RU2748009C1 - Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings - Google Patents

Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings Download PDF

Info

Publication number
RU2748009C1
RU2748009C1 RU2020109224A RU2020109224A RU2748009C1 RU 2748009 C1 RU2748009 C1 RU 2748009C1 RU 2020109224 A RU2020109224 A RU 2020109224A RU 2020109224 A RU2020109224 A RU 2020109224A RU 2748009 C1 RU2748009 C1 RU 2748009C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
section
module
bearings
impellers
Prior art date
Application number
RU2020109224A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Владимирович Гайдучак
Владимир Никандрович Кокарев
Василий Иванович Носаль
Александр Сергеевич ШАТРОВ
Андрей Геннадьевич Цыденов
Original Assignee
Владимир Никандрович Кокарев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Никандрович Кокарев filed Critical Владимир Никандрович Кокарев
Priority to RU2020109224A priority Critical patent/RU2748009C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2748009C1 publication Critical patent/RU2748009C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/10Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02Selection of particular materials
    • F04D29/026Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046Bearings
    • F04D29/047Bearings hydrostatic; hydrodynamic
    • F04D29/0473Bearings hydrostatic; hydrodynamic for radial pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: petroleum engineering.
SUBSTANCE: invention relates to petroleum engineering; it can be used in submersible multi-stage centrifugal pumps for lifting reservoir fluid from wells with a high content of abrasive particles and free gas. The module-section of the submersible pump contains a case with a set of stages, a shaft, a head and a base with radial shaft bearings mounted in them. Each shaft bearing consists of a case and a protective shaft sleeve forming a friction pair. The stages consist of open-type impellers and collapsible guide devices with removable upper disks. Bearing cases and protective shaft sleeves, impellers and guide devices are made of high-strength aluminum alloy and have a wear-resistant anti-friction ceramic-polymer coating on their surfaces. Radial and axial plane bearings in the module-section are integrated in the design of the pump section parts, and at least one sliding contact surface of the bearing is made directly in the case of the rotating or stationary part itself. The sliding surfaces of the bearings of both the shaft and the stages are formed by a ceramic-polymer coating.
EFFECT: invention is aimed at increasing the abrasive resistance of bearing units in the pump module section, increasing the reliability and service life of the module-section and the pump as a whole, as well as reducing the cost of manufacturing the module-section and reducing costs during its operation.
4 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnology area

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации погружных многоступенчатых центробежных насосов для подъема пластовой жидкости из нефтяных скважин с высоким содержанием абразивных частиц и свободного газа.The invention relates to petroleum engineering and can be used in the manufacture and operation of submersible multistage centrifugal pumps for lifting formation fluid from oil wells with a high content of abrasive particles and free gas.

Уровень техникиState of the art

Погружные многоступенчатые центробежные насосы в настоящее время эксплуатируются, в основном, в условиях, осложненных наличием в скважинной жидкости механических примесей и свободного газа.Submersible multistage centrifugal pumps are currently operated mainly in conditions complicated by the presence of mechanical impurities and free gas in the well fluid.

Высокая концентрация твердых абразивных частиц в добываемой жидкости (твердость присутствующих в мехпримесях частиц кварца достигает HV 1100-1200) вызывает эрозионный износ деталей ступеней и ускоренный абразивный износ контактирующих поверхностей трения скольжения. Ведь при работе погружного насоса смазочной средой пар трения служит именно откачиваемая скваженная жидкость. Вследствие износа трущихся поверхностей и увеличения зазоров в трибопарах в насосе возникают повышенные вибрации, приводящие к выходу его из строя. Также вибрации насосного оборудования вызываются присутствием газовых скоплений в откачиваемой жидкости.A high concentration of solid abrasive particles in the produced fluid (the hardness of the quartz particles present in the mechanical impurities reaches HV 1100-1200) causes erosive wear of the stage parts and accelerated abrasive wear of the contacting sliding friction surfaces. Indeed, when a submersible pump is operating, it is the pumped borehole fluid that serves as a lubricating medium for friction pairs. Due to the wear of the rubbing surfaces and the increase in the gaps in the tribo-pairs, increased vibrations occur in the pump, leading to its failure. Also, vibrations of pumping equipment are caused by the presence of gas accumulations in the pumped liquid.

Снижение ресурса погружных центробежных насосов в последнее время во многом связано с неэффективной работой подшипников скольжения. Принимая во внимание тенденции в нефтяной промышленности к интенсификации добычи нефти за счет увеличения частоты вращения роторов насосов и одновременного уменьшения наружного диаметра труб и подшипников, задача повышения работоспособности подшипниковых узлов в погружных центробежных насосах исключительно актуальна.The decline in the resource of submersible centrifugal pumps in recent years is largely due to the ineffective operation of sleeve bearings. Taking into account the tendencies in the oil industry to intensify oil production by increasing the rotational speed of the pump rotors and at the same time reducing the outer diameter of pipes and bearings, the task of increasing the performance of bearing assemblies in submersible centrifugal pumps is extremely urgent.

При повышении износостойкости деталей насоса основное значение имеет совершенствование пар трения радиальных и осевых подшипников скольжения как в ступенях, так и в самом насосе, поскольку пары трения в первую очередь подвергаются повышенному износу при форсированных режимах отбора жидкости.With an increase in the wear resistance of pump parts, the main importance is to improve the friction pairs of radial and axial plain bearings both in the stages and in the pump itself, since friction pairs are primarily subject to increased wear during forced fluid withdrawal modes.

Для увеличения эффективности работы подшипников скольжения погружных насосов необходимы новые конструкторские решения и новые материалы с высокими триботехническими характеристиками.To increase the efficiency of sliding bearings of submersible pumps, new design solutions and new materials with high tribotechnical characteristics are required.

Сегодня для добычи нефти в условиях, осложненных мехпримесями в перекачиваемой жидкости, используются погружные насосы с подшипниками скольжения из монолитных износостойких материалов, твердость которых превышает твердость частиц кварцевого песка. Это - твердые сплавы или техническая керамика.Today, for oil production in conditions complicated by mechanical impurities in the pumped liquid, submersible pumps with sleeve bearings made of monolithic wear-resistant materials are used, the hardness of which exceeds the hardness of quartz sand particles. These are hard alloys or technical ceramics.

Известен погружной многоступенчатый насос (патент RU 2520797 от 07.09.2010), содержащий вал, головку и основание с расположенными в них радиальными подшипниками вала и корпус с установленными в нем ступенями и дополнительными промежуточными подшипниками вала. Каждый радиальный подшипник состоит из двух твердосплавных втулок, одна из которых установлена в корпусе подшипника, а другая - на валу насоса. Эти втулки образуют пару трения скольжения.Known submersible multistage pump (patent RU 2520797 dated 09/07/2010), containing a shaft, a head and a base with radial shaft bearings located in them and a housing with stages installed in it and additional intermediate shaft bearings. Each radial bearing consists of two carbide bushings, one in the bearing housing and the other on the pump shaft. These bushings form a sliding friction pair.

