Ступень многоступенчатого центробежного насоса
MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP STAGE

Изобретение относится к области машиностроения, в частности нефтяному машиностроению, и может быть использовано в конструкции центробежных насосов, и в особенности, в погружных центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием асфальтосмолопарафиновых компонентов в добываемой продукции.
Известна ступень многоступенчатого центробежного насоса, включающая направляющий аппарат, размещенный в корпусе, рабочее колесо, насаженное на вал, при этом направляющий аппарат и рабочее колесо выполнены из полимерного материала (см. патент РФ №2531487, МПК F04D 13/10, F04D 29/44, F04D 29/02, опубликовано 20.10.2014, бюл. № 29).
Недостатками известной конструкции центробежного насоса являются снижение КПД, объемной подачи и межремонтного периода работы насоса при перекачивании насосом смол, нефти с содержанием солей, парафинов вследствие покрытия узлов насоса асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО). Покрытие узлов указанными компонентами происходит при снижении температуры перекачиваемой жидкости. Кроме того, рабочее колесо имеет недостаточную прочность и жесткость вследствие его изготовления из полимерного материала.
Известна ступень многоступенчатого центробежного насоса, содержащего корпус с размещенным направляющим аппаратом, рабочее колесо, насаженное вал, при этом направляющий аппарат и рабочее колесо выполнены из полимерного материала, армированные металлом (см. патент РФ №2560105, МПК F04D 13/10, F04D 29/44, F04D 29/02, опубликовано 20.08.2015, бюл. № 23), который принят за прототип.
Армирование металлическими элементами рабочего колеса повышает его ресурс.
Недостатками известного устройства являются низкий КПД, снижение подачи и межремонтного периода насоса при перекачивании смол, нефти с содержанием парафинов, солей и асфальтосмолопарафиновых компонентов. Указанные компоненты оседают на поверхности узлов насоса при снижении температуры перекачиваемой среды, снижая площадь прохода каналов.
Технической задачей заявленного изобретения является повышение КПД, объемной подачи и межремонтного периода насоса путем снижения отложений АСПО на стенках рабочих колес и направляющего аппарата насоса.
Техническим результатом изобретения являются повышение КПД, подачи и значительное увеличение межремонтного периода насоса.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в ступени многоступенчатого центробежного насоса, содержащей направляющий аппарат, размещенный в корпусе и рабочее колесо, насаженное на вал, выполненные из полимерного материала, и армированные элементами из стали, согласно техническому решению, в направляющем аппарате со стороны рабочего колеса выполнены осевые глухие цилиндрические отверстия с равным угловым расстоянием между собой и с одинаковом расстоянием от оси вала, которые оснащены выполненными ответно отверстиям постоянными магнитами, установленными с чередованием полюсов, армированный элемент рабочего колеса выполнен в виде диска и установлен со стороны магнитов с гарантированным осевым расстоянием между торцами магнита и диска в диапазоне от 2 мм до 5 мм, и размещен в теле колеса с возможностью его изоляции от перекачиваемой среды.
Заявителю и автору известны конструкции нагревателей, принцип действия которых основан на нагреве металлической детали (диска), установленной рядом с торцом вращающегося диска с постоянными магнитами, установленными на одинаковом диаметре с чередованием полюсов (см. Сайт: Usamodelkina.ru. Magnitnnyj-nagrevatel. Магнитный нагреватель).
Отличием предлагаемого устройства от известных является вращение стальной детали (диска) при неподвижном диске с магнитами, а также нагрев жидкости непосредственно от нагреваемого изолированного диска.
Выполненное из полимерного материала рабочее колесо с армированным и изолированным стальным диском одновременно выполняет функции нагревателя и разделителя сред.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображен разрез ступени насоса;
На фиг. 2 - вид сбоку на направляющий аппарат со стороны установки магнитов.
Ступень погружного центробежного насоса, например, погружного насоса для подъема нефти или ее перекачивания, содержит установленное в корпусе 1 направляющий аппарат 2, рабочее колесо 3, насаженное на вал 4. Направляющий аппарат и рабочее колесо выполнены из полимерного материала. Периферийная часть направляющего аппарата армирована стальным цилиндром 5, и в нем, ближе к периферийной части, выполнены осевые глухие цилиндрические отверстия 6 с равным угловым расстоянием друг от друга и на одинаковом расстоянии от оси вала 4. В осевые отверстия 6 с гарантированным натягом установлены постоянные магниты 7 (Фиг. 2) с чередованием полюсов и расположением торцов в одной плоскости. Число отверстий 6 и магнитов 7 может быть от 6 до 16 и более в зависимости от диаметра ступени.
В рабочем колесе 3 со стороны направляющего аппарата армирован стальной диск 8 с обеспечением его изоляции от рабочей жидкости.
Расстояние от торцов магнитов 7 до торца диска 8 составляет от 2 до 5 мм.
Между направляющим аппаратом и рабочим колесом размещена осевая опора 9, выполненная. например, из неметаллического материла с низким коэффициентом трения.
Работа центробежного насоса со ступенью предлагаемой конструкции осуществляется следующим образом.
Перекачиваемая жидкость, например, нефть, к рабочему колесу 3 (Фиг. 1) подводится через направляющий аппарат 2 предыдущей ступени. Она проходит через каналы (на фиг. не указаны) рабочего колеса 3, образованные между его лопастями на фиг. не показаны). Колесо 3 приводится во вращение валом 4 насоса. Выбрасываясь из рабочего колеса 3, перекачиваемая жидкость поступает в каналы следующего направляющего аппарата, и далее на вход рабочего колеса следующей ступени (на фиг. не показаны).
При вращении рабочего колеса 3 и стального диска 8 за счет возникающих токов Фуко происходит нагрев изолированного от рабочей жидкости диска 8. При вращении изолированного от перекачиваемой жидкости стального диска 8 происходит пересечение им разнонаправленного магнитного поля, образованного постоянными магнитами 7, размещенными с чередованием полюсов.
Нагрев дисков 8 приводит также к нагреву колеса 3 и омывающей жидкости. Поддержание температуры перекачиваемой жидкости на достаточно высоком уровне позволит существенно снизить осаждение смол, парафинов и солей на поверхности рабочего колеса 3 и направляющего аппарата 2. Этим достигается поддержание КПД и объемной подачи насоса на высоком уровне при одновременном увеличении межремонтного периода.