НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ СТУПЕНИ ПОГРУЖНОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использовано в конструкциях рабочих органов погружных центробежных многоступенчатых насосов, предназначенных для подъема жидкости из скважин.
Известен направляющий аппарат ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса, содержащий стакан, опорную втулку, верхний и нижний диски с размещенными между ними лопатками, образующими проточную часть направляющего аппарата (см., например, книгу «Скважинные насосные установки для добычи нефти», В.Н.Ивановский и др., М: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2002 г. с.13-18).
Известный направляющий аппарат выполнен по традиционной технологии - методом литья, являющимся сложным и трудоемким процессом.
Кроме того, производство направляющего аппарата методом литья ограничивает возможности в выборе материала для использования применительно к различным условиям эксплуатации насосов, зависящих от содержания механических примесей в пластовой жидкости, степени агрессивности среды, температуры и т.п.
Кроме этого, литейное производство не обеспечивает получения проточных частей направляющего аппарата с необходимой чистотой поверхностей, что приводит к снижению подачи, напора и КПД насоса.
5
Известен направляющий аппарат насоса, выполненный из листового металла (патент US 5.256.033, МПК F 01 D 25/24 от 26.10.93), содержащий два диска между которыми размещены лопатки, образующие проточную часть направляющего аппарата, один из дисков закреплен на опорной втулке, а второй диск жестко соединен с корпусом (стаканом).
Недостаток известного технического решения заключается в сложности проведения процесса сварки каждой лопатки направляющего аппарата с дисками, необходимости точной вырубки лопаток и позиционирования их относительно друг друга и относительно дисков.
Технический результат предложенной полезной модели заключается в повышении технологичности изготовления направляющего аппарата погружного многоступенчатого центробежного насоса, снижении себестоимости, повышении коэффициента использования металла, повышении качества и точности изготовления поверхностей проточных каналов, значительном расширении перечня применяемых материалов, обеспечивающих возможность получения недостижимых ранее параметров изделия по износостойкости и коррозионностойкости для работы в осложненных скважинных условиях. Кроме того, предложенное техническое решение обеспечивает получение характеристики максимально приближенной к расчетной, что приводит к повышению напора, подачи и КПД насоса.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в направляющем аппарате ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса, содержащем верхний и нижний диски, выполненные из листового материала, между дисками размещены лопатки, образующие проточную часть направляющего аппарата, на нижнем диске закреплена опорная втулка, а верхний диск жестко соединен со стаканом, согласно полезной модели, между верхним и нижним дисками направляющего аппарата размещен профильный диск, выполненный из листового материала с чередующимися верхними и нижними выступающими частями, при этом верхние выступающие части профильного диска по наружной поверхности жестко соединены с нижним диском, нижние выступающие части профильного диска по наружной поверхности жестко соединены с верхним диском, лопатки направляющего аппарата образованы боковыми частями профильного диска, а проточная часть направляющего аппарата сформирована поверхностями боковых частей профильного диска, внутренними поверхностями выступающих частей профильного диска и внутренними поверхностями чередующихся секторов верхнего и нижнего дисков.
Верхний диск направляющего аппарата по внутреннему контуру выполнен с бортом, на котором установлено опорное кольцо с возможностью контактирования с первой опорной шайбой, а нижний диск направляющего аппарата по внутреннему контуру выполнен с бортом, на котором закреплена опорная втулка.
В случае использования направляющего аппарата в двухопорной
ступени, опорная втулка выполнена с буртом, обеспечивающим возможность контактирования со второй опорной шайбой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:
на фиг.1 - представлен поперечный разрез двух направляющих аппаратов в сборе с рабочим колесом;
на фиг.2 - представлен тот же поперечный разрез в конструкции двухопорной ступени;
на фиг.3 - представлен профильный диск направляющего аппарата;
на фиг.4 - представлено круговое сечение (развертка) профильного диска.
