Рабочее колесо погружного центробежного насоса

Рабочее колесо погружного центробежного насоса

Реферат

 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в вертикальных погружных насосных агрегатах, предназначенных для подъема жидкости из скважин или закачки жидкости в скважину. Рабочее колесо содержит основной и покрывной диски 1 и 3, между которыми размещен профильный диск 5, выполненный с чередующимися передними и задними выступающими поверхностями. Передние выступающие поверхности жестко соединены с покрывным диском 3, задние выступающие поверхности жестко соединены с основным диском 1, лопасти рабочего колеса образованы боковыми поверхностями профильного диска, а проточная часть 7 образована выступающими поверхностями профильного диска 5 и чередующимися секторами внутренних поверхностей основного 1 и покрывного 3 дисков. Профильный диск 5 может быть выполнен методом штамповки, а жесткое соединение выступающих поверхностей профильного диска с основным 1 и покрывным 3 дисками может быть выполнено посредством сварки, пайки или склейки. Изобретение направлено на создание рабочего колеса погружного центробежного насоса, конструкция которого позволяет снизить трудоемкость за счет упрощения технологии изготовления, снизить металлоемкость и повысить КПД. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в вертикальных насосных агрегатах, предназначенных для подъема жидкости из скважин или закачки жидкости в скважину.

В настоящее время в погружных центробежных насосах, предназначенных для подъема жидкости из скважин, используются рабочие колеса закрытого и открытого типов (Богданов Н.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. М.: Недра, 1968, с. 46-50, 110-122; описание к патенту США 6276899 В1, МПК⁷ F 01 D 5/22, 21.08.2001).

Рабочее колесо погружного центробежного насоса закрытого типа содержит ступицу, основной и покрывной диски, между которыми размещены лопасти, образующие в междисковом пространстве проточную часть рабочего колеса. При этом основной диск закреплен на ступице колеса, а покрывной диск выполнен с центральным кольцевым каналом для поступления жидкости в проточную часть рабочего колеса.

Недостатком известной конструкции рабочего колеса закрытого типа является высокая трудоемкость изготовления, обусловленная использованием литья и последующей механической обработки.

Кроме того, при изготовлении рабочего колеса методом литья невозможно добиться выполнения лопастей с тонким профилем (менее 2 мм) и низкой шероховатостью поверхностей проточной части, а именно эти параметры влияют на гидродинамическую эффективность ступени насоса.

Кроме того, рабочие колеса, полученные методом литья, имеют большую массу и при работе насоса за счет дисбаланса масс, создаваемого размещенными на валу колесами, возникает значительная вибрация, которая приводит к снижению надежности и сокращению срока службы насоса.

Известно сварное рабочее колесо центробежного компрессора, содержащее несущий и покрывной диски, выполненные с частями лопаток, к которым приварены средние части лопаток, каждая из которых выполнена штамповкой (описание к авторскому свидетельству СССР №1116223 А, МПК F 04 D 29/28, 30.09.1984).

Недостатком известной конструкции рабочего колеса является значительная трудоемкость его изготовления из-за присутствия операций фрезерования частей лопаток на несущем и покрывном дисках и зачистки сварных швов.

В качестве прототипа выбрано рабочее колесо насоса, описанное в патенте США №6276899 В1, МПК F 01 D 5/22, 21.08.2001, которое состоит из основного диска со ступицей, покрывного диска, выполненного с центральным кольцевым каналом для поступления жидкости, и лопастей, размещенных между основным и покрывным дисками.

Недостаток данной конструкции рабочего колеса заключается в том, что для получения венца лопастей приходится выбирать металл, заполняющий межлопастные каналы, а учитывая сложную геометрию проточной части рабочего колеса, эта операция значительно усложняет технологию изготовления и не обеспечивает выполнение лопастей с тонким профилем.

Задачей предлагаемого изобретения является создание рабочего колеса погружного центробежного насоса, конструкция которого позволяет снизить трудоемкость за счет упрощения технологии изготовления, снизить металлоемкость и повысить КПД.