Известен погружной многоступенчатый модульный центробежный насос (патент RU 2317445 от 22.05.2006), в котором каждая модуль-секция имеет корпус с установленными в нем ступенями и основание, ввернутое в корпус модуль-секции. В основании установлен радиальный подшипник скольжения, состоящий из неподвижной твердосплавной втулки, запрессованной в основание, и вращающейся втулки, закрепленной на валу с помощью шпоночного соединения.Known submersible multistage modular centrifugal pump (patent RU 2317445 from 22.05.2006), in which each module-section has a housing with steps installed in it and a base screwed into the housing of the module-section. At the base, a radial plain bearing is installed, consisting of a stationary carbide bush pressed into the base, and a rotating bushing fixed to the shaft using a keyed connection.

Недостатком данных решений является применение в подшипниках скольжения втулок из твердых, но относительно хрупких материалов - твердых сплавов на основе карбида вольфрама с кобальтовой или никелевой связкой или спеченных керамических материалов (SiC, Al2O3, ZrO2). Низкая теплопроводность и относительно высокий коэффициент трения (более 0,12 в воде) при высоких частотах вращения ротора насоса приводят к перегреву таких втулок, растрескиванию и выходу из строя. Значительная разница в коэффициентах линейного термического расширения твердосплавных и керамических элементов и металлического материала опор подшипников при разогреве узлов трения зачастую приводит к их выпадению из мест запрессовки.The disadvantage of these solutions is the use of bushings in plain bearings made of hard, but relatively brittle materials - hard alloys based on tungsten carbide with cobalt or nickel binder or sintered ceramic materials (SiC, Al2O3, ZrO2). Low thermal conductivity and a relatively high coefficient of friction (more than 0.12 in water) at high pump rotor speeds lead to overheating of such bushings, cracking and failure. A significant difference in the coefficients of linear thermal expansion of carbide and ceramic elements and the metal material of the bearing supports during heating of the friction units often leads to their falling out of the press-fit points.

Конструкции узлов трения отличаются сложностью и низкой технологичностью. Твердосплавные и керамические элементы должны испытывать только нагрузки на сжатие при сохранении стабильного зазора в паре трения при любых режимах работы насоса. Запрессовка элементов в металлические обоймы с необходимым натягом требует изготовления высокоточных посадочных мест.Structures of friction units are complex and low manufacturability. Carbide and ceramic elements should only be subjected to compressive loads while maintaining a stable gap in the friction pair under all pump operating conditions. Pressing elements into metal cages with the required tightness requires the manufacture of high-precision seats.

К недостаткам указанных конструкций насосов также следует отнести несовершенство конструкций радиальных подшипников вала. Радиальные подшипники вала, установленные в корпусе секции, головке или основании, состоят из корпуса подшипника с запрессованной втулкой и защитной втулки вала. Корпус подшипника представляет собой диск с центральным отверстием и ступицей и несколькими осевыми периферийными отверстиями для протекания перекачиваемой жидкости через насосную секцию. Необходимость запрессовки втулки (вкладыша) увеличивает радиальную толщину ступицы и сокращает площадь сечения осевых отверстий, что ведет к увеличению гидравлического сопротивления потоку жидкости и снижению КПД насоса. Кроме того, при сборке радиального подшипника вала методом запрессовки опорной втулки в корпус подшипника из-за его неравномерной жесткости и деформации может возникнуть несоосность вала и корпуса насосной секции, что приведет к вибрациям вала и снизит работоспособность насоса.The disadvantages of these pump designs also include the imperfection of the design of the radial shaft bearings. Radial shaft bearings installed in the section housing, head or base, consist of a bearing housing with a pressed-in sleeve and a shaft protecting sleeve. The bearing housing is a disc with a central hole and hub and several axial peripheral holes for the pumped liquid to flow through the pump section. The need to press in the sleeve (liner) increases the radial thickness of the hub and reduces the cross-sectional area of the axial holes, which leads to an increase in the hydraulic resistance to the fluid flow and a decrease in the pump efficiency. In addition, when assembling the radial shaft bearing by pressing the support sleeve into the bearing housing, due to its uneven rigidity and deformation, misalignment of the shaft and the pump section housing may occur, which will lead to shaft vibrations and reduce the pump's performance.

Подшипники скольжения самих ступеней (радиальные и осевые) также оснащаются вставными элементами из твердых сплавов или керамики. В известных конструкциях ступеней с колесом открытого типа (патенты на полезную модель RU 59752 от 05.07.2006 и RU 74174 от 11.02.2008) в качестве элементов узлов подшипников скольжения устанавливаются вставные детали из твердого сплава или керамики.The sliding bearings of the stages themselves (radial and axial) are also equipped with insert elements made of hard alloys or ceramics. In the known designs of steps with an open wheel (utility model patents RU 59752 from 05.07.2006 and RU 74174 from 11.02.2008), insert parts made of hard alloy or ceramics are installed as elements of sliding bearing assemblies.

Между валом насоса и направляющим аппаратом устанавливается центрирующая втулка радиального подшипника, а между торцевыми поверхностями рабочего колеса и направляющего аппарата устанавливается опора осевого подшипника в виде кольца, размещенного в точно расточенном кольцевом пазу в направляющем аппарате.A radial bearing centering sleeve is installed between the pump shaft and the guide vane, and an axial bearing support in the form of a ring is installed between the end surfaces of the impeller and the guide vane, located in a precisely bored annular groove in the guide vane.

Недостатком указанных конструкций является их невысокая технологичность и повышенная стоимость. Изготовление втулок колец из твердого сплава или керамики требует трудоемкого алмазного шлифования по всем поверхностям, что существенно удорожает изделия. Кроме того, как отмечалось выше, детали из таких хрупких материалов подвержены при работе насоса растрескиванию и разрушению от тепловых и динамических нагрузок.The disadvantage of these structures is their low manufacturability and increased cost. The manufacture of ring bushings from hard alloy or ceramics requires laborious diamond grinding on all surfaces, which significantly increases the cost of the product. In addition, as noted above, parts made of such brittle materials are susceptible to cracking and fracture from thermal and dynamic loads during pump operation.

Более перспективным способом повышения ресурса погружных центробежных насосов является применение деталей ступеней и подшипников скольжения с износостойким антифрикционным покрытием. Это позволяет получить выгодное сочетание высокой твердости поверхности и конструкционной прочности опоры, а также улучшить теплоотвод от поверхности трения в тело деталей.A more promising way to increase the service life of submersible centrifugal pumps is to use parts of stages and plain bearings with a wear-resistant anti-friction coating. This makes it possible to obtain an advantageous combination of high surface hardness and structural strength of the support, as well as to improve heat transfer from the friction surface into the body of the parts.

