НЕФТЯНОЙ НАСОС УНИВЕРСАЛЬНЫЙ С МЕХАНИЧЕСКОЙ ИЛИ МАГНИТНОЙ МУФТОЙ

Полезная модель относится к области насосостроения.
Известен центробежный нефтяной насос, содержащий корпус, крышку, подшипниковую опору, вал с рабочим колесом, установленный в радиальных и осевых подшипниках скольжения, два торцовых уплотнения, одно из которых установлено перед рабочим колесом и обращено к нему выходной частью, другое на выходе вала из опоры. Насос, описанной конструкции, выполняется вертикальным (Центробежный нефтяной насос. ПМ №27414).
Размещение торцового уплотнения обращенным выходной частью к рабочему колесу определяет ряд недостатков такого насоса. Нефтяные насосы эксплуатируются при широком диапазоне давлений на входе. Во избежание раскрытия размещенного перед рабочим колесом торцового уплотнения в полости опоры должно поддерживаться более высокое давление, чем давление на входе в насос, что требует дополнительного оборудования и затрат на него. Большее, чем на входе в насос, давление охлаждающего и смазывающего подшипники скольжения продукта приводит к его утечке в перекачиваемый продукт и к неконтролируемой и значительной его утечке при выходе из строя уплотнения и к необоснованному нагружению обоих уплотнений, что приводит к более интенсивному их износу. При утечке охлаждающего продукта в горячий перекачиваемый произойдет его вскипание в рабочем колесе и срыв работы насоса. Для обеспечения циркуляции смазывающего и охлаждающего продукта через подшипниковый узел в этом насосе необходим внешний побудитель его расхода. Таким образом, недостатком конструкции является пониженная надежность и повышенные капитальные и эксплуатационные затраты.
Известен нефтяной насос с магнитнрй муфтой, содержащий корпус, крышку, подшипниковую опору, вал с рабочим колесом, установленный в радиальных и осевых подшипниках скольжения, торцовое уплотнение перед рабочим колесом и магнитную муфту с герметизирующим стаканом, (Герметичный нефтяной насос с магнитным приводом. ПМ №91120).
К недостаткам конструкции насоса относятся невозможность осуществить независимую от внешних побудителей расхода циркуляцию смазывающего и охлаждающего продукта через подшипники и муфту, невозможность осуществить раздельное охлаждение и смазку подшипников скольжения и охлаждения муфты, что диктуется различием функций охлаждения и смазывания. Устранение перечисленных недостатков позволит расширить область эффективной и надежной эксплуатации насоса.
Задачей, решаемой предлагаемым техническим устройством, является обеспечение допустимой условиями эксплуатации герметичности насоса при повышенной надежности его работы и при пониженных капитальных и эксплуатационных затратах.
Допустимая герметичность зависит от физико-химических свойств перекачиваемого продукта и требований окружающей обстановки и может характеризоваться абсолютным отсутствием утечек, наличием минимальных утечек при нормальном и аварийном режимах работы, либо минимальными утечками при нормальном режиме. Технически эти требования выражаются в применении магнитной муфты, в том числе, и с герметизирующим стаканом, двойного или одинарного торцовых уплотнений.
Повышенная надежность обеспечивается предотвращением внешних и внутренних поломок при заклинивании вала насоса применением магнитной муфты, в том числе и без герметизирующего стакана, предотвращением внутренних поломок путем снижения нагрузок на узлы насоса, возможностью раздельного охлаждения муфты и смазки и охлаждения подшипников скольжения.
Пониженные капитальные и эксплуатационные затраты обеспечиваются организацией потоков смазывающей и охлаждающей жидкостей, исключающей дополнительное внешнее оборудование, побуждающее потоки к циркуляции.
Полезная модель универсального нефтяного насоса с магнитной или механической муфтой, соответствующая решаемой задаче, имеет следующую совокупность существенных признаков: муфту на конце вала, установленного в радиальных и осевых подшипниках скольжения, полость проточной части с рабочим колесом, каналы в деталях насоса для подвода, отвода и обеспечения циркуляции охлаждающего и смазывающего продуктов, двойное тандемного типа или одинарное уплотнение с узлом осевого и радиального импеллеров, обращенное к рабочему колесу входной частью, подшипники скольжения при исполнении с тандемным уплотнением частично или полностью размещенные во внутренней полости уплотнения между узлом импеллеров и входной парой трения или полностью размещенные в полости проточной части между рабочим колесом и уплотнением, или при исполнении с одинарным уплотнением полностью или частично размещенные между муфтой и узлом радиального и осевого импеллеров или полностью размещенные в полости проточной части между рабочим колесом и уплотнением.
