СТУПЕНЬ ПОГРУЖНОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области разработки насосов и компрессоров и может быть использована в погружных многоступенчатых центробежных насосах для добычи нефти из скважин.
Известна ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса, состоящая из рабочего колеса, имеющего ступицу и лопатки, направляющего аппарата, имеющего цилиндрический корпус с замковым соединением, верхний диск и нижний диск с размещенными между дисками лопатками, формирующими проточную часть направляющего аппарата. На входе и выходе проточной части направляющего аппарата выполнены соответственно входная и выходная кольцевые камеры, которые обеспечивают гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса и направляющего аппарата [Глускин Я.А., Киселев А.Е., Трулев А.В. /ОАО «Борец»/ Патент на изобретение №2193692, F04D 13/10, F04D 1/06, F04D 31/00. Ступень скважинного центробежного насоса. Заявка №2001107595/06 от 2001.03.23. Опубликовано 2002.11.27.].
Недостатком известного устройства является относительно невысокое значение напора насоса и значительный рост мощности привода при увеличении вязкости перекачиваемой среды, что связано с ограничением возможностей для увеличения диаметра рабочего колеса.
Техническим результатом использования заявляемой полезной модели является повышение напора и коэффициента полезного действия ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса, за счет снижения потерь на трение при перекачке жидкостей и газожидкостных смесей различной вязкости.
Указанный технический результат достигается тем, что ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса состоит из рабочего колеса, имеющего ступицу и лопатки, направляющего аппарата, имеющего цилиндрический корпус с замковым соединением, верхний диск и нижний диски с размещенными между ними лопатками. Лопатки направляющего аппарата формируют его проточную часть. На входе и выходе проточной части направляющего аппарата выполнены соответственно входная и выходная кольцевые камеры, которые обеспечивают гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса и направляющего аппарата.
В цилиндрическом корпусе выполнена расточка, диаметр которой превышает диаметр цилиндрической поверхности замкового соединения. На выходных кромках лопаток по их ширине выполнены канавки с образованием между ними выступов, и с обеспечением зазоров между выступами и поверхностью расточки в корпусе.
Совокупность существенных признаков заявляемого технического решения может быть многократно использована в производстве насосов.
Технический результат заключается в повышении напора и коэффициента полезного действия насоса.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего технического решения станут понятными при рассмотрении варианта его осуществления со ссылками на прилагаемые рисунки.
На фигуре 1 изображен разрез двух ступеней в сборе.
На фигуре 2 изображен, с увеличением, выходной участок лопатки рабочего колеса и кольцевая расточка в цилиндрическом корпусе направляющего аппарата.
Погружной многоступенчатый центробежный насос содержит набор ступеней, собранных в цилиндрическом корпусе 1. Ступень состоит из
рабочего колеса 2 и неподвижного направляющего аппарата 3. Рабочее колесо 2 имеет ступицу 4 и лопатки 5. Между лопатками 5 сформированы каналы 6 проточной части рабочего колеса 2. Направляющий аппарат 3 имеет втулку 7, верхний диск 8, нижний диск 9 и лопатки 10, размещенные между дисками 8 и 9. Таким образом, между лопатками 10 сформированы каналы 11 проточной части направляющего аппарата 3. На входе направляющего аппарата 3 имеется входная кольцевая камера 12. На выходе направляющего аппарата 3 выполнена выходная кольцевая камера 13. Кольцевые камеры 12 и 13 обеспечивают гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса 2 и направляющего аппарата 3, а именно, обеспечивают гидравлическую связь каналов 6 с каналами 11. Входная кольцевая камера 12 находится внутри цилиндрического корпуса 14 направляющего аппарата 3. Между контактирующими горизонтальными поверхностями рабочего колеса 2 и направляющего аппарата 3 установлены осевые опоры 15. Радиальная опора выполнена в виде центрирующего подшипника 16, установленного на вал 17 и размещенного в расточке втулки 7.
В цилиндрическом корпусе 14 выполнена расточка 18, диаметр которой Д1 превышает диаметр цилиндрической поверхности замкового соединения Д2, а на выходных кромках лопаток 5 по их ширине выполнены канавки 19 с образованием между ними выступов 20, и с обеспечением зазоров между выступами 20 и поверхностью расточки 18 в корпусе.
Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса работает следующим образом.
При вращении вала 17 лопатки 5 рабочего колеса 2 оказывают силовое воздействие на перекачиваемую среду, заполняющую каналы 6 и проточную часть рабочего колеса 2 в целом. Перекачиваемая среда, таким
образом, вовлекается во вращательное движение. Возникающие при этом центробежные силы обеспечивают повышение давления на периферии рабочего колеса 2 и обеспечивают создание потока в направлении от центра рабочего колеса 2 к его периферии. Из каналов 6 перекачиваемая среда вытесняется во входную кольцевую камеру 12 направляющего аппарата 3. Из входной кольцевой камеры 12 перекачиваемая среда поступает в каналы 11 между лопатками 10, где за счет постепенного увеличения площади сечения каналов 11 по направлению потока обеспечивается снижение скорости течения и, соответственно, обеспечивается повышение гидростатического давления. Из каналов 11 перекачиваемая среда поступает в выходную кольцевую камеру 13, где наблюдается осевое течение, направленное вдоль оси вращения вала 17. За счет профиля лопаток 10 в выходной кольцевой камере 13 может иметь место и закрутка потока по направлению вращения вала 17. Поток с осевым направлением течения из выходной кольцевой камеры 13 попадает в каналы следующего рабочего колеса.
Осевая опора 15, центрирующий подшипник 16, втулка 7, направляющий аппарат 3 обеспечивают передачу силовых нагрузок на корпус 1.
В цилиндрическом корпусе 14 выполнена расточка 18, диаметр которой Д1 превышает диаметр цилиндрической поверхности замкового соединения Д2. Такое исполнение позволяет увеличить диаметр рабочего колеса, обеспечивая тем самым повышение напора насоса при неизменном наружном диаметре корпуса 14 направляющего аппарата. На выходных кромках лопаток 5 по их ширине выполнены канавки 19 с образованием между ними выступов 20, и с обеспечением зазоров между выступами 20 и поверхностью расточки 18 в корпусе. Такое исполнение позволяет уменьшить градиент скорости в пограничном слое, уменьшая тем самым и
потери мощности на трение. Все это в свою очередь способствует повышению коэффициента полезного действия насоса при перекачке вязких сред.