НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО НАСОСА
MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP DISTRIBUTOR

Изобретение относится к насосостроению, в частности к погружным многоступенчатым насосам, и может быть использовано для подъема из скважин жидкости с высоким содержанием механических примесей.
Известна конструкция направляющего аппарата ступени погружного центробежного насоса, состоящая из цилиндрического корпуса, нижнего диска, верхнего диска, между которыми размещены лопатки, образующие обратные каналы, на верхней поверхности верхнего диска направляющего аппарата расположены дугообразные ребра (Патент на ПМ №57395 РФ, МГЖ F04D 13/10,2006).
Недостатком данной конструкции является возможность износа корпуса аппарата из-за накопления абразивных частиц у его стенки.
Наиболее близким к заявляемому является направляющий аппарат многоступенчатого центробежного насоса, содержащий цилиндрический корпус, верхний диск, на наружной торцевой поверхности которого выполнены выступы в форме радиальных ребер, сопряженных со стенкой корпуса, нижний диск и размещенные между дисками лопатки, образующие обратные каналы (WO 2011/097341, E21B 43/12, опубл.11.08.2011). Ребра имеют прямоугольное поперечное сечение и снабжены со стороны передней кромки уклонами, примыкающими к стенке корпуса и предназначенными для перемещения абразивных частиц.
Наличие ребер способствует снижению скорости гидроабразивного износа корпуса и верхнего диска направляющего аппарата лишь в течение ограниченного промежутки времени из-за износа самих ребер вследствие неоптимальной геометрической конфигурации.
Задачей настоящего изобретения является повышение гидроабразивной стойкости направляющего аппарата.
Указанный технический результат достигается тем, что в направляющем аппарате центробежного многоступенчатого насоса, содержащем цилиндрический корпус, верхний диск с выступами на наружной торцевой поверхности, примыкающими к стенке корпуса, нижний диск и лопатки, размещенные между дисками, согласно изобретению, выступы выполнены плоскими с площадью окружного сечения, уменьшающейся от стенки корпуса к его центру, при этом боковые кромки выступов расположены перпендикулярно поверхности верхнего диска.
Боковые кромки выступов могут быть криволинейными, прямолинейными или состоять из прямолинейных и криволинейных участков.
Для удаления абразивных примесей из направляющего аппарата в центральной части верхнего диска могут быть выполнены отверстия.
В предлагаемом направляющем аппарате плоские выступы, вытянутые вдоль стенки корпуса, смещают поток абразивных частиц к центру направляющего аппарата, снижая тем самым износ цилиндрического корпуса.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена ступень с заявленным направляющим аппаратом, продольный разрез; на фиг.2 - направляющий аппарат в аксонометрии; на фиг.3 - направляющий аппарат с прямолинейными боковыми кромками выступов, вид сверху; на фиг.4 - то же с боковыми кромками выступов из прямолинейных и криволинейных участков.
Направляющий аппарат 1 состоит из цилиндрического корпуса 3, внутри которого установлено рабочее колесо 2, верхнего диска 4 и нижнего диска 5 с лопатками 6, образующими обратные каналы (фиг.1). Между нижним диском 7 рабочего колеса 2 и верхним диском 4 направляющего аппарата 1 расположена пазуха 8, ограниченная по внешнему радиусу цилиндрическим корпусом 3. В пределах пазухи 8 на наружной торцевой поверхности верхнего диска 4 выполнены выступы 9, которые примыкают к стенке корпуса 3. Выступы 9 (фиг.2-4) ограничены сопряженными между собой боковыми передней 10 и задней 11 кромками, а основания 12 выступов вытянуты вдоль стенки корпуса 3. Боковые кромки 10 и 11 расположены ортогонально к поверхности верхнего диска 4 и выполнены равными по высоте, причем высота должна быть не менее 1 мм, а количество выступов не менее двух. Передняя 10 и задняя 11 кромки могут быть криволинейными (фиг.2), прямолинейными (фиг.3) или состоять из прямолинейных и криволинейных участков (фиг.4).
Выступы 9 сформированы таким образом, что при пересечении их окружностями, концентричными стенке корпуса 3, полученные окружные сечения уменьшаются от стенки корпуса к центру аппарата. Передняя кромка 10 выполняется более пологой по сравнению с задней и служит направляющей для движения потока жидкости с абразивными частицами от корпуса 3 направляющего аппарата 1 к оси вращения ступени, а форма задней кромки 11 способствует уменьшению вихреобразования в пазах между выступами 9.
В центральной части верхнего диска 4 направляющего аппарата 1 выполнены отверстия 13, предназначенные для удаления абразивных примесей (фиг.1, 3, 4). Для снижения утечек жидкости через пазуху 8 рабочее колесо 2 снабжено уплотнением 14.
Направляющий аппарат 1 работает следующим образом.
Поток перекачиваемой жидкости, содержащей абразивные частицы, из обратных каналов направляющего аппарата поступает в центральную часть верхнего диска 4 и перетекает в проточные каналы рабочего колеса, откуда направляется в направляющий аппарат следующей ступени. Вследствие утечек через уплотнение 14 часть потока проникает в пазуху 8, где под действием центробежных сил содержащиеся в нем абразивные частицы прижимаются к корпусу 3. Попадая в пазы между выступами 9, поток жидкости с частицами ударяется в переднюю кромку выступов 10 и, направляемый ею, течет к оси вращения ступени. При ударе скорость частиц снижается, это уменьшает скорость износа основных частей направляющего аппарата. Двигаясь вдоль передней кромки 10 выступа жидкость с частицами попадает в следующий паз между выступами 9. Задняя кромка 11 предотвращает вихреобразование за выступом 9 и направляет частицы к передней кромке 10 следующего выступа. При таком движении наибольшая нагрузка приходится на переднюю кромку 10, поэтому она в первую очередь подвергается разрушению, но ее износ не сказывается на рабочих характеристиках насоса.
Через отверстия 13, выполненные в верхнем диске 4, частицы, скопившиеся в пазухе 8 под рабочим колесом 2, возвращаются в обратные каналы направляющего аппарата 1, где подхватываются основным потоком жидкости и через рабочее колесо выводятся из ступени, что предотвращает износ корпуса направляющего аппарата.
Таким образом, благодаря наличию в пазухе между рабочим колесом и направляющим аппаратом выступов заявляемой формы, которые перемещают абразивные частицы в центральную часть ступени и снижают скорость их движения, уменьшается скорость износа корпуса направляющего аппарата.