RU2362910C1

RU2362910C1 - Inclined-rotor stage

Info

Publication number: RU2362910C1
Application number: RU2008127735/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Анохин (RU); Владимир Дмитриевич Анохин
Original assignee: Владимир Дмитриевич Анохин
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2009-07-27

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention refers to pump engineering and concerns an inclined-rotor stage design of a multistage pump for oil and other fluid production. A pump stage comprises disk 1 rotor and starter 6. Disk 1 is provided with pump intake 2, blades 3, closed-type blade channels of a centrifugal wheel and ring socket with blades 5 mounted inside. Starter 6 has input 7 and output 8, and free annular channel 9 opposed to the ring socket with blades 5 to form a peripheral part of the stage with air intake 10 and pump discharge 11. Besides, starter 6 comprises collection chamber 12 connecting pumping zone 13 of a centrifugal part of the stage formed by the centrifugal wheel and starter 6, and the air intake of the peripheral part of the stage. Pump intake 2 of the centrifugal parts of the stage and the ring socket with in-built blades 5 of the peripheral part of the stage are provided from side opposites of disk 1. Free annular channel 9 is equipped with a divider. Collection chamber 12 and output 8 of the stage are annular, while pump discharge 11 is axial. The air intake of the peripheral part of the stage and the output are aligned from periphery to the centre.

EFFECT: invention aims at production of a packaged effective stage with high efficiency, generating high pressure.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения и касается конструкции центробежно-вихревой ступени насоса, преимущественно погружного многоступенчатого насоса, используемого при добыче нефти и других текучих сред из скважин.The invention relates to the field of pump engineering and for the design of a centrifugal-vortex pump stage, mainly a submersible multi-stage pump used in the extraction of oil and other fluids from wells.

Известна центробежная ступень скважинного насоса, содержащая ротор в виде центробежного колеса открытого типа, на периферии диска которого выполнены выемки, образующие подобие лопаток, и статор в виде направляющего аппарата с лопатками, на диске которого, обращенного к диску колеса, напротив выемок последнего, также выполнены аналогичные выемки [RU 2193692 С1 (ОАО «БОРЕЦ»), 27.11.2002]. Выемки статора образуют с выемками ротора вихревое кольцо - тороидальный вихрь, способствующий повышению напора насоса на малых расходах и повышению эффективности перемешивания жидкости с газовыми включениями нефти и дробления газовых пузырей.A well-known centrifugal stage of a borehole pump containing a rotor in the form of an open-type centrifugal wheel, on the periphery of the disk of which there are recesses forming a similarity to the vanes, and a stator in the form of a guide apparatus with vanes, on the disk of which, facing the wheel disk, opposite the recesses of the latter, are also made similar recesses [RU 2193692 C1 (OJSC BORETS), 11.27.2002]. The stator recesses form a vortex ring with a recess of the rotor - a toroidal vortex, which increases the pump head at low flow rates and increases the efficiency of mixing the liquid with gas inclusions of oil and crushing gas bubbles.

Однако известная ступень имеет недостаточно высокие показатели, т.к. напор вихревого кольца не распространяется на весь перекачиваемый поток.However, the known step has not high enough indicators, because the pressure of the vortex ring does not extend to the entire pumped stream.

Наиболее близкой к изобретению является центробежно-вихревая ступень насоса, содержащая ротор в виде диска, в котором выполнены всасывающее отверстие, лопатки и межлопаточные каналы центробежного колеса закрытого типа и кольцевое углубление с установленными в нем лопатками, и статор с входом и выходом и свободным кольцевым каналом, расположенным напротив кольцевого углубления с лопатками с образованием вихревой части ступени, имеющей всасывающее и нагнетательное окна, при этом в статоре также выполнена сборная камера, сообщающая зону нагнетания центробежной части ступени, образованной центробежным колесом и статором, и всасывающее окно вихревой части ступени [US 1805765 A (AMES PUMP COMPANY INC.), 19.05.1931].Closest to the invention is a centrifugal-vortex pump stage containing a rotor in the form of a disk in which a suction hole, blades and interscapular channels of a centrifugal wheel of a closed type and an annular recess with blades installed in it, and a stator with an inlet and an outlet and a free ring channel are made located opposite the annular recess with the blades with the formation of the vortex part of the stage, with suction and discharge windows, while the stator also has a prefabricated chamber communicating the zone forcing the centrifugal part of the stage formed by the centrifugal wheel and the stator, and the suction window of the vortex part of the stage [US 1805765 A (AMES PUMP COMPANY INC.), 05/19/1931].

