RU2371611C1

RU2371611C1 - Multi-stage centrifugal pump

Info

Publication number: RU2371611C1
Application number: RU2008108701/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Смирнов (RU); Николай Иванович Смирнов; Николай Николаевич Смирнов (RU); Николай Николаевич Смирнов; Максим Васильевич Прожега (RU); Максим Васильевич Прожега; Сергей Федорович Горланов (RU); Сергей Федорович Горланов; Сергей Владимирович Свидерский (RU); Сергей Владимирович Свидерский
Original assignee: ООО "ИМАШресурс"
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-10-27

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed pump comprises cylindrical hollow housing accommodating shaft and set of modules. Every module comprises guide vanes and impellers fitted on the shaft with the help of thrust washers. Some of guide vanes can have wear-resistant radial-axial bearings. The latter represent a sleeve and wear-resistant axial washer fitted between aforesaid sleeve and impeller hub faces. Guide vane orifice accommodates the shaft protective sleeve arranged with the gap between its face surface and hub of impeller fitted above it. Note here that total size of gaps in every module is smaller than impeller thrust washer thickness.

EFFECT: reduced wear, simplified design and improved repairability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к многоступенчатым центробежным насосам, предназначенным для добычи нефти и перекачки других пластовых жидкостей с высоким содержанием абразива.The invention relates to the field of engineering, in particular to multistage centrifugal pumps, designed for oil production and pumping other formation fluids with a high abrasive content.

Известна конструкция многоступенчатого погружного насоса, содержащего цилиндрический полый корпус и размещенные в нем ступени, каждая из которых выполнена из установленного на валу рабочего колеса со ступицей и неподвижного направляющего аппарата, включающего лопастной диск с отверстием и наружный диск со ступицей (патент РФ №17637719 по Кл. F04D 1/06 от 23.09.1992 г.).A known design of a multi-stage submersible pump containing a cylindrical hollow body and steps housed in it, each of which is made of an impeller mounted on the shaft with a hub and a stationary guide apparatus, including a blade disk with a hole and an external disk with a hub (RF patent No. 17637719 for Cl F04D 1/06 dated 09/23/1992).

В данном насосе уменьшение износа контактирующих опорных поверхностей ротора и ступицы наружного диска направляющего аппарата достигается за счет того, что направляющие аппараты снабжены демпфирующими кольцами со сквозными окнами, выполненными из эластичного материала, а наружный диск со ступицей установлен на роторе рабочего колеса с возможностью примыкания к лопаткам направляющего аппарата.In this pump, the wear of the contacting supporting surfaces of the rotor and the hub of the outer disk of the guide vane is reduced due to the fact that the guide vanes are equipped with damping rings with through holes made of elastic material, and the outer disk with the hub is mounted on the impeller rotor with the possibility of adjoining to the blades guide vane.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции насоса и его неремонтопригодность.The disadvantage of this device is the complexity of the design of the pump and its non-repairability.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является многоступенчатый центробежный насос, содержащий цилиндрический полый корпус с размещенным в нем валом, набором модулей, каждый из которых содержит направляющие аппараты и размещенные на валу рабочие колеса, при этом направляющие аппараты чередуются с направляющими аппаратами, снабженными износостойкой радиально-осевой опорой, выполненной в виде втулки внутри ступицы направляющего аппарата и радиально-осевого износостойкого подшипника, установленного на валу (патент США №5033937 по Кл. МКИ F04D 29/02 от 23.07.1991 г.).The closest technical solution for the combination of essential features is a multistage centrifugal pump containing a cylindrical hollow body with a shaft placed in it, a set of modules, each of which contains guiding devices and impellers placed on the shaft, while the guiding devices alternate with guiding devices equipped with wear-resistant radial-axial bearing, made in the form of a sleeve inside the hub of the guide apparatus and a radial-axial wear-resistant bearing, on the shaft (US patent No. 5033937 according to Cl. MKI F04D 29/02 from 07/23/1991).

