НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО СКВАЖИННОГО НЕФТЯНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области насосостроения, а именно к рабочим органам скважинных нефтяных насосов, более конкретно, к конструкциям их направляющих аппаратов с малыми поперечными (диаметральными) размерами.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса, включающий нижний и верхний диски, между которыми расположены каналы направляющего аппарата, образованные смежными лопатками, входной поворотный участок с установленными в нем фигурными лопаточными элементами, выпускной канал, приемный периферийный кольцевой канал, размещенный между предыдущим рабочим колесом и торцами фигурных лопаточных элементов (см. патент РФ RU 2403457 C2, опуб. 10.11.2010).
Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы в результате большого падения скорости жидкости, движущейся в межлопаточных каналах направляющего аппарата из-за резкого изменения ее движения при переходе из поворотного участка в радиальные каналы, что приводит к снижению общей эффективности ступени.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности работы направляющего аппарата.
Технический результат достигается тем, что направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса, включающий нижний и верхний диски, между которыми расположены каналы направляющего аппарата, образованные смежными лопатками, входной поворотный участок с установленными в нем фигурными лопаточными элементами, выпускной канал, приемный периферийный кольцевой канал, размещенный между предыдущим рабочим колесом и торцами фигурных лопаточных элементов, при этом, согласно полезной модели, проекция средней линии канала направляющего аппарата на меридиональную плоскость представляет собой логарифмическую спираль, расположенную так, что касательная к ней в зоне входа в направляющий аппарат параллельна оси вращения рабочего колеса.
Кроме того, технический результат достигается тем, что в направляющем аппарате центробежного скважинного нефтяного насоса лопатки на входном поворотном участке имеют угол наклона равный углу между вектором абсолютной скорости жидкости, выходящей из каналов колеса и плоскостью, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса.
На фиг. 1 изображена ступень с предлагаемым направляющим аппаратом и рабочим колесом в разрезе по меридиональной плоскости.
На фиг. 2 - вид на входной поворотный участок направляющего аппарата без верхнего диска.
На фиг. 3 - вид на выпускные каналы рабочего колеса и векторы скоростей потока жидкости.
На фиг. 4 - вид направляющего аппарата без верхнего диска с проекцией средней линии канала на меридиональную плоскость.
Направляющий аппарат 1 состоит из верхнего 2 и нижнего 3 диска, между которыми расположены каналы 9 направляющего аппарата, образованные смежными лопатками 8, приемного периферийного кольцевого канала 4, входного поворотного участка 7 и выпускного канала 5, направляющего поток жидкости в каналы 11 рабочего колеса 6. При этом проекция 12 средней линии 14 канала 9, на меридиональную плоскость 15 представляет собой логарифмическую спираль, расположенную так, что касательная 16 к ней в зоне входа в направляющий аппарат параллельна оси вращения 17 рабочего колеса 6.
2
2
2
Кроме того, фигурные лопаточные элементы 10 лопаток 8 на входном поворотном участке 7, ограниченным входными торцами лопаток 8 и границей 13, имеют угол наклона α, равный углу между вектором абсолютной скорости жидкости c, равной сумме векторов относительной wи окружной u скорости, выходящей из каналов колеса 6 и плоскостью, перпендикулярной оси вращения 17 рабочего колеса.
Направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса работает следующим образом.
Перекачиваемая жидкость из каналов 11 рабочего колеса 6 выбрасывается в кольцевой канал 4 под углом а к плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса. В кольцевом канале 4 жидкость движется поступательно-вращательно. Затем из него она поступает в поворотный участок 7. Дальше направление потока формируется под воздействием канала поворотного участка 7 и межлопаточного канала 9, проекция 12 средней линии 14 которого на меридиональную плоскость 15 представляет собой логарифмическую спираль, расположенную так, что касательная 16 к ней в зоне входа в направляющий аппарат параллельна оси вращения 17 рабочего колеса 6. Из канала 9 жидкость поступает в выпускной канал 5, который направляет жидкость в следующее рабочее колесо. Далее процесс повторяется. Предлагаемая форма межлопаточного канала 9 приводит к плавному снижению скорости жидкости при ее движении в нем, повышая напор ступени.
2
2
2
Фигурные лопаточные элементы 10, расположенные к плоскости, перпендикулярной оси вращения 17 рабочего колеса 6, под углом α, равным углу между вектором абсолютной скорости жидкости c, равной сумме векторов относительной w и окружной u скорости, выходящей из каналов рабочего колеса 6 и плоскостью, перпендикулярной оси вращения 17 рабочего колеса, позволяют уменьшить удар выходящей из рабочего колеса жидкости о лопаточные элементы 10 лопаток 8 направляющего аппарата следующей ступени, что приводит к уменьшению гидравлических потерь и к увеличению гидравлического КПД ступени.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность работы направляющего аппарата и ступени насоса путем повышения напора и увеличения гидравлического КПД ступени.
Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примером осуществления направляющего аппарата центробежного скважинного нефтяного насоса, а также сопроводительных чертежей, для него станут очевидными другие изменения, модификации и варианты реализации заявленной полезной модели. Таким образом, все подобные изменения, модификации и варианты реализации, а также другие области применения, не имеющие расхождений с сущностью настоящей полезной модели, следует считать защищенными настоящей полезной моделью в объеме прилагаемой формулы полезной модели.