Полезная модель нефтяного насоса, обеспечивающая полную герметичность, выполняется с магнитной муфтой и встроенным в нее герметизирующим стаканом и узлом радиального и осевого импеллера. При этом при выполнении насоса с тандемным уплотнением реализуется возможностью раздельного охлаждения муфты и смазки и охлаждения подшипников скольжения при пониженном давлении и, следовательно, при пониженных нагрузках на узлы насоса, и циркуляция продуктов осуществляется без дополнительного внешнего оборудования за счет узлов импеллеров. При выполнении насоса с одинарным уплотнением реализуется возможностью смазки и охлаждения подшипников скольжения и муфты при пониженном давлении и, следовательно, при пониженных нагрузках на узлы насоса, и циркуляция продуктов осуществляется без дополнительного внешнего оборудования за счет узлов импеллеров.
При выполнении насоса с магнитной муфтой, с тандемным или одинарным уплотнением и с герметизирующим стаканом последний может служить для сбора и смыва утечек через уплотнение.
При выполнении насоса с механической муфтой целесообразно применить дисковую муфту как наиболее уравновешенную. При этом при выполнении насоса с тандемным или одинарным уплотнением реализуется возможностью смазки и охлаждения подшипников скольжения при пониженном давлении и, следовательно, при пониженных нагрузках на узлы насоса, и циркуляция продуктов осуществляется без дополнительного внешнего оборудования за счет узлов импеллеров.
Универсальность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в зависимости от требований к условиям эксплуатации насос может быть выполнен с магнитной муфтой или с механической и при этом совокупность существенных признаков сохраняется.
В зависимости от конструкции проточной части насоса, например при отсутствии снимающего радиальную нагрузку на вал направляющего аппарата, в полости проточной части между рабочим колесом и уплотнением целесообразно выполнить радиальный подшипник, а в полости тандемного уплотнения выполнить сдвоенный осевой подшипник.
Для насоса с горизонтальным расположением вала наиболее подходящим является тандемное уплотнение типа ДНМ02 или ДНМ04. Эти уплотнения имеют узел радиального и осевого импеллеров и к их эксплуатации не предъявляются повышенные требования к несоосности и отклонению от перпендикулярности, так как имеют удлиненные подпружиненные невращающиеся обоймы, способные выбрать названные отклонения в положении вала в подшипниках скольжения при монтаже и изменяющиеся в процессе эксплуатации без потери герметичности уплотнения.
Одинарное уплотнение типа БО так же имеет удлиненную невращающуюся обойму и импеллер.
Для уменьшения длины насоса может быть применена магнитная муфта с радиальным расположением магнитов
На фис.1 представлен пример нефтяного насоса в исполнении с магнитной муфтой, двойным уплотнением тандемного типа, обращенным к рабочему колесу входной частью, и размещенными частично во внутренней полости уплотнения подшипниками скольжения по п.1 формулы полезной модели.. На месте магнитной муфты может быть установлена механическая муфта, что соответствует названию полезной модели.
Насос содержит магнитную муфту 1, размещенную на конце вала 2, установленного в радиальных 3 и осевых 4 подшипниках скольжения, каналы 5, двойное торцовое уплотнение 6, во внутренней полости которого размещены два радиальных 3 (верхняя половина рисунка) или один радиальный 3 и один сдвоенный осевой 4 подшипники скольжения (нижняя половина рисунка). По одному подшипнику осевому или радиальному размещено в полости проточной части насоса пред рабочим колесом 7. Уплотнение имеет узел радиального и осевого импеллеров 8.
На фиг.2 представлен пример исполнения универсального нефтяного насоса по пунктам 1 и 2 формулы полезной модели. Такая конструкция соответствует требованию эксплуатировать насос с абсолютным отсутствием утечек перекачиваемого продукта и обеспечивает повышенную надежность и пониженные эксплуатационные затраты.
Насос содержит магнитную муфту 1, размещенную на конце вала 2, установленного в радиальных 3 и осевых 4 подшипниках скольжения, каналы 5, одинарное торцовое уплотнение 6, размещенный за уплотнением узел радиального и осевого импеллеров 8, два радиальных 3 (верхняя половина фигуры) или один радиальный 3 и один осевой 4 подшипники скольжения (нижняя половина фигуры), размещенные между узлом импеллеров и муфтой. По одному подшипнику осевому или радиальному размещено в полости проточной части насоса перед рабочим колесом 7.