Известны элементы погружного центробежного насоса (патент на полезную модель RU 106689 от 17.12.2010) с антисолевым износостойким полимерным покрытием, в состав которого введена упрочняющая добавка в виде мелкодисперсных керамических частиц (до 20%).Known elements of a submersible centrifugal pump (patent for a useful model RU 106689 dated 12/17/2010) with an anti-salt wear-resistant polymer coating, which contains a hardening additive in the form of fine ceramic particles (up to 20%).

Недостатком описываемого покрытия является его неравномерная толщина, что снижает точность сопряжений между деталями насоса и требует увеличения поля допуска на изготовление посадочных отверстий, что в свою очередь, вызывает увеличение перетоков в насосе и снижает его производительность и КПД. Кроме того, полимерное покрытие с упрочняющей добавкой удовлетворительно работает в скважинах с повышенным содержанием в добываемой жидкости механических примесей, но быстро изнашивается при наличии в ней твердых абразивных частиц. При работе узла трения под действием нагрузки и повышенной температуры полимерная матрица размягчается и деформируется, обнажая слабо связанные с матричным материалом твердые частицы, которые легко вырываются не будучи полностью изношенными.The disadvantage of the described coating is its uneven thickness, which reduces the accuracy of the mates between the pump parts and requires an increase in the tolerance field for the manufacture of mounting holes, which in turn causes an increase in the flow in the pump and reduces its performance and efficiency. In addition, the polymer coating with a hardening additive works satisfactorily in wells with an increased content of mechanical impurities in the produced fluid, but it wears out quickly if it contains solid abrasive particles. When the friction unit is operating under the action of load and elevated temperature, the polymer matrix softens and deforms, exposing hard particles that are weakly bound to the matrix material, which are easily pulled out without being completely worn out.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является погружной многоступенчатый центробежный насос, описанный в изобретении RU 2580611 от 19.06.2014 и принятый в качестве прототипа. Насос содержит корпус, вал и ступени, состоящие из рабочего колеса и направляющего аппарата. Рабочие колеса и направляющие аппараты выполнены литьем из чугуна и содержат на своих поверхностях азотированный слой. На контактирующие между собой опорные поверхности рабочих колес и направляющих аппаратов, образующих пары трения осевых подшипников скольжения ступеней, дополнительно нанесено износостойкое напыленное твердосплавное покрытие на основе карбида вольфрама.The closest to the claimed invention in terms of the combination of features is a submersible multistage centrifugal pump, described in the invention RU 2580611 dated 06/19/2014 and adopted as a prototype. The pump contains a housing, a shaft and stages, consisting of an impeller and a guide vane. Impellers and guide vanes are made of cast iron and contain a nitrided layer on their surfaces. The contacting surfaces of the impellers and guide vanes, which form friction pairs of axial sliding bearings of the stages, are additionally coated with a wear-resistant sprayed hard-alloy coating based on tungsten carbide.

Недостатком данного технического решения является большое число технологических операций при изготовлении ступеней, что увеличивает трудоемкость и себестоимость изготовления ступеней. Также надо отметить достаточно высокий коэффициент трения между упрочненными контактирующими поверхностями при отсутствии какой-либо твердой смазки.The disadvantage of this technical solution is the large number of technological operations in the manufacture of steps, which increases the complexity and cost of manufacturing steps. It should also be noted that there is a fairly high coefficient of friction between the hardened contacting surfaces in the absence of any solid lubricant.

Но основными недостатками насоса с данными ступенями являются недостатки, присущие всем чугунным ступеням: невысокая точность тяжелых литых колес закрытого типа приводит к дисбалансу и вибрациям при работе насоса, высокая шероховатость литых поверхностей проточных каналов ступеней увеличивает гидравлическое сопротивление потоку откачиваемой жидкости и усиливает процессы солеотложения и засорения каналов механическими примесями.But the main disadvantages of a pump with these stages are the disadvantages inherent in all cast-iron stages: the low accuracy of heavy cast wheels of a closed type leads to imbalance and vibrations during pump operation, the high roughness of the cast surfaces of the flow channels of the stages increases the hydraulic resistance to the flow of the pumped liquid and enhances the processes of scale deposition and clogging. channels with mechanical impurities.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Задачей настоящего изобретения является повышение абразивной стойкости подшипниковых узлов в насосной модуль-секции, увеличение надежности и срока службы ее и насоса в целом при эксплуатации в скважинах, осложненных высоким содержанием абразивных частиц и свободного газа в пластовой жидкости, а также снижение себестоимости изготовления модуль-секции и затрат при ее эксплуатации.The objective of the present invention is to increase the abrasive resistance of the bearing assemblies in the pump module-section, to increase the reliability and service life of it and the pump as a whole during operation in wells complicated by a high content of abrasive particles and free gas in the formation fluid, as well as to reduce the production cost of the module-section and operating costs.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается:The technical result achieved by the implementation of the invention consists in:

- в повышении технологичности и снижении себестоимости изготовления подшипниковых узлов в насосной модуль-секции за счет упрощения конструкции;- in increasing manufacturability and reducing the cost of manufacturing bearing assemblies in the pump module-section by simplifying the design;

- в снижении абразивного износа и вибрационных нагрузок в узлах трения модуль-секции за счет применения износостойкого антифрикционного покрытия на деталях и повышения точности сборки сопрягаемых поверхностей;- in reducing abrasive wear and vibration loads in the friction units of the module-section due to the use of a wear-resistant anti-friction coating on the parts and increasing the accuracy of assembly of mating surfaces;

- в снижении рабочей температуры узлов трения в насосной модуль-секции и в целом в насосе за счет уменьшения коэффициента трения скольжения и улучшения теплоотвода из зон контакта путем выполнения деталей подшипников и ступеней из высокопрочного алюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью;- in reducing the operating temperature of friction units in the pump module-section and in the pump as a whole by reducing the sliding friction coefficient and improving heat removal from the contact zones by making bearing parts and stages from high-strength aluminum alloy with high thermal conductivity;

- в повышении КПД насосной модуль-секции, снижении энергопотребления за счет минимизации потерь на трение, уменьшение массы вращающихся рабочих колес (350-600 шт. в насосе) в 2,9 раза и в связи с этим значительное снижение вибраций, что увеличит надежность и срок службы- in increasing the efficiency of the pump module-section, reducing energy consumption by minimizing friction losses, reducing the mass of rotating impellers (350-600 pcs. in the pump) by 2.9 times and, in connection with this, a significant reduction in vibrations, which will increase reliability and life time

-в снижении общей массы модуль-секции в 2,9 раза: корпуса подшипников вала, защитные втулки вала, рабочие колеса и направляющие аппараты (350-600 шт. в насосе) выполнены из алюминиевого сплава.- reducing the total mass of the module-section by 2.9 times: the shaft bearing housings, shaft protective sleeves, impellers and guide vanes (350-600 pcs. in the pump) are made of aluminum alloy.

