способ сборки погружных центробежных насосов компрессионного типа

Формула изобретения

Способ сборки погружных центробежных насосов компрессионного типа, включающий сборку пакета ступеней с установкой осевой опоры нижнего рабочего колеса, фиксацию крайних рабочих колес на валу от осевого перемещения, установку пакета ступеней с валом в корпус насоса и фиксацию направляющих аппаратов относительно корпуса, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени сборки насоса, упрощения и снижения трудоемкости процесса сборки, рабочие колеса устанавливают в рабочее положение, деформируя их ступицы и направляющие аппараты в осевом направлении посредством стяжки пакета рабочих колес на валу и стяжки пакета направляющих аппаратов в корпусе насоса, причем предварительную стяжку пакета направляющих аппаратов осуществляют до контакта верхнего рабочего колеса с верхним соседним направляющим аппаратом и контролируют тугим вращением вала, а окончательную стяжку пакета рабочих колес осуществляют до размыкания контакта нижнего рабочего колеса с его осевой опорой и контролируют легким вращением вала и размыканием электрической цепи, содержащей светоизлучающий элемент с электропитанием и двумя электропроводниками, один из которых закреплен на основании насоса, а другой состыкован с валом с возможностью осевого размыкания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам сборки погружных центробежных насосов компрессионного типа и может использоваться при сборке центробежных компрессионных насосов для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.

Известны способы сборки погружных центробежных насосов компрессионного типа по патентам на изобретение US 4872808, МПК⁶ F04D 29/02; US 5033937, МПК⁶ F04D 29/02; US 5160240A, МПК ⁶ F04D 29/02; US 5660520, МПК⁶ F01D 3/00.

Основной недостаток этих способов заключается в том, что рабочее положение рабочих колес на валу относительно направляющих аппаратов (нижняя шайба рабочего колеса лежит на опорном буртике направляющего аппарата, а ступицы соседних колес упираются друг в друга) в собранном насосе достигается тщательной подгонкой длины ступицы рабочего колеса к монтажной высоте направляющего аппарата или, наоборот, подгонкой монтажной высоты направляющего аппарата при сборке каждой ступени.

Например, если длина ступиц рабочих колес окажется короче установочного размера, то после сборки насоса появится зазор между соседними ступицами рабочих колес и колеса становятся «плавающими». В этом случае осевое усилие от рабочих колес будет восприниматься нижней шайбой рабочего колеса и опорным буртиком направляющего аппарата, а не упорным подшипником. Это приведет к преждевременному износу сопрягаемых деталей. Если длина ступиц рабочих колес окажется больше установочного размера, то после сборки насоса рабочие колеса будут упираться верхней шайбой в направляющий аппарат и вал насоса перестанет вращаться, т.е. произойдет заклинивание вала. Поэтому при сборке каждой ступени насосов данного типа осуществляют тщательную подгонку длины ступицы рабочего колеса к монтажной длине направляющего аппарата соответствующим образом.

Это значительно усложняет сборку насосов данного типа, увеличивает время и трудоемкость сборки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ сборки погружного центробежного насоса компрессионного типа, известный по патенту на изобретение US 20090285678 A1, МПК ⁶ F04D 29/44 от 19.11.2009 г., включающий сборку пакета ступеней с фиксацией крайних рабочих колес на валу от осевого перемещения, установку пакета ступеней с валом в корпус насоса и фиксацию направляющих аппаратов относительно корпуса.

Основной недостаток этого способа заключается в том, что рабочее положение рабочих колес на валу относительно направляющих аппаратов в собранном насосе достигается установкой пружинных шайб между ступицами соседних рабочих колес. Дополнительные детали (пружинные шайбы) усложняют конструкцию и процесс ее сборки. При этом между ступицами рабочих колес появляется пространство, которое в процессе работы насоса заполняется песком. Песок, под действием окружной скорости и центробежных сил разрушает изнутри ступицы рабочих колес и повреждает вал.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в сокращении времени сборки насоса, упрощении процесса сборки и снижении трудоемкости.

Указанная задача решается тем, что в способе сборки погружных центробежных насосов компрессионного типа, включающем сборку пакета ступеней с установкой осевой опоры нижнего рабочего колеса, фиксацию крайних рабочих колес на валу от осевого перемещения, установку пакета ступеней с валом в корпус насоса и фиксацию направляющих аппаратов относительно корпуса, согласно изобретению рабочие колеса устанавливают в рабочее положение, деформируя их ступицы и направляющие аппараты в осевом направлении посредством стяжки пакета рабочих колес на валу и стяжки пакета направляющих аппаратов в корпусе насоса, причем предварительную стяжку пакета направляющих аппаратов осуществляют до контакта верхнего рабочего колеса с верхним соседним направляющим аппаратом и контролируют тугим вращением вала, а окончательную стяжку пакета рабочих колес осуществляют до размыкания контакта нижнего рабочего колеса с его осевой опорой и контролируют легким вращением вала и размыканием электрической цепи, содержащей светоизлучающий элемент с электропитанием и двумя электропроводниками, один из которых закреплен на основании насоса, а другой состыкован с валом с возможностью осевого размыкания.

Признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображена секция погружного центробежного насоса компрессионного типа в разрезе с рабочим положением рабочих колес;

на фиг.2 изображено рабочее положение верхнего рабочего колеса;

на фиг.3 изображено рабочее положение нижнего рабочего колеса;

на фиг.4 изображена секция погружного центробежного насоса компрессионного типа в разрезе с отклонением от рабочего положения рабочих колес в состоянии заклинивания вала (длина ступиц рабочих колес больше установочного размера);

на фиг.5 изображено положение верхнего рабочего колеса в разрезе в состоянии заклинивания вала (контакт с верхним соседним направляющим аппаратом);

на фиг.6 изображено положение нижнего рабочего колеса в разрезе в состоянии заклинивания вала;

на фиг.7 изображена секция погружного центробежного насоса в разрезе с зазорами между ступицами рабочих колес, когда длина ступиц меньше установочного размера;

на фиг.8 изображено положение верхнего рабочего колеса в разрезе (рабочие колеса установлены с зазором S);

на фиг.9 изображено положение нижнего рабочего колеса в разрезе (рабочие колеса установлены с зазором S);

Способ сборки погружных центробежных насосов компрессионного типа включает:

- сборку (см. фиг.1, фиг.4 и фиг.7) пакета ступеней, содержащих рабочие колеса 1 и направляющие аппараты 2, с фиксацией на валу 3 в осевом направлении крайних рабочих колес посредством стопорных колец 4, промежуточных втулок 5, распорной втулки 6 и распорной гайки 7;

- установку вала 3 с пакетом ступеней в корпус насоса 8 с фиксацией направляющих аппаратов 2 от осевого перемещения посредством основания 9;

- стяжку пакета направляющих аппаратов 2 затяжной гайкой 10 с продольной деформацией пакета в направлении основания 9 до упора верхнего рабочего колеса 11 (см. фиг.5) в верхний соседний направляющий аппарат 12. Контролируется тугим вращением вала;

- стяжку пакета рабочих колес 1 (см. фиг.1, фиг.4 и фиг.7) распорной гайкой 7 с продольной деформацией пакета в направлении нижнего рабочего колеса, до контакта верхнего рабочего колеса 11 с нижним соседним направляющим аппаратом 13 (см. фиг.2), или до размыкания контакта нижнего рабочего колеса 14 с его осевой опорой 15 (см. фиг.3). Рабочие колеса займут рабочее положение. Контролируется легким вращением вала и размыканием электрической цепи, содержащей светоизлучающий элемент 16 с электропитанием и двумя электропроводниками, один из которых 17 закреплен на основании насоса 9, а другой 18 состыкован с валом 3 с возможностью осевого размыкания.

Сборку погружного центробежного насоса компрессионного типа осуществляют следующим образом: на специальном стеллаже (не показан) на вал 3 (см. фиг.1, фиг.4 и фиг.7) нанизывают ступени, содержащие рабочие колеса 1 и направляющие аппараты 2.

Затем устанавливают осевую опору нижнего колеса 15, промежуточные втулки 5 и распорную втулку 6 с гайкой 7. С обоих концов весь этот пакет фиксируют на валу в осевом направлении стопорными кольцами 4. Слегка затягивают распорную гайку 7, чтобы детали не двигались в осевом направлении, и весь пакет с валом 3 устанавливают в корпус насоса 8. Предварительно в корпус насоса 8 устанавливают основание 9 с устройством контроля правильности сборки 17, корпус которого одновременно является электропроводником. После этого пакет направляющих аппаратов 2 затягивают гайкой 10, сжимая его в осевом направлении. В процессе затяжки гайки 10 выполняют поворот вала 3 и контролируют момент затяжки гайки 10.

Если момент затяжки гайки 10 не достиг заданного значения, например 80-100 кг·м, а вал вращается туго, это означает, что длина ступиц рабочих колес больше установочного размера и крайнее верхнее рабочее колесо 11 (см. фиг.5) упирается в верхний соседний направляющий аппарат 12 (зазор Z исчезает см. фиг.2). Процесс затяжки прекращают и подтягивают распорную гайку 7 (см. фиг.1, фиг.4 и фиг.7), пакет рабочих колес 1 сжимается в направлении оси, размыкая контакт верхнего рабочего колеса 11 (см. фиг.5) с верхним соседним направляющим аппаратом 12. Контроль осуществляют легким вращением вала 3 (см. фиг.1, фиг.4 и фиг.7). После этого процесс затяжки гайки 10 повторяют, пока момент ее затяжки не достигнет заданной величины.

Если момент затяжки гайки 10 достиг заданного значения, а вал продолжает легко вращаться, это означает, что длина ступиц рабочих колес короче установочного размера и между ступицами существует зазор S (см. фиг.8 и фиг.9). В этом случае превышают заданный момент затяжки на величину не более величины, соответствующей прочности направляющих аппаратов, и затягивают гайку 10 (см. фиг.1, фиг.4 и фиг.7) до тугого вращения вала 3. Зазоры между ступицами рабочих колес исчезнут.

Заканчивают процесс сборки затяжкой распорной гайки 7. Перед затяжкой распорной гайки 7 электропроводник 18 упирают в вал 3 и замыкают электрическую цепь, светоизлучающий элемент 16 загорается. Электропроводник 18 изолирован от электропроводника 17. Распорную гайку 7 затягивают до размыкания электрической цепи. Светоизлучающий элемент гаснет. При этом пакет рабочих колес 2 сжимается вдоль оси до контакта верхнего рабочего колеса 11 с нижним соседним направляющим аппаратом 13 (см. фиг.2). Зазор Х исчезает (см. фиг.5). Рабочие колеса 2 (см. фиг.1, фиг.4 и фиг.7) занимают рабочее положение. Дальнейшая затяжка распорной гайки 7 приводит к нерабочему положению рабочих колес. Пакет рабочих колес 2 укорачивается, а нижний конец вала 3 перемещается внутрь насоса. Между рабочими колесами 2 (кроме верхнего) и нижними соседними направляющими аппаратами появляется зазор. Наибольший зазор (не показан) имеет место между нижним рабочим колесом 14 и его осевой опорой 15 (см. фиг.3 и фиг.6).

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в сокращении времени сборки насоса, упрощении процесса сборки и снижении трудоемкости.