Результат интеллектуальной деятельности: СТУПЕНЬ ПОГРУЖНОГО МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано, в частности, при создании погружных центробежных насосов для добычи нефти из скважин с высоким содержанием газа в пластовой жидкости.

Известна ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса по патенту РФ №2220327, кл. F 04 D 29/02, взятая в качестве прототипа. Ступень насоса содержит направляющий аппарат и рабочее колесо, выполненное в виде единого целого с втулкой. Внешняя цилиндрическая поверхность втулки образует пару трения с соответствующей внутренней цилиндрической поверхностью направляющего аппарата. Направляющий аппарат выполнен из спеченного пористого металлического материала и пропитан сплавом с высоким содержанием меди, а колесо с втулкой - из литейного чугуна нирезиста. Между колесом и направляющим аппаратом установлены антифрикционные шайбы, изготовленные из текстолита.

Такое выполнение ступени, где детали выполнены из металла, кроме шайб, делают конструкцию металлоемкой, при этом направляющий аппарат выполнен из порошка и требует пропитки сплавом меди. Конструкция обладает повышенной себестоимостью. Взаимодействие двух металлических втулок между собой в агрессивной среде скважины приводит к быстрому их изнашиванию и нарушению герметичности. Металлическая конструкция подвержена быстрой коррозии, что снижает срок службы между ремонтами.

Данным изобретением ставится задача устранить вышеописанные недостатки.

Указанная задача решена при помощи ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса, содержащей рабочее колесо с втулкой и направляющий аппарат, состоящий из стакана, верхнего диска, металлической втулки, нижнего диска и лопастей, где лопасти и втулка расположены на отдельной планшайбе, закрепленной на верхнем диске, а нижний диск выполнен в виде крышки, при этом рабочее колесо с втулкой, планшайба, лопасти и крышка выполнены из пластмассы, при этом состав ее содержит стеклонаполнитель 10-50%, минеральное вещество до 15%, фторопласт до 10%, дисульфид молибдена до 20%, графит до 20%, термопластичный материал остальное.

Такое выполнение ступени погружного насоса за счет выполнения направляющего аппарата составным и комбинированным, где в подвижном соединении (две втулки) применяется металл и пластмасса, позволило снизить себестоимость, повысить износостойкость и увеличить межремонтный срок. Этому положительному эффекту способствует выполнение пластмассовых деталей, содержащих термопластичный материал с определенным составом наполнителя. Наличие в составе стеклонаполнителя и минерального вещества повышает прочностные свойства. Наличие дисульфида молибдена, фторопласта и графита повышает антифрикционные свойства. Указанное в формуле процентное содержание составляющих повышает физико-механические свойства пластмассы. Также в состав пластмассы входит фторопласт. Большее содержание фторопласта отрицательно влияет на характеристики деталей. Процентное увеличение дисульфида молибдена и графита в пластмассе приводит к уменьшению прочности пластмассы, что является отрицательным. Содержание стеклонаполнителя менее 10 % или более 50% понижает механические свойства пластмассы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена ступень в разрезе.

Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса содержит рабочее колесо 1 с втулкой 2 и направляющий аппарат 3, состоящий из стакана 4, верхнего диска 5, втулки 6, нижнего диска (крышки) 7 и лопастей 8, где рабочее колесо 1 с втулкой 2 выполнены из пластмассы, например из полиамида с наполнителем. Лопасти 8 и втулка 6 расположены на отдельной планшайбе 9, закрепленной на верхнем диске 5, а нижний диск 7 выполнен в виде крышки, при этом планшайба 9, лопасти 8 и нижний диск 7 (крышка) выполнены из пластмассы, например из полиамида с наполнителем.

Технология изготовления деталей из пластмассы включает в себя смешивание термопластичного материала с наполнителем и последующее прессование при нагреве изделия с заданными геометрической формой и размерами.

При работе насоса рабочее колесо 1 с втулкой 2 ступени приводится во вращение относительно направляющего аппарата 3. При этом направляющий аппарат 3, выполненный комбинированным, соприкасается своей металлической втулкой 6 с пластмассовой втулкой 2 рабочего колеса 1. При вращении втулки 2 с рабочим колесом 1 нагнетаемая жидкость проходит в зоне лопастей 8, расположенных на планшайбе 9 и закрытых крышкой 7, вытесняется лопастями рабочего колеса 1 в стакан 4 направляющего аппарата 3. При этом наружная поверхность втулки 2 и внутренняя поверхность втулки 6 образуют пару трения пластмассы с металлом. Данная пара трения работает с постоянным коэффициентом трения, т. к. состав пластмассы состоит из термопластичного материала с наполнителем, имеющего однородную структуру. Кроме того, термопластичный материал имеет более низкий модуль упругости, позволяющий такой паре трения уменьшить износ в абразивной среде и быстро прирабатываться друг к другу. Термопластичный материал имеет значительно меньший коэффициент трения при работе с металлами, что приводит к уменьшению мощности трения и созданию благоприятных температурных режимов работы, повышению общей долговечности ступени насоса.