Модуль-секция погружного многоступенчатого центробежного насоса, обеспечивающая достижение указанного выше технического результата, содержит вал, головку и основание, в которых размещены радиальные подшипники скольжения вала, состоящие из корпуса подшипника вала и защитной втулки вала, и корпус с набором ступеней, состоящих из рабочего колеса открытого типа и разборного направляющего аппарата со съемным верхним диском.The module-section of a submersible multistage centrifugal pump, ensuring the achievement of the above technical result, contains a shaft, a head and a base in which radial shaft slide bearings are located, consisting of a shaft bearing housing and a shaft protecting sleeve, and a housing with a set of stages consisting of an impeller open type and collapsible guide vane with a removable top disc.

Корпуса подшипников скольжения вала, защитные втулки вала, рабочие колеса и направляющие аппараты выполнены из высокопрочного алюминиевого сплава, а на их поверхности сформировано износостойкое антифрикционное керамико-полимерное покрытие.Shaft sleeve bearing housings, shaft protecting sleeves, impellers and guide vanes are made of high-strength aluminum alloy, and a wear-resistant antifriction ceramic-polymer coating is formed on their surface.

Радиальные подшипники скольжения вала, радиальные и осевые подшипники скольжения ступеней интегрированы в конструкции деталей модуль-секции, когда по меньшей мере одна скользящая контактирующая поверхность подшипника выполнена непосредственно в теле вращающейся или неподвижной детали. При этом опорные внутренние цилиндрические поверхности корпусов подшипников вала своим керамико-полимерным покрытием контактируют с керамико-полимерным покрытием на наружных цилиндрических поверхностях защитных втулок вала, образуя пары трения радиальных подшипников скольжения вала; опорные плоские поверхности кольцевых выступов на торцах направляющих аппаратов своим керамико-полимерным покрытием контактируют с керамико-полимерным покрытием на торцевых поверхностях рабочих колес, образуя пары трения осевых подшипников скольжения ступеней; опорные внутренние цилиндрические поверхности ступиц направляющих аппаратов своим керамико-полимерным покрытием контактирует с керамико-полимерным покрытием на наружных цилиндрических поверхностях удлиненных втулок рабочих колес, образуя пары трения радиальных подшипников скольжения ступеней.Radial shaft slide bearings, radial and axial slide bearings of the stages are integrated in the design of the module-section parts, when at least one sliding contacting surface of the bearing is made directly in the body of the rotating or stationary part. In this case, the supporting inner cylindrical surfaces of the shaft bearing housings, with their ceramic-polymer coating, contact the ceramic-polymer coating on the outer cylindrical surfaces of the protective shaft sleeves, forming friction pairs of the radial shaft sliding bearings; the supporting flat surfaces of the annular protrusions on the ends of the guide vanes with their ceramic-polymer coating contact the ceramic-polymer coating on the end surfaces of the impellers, forming friction pairs of the axial sliding bearings of the stages; the supporting inner cylindrical surfaces of the hubs of the guide vanes with its ceramic-polymer coating contacts the ceramic-polymer coating on the outer cylindrical surfaces of the elongated bushings of the impellers, forming friction pairs of the radial sliding bearings of the stages.

Ступени состоят из рабочих колес открытого типа (бездисковых) и разборных направляющих аппаратов со съемным верхним диском. Ступени с рабочими колесами открытого типа наиболее эффективны при перекачивании пластовой жидкости с высоким содержанием механических примесей и свободного газа. При работе насоса открытые колеса диспергируют как пузырьки газа, так и грязевых включения, гомогенизируя перекачиваемую жидкость.The stages consist of open-type impellers (diskless) and collapsible guide vanes with a removable upper disc. Stages with open impellers are most effective when pumping formation fluid with a high content of solids and free gas. When the pump is running, open impellers disperse both gas bubbles and dirt inclusions, homogenizing the pumped liquid.

Конструкция ступени с открытым колесом и направляющим аппаратом со съемным верхним диском высоко технологична. Отсутствие закрытых полостей в деталях ступени упрощает их механическую обработку и позволяет формировать на поверхностях деталей гладкие, равномерные по толщине керамические покрытия.The design of the stage with an open wheel and a guide vane with a removable top disc is highly technological. The absence of closed cavities in the details of the step simplifies their machining and makes it possible to form smooth ceramic coatings of uniform thickness on the surfaces of the details.

Конструкция радиального подшипника вала состоит всего из двух деталей: корпуса подшипника вала, плотно закрепленного в головке или основании, и защитной втулки вала, которая крепится на валу с помощью шпонки. Исключение из конструкции основного элемента традиционного подшипника скольжения - втулки (вкладыша) из монолитного твердого материала позволило упростить конструкцию и снизить трудоемкость изготовления узла трения. Кроме того, упростился монтаж подшипников, повысилась точность центровки и соосность опорных поверхностей подшипников и вала. Также отсутствие запрессованной втулки дало возможность увеличить площадь сечения осевых периферийных отверстий в корпусе подшипника на 20-25%. Это, в свою очередь, позволяет существенно уменьшить гидравлическое сопротивление потоку перекачиваемой жидкости на входе и выходе насосной модуль-секции и повысить КПД насоса.The design of a radial shaft bearing consists of only two parts: the shaft bearing housing, which is tightly mounted in the head or base, and the shaft protecting sleeve, which is secured to the shaft with a key. The exclusion from the design of the main element of the traditional plain bearing - a sleeve (liner) made of a monolithic solid material made it possible to simplify the design and reduce the labor intensity of manufacturing the friction unit. In addition, the installation of bearings has been simplified, the alignment accuracy and alignment of the bearing surfaces of the bearings and the shaft have increased. Also, the absence of a pressed-in sleeve made it possible to increase the cross-sectional area of the axial peripheral holes in the bearing housing by 20-25%. This, in turn, makes it possible to significantly reduce the hydraulic resistance to the flow of the pumped liquid at the inlet and outlet of the pump module-section and to increase the efficiency of the pump.

Корпуса подшипников вала, защитные втулки вала, рабочие колеса и направляющие аппараты выполнены из высокопрочного алюминиевого сплава с пределом текучести не менее 400 МПа. Прочность такого сплава вдвое превышает прочность никелевого чугуна "нирезиста". На поверхностях легких алюминиевых деталей секции сформировано износостойкое керамико-полимерное покрытие толщиной 45-65 мкм и твердостью HV 1400-1900.Shaft bearing housings, shaft protecting sleeves, impellers and guide vanes are made of high-strength aluminum alloy with a yield strength of at least 400 MPa. The strength of such an alloy is twice that of "ni-resist" nickel cast iron. A wear-resistant ceramic-polymer coating with a thickness of 45-65 microns and a hardness of HV 1400-1900 is formed on the surfaces of light aluminum parts of the section.

Прочные и твердые оксидно-керамические покрытия, превосходящие по абразивной износостойкости твердые сплавы в 1,5-2 раза, создаются на поверхности алюминиевых деталей методом плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО). Метод ПЭО является наиболее эффективным способом упрочнения алюминиевых сплавов.Strong and hard oxide-ceramic coatings, 1.5-2 times superior in abrasive wear resistance, are created on the surface of aluminum parts by the method of plasma electrolytic oxidation (PEO). The PEO method is the most effective way to harden aluminum alloys.