Недостатком данного насоса является сложность конструкции и его неремонтопригодность.The disadvantage of this pump is the design complexity and its non-repairability.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в уменьшении износа пар трения в ступенях центробежного насоса, упрощении конструкции с сохранением высокой надежности в условиях эксплуатации насоса для перекачки жидкостей с большим содержанием абразива и его ремонтопригодности.The problem to which the claimed invention is directed is to reduce the wear of friction pairs in the steps of a centrifugal pump, simplify the design while maintaining high reliability in the conditions of operation of the pump for pumping liquids with a high abrasive content and maintainability.

Поставленная задача решается за счет того, что в многоступенчатом центробежном насосе, содержащем цилиндрический полый корпус с размещенным в нем валом и набором модулей, каждый из которых содержит направляющие аппараты и размещенные на валу рабочие колеса с опорными шайбами, при этом направляющие аппараты чередуются с направляющими аппаратами, снабженными износостойким радиально-осевым подшипником, согласно изобретению износостойкий радиально-осевой подшипник каждого модуля выполнен в виде износостойких втулки и осевой шайбы, расположенной между торцом втулки и торцом ступицы рабочего колеса, а в отверстии направляющего аппарата, расположенного выше, на валу размещена защитная втулка вала с зазором между ее торцевой поверхностью и ступицей расположенного выше рабочего колеса, при этом суммарная величина указанных зазоров в каждом модуле меньше толщины опорной шайбы рабочего колеса.The problem is solved due to the fact that in a multistage centrifugal pump containing a cylindrical hollow body with a shaft placed in it and a set of modules, each of which contains guiding devices and impellers placed on the shaft with support washers, while the guiding devices alternate with guiding devices equipped with a wear-resistant radial-axial bearing, according to the invention, the wear-resistant radial-axial bearing of each module is made in the form of a wear-resistant sleeve and an axial washer, located between the end face of the sleeve and the end face of the impeller hub, and in the hole of the guide apparatus located above, a protective shaft sleeve is placed on the shaft with a gap between its end surface and the hub of the impeller located above, while the total size of these gaps in each module is less than the thickness of the support impeller washers.

На чертеже представлен общий вид многоступенчатого центробежного насоса.The drawing shows a General view of a multistage centrifugal pump.

Многоступенчатый центробежный насос содержит цилиндрический полый корпус 1 с размещенным в нем валом 2, направляющие аппараты 3 и размещенные на валу рабочие колеса 4. Направляющие аппараты 3 чередуются с направляющими аппаратами 5, снабженными износостойким радиально-осевым подшипником 6, состоящим из износостойкой втулки 7, расположенной внутри ступицы направляющего аппарата 5 и износостойких втулки 8 и осевой шайбы 9, расположенной между торцом втулки 8 и торцом ступицы рабочего колеса 4. В ступице направляющего аппарата 3, расположенного выше, на валу 2 размещена защитная втулка 10 с зазором «ε» между ее торцевой поверхностью и ступицей расположенного выше рабочего колеса 4. В расточке, выполненной в нижнем диске рабочих колес 4, расположены опорные шайбы 11, 12, 13 толщиной «h», через которые рабочие колеса 4 опираются на бурты направляющих аппаратов 3, 5, при этом суммарная величина указанных зазоров (ε1+ε2+ε3) в каждом модуле меньше толщины «h» опорной шайбы 11 рабочего колеса 4.The multistage centrifugal pump comprises a cylindrical hollow housing 1 with a shaft 2 located therein, guide devices 3 and impellers 4 mounted on the shaft. The guide devices 3 alternate with guide devices 5 provided with a wear-resistant radial-axial bearing 6, consisting of a wear-resistant sleeve 7 located inside the hub of the guide apparatus 5 and the wear-resistant sleeve 8 and the axial washer 9 located between the end of the sleeve 8 and the end face of the hub of the impeller 4. In the hub of the guide apparatus 3 located above, on the shaft 2 there is a protective sleeve 10 with a gap "ε" between its end surface and the hub of the impeller 4 located above. In the bore made in the lower disk of the impellers 4, supporting washers 11, 12, 13 with a thickness of "h" are located through which the impellers 4 rely on the shoulders of the guide vanes 3, 5, while the total value of these gaps (ε1 + ε2 + ε3) in each module is less than the thickness "h" of the support washer 11 of the impeller 4.