Однако в известной ступени центробежная и вихревая части расположены коаксиально - ступень имеет увеличенный радиальный габарит, а потому насос, собранный из таких ступеней не может быть использован для работы в скважинах.However, in the known stage, the centrifugal and vortex parts are located coaxially - the stage has an increased radial dimension, and therefore a pump assembled from such stages cannot be used for work in wells.

Задача изобретения состоит в создании компактной эффективной ступени, имеющей высокий КПД и создающей высокий напор.The objective of the invention is to create a compact effective stage with high efficiency and creating high pressure.

Технический результат достигается тем, что в центробежно-вихревой ступени насоса, содержащей ротор в виде диска, в котором выполнены всасывающее отверстие, лопатки и межлопаточные каналы центробежного колеса закрытого типа и кольцевое углубление с установленными в нем лопатками, и статор с входом и выходом и свободным кольцевым каналом, расположенным напротив кольцевого углубления с лопатками с образованием вихревой части ступени, имеющей всасывающее и нагнетательное окна, при этом в статоре также выполнена сборная камера, сообщающая зону нагнетания центробежной части ступени, образованной центробежным колесом и статором, и всасывающее окно вихревой части ступени, согласно изобретению всасывающее отверстие центробежной части ступени и кольцевое углубление с установленными в нем лопатками вихревой части ступени расположены с противоположных сторон диска, свободный кольцевой канал снабжен разделителем, сборная камера и выход ступени выполнены кольцевыми, нагнетательное окно - осевым, а всасывающее окно вихревой части ступени и выход ориентированы от периферии к центру.The technical result is achieved by the fact that in the centrifugal-vortex stage of the pump, containing a rotor in the form of a disk, in which a suction hole, blades and interscapular channels of a centrifugal wheel of a closed type and an annular recess with blades installed in it, and a stator with an input and output and free an annular channel located opposite the annular recess with the blades with the formation of the vortex part of the stage, with suction and discharge windows, while the stator also has a prefabricated chamber communicating the injection zone of the centrifugal part of the stage formed by the centrifugal wheel and the stator, and the suction window of the vortex part of the stage, according to the invention, the suction hole of the centrifugal part of the stage and the annular recess with the vanes of the vortex part of the stage installed in it are located on opposite sides of the disk, the free annular channel is equipped with a separator, prefabricated the chamber and the stage exit are circular, the injection window is axial, and the suction window of the vortex part of the stage and the exit are oriented from the periphery to the center ntru.

В статоре может быть выполнено дополнительное осевое нагнетательное окно вихревой части ступени, а свободный кольцевой канал снабжен дополнительным разделителем.An additional axial discharge window of the vortex part of the stage can be made in the stator, and a free annular channel is provided with an additional separator.

Статором и ротором со стороны центробежной части ступени может быть образована разгрузочная камера, сообщенная с зоной нагнетания вихревой части ступени посредством каналов, выполненных в лопатках центробежного колеса.The stator and rotor from the side of the centrifugal part of the stage can be formed unloading chamber in communication with the discharge zone of the vortex part of the stage through channels made in the blades of the centrifugal wheel.

На фиг.1 изображена центробежно-вихревая ступень насоса в сборе с другими ступенями.Figure 1 shows the centrifugal-vortex stage of the pump assembly with other stages.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.Figure 2 is a section aa in figure 1.

На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1 с одним разделителем.Figure 3 is a section bB in figure 1 with one separator.

На фиг.4 - то же, с двумя разделителями.Figure 4 is the same with two separators.

