ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИХРЕВАЯ СТУПЕНЬ

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.

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.

Однако известная ступень имеет недостаточно высокие показатели, т.к. напор вихревого кольца не распространяется на весь перекачиваемый поток.

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].

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.

Задача изобретения состоит в создании компактной эффективной ступени, имеющей высокий КПД и создающей высокий напор.

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.

В статоре может быть выполнено дополнительное осевое нагнетательное окно вихревой части ступени, а свободный кольцевой канал снабжен дополнительным разделителем.

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.

На фиг.1 изображена центробежно-вихревая ступень насоса в сборе с другими ступенями.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1 с одним разделителем.

На фиг.4 - то же, с двумя разделителями.

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.

В статоре 6 выполнены дополнительные осевое нагнетательное окно 15 и всасывающее окно 16 вихревой части ступени, а свободный кольцевой канал снабжен дополнительным разделителем 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.

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.