Направляющий аппарат ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса состоит из нижнего диска 1 и верхнего диска 2, выполненных из листового материала. Между дисками 1 и 2 размещен профильный диск 3, также выполненный из листового материла, например методом штамповки (фиг.3). Нижний диск 1 направляющего аппарата по внутреннему контуру выполнен с бортом 4, а верхний диск 2 по внутреннему контуру - с бортом 5. Профильный диск 3 имеет чередующиеся верхние и нижние выступающие части А и В (фиг.3, 4). Верхние выступающие части А профильного диска 3 по наружной поверхности жестко соединены с нижним диском 1 направляющего аппарата, например с помощью пайки, сварки или склейки, а нижние выступающие части В профильного диска 3 по наружным поверхностям также жестко соединены с верхним диском 2 направляющего аппарата. При этом боковые части С профильного диска
образуют лопатки 6 направляющего аппарата, формирующие проточную часть между внутренними поверхностями выступающих частей А и В профильного диска и внутренними поверхностями чередующихся секторов верхнего и нижнего дисков 2 и 1. Верхний диск 2 по наружному контуру жестко соединен со стаканом 7, а со стороны внутреннего контура на борту 5 установлено опорное кольцо 8. При этом нижний диск 1 направляющего аппарата по внутреннему контуру с помощью борта 4 соединен с опорной втулкой 9, которая выполнена для этого с расточкой 10.
Направляющий аппарат может иметь вариант исполнения для использования в одноопорной ступени - с опорной шайбой 11 (фиг.1) и для использования в двухопорной ступени - с опорными шайбами 11 и 12 (фиг.2).
В случае использования направляющего аппарата в двухопорной ступени опорную втулку 9 выполняют с буртом 13, с помощью которого осуществляется контакт с опорной шайбой 12.
При сборке направляющего аппарата профильный диск 3 устанавливают между дисками 1 и 2 и соединяют между собой с помощью сварки, склейки или пайки по наружным поверхностям выступающих частей А и В профильного диска 3 таким образом, чтобы верхние выступающие части А прилегали к нижнему диску 1, а нижние выступающие части В прилегали к верхнему диску 2. Далее, верхний диск 2 по наружному контуру с помощью сварки, склейки, запрессовки или пайки соединяют со стаканом 7, а со стороны внутреннего контура на борту 5 также с помощью сварки,
склейки, запрессовки или пайки закрепляют опорное кольцо 8. Затем нижний диске 1 с помощью борта 5 соединяют с опорной втулкой 9, выполненной для этого с расточкой 10.
Собранный таким образом направляющий аппарат 14 вместе с рабочим колесом 15 размещают на валу 16 погружного многоступенчатого центробежного насоса.
При работе насоса засасываемая жидкость поступает на вращающиеся лопасти рабочего колеса предыдущей ступени (на чертеже не показана), под действием которых жидкость приобретает скорость. Далее жидкость поступает в проточную часть направляющего аппарата 14, которая образована поверхностями боковых частей профильного диска 3, внутренними поверхностями выступающих частей профильного диска 3 и внутренними поверхностями чередующихся секторов верхнего и нижнего дисков 2 и 1. Здесь кинетическая энергия жидкости преобразуется в давление и с выхода из направляющего аппарата 14 жидкость поступает на вход в рабочее колесо 15. Далее процесс преобразования скорости жидкости в энергию давления повторяется.
Предложенная конструкция направляющего аппарата является технологичной и приводит к уменьшению себестоимости изготовления изделия, повышению коэффициента использования металла и повышению качества изготовления проточной части.
Кроме этого, данное конструктивное решение позволяет расширить выбор используемых материалов для изготовления ступеней,
предназначенных для работы в различных осложненных условиях скважины, а также позволяет осуществлять термохимическую обработку поверхностного слоя элементов конструкции, контактирующих с рабочей средой, что приводит к повышению надежности и долговечности работы насоса.