Направляющий аппарат погружного многоступенчатого лопастного насоса

Полезная модель относится к насосам и может быть применена в погружных многоступенчатых центробежных насосах для добычи флюида из скважин.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является направляющий аппарат, содержащий цилиндрический корпус с верхним диском на выходе из направляющего аппарата, лопатки, формирующие проточную часть направляющего аппарата, входную и выходную кольцевые камеры, и обеспечивающие гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса и направляющего аппарата (см. RU 180414 U1, опуб. 13.06.2018).
Недостатком известного технического решения является низкая надежность направляющего аппарата при перекачке пластовой жидкости, содержащей механические примеси, обусловленная засорением кольцевой камеры и закрытых проточных каналов направляющего аппарата.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении надежности работы направляющего аппарата в условиях высокого содержания механических примесей в пластовой продукции.
Технический результат достигается тем, что направляющий аппарат содержит цилиндрический корпус с верхним диском на выходе из направляющего аппарата, и лопатки, формирующие проточную часть направляющего аппарата, входную и выходную кольцевые камеры, при этом, согласно полезной модели, лопатки в направляющем аппарате со стороны входа выполнены открытыми, а входная кольцевая камера образована кольцевой канавкой, расположенной в верхнем диске между цилиндрическим корпусом и лопатками направляющего аппарата, при этом глубина кольцевой канавки равна высоте лопаток.
На фиг. 1 изображена сборка из двух направляющих аппаратов с рабочим колесом внутри верхнего аппарата в разрезе.
На фиг. 2 и фиг 3 вид сверху и снизу на направляющий аппарат в 3D формате.
Направляющий аппарат 1 погружного многоступенчатого лопастного насоса состоит из цилиндрического корпуса 2, с верхним диском 3 на выходе из направляющего аппарата и центральной втулкой 4. На выходе и направляющего аппарата 1, в верхнем диске 3 между цилиндрическим корпусом 2 и центральной втулкой 4 выполнено кольцевое отверстие 5, образующее выходную кольцевую камеру 6. На диске 3 в его нижней части, внутри цилиндрического корпуса 2 размещены открытые лопатки 7, формирующие проточные каналы 8 направляющего аппарата 1, при этом в верхнем диске 3 между лопатками 7 и цилиндрическим корпусом 2 выполнена кольцевая канавка 9, глубина которой соответствует высоте лопаток 5. Кольцевая канавка 9 образует входную кольцевую камеру 10 направляющего аппарата 1.
Лопатки 7, формирующие проточные каналы 8 направляющего аппарата 1, входная 10 и выходная 6 кольцевые камеры обеспечивают гидравлическую связь проточных частей рабочего колеса 11 и направляющего аппарата 1.
Направляющий аппарат многоступенчатого лопастного насоса работает следующим образом.
При вращении рабочего колеса 11 лопасти 12 рабочего колеса 11 оказывают силовое воздействие на перекачиваемую среду (жидкость или газо-жидкостную смесь), заполняющую проточную часть рабочего колеса 11 и направляющего аппарата 1 в целом. Перекачиваемая среда, таким образом, вовлекается с помощью лопастей 12 рабочего колеса 11 во вращательное движение. Возникающие при этом центробежные силы обеспечивают повышение давления на периферии рабочего колеса 11 и создают поток, который поступает во входную кольцевую камеру 10, образованную кольцевой канавкой 9 направляющего аппарата 1. Из входной кольцевой камеры 10 перекачиваемая среда поступает в проточные каналы 8, образованные открытыми лопатками 7 направляющего аппарата 1. Далее по проточным каналам 8 перекачиваемая среда попадает в выходную кольцевую камеру 6, и далее на вход в следующее (верхнее) рабочее колесо (на фиг. не показано).
к
л
Выполнение со стороны входа лопаток 7 открытыми и наличие кольцевой канавки 9 с глубиной h равной высоте h лопаток 7 увеличивает размеры каналов для прохода пластовой жидкости и позволяет механическим примесям, содержащимся в пластовой продукции, свободно проходить по проточным каналам направляющего аппарата, что предотвращает засорение насоса механическими примесями, повышая его надежность при работе в условиях высокого содержания механических примесей в пластовой продукции.
Именно все конструктивные особенности одновременно: выполнение в направляющем аппарате лопаток со стороны входа открытыми, наличие кольцевой канавки, расположенной в верхнем диске между цилиндрическим корпусом и лопатками направляющего аппарата, которая образует входную кольцевую камеру и, глубина которой соответствует высоте лопаток, позволяют максимально повысить надежность работы насоса при перекачке пластовой жидкости, содержащей механические примеси.
Использование какого-либо одного из указанных признаков предлагаемого технического решения, не позволит достигнуть максимальной надежности при эксплуатации скважин с пластовой жидкостью, содержащей большое количество механических примесей.
Предлагаемая конструкция направляющего аппарата многоступенчатого лопастного насоса изготовлена и испытана в лабораторных условиях. Результаты лабораторных испытаний предлагаемой конструкции направляющего аппарата, доказали снижение износа рабочих органов насоса из-за засорения проточных каналов направляющего аппарата относительно наиболее близкого аналога, в результате чего наработка до отказа увеличивается в среднем на 8-10%. Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить надежность насоса за счет улучшения выноса механических примесей и защиты рабочих органов насоса от износа.
Проведенный патентный поиск показал, что в уровне техники отсутствуют аналоги, содержащие всю совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели, следовательно, предлагаемое техническое решение отвечает условию патентоспособности «новизна».
Направляющий аппарат многоступенчатого лопастного насоса может быть изготовлен из известных и широко применяемых в нефтегазовой отрасли материалов, а также путем выполнения стандартных операций на общеизвестном оборудовании, позволяющем изготавливать соответствующие компоненты. Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает условию патентоспособности «промышленная применимость».
Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примером осуществления направляющего аппарата многоступенчатого лопастного 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.