[发明专利]小排量高扬程地面离心泵

说明书

本发明涉及到离心泵，特别是专为水力采油泵提供动力，并且能用于注水井增压和堵水工艺等的一种小排量高扬程地面离心泵。

离心泵是现代应用非常广泛的泵种，种类很多，结构各异。在中国专利局也已检索到不少与离心泵有关的专利文献，其中具有代表性的专利公开（公告）号有：1020518、1020815、2010857、2032660、2051680等，但是至今未检索到特别适用于油田采油和注水的小排量高扬程地面离心泵。目前油田采油普遍应用的有一种长达数十米、300多级、总扬程2000来米的潜油离心泵。采用这种又细又长的结构形式，一方面是为了适合在井下安装，另一方面是因为单级扬程难以提高，要想达到数千米的总扬程，就必须采用数百级的多级离心泵。在确保总扬程的前提下，如果想要减少泵的级数，就要提高其单级扬程，这就会使得泵效急剧下降，以至实际上是不可取的。上述多级潜油离心泵的特殊结构形式，就决定了其制造成本非常高，安装和维修不够方便。水力喷射泵是近年来才在油田获得应用的新的采油泵种，它比上述多级潜油离心泵结构简单，安装、检修和调整工作参数也较方便，排量适应范围较大并具有一定的深抽能力。但是现有各种地面泵系统均不能适合水力喷射泵的需要，其中最常用的地面动力液系统有：注水用高压水、多缸柱塞泵、潜油离心泵。目前美国的水力喷射泵广泛采用三缸或五缸柱塞泵系统，但在国内应用中发现其故障率较高。专用于油田注水的大型离心泵站在国内用得较多，但也发现压力不够高，不能满足水力喷射泵和一部分注水井的要求，水处理工作量大。采用地面潜油离心泵给水力喷射泵供液，或给注水井增压效果都较好，其可靠性远高于柱塞泵增压，但采用该泵成本太高，灵活性也不够，必须钻一口浅井才能应用。综上所述，研制一种专用于油田采油和注水的小排量高扬程地面离心泵已成为油田生产当务之急。

本发明的目的就在于提供一种小排量高扬程高效率地面卧式安装离心泵，由于其单级扬程较高，采用较少的级数就可以实现很高的总扬程。它既可用于油田采油，又可用于注水井增压和堵水工艺等。它还可以在中低扬程情况下做为普通小流量离心泵应用于其它场合。

为了克服已有技术的缺点和不足之处而达到上述目的，本发明采用了下述技术方案。

该泵分为全封闭驱动和轴外伸驱动两种结构方式，均由入端部分、出端部分和多级泵体三大部组成，二者只是轴承润滑方式不同。其特征在于采用了全开式导壳，并对其流道进行部分阻塞;采用全开式叶轮和流线形截面叶片，并且在轴上浮动安装;采用90°或近似90°的出口角;采用新的受控膜机械密封、平衡式机械密封;采用新型的机械密封做高低压隔离密封;采用机械密封取代口环做级间密封，其动环用键传动;采用外圆开槽式抛砂环;采用软填料密封作过滤器;采用有液流通道的新式轴承座及其紧靠密封的安装方式;采用新型的全封闭传动结构方式。

上述全开式导壳分为两部分，使流道敞开，对导壳流道进行部分阻塞，其作用是减少水力损失、提高泵效。

上述全开式叶轮的叶片在旋转方向上为流线形或接近流线形的截面形状，90°或近似90°的出口角，并采用轴向浮动安装方式，其作用是简化结构、减少摩阻、消除轴向力、提高单级扬程减少级数、提高泵效和运行可靠性。

上述受控膜机械密封具有很深的新月形动压槽，该槽还具有流体静压功能;平衡式机械密是在动环上设置了新型动压槽，以及新的弹簧安装形式。

上述高低压隔离密封是一种新型的外装式机械密封，在静环内圈有较深的新月槽。这既减少了这部分的漏失量，又起到了类似平衡盘的作用，极大地提高了小流量泵的容积效率，从而提高了整个泵的效率，同时也提高了工作可靠性。

上述采用机械密封取代口环做级间密封，大大减少了级间漏失，也就大大提高了小流量泵的容积效率;动环采用键传动可提高工作可靠性。这些也就进一步提高了整个泵的效率和工作可靠性。

上述外圆开槽式抛砂环设置在每处密封的介质入口处，可有效地防止砂粒进入密封。

上述软填料密封式过滤器设置在机械密封前面，能进一步减少砂粒对密封的损害。

上述具有液流通道的新式轴承座紧靠密封安装，它与密封之间设置了旋转隔离环，并且有拆卸专用螺孔。结构紧凑，便于维修，有助缩短轴长度实现较高扬程。

上述全封闭传动结构，设置了隔离机械密封和分散的平衡隔离套系统，使驱动源内工作介质保持洁净，也保证了轴承的润滑，并使密封更加可靠。