Горизонтальная насосная установка с магнитной муфтой

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкции центробежных насосов, используемых для поддержания пластового давления при нефтедобыче путем закачки в пласт технологической жидкости.
Горизонтальная насосная установка (ГНУ) предназначена для нагнетания жидкости в скважины с целью поддержания пластового давления нефтяных скважин и утилизации попутной воды. ГНУ может применяться как для индивидуальной закачки, так и в качестве кустовой нагнетательной станции. Также ГНУ используются в качестве дожимных насосных установок с высоким приемным давлением.
Уровень техники
Известна ГНУ, оснащенная приемной камерой и упорным узлом с торцовым уплотнением, который не обеспечивает полной герметичности и довольно часто выходит из строя. Также наличие торцового уплотнения устанавливает комплекс ограничений по составу перекачиваемой жидкости и охране окружающей среды (см. патент РФ 2320896, публик. 27.03.2008)
Известна горизонтальная насосная установка, которая наиболее близка к описываемой по технической сущности, включающая приводной электродвигатель, связанный с насосом посредством магнитной муфты, содержащей ведущую наружную полумуфту, связанную с электродвигателем, разделительный экран и размещенную внутри разделительного экрана ведомую внутреннюю полумуфту, кинематически связанную с приводным валом насосной секции (см. патент РФ 52124, публик. 10.03.2006).
Недостатком указанной насосной установки является конструктивное увеличение продольных габаритов привода насосной установки за счет размещения промежуточной опорной гильзы между корпусом магнитной муфты и корпусом насоса.
Кроме того, такое размещение опорной гильзы препятствует циркуляции перекачиваемой жидкости в области размещения магнитной муфты, что ведет к нарушению термического режима ее работы.
Раскрытие полезной модели
Задачей, решаемой полезной моделью, является увеличение эксплуатационной надежности горизонтальной насосной установки путем улучшения термического режима работы магнитной муфты, а также снижение габаритных размеров узла магнитного привода, что позволяет применять его в уже используемых стандартных ГНУ.
Магнитный привод предназначен для передачи вращающего момента от электродвигателя к насосной секции, а также для восприятия и гашения осевой нагрузки вала, создаваемой разностью давлений в полости всасывания и в полости нагнетания насосной секции.
Магнитный привод обеспечивает полную герметичность монтажа ГНУ, что исключает использование упорной камеры и торцового уплотнения в применяемых серийных установках. Это позволяет ГНУ перекачивать химические, агрессивные к окружающей среде, взрывопожароопасные жидкости и при этом сокращаются затраты на ремонт ГНУ, поскольку отпадает необходимость в периодической замене торцового уплотнения.
Конструктивной особенностью описываемого магнитного привода является его взаимозаменяемость со стандартной упорной камерой ГНУ, что позволяет установить его на установки уже находящиеся в эксплуатации.
Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, заключается в повышении надежности работы установки и снижении трудозатрат при проведении ремонтных работ и при модернизации используемых установок путем замены уже используемых ГНУ на ГНУ с магнитной муфтой.
Указанный технический результат достигается тем, что в горизонтальной насосной установке, включающей приводной электродвигатель, кинематически связанный с горизонтальным насосом посредством магнитной муфты, содержащей ведущую наружную полумуфту, связанную с электродвигателем, разделительный экран и размещенную внутри разделительного экрана ведомую внутреннюю полумуфту, кинематически связанную с приводным валом насосной секции. Кинематическая связь ведомой полумуфты с приводным валом насосной секции выполнена в виде полого шлицевого выходного вала с центральным осевым каналом, а корпус магнитной муфты связан с приемной камерой насосной установки через переходник, в котором посредством подшипника скольжения установлен полый шлицевой выходной вал с размещенной на нем осевой опорой. Между наружной поверхностью ведомой полумуфты и внутренней поверхностью разделительного экрана образован циркуляционный канал, вход и выход которого гидравлически сообщены с полостью приемной камеры, причем выход образован центральным осевым каналом выходного вала и радиальными выходными отверстиями, выполненными в подвижной части осевой опоры.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется одним рисунком (фиг. 1), на котором схематически представлена конструкция привода с магнитной муфтой горизонтальной насосной установки.
Осуществление полезной модели
Магнитный привод предназначен для передачи вращающего момента от электродвигателя к насосной секции, а также для восприятия и гашения осевой нагрузки вала, создаваемой разностью давлений в полости всасывания и в полости нагнетания насосной секции.
Магнитный привод обеспечивает полную герметичность монтажа ГНУ, исключает необходимость применения упорной камеры и торцового уплотнения. Это позволяет ГНУ перекачивать химические, агрессивные к окружающей среде, взрывопожароопасные жидкости. Сокращаются затраты на ремонт ГНУ: отпадает необходимость в периодической замене торцового уплотнения.
Конструктивной особенностью магнитного привода является его взаимозаменяемость со стандартной упорной камерой ГНУ, что позволяет установить его на установки уже находящиеся в эксплуатации.
Крутящий момент от двигателя (на рисунке не показан), передается на вал подшипникового узла 1, на котором закреплена наружная магнитная полумуфта 2. При вращении, между наружной магнитной полумуфтой 2 и внутренней магнитной полумуфтой 3, установленной на осевой опоре 4, возникает магнитное поле, которое проходит через разделительный экран 5, и приводит в движение внутреннюю магнитную полумуфту 3. Далее крутящий момент передается на вал 6 внутренней полумуфты. Обе полумуфты 2, 3 и разделительный экран 5 размещены в наружном корпусе 7, при этом внутренняя магнитная полумуфта 3 установлена на валу 6 посредством подшипника скольжения 8. Выходной конец вала 6 посредством шлицевой муфты 9, размещенной в приемной камере 10, связан с валом насосной секции 11. Герметизация полости наружной полумуфты 2 обеспечивается за счет переходника 12, установленного между корпусом наружным 7 и приемной камерой 10.
Охлаждение привода происходит за счет циркуляции перекачиваемой среды по циркуляционному каналу, вход и выход которого гидравлически сообщены с полостью приемной камеры. Жидкость через отверстия 13 в переходнике 12 поступает под разделительный экран 5, далее проходит через центральное отверстие вала 6 внутренней полумуфты, и выбрасывается обратно в приемную камеру через радиальные отверстия в корпусе осевой опоры, за счет центробежных сил. Движение жидкости на рисунке указано стрелками.