в нижний радиальный канал 9, при этом твердые частицы за счет кинетической энергии оттесняются к периферии рабочего колеса 1. В верхнем радиальном канале 10, между рабочим колесом 1 и разделительным диском 2, жидкость находится во вращательном вихревом движении и это препятствует попаданию твердых частиц в полость рабочего колеса 1. Потоком жидкости твердые частицы, вовлеченные во вращательное движение, оттесняются сразу к входному кольцевому каналу 4 направляющего аппарата 3 в следующей, выше установленной, ступени насоса. Таким образом, достигается технический результат по оптимизации конструкции ступени центробежного насоса с обеспечением условий для сепарации твердых частиц перед входом потока жидкости в рабочее колесо 1. Тем самым повышается надежность при перекачке жидкостей с механическими примесями, из-за исключения интенсивного износа рабочего колеса 1 при контакте с крупными твердыми частицами в потоке жидкости. С применением описываемой полезной модели решается техническая задача повышения надежности насосов при эксплуатации нефтяных скважин, на которых применяется технология гидравлического разрыва пласта, и где наблюдается вынос с потоком жидкости твердых частиц горной породы и проппанта, используемого для реализации технологии гидравлического разрыва пласта. Описываемое техническое решение может быть использовано и в других отраслях промышленности при перекачке загрязненных жидкостей.