ШЛАМОВЫЙ НАСОС

Полезная модель «Шламовый насос» относится к горному и нефтепромысловому машиностроению, в частности к шламовым насосам гидроциклонных установок предназначенных для очистки бурового раствора и может быть использована при бурении нефтяных скважин.
Известны шламовые насосы в составе гидроциклонных установок, предназначенные для очистки бурового раствора и содержащие спиральный корпус, соединенный шпильками со всасывающим патрубком, внутри спирального корпуса на валу, консольно, установлено рабочее колесо, а сам вал проходит через корпус подшипников, торцовое и лабиринтное уплотнения и на выходном конце вала крепится на шпонке полумуфта для присоединения к электродвигателю (насосы серии ЦНС ОАО «Ясногорский машзавод»).
Одним из существенных недостатков этих насосов является малый моторесурс, так как самым уязвимым местом в них являются подшипниковые узлы, которые воспринимают значительные осевые усилия, что приводит их к выходу из строя, а рабочее колесо начинает соприкасаться с корпусом насоса и, как следствие, разрушает его и вызывает утечки рабочей жидкости через торцовые уплотнения.
Известен шламовый насос ШН - 170/50 (Патент №35850), взятый в качестве прототипа, в котором уменьшена осевая нагрузка на подшипниковый узел за счет установки импеллера с зазором между стенкой спирального корпуса насоса и импеллером в пределах 0,75±0,25 мм.
Однако предложенная конструкция шламового насоса имеет следующий недостаток - эффект разгрузки подшипниковых узлов возникает только при конкретном зазоре (в пределах 0,75±0,25 мм) между стенкой спирального корпуса насоса и импеллером, который в процессе работы (износа трущихся частей) изменяется. Кроме того, в зазоре между пластинами импеллера и стенкой корпуса насоса возникает давление, а за счет трения импеллера о раствор, возникает гидравлическое сопротивление, приводящее к увеличенному износу стенки спирального насоса, и, в конечном итоге, к выходу из строя уплотнений подшипникового узла.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы шламового насоса и увеличение межремонтного периода за счет уменьшения гидравлического сопротивления между пластинами рабочего колеса и стенкой корпуса и более эффективного охлаждения рабочего колеса, сильфонного торцового уплотнения, подшипникового узла и меньшего износа внутренней поверхности спирального корпуса насоса.
Технический результат достигается тем, что в шламовом насосе, содержащем спиральный корпус, соединенный шпильками со всасывающим патрубком, рабочее колесо, установленное внутри спирального корпуса, консольно закрепленное на валу, проходящем через корпус подшипников, торцовое и лабиринтное уплотнения, на выходном конце которого крепится на шпонке полумуфта для присоединения к электродвигателю, согласно полезной модели рабочее колесо имеет пластины, расположенные под углом к осевым линиям рабочего колеса и на некотором расстоянии от его центра.
При этом вал насоса может проходить через сильфонное торцовое уплотнение.
Насос может иметь радиальное щелевое уплотнение между рабочим колесом и всасывающим патрубком.
Кроме того рабочее колесо может содержать n пластин, где n - любое целое число.
Такое расположение пластин уменьшает гидравлическое сопротивление между пластинами рабочего колеса и стенкой корпуса и создает условия для более эффективного охлаждения рабочего колеса, сильфонного торцового уплотнения, подшипникового узла, а также уменьшает износ внутренней поверхности спирального корпуса насоса
Полезная модель «Шламовый насос» поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлен шламовый насос в разрезе,
на фиг.2 - рабочее колесо шламового насоса,
на фиг.3 - разрез рабочего колеса.
Шламовый насос (фиг.1) содержит всасывающий патрубок 1, соединенный шпильками 2 со спиральным корпусом 3, внутри которого находится рабочее колесо 4 с гидродинамическим элементом - пластинами 5. На внутренней поверхности всасывающего патрубка 1 сделана проточка, в которую вставляется кольцо 6 из антикоррозионного металла (например, нержавеющей стали высокой твердости). Со стороны всасывания на наружной поверхности рабочего колеса 4 также сделана проточка, в которую вставлено второе кольцо 7 (как вариант, в проточку наплавляют твердосплавным углеродом кольцевую наплавку, которую протачивают в определенный размер и создают кольцо 7 цилиндрической формы). Кольца 6 и 7 образуют радиальное щелевое уплотнение, позволяющее исключить необходимость регулировки рабочего колеса в осевом направлении. Рабочее колесо 4 закреплено консольно на валу 8 насоса. Вал 8 насоса проходит через торцовое сильфонное уплотнение 9 и корпус 10подшипников. В проходное цилиндрическое отверстие рабочего колеса 4 со стороны всасывания крепится пробка 11 колеса 4.
К рабочему колесу 4 (фиг.2) крепятся под углом к осевым линиям рабочего колеса 4 пластины 5. Начало пластин 5 расположено на некотором расстоянии от центра рабочего колеса. На рабочем колесе 4 имеется радиальная кольцевая проточка с кольцом 7 и пластины 5, расположенные с противоположной от всасывания стороны рабочего колеса 4.
В процессе работы насоса в пространстве, образованном внутренней плоскостью спирального корпуса 3 насоса и пластинами 5 рабочего колеса 4, за счет наклонного расположения пластин 5 создается гидродинамический напор от рабочей жидкости (бурового раствора), который компенсирует осевое усилие на рабочее колесо 5 и подшипники. Наклон пластин 5 рабочего колеса 4 придает дополнительное ускорение рабочей жидкости (буровому раствору) в направлении пластин 5, что приводит к охлаждению - лучшему отводу тепла от рабочего колеса 4, сильфонного торцового уплотнения 9 и подшипникового узла, а за счет ламинарного потока бурового раствора - к меньшему износу внутренней поверхности спирального корпуса 3.
Технико-экономическая или иная эффективность:
Увеличение межремонтного срока службы насоса из-за исключения осевой нагрузки на подшипники и отсутствия перегрева подшипникового узла и сильфонного торцового уплотнения и меньшего износа внутренней поверхности спирального корпуса.
.