На фиг.3 представлен пример нефтяного насоса в исполнении с магнитной муфтой, одинарным уплотнением с узлом радиального и осевого импеллеров, обращенным к рабочему колесу входной частью, и подшипниками размещенными в полости проточной части между рабочим колесом и уплотнением по п.7 формулы полезной модели. На месте магнитной муфты может быть установлена механическая муфта, что соответствует названию полезной модели.
Насос содержит магнитную муфту 1, размещенную на конце вала 2, установленного в радиальных 3 и осевых 4 подшипниках скольжения, каналы 5, одинарное торцовое уплотнение 6, узел радиального и осевого импеллеров 8, между рабочим колесом 7 и уплотнением размещены подшипники скольжения - два радиальных 3 и один осевой 4 (верхняя половина фигуры) или один осевой 4 между двумя радиальными 3 (нижняя половина фигуры).
На фиг.4 представлен пример нефтяного насоса по п.9 формулы полезной модели в исполнении с магнитной муфтой, герметизирующим стаканом и узлом радиального и осевого импеллеров в полости муфты, одинарным уплотнением с узлом радиального и осевого импеллеров, обращенным к рабочему колесу входной частью, и подшипниками размещенными в полости проточной части между рабочим колесом и уплотнением.
Насос содержит магнитную муфту 1, размещенную на конце вала 2, установленного в радиальных 3 и осевых 4 подшипниках скольжения, каналы 5, одинарное торцовое уплотнение 6, узел радиального и осевого импеллеров 8, между рабочим колесом 7 и уплотнением радиальные 3 и осевой 4 подшипники скольжения.. В полости муфты установлен герметизирующий стакан 9 и узел радиального и осевого импеллеров 10.
На фиг.5 представлен пример нефтяного насоса по п.10 формулы полезной модели в исполнении с магнитной муфтой, герметизирующим стаканом и одинарным уплотнением, обращенным к рабочему колесу входной частью, размещенным за ним
узлом радиального и осевого импеллеров, и подшипниками, размещенными частично между узлом импеллеров и муфтой, и частично в полости проточной части между рабочим колесом и уплотнением.
Насос содержит магнитную муфту 1, размещенную на конце вала 2, установленного в радиальных 3 и осевых 4 подшипниках скольжения, каналы 5, одинарное торцовое уплотнение 6, узел радиального и осевого импеллеров 8, между рабочим колесом 7 и уплотнением радиальные 3 и осевой 4 подшипники скольжения.. В полости муфты установлен герметизирующий стакан 9.
При работе насоса смазывающий и охлаждающий подшипники скольжения и муфту продукт в зависимости от размещения подшипников, применяемой муфты и торцового уплотнения может иметь три, два или один поток и быть общим или раздельным для подшипников и муфты. В частности, на фиг.1, 4 и 5 по два потока - в полости проточной части и в полости двойного торцового уплотнения, в полости проточной части и в полости муфты отдельно от подшипников и в полости проточной части и общий для муфты и подшипников, на фиг.2 потока три - в полости проточной части, в полости двойного торцового уплотнения и в полости муфты раздельно для подшипников и муфты, на фиг.3 - один поток для подшипников в полости проточной части. Продукты, протекающие в потоках, могут быть разными, в том числе и перекачиваемый продукт.
В полости проточной части охлаждающим и смазывающим является перекачиваемым продуктом имеет давление, равное давлению на входе в насос, которое может быть высоким. В полости за одинарным торцовым уплотнением, в полости муфты и в полости двойного торцового уплотнения тандемного типа давление охлаждающего продукта всегда ниже давления на входе в насос и может быть любым от атмосферного до давления в полости проточной части.
Пониженное давление позволяет предотвратить проникновение охлаждающего и смазывающего продукта в перекачиваемый, снизить нагрузку на узлы насоса (уплотнения, герметизирующий стакан, корпус) и, тем самым, повысить надежность насоса.
Наличие импеллеров позволяет обеспечить независимую циркуляцию охлаждающего продукта через муфту, охлаждающего и смазывающего продукта через подшипники, не прибегая при этом к внешним побудителям расхода. Пониженное относительно давления нагнетания давление в полостях размещения муфты и подшипников допускает использование перекачиваемого продукта для охлаждения и смазки муфты и подшипников перекачиваемым продуктом не прибегая при этом к внешним побудителям расхода, что снижает капитальные и эксплуатационные затраты.