Новая высокочастотная версия ПЭО позволяет за короткое время (0,5 часа) формировать на поверхности алюминиевых деталей покрытия толщиной 45-65 мкм, при этом первоначальные размеры деталей остаются в поле допуска (патент RU 2681028 от 17.01.2018 и Евразийский патент 012825 от 02.04.2007).The new high-frequency version of PEO allows for a short time (0.5 hours) to form coatings with a thickness of 45-65 microns on the surface of aluminum parts, while the original dimensions of the parts remain within the tolerance field (patent RU 2681028 dated 01.17.2018 and Eurasian patent 012825 dated 02.04. 2007).

Алюминиевые детали с таким покрытием успешно противостоят абразивно-эрозионному износу и вибродинамическим нагрузкам.Aluminum parts with such a coating successfully resist abrasive and erosive wear and vibrodynamic loads.

Введение в микропоры керамического покрытия фторполимера приводит к существенному улучшению его защитных свойств. Наличие полимера на поверхности керамико-полимерного покрытия снижает коэффициент трения в воде до 0,04-0,06, что вдвое ниже, чем у твердого сплава и керамики. Низкий коэффициент трения минимизирует работу узлов трения и снижает энергопотребление насоса. Гидрофильные свойства керамико-полимерного покрытия препятствуют отложению на нем солей и АСПО. Пара трения "керамико-полимерное покрытие по керамико-полимерному покрытию" обеспечивает стабильность триботехнических характеристик за счет самосмазывающих свойств. Характер износа таких поверхностей коренным образом отличается от характера износа поверхностей с защитным полимерным покрытием, описанным в вышеприведенном патенте на полезную модель RU 106689. При работе трибоузла с керамико-полимерным покрытием механическую нагрузку воспринимает прочный и твердый керамический каркас (микровыступы керамического слоя), а полимер, находящийся в микропорах покрытия, выполняет функцию твердой антифрикционной смазки.The introduction of a fluoropolymer into the micropores of a ceramic coating leads to a significant improvement in its protective properties. The presence of polymer on the surface of the ceramic-polymer coating reduces the coefficient of friction in water to 0.04-0.06, which is half that of hard alloy and ceramics. The low coefficient of friction minimizes the operation of friction units and reduces the energy consumption of the pump. The hydrophilic properties of the ceramic-polymer coating prevent the deposition of salts and ARPD on it. The friction pair "ceramic-polymer coating over ceramic-polymer coating" provides stability of tribotechnical characteristics due to self-lubricating properties. The wear pattern of such surfaces is fundamentally different from the wear pattern of surfaces with a protective polymer coating described in the above utility model patent RU 106689. When a tribo unit with a ceramic-polymer coating is operating, a strong and hard ceramic frame (micro protrusions of a ceramic layer) perceives the mechanical load, and the polymer , located in the micropores of the coating, acts as a solid antifriction lubricant.

При повышении температуры в парах трения в условиях граничной смазки (при содержании свободного газа в перекачиваемой жидкости выше 40%) тепло интенсивно отводится из зоны трения за счет высокой теплопроводности алюминиевых опор и ступеней.With an increase in temperature in friction pairs under conditions of boundary lubrication (with a free gas content in the pumped liquid above 40%), heat is intensively removed from the friction zone due to the high thermal conductivity of aluminum supports and steps.

Таким образом достигается комплексное улучшение эксплуатационных характеристик подшипников скольжения модуль-секции за счет максимального снижения коэффициента трения, повышения твердости и абразивной износостойкости контактирующих поверхностей, интенсификации теплоотвода от узлов трения.Thus, a comprehensive improvement in the operational characteristics of the module-section sliding bearings is achieved due to the maximum reduction in the coefficient of friction, increase in the hardness and abrasive wear resistance of the contacting surfaces, and intensification of heat removal from friction units.

Известны технические решения использования ступеней насосов из алюминиевых сплавов с керамическим покрытием. Это - ступень, описанная в патенте WO 2008069702 от 06.12.2008, и направляющий аппарат, описанный в патенте RU 2387881 от 09.02.2009. Основным недостатком данных технических решений является низкая технологичность конструкций ступеней, не позволяющая использовать в полной мере преимущества нового конструкционного материала. В вышеприведенных патентах детали ступеней традиционно выполняют цельнолитыми. Литые рабочие колеса закрытого типа и направляющие аппараты имеют узкие глубокие полости, поверхности которых располагаются близко друг к другу. Нанести качественное керамическое покрытие методом ПЭО на такие поверхности затруднительно, так как они экранируют друг друга. Кроме того, литейные алюминиевые сплавы (силумины) из-за своего химического состава также препятствуют получению качественных керамических покрытий. На поверхности этих сплавов присутствуют кристаллы кремния, которые плохо проводят электрический ток, что затрудняет прохождение плазменных разрядов в процессе оксидирования. Покрытия получаются пористыми с пониженной твердостью.Known technical solutions for the use of pump stages made of aluminum alloys with a ceramic coating. This is the stage described in the patent WO 2008069702 dated 06.12.2008, and the guiding device described in the patent RU 2387881 dated 09.02.2009. The main disadvantage of these technical solutions is the low manufacturability of the step structures, which does not allow using the advantages of the new structural material to the full. In the above patents, the stage parts are traditionally made in one piece. Cast closed-type impellers and guide vanes have narrow deep cavities, the surfaces of which are located close to each other. It is difficult to apply a high-quality ceramic coating using the PEO method on such surfaces, since they shield each other. In addition, cast aluminum alloys (silumins), due to their chemical composition, also impede the production of high-quality ceramic coatings. Silicon crystals are present on the surface of these alloys, which poorly conduct electric current, which complicates the passage of plasma discharges during oxidation. The coatings are porous with reduced hardness.

Поэтому применение описанных технических решений не имеет практической перспективы.Therefore, the application of the described technical solutions has no practical perspective.

Известна также ступень погружного электроцентробежного насоса, описанная в Евразийском патенте 029187 от 26.03.2015. Ступень состоит из открытого колеса и разборного направляющего аппарата и выполнена их жаропрочного алюминиевого сплава с защитным керамическим покрытием, пропитанным полимером.Also known is the stage of a submersible electric centrifugal pump, described in Eurasian patent 029187 dated 03.26.2015. The stage consists of an open wheel and a collapsible guide vane and is made of a heat-resistant aluminum alloy with a protective ceramic coating impregnated with a polymer.

