Обойма погружного винтового насоса
Изобретение относится к области нефтяного машиностроения и может быть использовано для изготовления обоймы погружного винтового насоса для добычи нефти. Обойма погружного винтового насоса содержит цилиндрический металлический корпус 1, внутри которого расположен пружинящий элемент 2 с рабочей камерой для винта, сформированной на его внутренней поверхности. Обойма снабжена прижимными металлическими элементами 3, примыкающими к внутренней поверхности пружинящего элемента 2 и состыкованными друг с другом по граням, перпендикулярным оси корпуса. Между соседними прижимными элементами 3, расположенными в одной горизонтальной плоскости, образован продольный зазор 5. Продольные зазоры 5 в соседних горизонтальных плоскостях смещены относительно друг друга по окружности. Изобретение направлено на повышение надежности и долговечности обоймы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области нефтяного машиностроения и может быть использовано для изготовления обоймы погружного винтового насоса для добычи нефти.
В конструкциях погружных одновинтовых насосов основными рабочими органами является обойма и винт (ГОСТ 10057-62). Обойма может быть выполнена из упругих (например, эластомеров) и неупругих твердых материалов (например, металлов, камня и др.).
Насосы с упругой обоймой менее требовательны к точности изготовления, поскольку отклонения в геометрии компенсируются упругостью материала. Эта особенность делает их более экономичными. Поэтому они получили наибольшее распространение. Такие насосы хорошо себя показали в добыче при низкой температуре нефти. Однако при эксплуатации в условиях повышенных температур, а также при наличии механических примесей и газового воздействия упругий материал обоймы теряет свои качества и претерпевает изменения, приводящие к отказам насоса.
К достоинствам погружных насосов с металлической обоймой следует отнести возможность работы при высоких температурах. В этих условиях успешно себя зарекомендовали винтовые насосы с цельной сварной металлической обоймой (SPE 110479 World's First Metal PCP SAGD Field Test Shows Promising Artificial-lift Technology for Heavy-Oil Hot Production: Joslyn Field Case/72007 SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Anaheim. California. U.S.A., 11-14 November 2007). Изготовление данных насосов требует строгого соблюдения всех элементов геометрии рабочей поверхности, что приводит к их удорожанию. При небольших отклонениях в длине шага и величине диаметра от расчетных, даже в случае значительного первоначального зазора и короткой обоймы, винт трудно ввести в обойму, и при работе такая пара будет быстро изнашиваться. Для удешевления металлические обоймы изготавливают с заведомо увеличенными зазорами, снижающими риск «несобираемости» пары. Увеличение зазоров, в свою очередь, ведет к увеличению протечек среды и к снижению напорно-расходной характеристики насоса. В процессе эксплуатации происходит дополнительное увеличение зазора из-за гидроабразивного износа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является обойма погружного винтового насоса, представляющая собой полый корпус, внутри которого расположен пружинящий элемент, выполненный из эластичного материала и образующий на внутренней поверхности рабочую камеру для винта (Патент GB №1067014, 1967).
Недостатком известной обоймы является низкая надежность вследствие ухудшения эксплуатационных характеристик пружинящего элемента при работе насоса.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и долговечности обоймы.
Для достижения указанного технического результата обойма погружного винтового насоса, содержащая цилиндрический металлический корпус, внутри которого расположен пружинящий элемент с рабочей камерой для винта, сформированной на его внутренней поверхности, согласно изобретению содержит прижимные металлические элементы, примыкающие к внутренней поверхности пружинящего элемента и состыкованные друг с другом по граням, перпендикулярным оси корпуса, между соседними прижимными элементами, расположенными в одной горизонтальной плоскости, образован продольный зазор, при этом продольные зазоры в соседних горизонтальных плоскостях смещены относительно друг друга по окружности. Пружинящий элемент может быть выполнен из металлорезины, спеченной с эластомером.
Размещение прижимных металлических элементов на внутренней поверхности пружинящего элемента, служащей рабочей камерой насоса, предохраняет трущиеся поверхности винта и обоймы от быстрого износа.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен поперечный разрез заявляемой обоймы, на фиг.2 - продольный разрез.
Обойма погружного винтового насоса содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого расположен пружинящий элемент 2, выполненный, например, из металлорезины, спеченной с эластомером. На внутренней стороне пружинящего элемента 2, имеющей форму рабочей камеры для вращения винта (фиг.2), закреплены прижимные элементы 3, повторяющие контуры рабочей камеры и образующие ее рабочую поверхность. Прижимные элементы 3 выполнены в виде четырехгранных секторов одинаковой высоты и расположены поярусно со стыковкой по горизонтальным граням 4. В вертикальной плоскости между соседними прижимными элементами 3 имеются продольные зазоры 5. В соседних ярусах продольные зазоры 5 смещены относительно друг друга. Число элементов в одном ярусе может варьироваться от 2 до 6 в зависимости от поперечного сечения обоймы. Соотношение между высотой и шириной прижимного элемента выбирается в зависимости от шага винта.
При сборке насоса прижимные элементы 3, прижимаясь к винту, благодаря упругой деформации пружинящего элемента 2 образуют натяг, который во время работы компенсирует износ рабочих поверхностей винта и обоймы, что приводит к сохранению минимального зазора и неизменности эксплуатационных характеристик обоймы. Смещение продольных зазоров 5 по высоте обоймы исключает протечки транспортируемой среды в сторону меньшего давления.
1. Обойма погружного винтового насоса, содержащая цилиндрический металлический корпус, внутри которого расположен пружинящий элемент с рабочей камерой для винта, сформированной на его внутренней поверхности, отличающаяся тем, что она снабжена прижимными металлическими элементами, примыкающими к внутренней поверхности пружинящего элемента и состыкованными друг с другом по граням, перпендикулярным оси корпуса, между соседними прижимными элементами, расположенными в одной горизонтальной плоскости, образован продольный зазор, при этом продольные зазоры в соседних горизонтальных плоскостях смещены относительно друг друга по окружности.
2. Обойма по п.1, отличающаяся тем, что пружинящий элемент выполнен из металлорезины, спеченной с эластомером.