Указанный технический результат достигается тем, что в рабочем колесе погружного центробежного насоса, содержащем ступицу, основной и покрывной диски с размещенными между ними лопастями, причем основной диск закреплен на ступице колеса, а покрывной диск выполнен с центральным кольцевым каналом для поступления жидкости в проточную часть рабочего колеса, согласно изобретению между основным и покрывным дисками размещен профильный диск, выполненный с чередующимися передними и задними выступающими поверхностями, передние выступающие поверхности жестко соединены с покрывным диском, задние выступающие поверхности жестко соединены с основным диском, лопасти рабочего колеса образованы боковыми поверхностями профильного диска, а проточная часть образована выступающими поверхностями профильного диска и чередующимися секторами внутренних поверхностей основного и покрывного дисков.

При этом профильный диск может быть выполнен методом штамповки, а жесткое соединение выступающих поверхностей профильного диска с основным и покрывным дисками может быть выполнено посредством сварки, пайки или склейки.

Сущность предложенного изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 представлен общий вид рабочего колеса;

на фиг.2 представлена ступень центробежного насоса (рабочее колесо в сборе с направляющим аппаратом);

на фиг.3 представлен профильный диск;

на фиг.4 изображена развертка профильного диска.

Рабочее колесо погружного центробежного насоса состоит из основного диска 1, закрепленного на ступице 2, и покрывного диска 3, имеющего входной кольцевой канал 4 для поступления жидкости. Между основным и покрывным дисками 1 и 3 размещен профильный диск 5, который представляет собой чередующиеся передние А и задние В выступающие поверхности.

Покрывной, профильный и основной диски соответственно 3, 5 и 1 жестко закреплены друг с другом по поверхностям профильного диска А и В. При этом боковые поверхности С профильного диска 5 образуют лопасти 6 рабочего колеса (фиг.1, 2), которые совместно с выступающими поверхностями А и В профильного диска и чередующимися секторами внутренних поверхностей основного и покрывного дисков 1 и 3 формируют проточную часть 7 рабочего колеса.

Основной диск 1, покрывной диск 3 и профильный диск 5 изготовлены методом штамповки из листового металла.

Соединение выступающих поверхностей А и В профильного диска 5 с основным и покрывным дисками 1, 3 осуществляется сваркой, пайкой или склейкой.

Изготовленное рабочее колесо собирают с направляющим аппаратом 8 и с помощью ступицы 2 закрепляют на валу 9 центробежного насоса.

При работе центробежного насоса поток жидкости поступает к рабочему колесу и, обтекая лопасти 6, перемещается по проточной части 7, получая приращение энергии. Для преобразования кинетической энергии в энергию давления выходящая из рабочего колеса жидкость направляется в каналы направляющего аппарата 8 и далее на выход насоса.

Таким образом, предложенная конструкция позволяет в процессе изготовления рабочего колеса погружного центробежного насоса отказаться от литья, использовать более технологичный метод штамповки и тем самым значительно повысить коэффициент использования материала.

Кроме того, метод штамповки позволяет изготавливать лопасти рабочего колеса с минимально тонким профилем, что приводит к снижению сопротивления потоку жидкости и, как следствие, к повышению КПД.

Формула изобретения

1. Рабочее колесо погружного центробежного насоса, содержащее ступицу, основной и покрывной диски с размещенными между ними лопастями, причем основной диск закреплен на ступице колеса, а покрывной диск выполнен с центральным кольцевым каналом для поступления жидкости в проточную часть рабочего колеса, отличающееся тем, что между основным и покрывным дисками размещен профильный диск, выполненный с чередующимися передними и задними выступающими поверхностями, передние выступающие поверхности жестко соединены с покрывным диском, задние выступающие поверхности жестко соединены с основным диском, лопасти рабочего колеса образованы боковыми поверхностями профильного диска, а проточная часть образована выступающими поверхностями профильного диска и чередующимися секторами внутренних поверхностей основного и покрывного дисков.

2. Рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что профильный диск выполнен методом штамповки.

3. Рабочее колесо по п.1 или 2, отличающееся тем, что жесткое соединение выступающих поверхностей профильного диска с основным и покрывным дисками выполнено посредством сварки.

4. Рабочее колесо по п.1 или 2, отличающееся тем, что жесткое соединение выступающих поверхностей профильного диска с основным и покрывным дисками выполнено посредством пайки.

5. Рабочее колесо по п.1 или 2, отличающееся тем, что жесткое соединение выступающих поверхностей профильного диска с основным и покрывным дисками выполнено посредством склейки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4