Центробежно-вихревая ступень погружного насоса содержит ротор в виде диска 1, в котором выполнены всасывающее отверстие 2, лопатки 3 и межлопаточные каналы центробежного колеса закрытого типа и кольцевое углубление 4 с установленными в нем лопатками 5, и статор 6. В статоре 6 выполнены вход 7 и выход 8 ступени и свободный кольцевой канал 9, расположенный напротив кольцевого углубления 4 с лопатками 5 с образованием вихревой части ступени. Вихревая часть ступени имеет всасывающее и нагнетательное окна 10, 11. В статоре 6 также выполнена сборная камера 12, сообщающая зону нагнетания 13 центробежной части ступени, образованной центробежным колесом и статором 6, и всасывающее окно 10 вихревой части ступени. Всасывающее отверстие 2 центробежной части ступени и кольцевое углубление 4 с установленными в нем лопатками 5 вихревой части ступени расположены с противоположных сторон диска 1. Свободный кольцевой канал 9 снабжен разделителем 14. Сборная камера 12 и выход 8 ступени выполнены кольцевыми, нагнетательное окно 11 - осевым, а всасывающее окно 10 вихревой части ступени и выход ориентированы от периферии к центру.The centrifugal-vortex stage of the submersible pump contains a rotor in the form of a disk 1, in which a suction hole 2, blades 3 and interscapular channels of a centrifugal wheel of a closed type and an annular recess 4 with blades 5 installed in it and a stator 6 are made. In the stator 6, the input 7 and the exit 8 of the stage and the free annular channel 9 located opposite the annular recess 4 with the blades 5 with the formation of the vortex part of the stage. The vortex part of the stage has a suction and discharge windows 10, 11. The stator 6 also has a prefabricated chamber 12, which informs the discharge zone 13 of the centrifugal part of the stage formed by the centrifugal wheel and the stator 6, and the suction window 10 of the vortex part of the stage. The suction hole 2 of the centrifugal part of the stage and the annular recess 4 with the blades 5 installed in it of the vortex part of the stage are located on opposite sides of the disk 1. The free annular channel 9 is equipped with a separator 14. The collection chamber 12 and the outlet 8 of the stage are circular, the discharge window 11 is axial, and the suction window 10 of the vortex part of the stage and the output are oriented from the periphery to the center.

В статоре 6 выполнены дополнительные осевое нагнетательное окно 15 и всасывающее окно 16 вихревой части ступени, а свободный кольцевой канал снабжен дополнительным разделителем 17.In the stator 6, additional axial discharge window 15 and a suction window 16 of the vortex part of the stage are made, and the free annular channel is equipped with an additional separator 17.

Статором 6 и ротором со стороны центробежной части ступени образована разгрузочная камера 18, сообщенная с зоной нагнетания вихревой части ступени посредством каналов 19, выполненных в лопатках 3 центробежного колеса.The stator 6 and the rotor from the side of the centrifugal part of the stage formed a discharge chamber 18, in communication with the discharge zone of the vortex part of the stage through channels 19 made in the blades 3 of the centrifugal wheel.

При работе насоса перекачиваемая среда поступает на вход 7 ступени и лопатками 3 центробежного колеса нагнетается в зону нагнетания 13, откуда поступает в сборную камеру статора 6. Далее через всасывающее окно 10 или окна 10, 16 среда нагнетается в свободный кольцевой канал 9, в котором за счет взаимодействия с лопатками 5 вихревой части ступени получает дополнительное приращение энергии по мере перемещения по каналу 9. При подходе к разделителю 14 или разделителям 14, 17 среда тормозится, кинетическая энергия частично переходит в энергию давления, и среда под давлением через нагнетательное окно 11 или нагнетательные окна 11, 15 и кольцевой выход 8 поступает в следующую ступень.When the pump is running, the pumped medium enters the 7th stage inlet and is blown by 3 centrifugal wheels into the discharge zone 13, from where it enters the stator collection chamber 6. Then, through the suction window 10 or windows 10, 16, the medium is pumped into a free annular channel 9, in which due to the interaction with the blades 5 of the vortex part of the stage, it receives an additional energy increment as it moves along the channel 9. When approaching the separator 14 or the separators 14, 17, the medium is inhibited, the kinetic energy partially transforms into pressure energy, and the medium under pressure through the injection window 11 or the injection window 11, 15 and the annular outlet 8 enters the next stage.

Claims

1. A centrifugal-vortex pump stage containing a rotor in the form of a disk in which a suction hole, blades and interscapular channels of a closed-type centrifugal wheel and an annular recess with vanes installed in it are made, and a stator with an inlet and an outlet and a free annular channel located opposite an annular recess with blades with the formation of the vortex part of the stage having a suction and discharge windows, while the stator also has a prefabricated chamber communicating the discharge zone of the centrifugal part of the stage formed by a centrifugal wheel and a stator, and a suction window of the vortex part of the stage, characterized in that the suction hole of the centrifugal part of the stage and the annular recess with the blades of the vortex part of the stage installed in it are located on opposite sides of the disk, a free annular channel is equipped with a separator, a collection chamber and an outlet the stages are circular, the injection window is axial, and the suction window of the vortex part of the stage and the outlet are oriented from the periphery to the center.

2. The stage according to claim 1, characterized in that the stator has an additional axial discharge window of the vortex part of the stage, and the free annular channel is equipped with an additional separator.

3. The stage according to claim 1, characterized in that the stator and rotor from the side of the centrifugal part of the stage formed a discharge chamber in communication with the discharge zone of the vortex part of the stage through channels made in the blades of the centrifugal wheel.