ШПОНОЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ РАБОЧИХ КОЛЕС ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА С ВАЛОМ ПРИВОДА

Полезная модель относится к нефтяному машиностроению, в частности к погружным многоступенчатым центробежным скважинным насосам для откачки пластовой жидкости.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является шпоночное соединение рабочих колес погружного многоступенчатого центробежного насоса с валом привода, содержащее рабочие колеса со ступицами, соединенными с приводным валом с помощью шпоночных соединений в виде шпоночных канавок и установленных в них шпонок, (см. патент RU №2294458 опубл. 27.02.2007)
Недостатком данного шпоночного соединения является большой дисбаланс вращающихся масс, что приводит к существенным вибрациям, ускоренному износу деталей и снижению надежности и сроков эксплуатации. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является уменьшение разбалансировки вращающейся части насоса, что способствует снижению износа деталей конструкции, повышению надежности и долговечности насоса.
Для решения поставленной технической задачи предлагается шпоночное соединение рабочих колес с валом привода погружного многоступенчатого центробежного насоса, на валу привода которого и на каждом рабочем колесе насоса выполнены шпоночные канавки, в которых установлены шпонки, причем на рабочем колесе канавки выполнены в виде поперечного паза с уменьшением его глубины в сторону вращения приводного вала, при этом шпоночные канавки на приводном валу выполнены с диаметрально-противоположных сторон, а количество колес, соединенных со шпонкой, расположенной с одной стороны вала, равно количеству колес, соединенных со шпонками, расположенными с другой стороны вала, причем колеса, соединенные со шпонками с одной из сторон вала, разделены по количеству на две равные группы, расположенные с двух сторон от колес, соединенных со шпонкой с другой стороны вала.
Отличительной особенностью предлагаемого технического решения является то, что шпоночные канавки на приводном валу выполнены с диаметрально-противоположных сторон, а количество колес, соединенных со шпонкой, расположенной с одной стороны вала, равно количеству колес, соединенных со шпонками, расположенными с другой стороны вала, причем колеса, соединенные со шпонками с одной из сторон вала, разделены по количеству на две равные группы, расположенные с двух сторон от колес, соединенных со шпонкой с другой стороны вала.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен погружной многоступенчатый центробежный насос в разрезе, на фиг. 2 изображен разрез по А-А фиг. 1.
Шпоночное соединение рабочих колес 1 с валом 2 привода погружного многоступенчатого центробежного насоса выполнено так, что шпоночная канавка 3 на каждом рабочем колесе выполнена в виде поперечного паза с уменьшением его глубины в сторону вращения приводного вала 2 с возможностью смещения шпонки 4 с валом 2 относительно рабочего колеса и фиксации их в радиальном и продольном направлениях. Шпоночные канавки 5, 6, 7 на приводном валу 2 выполнены с диаметрально-противоположных сторон, а количество колес 8, 9 (в сумме), соединенных со шпонками, расположенными с одной стороны вала, равно количеству колес 10, соединенных со шпонкой, расположенной с другой стороны вала 2. Колеса, соединенные со шпонкой с одной из сторон вала, разделены по количеству на две равные группы 8 и 9, расположенные с двух сторон от колес 10, соединенных со шпонкой с другой стороны вала.
Внутренняя поверхность 11 паза шпоночной канавки 3 каждого рабочего колеса может быть выполнена по хорде или дугообразно.
Работа устройства заключается в следующем. Шпонки 4 при сборке по скользящей посадке входят в шпоночные канавки ступиц рабочих колес 1(8, 9, 10) и вала 2. Поскольку шпоночная канавка в ступицах рабочих колес 1 (8, 9, 10) выполнена в виде поперечного паза с уменьшением глубины в сторону вращения приводного вала 2, то при приложении крутящего момента к приводному валу 2 от привода шпонки 4 смещаются относительно ступиц рабочих колес и происходит их самозаклинивание. При этом предотвращается смещения рабочих колес вдоль приводного вала и взаимодействие их между собой. Вследствие чего снижается износ пар трения в виде осевой опоры рабочих колес, шпонок и шпоночных канавок. Предлагаемое расположение шпоночных канавок на валу привода обеспечивает лучшую сбалансированность вращающихся частей конструкции и что приводит к снижению вибрации насоса, снижению износа и повышению его надежности и долговечности.
Насос ЭЦН6А-250 с количеством 112 ступеней был испытан на заводе по производству погружного оборудования.
Испытания проводились на стенде для снятия гидродинамических и энергетической характеристик.
Перед проведением испытаний насос был разобран и сняты размеры исследуемых элементов конструкции.
После наработки 100 ч насоса без изменения конструкции насос был разобран. Среднее значение суммарного износа пар трения составило 0,0043 мм.
Далее насос собрали повторно с изменениями соединения в соответствии с предлагаемым техническим решением и вновь провели гидродинамические испытания. После наработи 100 ч износ не обнаружен.
В первом и втором испытаниях в гидродинамических и энергетической характеристиках изменений не обнаружено.