Основным недостатком данного технического решения является недостаточная прочность жаростойкого алюминиевого сплава, выбранного для изготовления упрочненных деталей ступеней. Это проявляется, в первую очередь, при работе ступеней в жестких условиях абразивного истирания. При попадании абразивной частицы между поверхностями трения она оказывает на них мощное силовое воздействие. Локальные контактные напряжения достигают больших значений. Если материал трущихся тел алюминиевый сплав с керамическим покрытием толщиной 50 мкм, то поведение покрытия в этом случае зависит от предела текучести сплава-основы. Экспериментально установлено, что применение в трибоузлах алюминиевого сплава с пределом текучести ниже 350-400 МПа (выбранный в аналоге жаропрочный сплав имеет предел текучести 270-300 МПа) приводит к пластической деформации сплава под покрытием в зоне действия абразивной частицы. Это ведет к появлению трещин в покрытии и последующему разрушению его. Применение же в трибоузлах высокопрочных алюминиевых сплавов с пределом текучести более 400 МПа приводит в подобном случае лишь к упругой деформации покрытия и сплава-основы в зоне действия абразивной частицы и дальнейшему ее раздавливанию на более мелкие фрагменты. Недостатком известного решения также является использование в парах трения ступеней дополнительных вставных втулок и колец из твердых сплавов или керамики.The main disadvantage of this technical solution is the insufficient strength of the heat-resistant aluminum alloy selected for the manufacture of hardened parts of the steps. This is manifested, first of all, when the steps are operated in harsh conditions of abrasion. When an abrasive particle enters the friction surfaces, it exerts a powerful force on them. Local contact voltages reach high values. If the material of the rubbing bodies is an aluminum alloy with a ceramic coating 50 μm thick, then the behavior of the coating in this case depends on the yield strength of the base alloy. It has been experimentally established that the use of an aluminum alloy with a yield point below 350-400 MPa in tribological assemblies (the high-temperature alloy selected in the analogue has a yield point of 270-300 MPa) leads to plastic deformation of the alloy under the coating in the zone of action of the abrasive particle. This leads to the appearance of cracks in the coating and its subsequent destruction. The use of high-strength aluminum alloys with a yield point of more than 400 MPa in tribo assemblies, in such a case, only leads to elastic deformation of the coating and base alloy in the zone of action of the abrasive particle and its further crushing into smaller fragments. The disadvantage of the known solution is the use of additional plug-in bushings and rings made of hard alloys or ceramics in the friction pairs of the stages.

Высокая износостойкость и триботехнические характеристики пары трения "керамико-полимерное покрытие по керамико-полимерному покрытию" сделали возможным упростить конструкции узлов трения и выполнить сопрягаемые поверхности подшипников скольжения непосредственно в теле самих деталей, то есть интегрировать подшипники в конструкцию деталей. Это позволило отказаться от размещения в насосной модуль-секции специальных подшипников в виде дополнительных антифрикционных втулок и колец.High wear resistance and tribotechnical characteristics of the friction pair "ceramic-polymer coating over ceramic-polymer coating" made it possible to simplify the design of friction units and to make mating surfaces of plain bearings directly in the body of the parts themselves, that is, to integrate the bearings into the design of the parts. This made it possible to abandon the placement of special bearings in the pump module-section in the form of additional antifriction bushings and rings.

Радиальный подшипник скольжения вала образован опорной внутренней цилиндрической поверхностью корпуса подшипника вала и наружной цилиндрической поверхностью защитной втулки вала.The radial shaft sliding bearing is formed by the supporting inner cylindrical surface of the shaft bearing housing and the outer cylindrical surface of the shaft protecting sleeve.

Конструкция ступени предусматривает наличие в каждой ступени радиального и осевого подшипников скольжения, выполненных непосредственно в теле деталей ступени. Осевой подшипник скольжения ступени образован опорной плоской поверхностью кольцевого выступа на торце направляющего аппарата и торцевой поверхностью рабочего колеса. Радиальный подшипник скольжения образован опорной внутренней цилиндрической поверхностью ступицы направляющего аппарата и наружной цилиндрической поверхностью удлиненной втулки рабочего колеса. Для обеспечения необходимой несущей способности подшипника и восприятия действующих нагрузок длина втулки l должна соотноситься с ее диаметром d, как l=(0,6-0,8)d. Малый вес алюминиевых колес и высокая точность их изготовления обеспечивает сбалансированное вращение ротора насосной модуль-секции с минимальным уровнем вибраций.The design of the stage provides for the presence in each stage of radial and axial plain bearings, made directly in the body of the stage parts. The axial sliding bearing of the stage is formed by the supporting flat surface of the annular protrusion on the end of the guide vane and the end surface of the impeller. The radial plain bearing is formed by the supporting inner cylindrical surface of the guide vane hub and the outer cylindrical surface of the elongated impeller sleeve. To ensure the required bearing capacity and the acceptance of the acting loads, the sleeve length l must be related to its diameter d, as l = (0.6-0.8) d. The light weight of the aluminum wheels and the high precision of their manufacturing ensure balanced rotation of the rotor of the pumping module-section with a minimum level of vibrations.

Это позволяет беспрепятственно применять современные быстроходные погружные электродвигатели и существенно повысить производительность насоса.This allows the use of modern high-speed submersible motors without hindrance and significantly increases the pump performance.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен продольный разрез заявляемой модуль-секции погружного многоступенчатого центробежного насоса.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings. FIG. 1 shows a longitudinal section of the inventive module-section of a submersible multistage centrifugal pump.

Модуль-секция погружного центробежного насоса содержит приводной вал 10, головку 2, основаниеThe module-section of a submersible centrifugal pump contains a drive shaft 10, a head 2, a base

3 и корпус 1, в котором установлен набор ступеней. Вал 10 модуль-секции опирается на радиальные подшипники вала, размещенные в головке 2 и основании 3. Радиальные подшипники вала состоят из неподвижных, жестко вмонтированных в головку 2 и основание 3 корпусов подшипников вала 13 и защитных втулок вала 11, закрепленных на валу с помощью шпонок и вращающихся вместе с валом 10. Корпус подшипника вала 13 представляет собой точно изготовленный диск с центральным отверстием и несколькими осевыми отверстиями 12 по периферии для прохождения перекачиваемой жидкости. Опорные внутренние поверхности корпусов подшипников вала 13, контактируя с наружной цилиндрической поверхностью защитных втулок вала 11, образуют пары трения радиальных подшипников скольжения вала 14. При этом обе контактирующие поверхности имеют керамико-полимерное покрытие.3 and housing 1, in which a set of steps is installed. The shaft 10 of the module-section rests on radial shaft bearings located in the head 2 and base 3. The radial shaft bearings consist of stationary, rigidly mounted in the head 2 and base 3, shaft bearing housings 13 and shaft protecting sleeves 11, secured to the shaft with keys and rotating together with the shaft 10. The bearing housing of the shaft 13 is a precision-made disc with a central hole and several axial holes 12 around the periphery for the pumped liquid to pass. The supporting inner surfaces of the bearing housings of the shaft 13, in contact with the outer cylindrical surface of the protective bushings of the shaft 11, form friction pairs of the radial sliding bearings of the shaft 14. Both contacting surfaces have a ceramic-polymer coating.

На фиг. 2 изображен элемент модуль-секции со ступенями (продольный разрез) в увеличенном масштабе.FIG. 2 shows an element of a module-section with steps (longitudinal section) on an enlarged scale.

В корпусе 1 установлен набор ступеней, состоящих из рабочих колес открытого типа 4 и разборных направляющих аппаратов б. Рабочие колеса 4 установлены на валу 10 с помощью шпонок и вращаются вместе с ним. Направляющие аппараты 6 неподвижно закреплены внутри корпуса 1 за счет сил трения от натяга, созданного ввинченными с двух сторон в корпус 1 головки 2 и основания 3. Рабочее колесо 4 состоит из удлиненной втулки 5 с размещенными на ней радиальными лопатками. Длина втулки l соотносится с ее диаметром d, как l=(0,6-0,8)d. Направляющий аппарат 6 состоит из стакана, выполненного заодно с утолщенным нижним диском, и верхнего съемного диска 7. Нижний утолщенный диск имеет центральную ступицу 8 и каналы-лопатки, ведущие от периферии к центру. На торце нижнего диска выполнен кольцевой выступ 9.In housing 1, a set of stages is installed, consisting of open-type impellers 4 and collapsible guide vanes b. The impellers 4 are mounted on the shaft 10 by means of keys and rotate with it. The guide vanes 6 are fixed inside the housing 1 due to the frictional forces from the interference created by the heads 2 and the base 3 screwed into the housing 1 from both sides. The impeller 4 consists of an elongated sleeve 5 with radial blades placed on it. The length of the sleeve l is related to its diameter d, as l = (0.6-0.8) d. The guide vane 6 consists of a glass, made integral with a thickened lower disk, and an upper removable disk 7. The lower thickened disk has a central hub 8 and channels-blades leading from the periphery to the center. An annular protrusion 9 is made at the end of the lower disc.

Опорные плоские поверхности кольцевых выступов 9 на торцах направляющих аппаратов 6, контактируя с торцевыми поверхностями рабочих колес 4, образуют пары трения осевых подшипников скольжения ступеней 16. При этом обе контактирующие поверхности имеют керамико-полимерное покрытие. Опорные внутренние цилиндрические поверхности ступиц 8 направляющих аппаратов 6, контактируя с наружной цилиндрической поверхностью удлиненных втулок 5 рабочих колес 4, образует пары трения радиальных подшипников скольжения ступеней 15. При этом обе контактирующие поверхности имеют керамико-полимерное покрытие.The supporting flat surfaces of the annular protrusions 9 on the ends of the guide vanes 6, in contact with the end surfaces of the impellers 4, form friction pairs of the axial sliding bearings of the stages 16. In this case, both contacting surfaces have a ceramic-polymer coating. The supporting inner cylindrical surfaces of the hubs 8 of the guide vanes 6, in contact with the outer cylindrical surface of the elongated bushings 5 of the impellers 4, form friction pairs of the radial sliding bearings of the stages 15. Both contacting surfaces have a ceramic-polymer coating.

Насосная модуль-секция работает следующим образом. При работе секции приводной вал 10 вращается в радиальных подшипниках скольжения вала.The pumping module-section works as follows. When the section is in operation, the drive shaft 10 rotates in radial shaft slide bearings.

Вследствие вращения расположенных на валу 10 рабочих колес 4 относительно неподвижных направляющих аппаратов 6 перекачиваемая жидкость поступает в основание 3 и через периферийные отверстия 12 в корпусе радиального подшипника вала 13 направляется в центробежные ступени секции.Due to the rotation of the impellers 4 located on the shaft 10 relative to the stationary guide vanes 6, the pumped liquid enters the base 3 and through the peripheral holes 12 in the radial bearing housing of the shaft 13 is directed to the centrifugal stages of the section.

Жидкость, поступая в межлопаточные полости рабочего колеса 4 движется от центра к периферии. При этом рабочее колесо 4 создает напор перекачиваемой жидкости. Далее жидкость поступает в каналы-лопатки нижнего диска направляющего аппарата 6, в которых осуществляется разворот и направление потока на рабочее колесо следующей ступени. При этом кинетическая энергия движения жидкости переходит в потенциальную. Проходя через ступени секции жидкость поступает в головку 2 и, двигаясь через периферийные отверстия 12 в корпусе радиального подшипника вала 13, продолжает движение вверх. При работе модуль-секции пары трения подшипников скольжения 14, 15 и 16 обеспечивают легкое сбалансированное вращение вала 10 с рабочими колесами 4 (ротора секции).The liquid entering the interscapular cavity of the impeller 4 moves from the center to the periphery. In this case, the impeller 4 creates a pressure of the pumped liquid. Further, the liquid enters the channels-blades of the lower disc of the guide vane 6, in which the turn and direction of the flow to the impeller of the next stage are carried out. In this case, the kinetic energy of fluid movement is converted into potential energy. Passing through the steps of the section, the liquid enters the head 2 and, moving through the peripheral holes 12 in the radial bearing housing of the shaft 13, continues to move upward. During the operation of the module-section, friction pairs of sliding bearings 14, 15 and 16 provide easy balanced rotation of the shaft 10 with the impellers 4 (section rotor).

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет создать модуль-секцию погружного многоступенчатого центробежного насоса с интегрированными износостойкими подшипниками скольжения, которая дает возможность с наименьшими трудовыми и экономическими затратами производить и эксплуатировать погружные нефтяные насосы в скважинах, осложненных высоким содержанием абразивных примесей и свободного газа в пластовой жидкости.Thus, the proposed invention makes it possible to create a module-section of a submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings, which makes it possible with the lowest labor and economic costs to produce and operate submersible oil pumps in wells complicated by a high content of abrasive impurities and free gas in the formation fluid.

Claims (4)

