Направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса

Полезная модель относится к области насосостроения, а именно к рабочим органам скважинных нефтяных насосов, более конкретно, к конструкциям их направляющих аппаратов с малыми поперечными (диаметральными) размерами. Направляющий аппарат состоит из верхнего и нижнего диска, между которыми расположены каналы направляющего аппарата, образованные смежными лопатками, приемного периферийного кольцевого канала, входного поворотного участка и выпускного канала, направляющего поток жидкости в каналы рабочего колеса. При этом проекция средней линии канала, на меридиональную плоскость представляет собой логарифмическую спираль, расположенную так, что касательная к ней в зоне входа в направляющий аппарат параллельна оси вращения рабочего колеса. Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности работы направляющего аппарата. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Полезная модель относится к области насосостроения, а именно к рабочим органам скважинных нефтяных насосов, более конкретно, к конструкциям их направляющих аппаратов с малыми поперечными (диаметральными) размерами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса, включающий нижний и верхний диски, между которыми расположены каналы направляющего аппарата, образованные смежными лопатками, входной поворотный участок с установленными в нем фигурными лопаточными элементами, выпускной канал, приемный периферийный кольцевой канал, размещенный между предыдущим рабочим колесом и торцами фигурных лопаточных элементов (см. патент РФ RU 2403457 C2, опуб. 10.11.2010).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы в результате большого падения скорости жидкости, движущейся в межлопаточных каналах направляющего аппарата из-за резкого изменения ее движения при переходе из поворотного участка в радиальные каналы, что приводит к снижению общей эффективности ступени.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности работы направляющего аппарата.

Технический результат достигается тем, что направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса, включающий нижний и верхний диски, между которыми расположены каналы направляющего аппарата, образованные смежными лопатками, входной поворотный участок с установленными в нем фигурными лопаточными элементами, выпускной канал, приемный периферийный кольцевой канал, размещенный между предыдущим рабочим колесом и торцами фигурных лопаточных элементов, при этом, согласно полезной модели, проекция средней линии канала направляющего аппарата на меридиональную плоскость представляет собой логарифмическую спираль, расположенную так, что касательная к ней в зоне входа в направляющий аппарат параллельна оси вращения рабочего колеса.

Кроме того, технический результат достигается тем, что в направляющем аппарате центробежного скважинного нефтяного насоса лопатки на входном поворотном участке имеют угол наклона равный углу между вектором абсолютной скорости жидкости, выходящей из каналов колеса и плоскостью, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса.

На фиг. 1 изображена ступень с предлагаемым направляющим аппаратом и рабочим колесом в разрезе по меридиональной плоскости.

На фиг. 2 - вид на входной поворотный участок направляющего аппарата без верхнего диска.

На фиг. 3 - вид на выпускные каналы рабочего колеса и векторы скоростей потока жидкости.

На фиг. 4 - вид направляющего аппарата без верхнего диска с проекцией средней линии канала на меридиональную плоскость.

Направляющий аппарат 1 состоит из верхнего 2 и нижнего 3 диска, между которыми расположены каналы 9 направляющего аппарата, образованные смежными лопатками 8, приемного периферийного кольцевого канала 4, входного поворотного участка 7 и выпускного канала 5, направляющего поток жидкости в каналы 11 рабочего колеса 6. При этом проекция 12 средней линии 14 канала 9, на меридиональную плоскость 15 представляет собой логарифмическую спираль, расположенную так, что касательная 16 к ней в зоне входа в направляющий аппарат параллельна оси вращения 17 рабочего колеса 6.

Кроме того, фигурные лопаточные элементы 10 лопаток 8 на входном поворотном участке 7, ограниченным входными торцами лопаток 8 и границей 13, имеют угол наклона , равный углу между вектором абсолютной скорости жидкости c₂, равной сумме векторов относительной w₂ и окружной u₂ скорости, выходящей из каналов колеса 6 и плоскостью, перпендикулярной оси вращения 17 рабочего колеса.

Направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса работает следующим образом.

Перекачиваемая жидкость из каналов 11 рабочего колеса 6 выбрасывается в кольцевой канал 4 под углом а к плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса. В кольцевом канале 4 жидкость движется поступательно-вращательно. Затем из него она поступает в поворотный участок 7. Дальше направление потока формируется под воздействием канала поворотного участка 7 и межлопаточного канала 9, проекция 12 средней линии 14 которого на меридиональную плоскость 15 представляет собой логарифмическую спираль, расположенную так, что касательная 16 к ней в зоне входа в направляющий аппарат параллельна оси вращения 17 рабочего колеса 6. Из канала 9 жидкость поступает в выпускной канал 5, который направляет жидкость в следующее рабочее колесо. Далее процесс повторяется. Предлагаемая форма межлопаточного канала 9 приводит к плавному снижению скорости жидкости при ее движении в нем, повышая напор ступени.

Фигурные лопаточные элементы 10, расположенные к плоскости, перпендикулярной оси вращения 17 рабочего колеса 6, под углом , равным углу между вектором абсолютной скорости жидкости c₂, равной сумме векторов относительной w₂ и окружной u₂ скорости, выходящей из каналов рабочего колеса 6 и плоскостью, перпендикулярной оси вращения 17 рабочего колеса, позволяют уменьшить удар выходящей из рабочего колеса жидкости о лопаточные элементы 10 лопаток 8 направляющего аппарата следующей ступени, что приводит к уменьшению гидравлических потерь и к увеличению гидравлического КПД ступени.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность работы направляющего аппарата и ступени насоса путем повышения напора и увеличения гидравлического КПД ступени.

Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примером осуществления направляющего аппарата центробежного скважинного нефтяного насоса, а также сопроводительных чертежей, для него станут очевидными другие изменения, модификации и варианты реализации заявленной полезной модели. Таким образом, все подобные изменения, модификации и варианты реализации, а также другие области применения, не имеющие расхождений с сущностью настоящей полезной модели, следует считать защищенными настоящей полезной моделью в объеме прилагаемой формулы полезной модели.

1. Направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса, включающий нижний и верхний диски, между которыми расположены каналы направляющего аппарата, образованные смежными лопатками, входной поворотный участок с установленными в нем фигурными лопаточными элементами, выпускной канал, приемный периферийный кольцевой канал, размещенный между предыдущим рабочим колесом и торцами фигурных лопаточных элементов, отличающийся тем, что проекция средней линии канала направляющего аппарата на меридиональную плоскость представляет собой логарифмическую спираль, расположенную так, что касательная к ней в зоне входа в направляющий аппарат параллельна оси вращения рабочего колеса.

2. Направляющий аппарат центробежного скважинного нефтяного насоса по п. 1, отличающийся тем, что лопатки на входном поворотном участке имеют угол наклона равный углу между вектором абсолютной скорости жидкости, выходящей из каналов колеса, и плоскостью, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса.