Насосная установка

"ФаР Р 04 0 13/ РСТВЕННЫЙ КОМИТЕТБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯТ СССР ГОСУД ПО ИЗ ПРИ Г ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ располож тированн чих колес ограниче 9, сообщ 30 нОЙ Гид лая встав на обращ козы рько зырька 1 Контуры к чены по л 15 устано цовой пов образован лов, На то зоне разм полнены и вато ром виде труб тивно-с проводов 22 4 С)(46) 07,09.92. Бюл, М 3371) Джамбулс кий гидрометиораительный институт(56) Авторское свидетельство СССРМт 1393931, кл. Р 04 О 13/12, 1986.(57) Использование: в установках, предназначенных для откачивания среды с повышенным содержанием примесей. Сущностьизобретения: подъемная труба 4 установлена вертикально. Гидроциклон 6 расположенмежду приводом 1 и насосом 2. Камера 9высокого давления размещена соосно всасывающему отверстию насоса 2 и снабженавнутренней цилиндрической стенкой, в крой выполнены тангенциальные каналы 11,Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в конструкциях насосных установок. предназначенных для откачивания среды с повышенным содержанием примесей.Известна скважинная насосная установка, содержащая гидроциклон с бункером, конусным и цилиндрическим участками и гидроэлевэтор, подсоединенный активным соплом к напорному патрубку центробежного насоса с приводом, причем всасывающий патрубок насоса установлен соосно валу, на котором в полости гидроциклона закреплен винтовой шнек, а на крышке - привода завихритель,недоста винтово бежные воды и больши вательн валуна чению т ней тур гидроци разрыв ющий в цессов уменьш енные по винтовои линии и ориеные в направлении вращения рабои в сторону отверстия. Полость, ашная внутренней стенкой камеры ена с отверстием и центральной роциклона 6. Цилиндрическая пока 15 соосна отверстию и снабжеенным вершиной к камере 9 м 16. Образующая поверхности ко выпслненэ в форме циклоиды, риволинейных перегородок очерогарифмической спирали, Вставка влена с зазором относительно торерхности 13 корпуса привода 1 с ием сужающихся к центру канарцовой поверхности привода 1 в ещения узких частей каналов выриямки, сообщенные с гидроэле гидролинией, выполненной в нако известная установка обладает тком, связанным с использованием го шнека на валу насоса. Центро- насосы, применяемые для очистки з скважин, обладают достаточно м числом оборотов привода и. следоо, винтовой шнек, посаженный на соса, приводит к чрезмерному увелиангенциальных скоростей и излишбулизации сепарируемои среды в клоне, последствием чего является сплошности потока, предопределяозникновение кавитационных пров проточной части насоса, и ение пропускной способности на 1760170соснои установки. что влияет на процессотвода сгущенного продукта и степени очистки перекачиваемой среды.Наиболее близкой к прадлагаемой является насосная установка, содержащая цилиндроконический гидроциклон. вовнутренней полости которого соосно установлен центробежный насос с нагнетательным патрубком, образующим с песковымпатрубком гидроциклона гидроэлеватор, асливное отверстие гидроциклона сообщается всасывающим патрубком насоса с камерой высокого давления с тангенциальнымиотверстиями, размещенной на крыше гидроциклона и подпитанной высоконапорнойжидкостью иэ нагнетательного патрубка насоса, посредством трубопровода, снабженного вентилем.Недостатком известной установки является низкая ее производительность, обусловленная принципом усиленияцентробежных сил инерции частиц примесей в откачиваемой среде за счет использования высоконапорной жидкости квсасывающему патрубку. а следовательно. кувеличению гидравлических потерь на всасывающей линии насоса, сказывающихсяна понижение всасывающей способностинасоса.Цель изобретения - повышение производительности и степени очистки перекачиваемой среды,Для этого гидроциклон расположенмежду приводом и насосом, камера высокого давления установлена соосно всасывающему отверстию насоса и снабженавнутренней цилиндрической стенкой, в которои выполнены тангенциальные каналы,расположенные по винтовой линии и ориентированные в направлении вращения рабочих колес и в сторону всасывающегоотверстия, при этом полость, ограниченнаявнутренней стенкой камеры, сообщена совсасывающим отверстием и центральнойзоной гидроциклона, установка снабженасоосной всасывающему отверстию цилиндрической полой вставкой с обращеннымВорониной к камере козырьком. образующаяпонг.очности которого выполнена в формециклоиды. и криволинейными перегородками контуры которых очерчены по логарифмнческон спирали, причем цилиндрическаялялакэ установлена с зазором относительно торцовой поверхности корпуса приводас образованием кольцевой щели. перегородки располо кены в последней с образованием плавно сужающихся к центруканалов на торцовой поверхности приводав зоне размещения узких частей каналоввыполнены приямки, сообщенные с гидроэлеватором посредством гидролинии, а последняя выполнена в виде трубопроводов.В результате установки камеры высокого давления и ориентации тангенциальных5 каналов в соответствующих направленияхусиливается закрутка потоков в полости гидроциклона за счет передачи потокам энергии высоконапорных струй, что позволяетне только интенсифицировать процесс се 10 парации среды, но и повышает давлениеперед входом в рабочее колесо и всасывающую способность насоса.Если цилиндрическая полая вставка, образующая с торцовой поверхностью корпу 15 са привода кольцевую щель, выполняетроль ловушки для поступающей в полостьцилиндрической вставки сгущенной массыпримеси и предотвращает их обратный отток, то выполнение козырька камеры. обра 20 зующая поверхность которого выполнена вформе циклоиды, основано на свойстве циклоидальной поверхности, т.е. частицы примеси вне зависимости от ихместоположения на поверхности циклоиды25 перемещаются к ее основанию за одинаковый промежуток времени, причем движениечастиц происходит со значительно уменьшенным гидравлическим сопротивлением,чем при движении подругой криволинейной30 поверхности (по конусу или параболе). Этисвойства циклоиды привлекательны тем обстоятельством, что частицы, движущиеся поее поверхности. догоняют друг друга и присвоем движении вытесняют жидкую фазу,35 которая удаляется вместе с осветленнымпотоком,Кроме того, криволинейные перегородки, контуры которых очерчены по логарифмической спирали и образуют с торцовой40 поверхностью корпуса привода плавно сужающиеся к центру каналы в сторону вращения потока жидкости в гидроциклоне,выравнивают эпюры скоростей потока сгущенной массы примесей на подходе к при 45 ямкам, а рассредоточенность последних поконтуру торца корпуса приводас системойтрубопроводов способствует повышениюпропускной способности установки по отводу сгущенной массы примесей и уменьшает50 вероятность забивки линии отвода примесей, обеспечивающей отвод сгущенногопродукта, минуя проточную часть насоса.На фиг. 1 изображена насосная установка; на фиг. 2 - камера высокого давления,55 продольный разрез; на фиг. 3 - сечение А-Ана фиг, 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1.Насосная установка содержит вертикально установленные подъемную трубу 4,привод с корпусом 1, центробежный насос2 с рабочими колесами, всасывающим от 17601105 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 верстием 12 и нагнетательным патрубком 3, образующим с нижней частью подъемной трубы 4 гидроэлеватор 5, гидроциклон 6 с входными тангенциальными патрубками 7, зону сбора примесей 14, линию отвода примесей, подключенную к последней и гидро- элеватору 5, и сообщенную трубопроводом 8 с нагнетательным патрубком 3 насоса 2 камеру 9 высокого давления, в наружной цилиндрической стенке которой выполнены тангенциальные каналы 11, расположенные по винтовой линии. совпадающие с направлением входных патрубков 7 гидроциклона 6 и ориентированные в сторону зоны сбора примесей, Причем гидроциклон 6 расположен между приводом и насосом 2, камера высокого давления 9 установлена соосно всасывающему отверстию 12 насоса 2 и снабжена внутренней цилиндрической стенкой 10, в ко горой выполнены тангенциальные каналы 11, расположенные по винтовой линии и ориентированные в направлении вращения рабочих колес и в сторону всасывающего отверстия 12, при этОм полость, ограниченная внутренней стенкой 10 камеры 9, сообщена со всасывающим отверстием 12 и центральной зоной гидроциклона 6.Установка снабжена соосной всасывающему отверстию 12 цилиндрической полой вставкой 15 с обращенным вершиной к камере козырьком 16, образующая поверхности которого выполнена в форме циклоиды, и криволинейными перегородками 19, контуры которых очерчены по логарифмической спирали, Цилиндрическая вставка 15 установлена с зазором относительно торцовой поверхности 13 корпуса привода с образованием кольцевой щели 18.Перегородки 19 расположены в последней с образованием плавно сужающихся к центру 17 каналов, на торцовой поверхности 13 привода в зоне размещения узких частей 20 каналов выполнены приямки 21, сообщенные с гидроэлеватором 5 посредством гидролинии, а последняя выполнена в ввиде трубопроводов 22.Установка размещается в полости обсадной колонны 23 скважины на колонне подъемных труб 4.Установка работает следующим образом.Всасывающая насосом 2 среда через входные патрубки 7 попадает в гидроциклон 6, где под действием центробежных сил инерции частицы примесей, имеющих большую плотность, чем перекачиваемая среда.отбрасываются к стенке гидроциклона 6 и нисходящим потоком увлекаются к зоне сбора примесей 14 и далее через кольцевую щель 18 в полость цилиндрической вставки 15, а осветленная от примесей жидкость восходящим потоком увлекается к всасываю щему отверстию 12 насоса 2.Частицы примеси, вовлекаемые восходящим потоком. осаждаются на поверхности козырька 16, а выполнение образующей поверхности козырька в форме циклоиды обеспечивает перемещение осажденных частиц в направлении к кольцевой полости между стенками гидроциклона 6 и цилиндрической вставкой 15, где, соединяясь с основной массой сгущенной примеси, через кольцевую щель 18 вовлекаются в полость цилиндрической полой вставки 15 и, перемещаясь вдоль стенок криволинейных перегородок 19 и торцовой поверхности 13 привода 1, попадают в приямки 21,Насос 2, создавая напор в нагнетательном патрубке 3, обеспечивает за счет эжекции подъем сгущенной массы примесей (пульпы) гидроэлеватором 5 и системой трубопроводов 22 из приямков 21 в полость подъемной трубы 4 и потоком перекачиваемой жидкости выносится нэ поверхность земли.Подвод высоконапорной жидкости из области нагнетания насоса 2 в полость гидроциклона 6 посредством трубопровода 8, камеры высокого давления 9 и тангенциальных каналов 11, на наружной цилиндрической стенке камеры 9, усиливает закрутку нисходящего потока за счет передачи потоку энергии струи, а также предопределяет траектории и время перемещения частиц примесей в гидроциклоне 6 в направлении зоны сбора примесей 14. При этом расположение тангенциальных каналов 11 в нижней части камеры 9 и ориентация этих каналов в сторону зоны сбора примесей 14 обеспечивает беспрепятственное поступление исходной жидкости из полости обсаднойколонны 23,Вместе с тем, расположение тангенциальных отверстий 11 на внутренней цилиндрической стенке 10 по винтовой линии и. ориентирование в направлении вращения рабочих колес насоса 2 позволяет не только усилить закрутку восходящего потока жидкости перед всасывающим отверстием 12 насоса 2, но и приводит к повышению давления на входе в рабочее колесо насоса 2, что способствует предотвращению возможности возникновения кавитэции в проточной части насоса 2 и увеличению капора на всасывание насоса 2 и тем самым повышается всасывающая способносгь насоса.Таким образом, положительным эффектом предлагаемого устройства является повы- шение производительности установки поперекачиваемой среде за счет повышения всасывающей способности насоса, дополнительного отвода части жидкости из сгущенной массы, примесей в осветленный поток и увеличения пропускной способно сти по отводу сгчщенной массы примесей, минуя полость насоса; повышение степени очистки перекачиваемой среды за счет направленного усилия закрутки нисходящего потока, снижения гидравлических сопро тивлении при перемещении частиц по циклоидальной поверхности и в полости пульпоулавливающе-отводящей цилиндрической вставки и расчленения процесса отвода сгущенной массы примесей по контуру 15 установки.Формула изобретенияНасосная установка, содержащая вер тикально установленные подъемную трубу, привод с корпусом, центробежный насос с рабочими колесами, всасывающим отверстием и нагнетательным патрубком, образующим с нижней частью подъемной трубы 25 гидроэлеватор, гидроциклон с входными тангенциальными патрубками, зоной сбора примесей. линией отвода примесей. подключенной к последней и гидроэлеватору, и сообщенную трубопроводом с нагнетатель ным патрубком насоса камеру высокогодавления, в наружной цилиндрической стенке которой выполнены тангенциальные каналы, расположенные по винтовой линии, совпадающие по направлению с направлением входных патрубков гидроциклона и ориентированные в сторону эоны сбора примесей, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности и степени очистки перекачиваемой среды, гидроциклон расположен между приводом и насосом, камера высокого давления установлена соосно с всасывающим отверстием насоса и снабжена внутренней цилиндрической стенкой, в которой выполнены тангенциальные каналы. расположенные по винтовой линии и ориентированные в направлении вращения рабочих колес и в сторону всасывающего отверстия, при этом полость, ограниченная внутренней стенкой камеры, сообщена с всасывающим отверстием и центральной зоной гидроциклона, установка снабжена соосной с всасывающим отверстием цилиндрической полой вставкой с обращенным вершиной к камере козырь. ком, образующая поверхности которого выполнена в форме циклоиды, и криволинейными перегородками, контуры которых очерчены по логарифмической спирали. причем цилиндрическая вставка установлена с зазором относительно торцовой поверхности корпуса привода с образованием плавно сужающихся к центру каналов, на торцовой поверхности привода в зоне размещения узких частей каналов выполнены приямки, сообщенные с гидроэлеватором посредством гидролинии, а последняя выполнена в виде трубопроводов1760170 гг Корректор М.Петрова едактор каз 3170 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 10 ставител хред М.М Б,Баджановгентал