В процессе перекачки насосом жидкости с абразивом имеет место износ опорных поверхностей шайб 11, 12, 13 и по мере их изнашивания происходит одновременная выборка зазоров между ступицей рабочего колеса и защитной втулкой. Так, по мере изнашивания опорной шайбы 11 происходит выборка зазора «ε1» между ступицей рабочего колеса и защитной втулкой вала. В результате этого на опорную шайбу нижнего рабочего колеса 12 будет действовать осевая нагрузка от двух рабочих колес, а по мере изнашивания опорной шайбы 12 и выборки зазора «ε2» нагрузка с двух рабочих колес передается на опорную шайбу 13 третьего колеса с выборкой зазора «ε3». В процессе последующего изнашивания опорной шайбы 13, после выборки зазоров «ε1», «ε2» и «ε3» между ступицами рабочих колес и защитными втулками вала прекращается процесс изнашивания опорных шайб и вся осевая нагрузка передается на осевую износостойкую шайбу 9, которая находится в контакте с поверхностью 14 износостойкой втулки 7.In the process of pumping a fluid with an abrasive pump, wear of the bearing surfaces of the washers 11, 12, 13 takes place and, as they wear out, there is a simultaneous selection of gaps between the impeller hub and the protective sleeve. So, as the support washer 11 wears out, the gap “ε1” is sampled between the impeller hub and the shaft protective sleeve. As a result, the axial load from the two impellers will act on the support washer of the lower impeller 12, and as the support washer 12 wears out and the clearance “ε2” is worn, the load from the two impellers is transferred to the support washer 13 of the third wheel with the clearance selection “ε3” . In the process of subsequent wear of the thrust washer 13, after sampling the clearances "ε1", "ε2" and "ε3" between the hubs of the impellers and the protective sleeve of the shaft, the process of wear of the thrust washers ceases and all axial load is transferred to the axial wear-resistant washer 9, which is in contact with the surface 14 of the wear sleeve 7.

Подбор толщины опорных шайб рабочих колес и наличие зазоров между торцевой поверхностью защитных втулок и ступицами рабочих колес, при которых суммарная величина указанных зазоров меньше толщины опорной шайбы, позволяет исключить взаимное изнашивание поверхностей бурта направляющих аппаратов с торцевой поверхностью рабочего колеса.The selection of the thickness of the supporting washers of the impellers and the presence of gaps between the end surface of the protective bushes and the hubs of the impellers, in which the total value of these gaps is less than the thickness of the supporting washer, eliminates the mutual wear of the surfaces of the shoulder of the guide vanes with the end surface of the impeller.

В конечном итоге это позволяет упростить конструкцию центробежного насоса с сохранением высокой надежности и обеспечить его ремонтопригодность путем простой замены опорных шайб рабочего колеса.Ultimately, this simplifies the design of the centrifugal pump while maintaining high reliability and ensures its maintainability by simply replacing the impeller washers.

Claims

A multistage centrifugal pump containing a cylindrical hollow housing with a shaft placed in it and a set of modules, each of which contains guiding devices and impellers mounted on the shaft with support washers, while the guiding devices alternate with guiding devices equipped with a wear-resistant radial-axial bearing, characterized the fact that the wear-resistant radial-axial bearing of each module is made in the form of a sleeve and a wear-resistant axial washer located between the end of the sleeve and the end of the hub of the impeller, and in the hole of the guide apparatus located above, on the shaft there is a protective sleeve of the shaft with a gap between its end surface and the hub of the impeller located above, while the total size of these gaps in each module is less than the thickness of the impeller washer.