[其他]潛油泵

無效

• 申請號: 86108707
• 申請日: 1986-12-29
• 公開（公告）號: CN86108707A
• 公開（公告）日: 1988-08-31
• 發明（設計）人: 劉殿魁;崔永強;何本元
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F04D13/08
• 分類號: F04D13/08;F04D1/06
• 代理公司: 中國科學院專利事務所
• 代理人: 方國成,管新國

本發明涉及的是一種小口徑、多級離心泵，主要用于開采石油，即直接潛入1千米至3千米井下，將原油抽出，也可以用于其它對液體進行高壓輸送的場合。

典型的單級潛油泵由葉輪和導葉兩個主要部分組成，附圖1是本發明的單級潛油泵結構。葉輪〔1〕包括前蓋板〔2〕、動葉片〔3〕和后蓋板〔4〕，它固定在一根長軸〔5〕上，由潛油電機（圖中未畫出）驅動旋轉，動葉片對流體作功，形成揚程。導葉〔6〕部分是固定件，包括泵殼體〔7〕、靜葉片〔8〕和內轂〔9〕。內轂〔9〕為軸〔5〕的支承部位。靜葉片的作用有兩個，其一是把從前一級葉輪流出的流體導入下一級葉輪的進口，其二是把流體從葉輪獲得的動能轉變為靜壓力。在葉輪和導葉之間，加有前止推墊片〔10〕和后止推墊片〔11〕。

潛油泵的已有技術可以以我國專利85202072為例，包括該專利的目前國內外產品，其葉輪和導葉都是采用一元流動理論和半經驗的模化方法設計的。它們普遍存在著下列缺點：（1）水力效率不高，泵耗電多;（2）單級（一級葉輪加一級導葉組成一個單級）揚程不高，在給定全泵揚程的條件下，所需泵級數多;（3）泵體外形尺寸大。如我國引進的美國潛油泵外徑均為89毫米，在我國通用的139.7毫米（5.5英寸）油井中使用時，常因井口不直發生泵下井的困難。

本發明的目的是針對潛油泵的上述缺點，改進葉輪和導葉的結構，提高泵的效率和單級揚程，降低電能消耗，同時減小泵體的外徑和長度尺寸，使潛油泵的技術經濟性能得到顯著的提高。

首先，我們根據我國科學家吳仲華教授創立的葉輪機械三元流動理論，對泵內的流體作完全三元、有分離流動的計算，分析流道內至少25條流線（可多至100條流線）上的流速分布狀態，由此選出最佳的流道型線及動葉片和靜葉片的扭曲規律，最后得到流動損失最小的三元葉型。本發明改進了葉輪和導葉的結構，采用了確定葉輪動葉片長度和葉輪外徑的最佳比值，延長動葉片出口端長度，縮短導葉的軸向長度，減小導葉靜葉片包角，以及減小葉輪動葉片數和導葉靜葉片數等技術措施，使本發明潛油泵具有單級揚程高、效率高、節省能量、外形尺寸小等技術經濟效果。

下面結合附圖詳細說明本發明內容。

1.加大了葉輪動葉片軸向長度B_R與其外徑φ_R的比值。如附圖2所示，（a）是本發明葉輪的剖視圖，圖中的曲線ab、ef表示根據三元有分離流動計算確定的最佳動葉片〔3〕的流道型線，hg表示前蓋板〔2〕的外形曲線，B_R表示葉輪動葉片〔3〕的軸向長度，φ_R表示葉輪外徑。圖2（b）表示已有技術產品的葉輪剖視，其標注符號（B_R′，φ_R′等）含義與（a）中相應各項相同，要指出的是，它的動葉片是采用一元流動理論設計的。

比較圖2之（a）與（b）可見：（1）本發明葉輪動葉片的軸向長度B_R遠大于已有技術的葉輪動葉片軸向長度B_R′（即B_R＞＞B_R′）;（2）本發明葉輪動葉片長度B_R與葉輪外徑φ_R的比值：B_R/φ_R＝0.3-0.4較已有技術的該比值高，已有技術中B_R′/φ_R′＜0.25。

由圖2可見，兩種葉輪的細部差異也是很明顯的：（1）本發明葉輪動葉片進口輪轂處半徑減小，即φ_a＜φ_a′;（2）動葉片出口邊緣fb與垂直于葉輪軸線的平面的夾角α減小，即α＜α′;（3）動葉片沿軸向朝進口延伸成三元扭曲形狀。

本發明的這種結構設計，使流體在葉輪內的擴壓梯度減小，進口處的相對流速下降，從而減小了流體對葉輪的沖擊和分離損失，提高了水力效率。

2.增加動葉片長度提高揚程。按照通常理論，在確定的外徑、轉速及葉片出口角條件下，泵的揚程是一定的。本發明超脫了這一傳統觀點，通過增加動葉片長度提高了泵的揚程。

如附圖3所示，本發明將動葉片〔3〕的出口邊向下游延伸：在前蓋板〔2〕自出口K點，沿平行于泵軸線方向延長至l;在后蓋板〔4〕自出口n點，沿后蓋板子午面型線自然延伸至m，為了保證運行的安全，lm與導葉靜葉片進口邊的軸向間隙，不得小于后止推墊片〔11〕的厚度。在葉輪外徑φ_R和葉片出口角不變的條件下，增加了klmn這塊葉片面積，它能有效地提高泵的揚程。在本發明的實施例中，這種改進使揚程提高了大約30%。