1. Модуль-секция погружного многоступенчатого центробежного насоса, содержащая вал, головку и основание, в которых размещены радиальные подшипники скольжения вала, состоящие из корпуса подшипника вала и защитной втулки вала, образующие пару трения, корпус с набором ступеней, состоящих из рабочего колеса и направляющего аппарата, при этом опорными плоскими поверхностями кольцевых выступов на торцах направляющих аппаратов, контактирующими с торцевыми поверхностями рабочих колес, образованы пары трения осевых подшипников скольжения ступеней, а опорными внутренними цилиндрическими поверхностями ступиц направляющих аппаратов, контактирующими с наружными цилиндрическими поверхностями втулок рабочих колес - пары трения радиальных подшипников скольжения ступеней, а контактирующие поверхности трения радиальных подшипников вала, осевых и радиальных подшипников ступеней содержат износостойкое покрытие, отличающаяся тем, что рабочие колеса выполнены открытого типа, а направляющие аппараты - разборными со съемным верхним диском, причем корпуса подшипников вала, защитные втулки вала, рабочие колеса и направляющие аппараты выполнены из высокопрочного алюминиевого сплава, а на их поверхностях сформировано керамико-полимерное покрытие, радиальные и осевые подшипники скольжения в модуль-секции интегрированы в конструкции деталей секции, когда по меньшей мере одна скользящая контактирующая поверхность подшипника выполнена непосредственно в теле вращающейся или неподвижной детали, пары трения подшипников скольжения секции образованы поверхностями с керамико-полимерным покрытием, которыми они контактируют друг с другом.1. Module-section of a submersible multistage centrifugal pump, containing a shaft, a head and a base in which radial shaft slide bearings are located, consisting of a shaft bearing housing and a shaft protecting sleeve, forming a friction pair, a housing with a set of stages consisting of an impeller and a guide device, while the supporting flat surfaces of the annular protrusions on the ends of the guide vanes in contact with the end surfaces of the impellers form friction pairs of axial sliding bearings of the stages, and the supporting inner cylindrical surfaces of the hubs of the guide vanes contacting the outer cylindrical surfaces of the bushings of the impellers are friction pairs of radial sliding bearings of the stages, and the contacting friction surfaces of the radial shaft bearings, axial and radial bearings of the stages contain a wear-resistant coating, characterized in that the impellers are made of an open type, and the guide vanes are disassembled with a removable upper disc, and the shaft bearing housings, shaft protecting sleeves, impellers and guide vanes are made of high-strength aluminum alloy, and a ceramic-polymer coating is formed on their surfaces, radial and axial plain bearings in the module-section are integrated into the design of the section parts when at least one sliding contacting surface of the bearing is made directly in the body of a rotating or stationary part, the friction pairs of the sliding bearings of the section are formed by surfaces with a ceramic-polymer coating, with which they contact each other. 2. Модуль-секция по п. 1, отличающаяся тем, что корпуса радиальных подшипников вала, защитные втулки вала, рабочие колеса и направляющие аппараты ступеней выполнены из высокопрочного алюминиевого сплава с пределом текучести не менее 400 МПа.2. Module-section according to claim 1, characterized in that the shaft radial bearing housings, shaft protective sleeves, impellers and stage guide vanes are made of high-strength aluminum alloy with a yield strength of at least 400 MPa. 3. Модуль-секция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что керамико-полимерное покрытие, сформированное на поверхностях корпусов подшипников вала, защитных втулок вала, рабочих колес и направляющих аппаратах ступеней, выполнено толщиной 45-65 мкм и твердостью HV 1400-1900.3. Module-section according to claim 1 or 2, characterized in that the ceramic-polymer coating formed on the surfaces of the shaft bearing housings, shaft protective sleeves, impellers and stage guide vanes is made with a thickness of 45-65 microns and a hardness of HV 1400- 1900. 4. Модуль-секция по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что на рабочих колесах ступеней выполнены удлиненные втулки диметром d и длиной l, причем соблюдается соотношение l=(0,6-0,8)d.4. Module section according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that elongated bushings with a diameter d and a length l are made on the impellers of the steps, and the ratio l = (0.6-0.8) d is observed.
RU2020109224A 2020-03-02 2020-03-02 Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings RU2748009C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020109224A RU2748009C1 (en) 2020-03-02 2020-03-02 Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020109224A RU2748009C1 (en) 2020-03-02 2020-03-02 Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2748009C1 true RU2748009C1 (en) 2021-05-18

Family

ID=75919931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020109224A RU2748009C1 (en) 2020-03-02 2020-03-02 Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2748009C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4198327A1 (en) * 2021-12-20 2023-06-21 Aktiebolaget SKF Plain bearing with improved wear resistance

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2018716C1 (en) * 1990-03-21 1994-08-30 Матвеев Григорий Егорович Multistage centrifugal pump
RU59752U1 (en) * 2006-07-05 2006-12-27 Юрий Апполоньевич Сазонов STEP OF SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP
WO2008069702A2 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 Alexandr Georgievich Chuyko Working member of a bore hole multistage pump (variants)
RU2520797C2 (en) * 2010-09-07 2014-06-27 Открытое Акционерное Общество "Алнас" Borehole multistage modular pump and pump stage
RU2580611C2 (en) * 2014-06-19 2016-04-10 Александр Николаевич Михайлов Submersible multistage centrifugal pump and method of making impeller and guide vane for pump stage
EA029187B1 (en) * 2015-03-26 2018-02-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Металлинвест-К" Stage of a submersible multistage electric centrifugal pump and method of manufacturing the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2018716C1 (en) * 1990-03-21 1994-08-30 Матвеев Григорий Егорович Multistage centrifugal pump
RU59752U1 (en) * 2006-07-05 2006-12-27 Юрий Апполоньевич Сазонов STEP OF SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP
WO2008069702A2 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 Alexandr Georgievich Chuyko Working member of a bore hole multistage pump (variants)
RU2520797C2 (en) * 2010-09-07 2014-06-27 Открытое Акционерное Общество "Алнас" Borehole multistage modular pump and pump stage
RU2580611C2 (en) * 2014-06-19 2016-04-10 Александр Николаевич Михайлов Submersible multistage centrifugal pump and method of making impeller and guide vane for pump stage
EA029187B1 (en) * 2015-03-26 2018-02-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Металлинвест-К" Stage of a submersible multistage electric centrifugal pump and method of manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4198327A1 (en) * 2021-12-20 2023-06-21 Aktiebolaget SKF Plain bearing with improved wear resistance

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2330187C1 (en) Submerged electrically-driven pump
RU2333397C2 (en) Submerged centrifugal pump stage
US5641275A (en) Grooved shaft for a magnetic-drive centrifugal pump
US10036398B2 (en) Apparatus and system for a thrust-absorbing horizontal surface pump assembly
RU2521820C2 (en) Electric borehole pump motor (versions)
CN205225759U (en) Magnetic drive pump
CN105298864A (en) Zero-abrasion magnetic pump
RU2748009C1 (en) Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings
US11867176B1 (en) Method and apparatus for a submersible multistage labyrinth-screw pump
RU2274769C1 (en) Stage of submersible multistage centrifugal pump
JP2011007243A (en) Structure of thrust bearing for water lubrication
RU2413876C1 (en) Stage of downhole multistage rotary pump
RU2328624C1 (en) Submerged multi-stage centrifugal pump
RU160032U1 (en) SUPPORT ASSEMBLY
CN212803705U (en) Grease lubrication bearing structure of centrifugal pump
RU2376505C2 (en) Plain thrust bearing for shafts of submersible centrifugal electric pumps
RU2286481C2 (en) Stage of submersible centrifugal pump
RU74174U1 (en) STEP OF SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP
RU2558406C1 (en) Thrust bearing
CN113915158A (en) Pump and method of operating the same
RU133214U1 (en) CENTRIFUGAL STEP OF SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP
RU165032U1 (en) SUBMERSIBLE MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP
RU2442909C2 (en) Multi-stage high-speed immersed impeller pump
RU2560105C2 (en) Stage of submersible multi-stage high flow rate centrifugal pump
RU213580U1 (en) STAGE OF SUBMERSIBLE MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP