一种叶导轮全压紧式多相混抽泵轴向力平衡装置的制作方法

本发明属于油气田开发工程中的井下机械采油技术领域，特别涉及一种叶导轮全压紧式多相混抽泵轴向力平衡装置。

背景技术：
井下螺旋轴流式多相混抽泵以其高含气混输、结构简单紧凑和对固体颗粒不敏感等特点十分适合于油气田和煤气田的开发要求。但是到目前为止，井下螺旋轴流式混抽泵尚未得到广泛应用，其主要原因已经不是叶片结构参数的问题，而是因为轴承的使用寿命远远达不到工作要求。由于螺旋轴流式混抽泵轴向力产生机理和离心泵不同，其轴向力比离心泵大得多，单级泵的轴向力可达160-240N，而单级离心泵的轴向力只有20-40N；而且螺旋轴流式混抽泵不能像离心泵那样可以通过合理设计叶片结构来减小或消除轴向力，通常情况下轴承连续工作时间极短，如何合理有效地平衡轴向力成为井下螺旋轴流式混抽泵推广应用的关键。目前螺旋轴流式混抽泵试验样机常用平衡孔法、浮动叶轮法等方式来平衡轴向力，但平衡孔法平衡轴向力的能力有限，同时这种方法不但会破坏叶轮进口处流体的流动状态，而且会增加流体的泄漏量，降低泵的容积效率。浮动叶轮法是将各级叶轮产生的轴向力传递到相应导轮来实现平衡的。但这会使得各级互相接触的叶轮、导轮之间产生摩擦，从而导致泵的机械效率极大降低，导致了大量动力能源的浪费。因此，需要寻求一种新的轴向力平衡方式。

技术实现要素：
本发明旨在解决上述问题，提供了一种叶导轮全压紧式多相混抽泵轴向力平衡装置，具有平衡轴向力效果好，结构简单，工作可靠，机械效率高，生产和维护成本低的优点，其采用的技术方案是：一种叶导轮全压紧式多相混抽泵轴向力平衡装置，包括平衡鼓、平衡鼓套一、平衡鼓套二、内泵壳、外泵壳、上轴套、下轴套、机械密封件一，机械密封件二，所述的平衡鼓、上轴套和下轴套通过平键固定安装在泵轴上，所述的平衡鼓套一与末级导轮连通，所述的平衡鼓通过上轴套和下轴套定位在平衡鼓套二内腔，所述的平衡鼓套一与平衡鼓套二通过螺纹连接，且平衡鼓套一侧面开有均布的通孔，所述的机械密封件一放置在平衡鼓套一的内腔，所述的机械密封件二放置在平衡鼓套二的上部，所述的平衡鼓套二上设有三个轴向流道和三个径向通孔，所述的平衡鼓套一与内泵壳相连，平衡鼓套二与外泵壳相连。所述的平衡鼓为一个锥式平衡鼓，在平衡鼓内部开有一定深度的圆环孔，所述的平衡鼓与平衡鼓套二之间的轴向间隙为入口小、出口大的间隙。所述的平衡鼓套一、平衡鼓套二、内泵壳和外泵壳之间构成一个环形流道，所述的平衡鼓与平衡鼓套二构成一个间隙流道，并且环形流道和间隙流道通过平衡鼓套二上的三个径向通孔相连。本发明与现有的轴向力平衡装置相比，具有的显著效果是：结合了平衡管加平衡鼓的平衡原理，在有限空间内极大的提高了平衡轴向力的效果；平衡装置中的环形流道代替了平衡管的作用，使平衡管技术应用于井下成为现实；平衡鼓套二上的三个轴向流道将流向泵尾的大部分流体和用于平衡轴向力的分流流体在有限的径向空间分离开，使平衡装置更加紧凑。附图说明图1：本发明的一级叶导轮全压紧式多相混抽泵结构简图。图2：本发明的局部示意图。符号说明：1.泵入口，2.入口接头，3.导流锥，4、5.轴承，6.叶轮，7.导轮，8.泵轴，9.外泵壳，10.内泵壳，11.平衡鼓，12.轴向流道，13.径向通孔，14.平衡鼓套一，15.平衡鼓套二，16.上轴套，17.下轴套，18.机械密封件一，19.机械密封件二，20.泵出口，21.泵头调整套，22.出口接头，a.平衡鼓前腔，b.平衡鼓后腔，c.间隙流道，d.环形流道。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。如图1-2所示，平衡鼓11、上轴套16、下轴套17通过平键固定在泵轴8并随泵轴8一起转动，平衡鼓11通过上轴套16和下轴套17定位在平衡鼓套二15内腔，平衡鼓套一14下端与末级导轮连通，上端与平衡鼓套二15的轴向流道12连通，平衡鼓套一14与平衡鼓套二15通过螺纹连接，下轴套17、机械密封件一18均固定在平衡鼓套一14的内腔中，机械密封件一18可以防止少量高压流体回流对主液流产生扰动作用，机械密封件二19固定在平衡鼓套二15的上端，防止高压流体回流到平衡鼓后腔b中，内泵壳10的两端分别由泵头调整套21和平衡鼓套一14压紧，平衡鼓套二15的上端与出口接头22相接并由其压紧，外泵壳9两端分别与入口接头2和出口接头22通过螺纹连接，平衡鼓套二15与外泵壳9相连，平衡鼓套一14、平衡鼓套二15、内泵壳10和外泵壳9构成环形流道d，平衡鼓11与平衡鼓套二15构成间隙流道c且两者之间的轴向间隙的形状为入口小、出口大，防止砂子阻塞平衡鼓11轴向间隙，环形流道d与间隙流道c通过平衡鼓套二15的径向通孔13相连，将平衡鼓后腔b和泵入口1连通，从而保证分流经过平衡鼓11的流体可以环通流动。井下油液由泵入口1进入多相混抽泵，经过叶轮6和导轮7加压后形成高压流体，从而在叶轮6和导轮7的前、后两侧形成较大压差，再加上流体对叶片的冲击和叶轮6自身的重力，三者共同作用下产生了轴向力，高压流体经过平衡鼓套一14之后，绝大部分高压流体经过平衡鼓套二15上的三个轴向流道12流到泵出口20，少量高压流体经过平衡鼓套一14侧面通孔进入平衡鼓前腔a，同时通过平衡鼓11和平衡鼓套二15所构成的间隙流道c进入平衡鼓后腔b，平衡鼓后腔b的流体经过平衡鼓套二15上的三个径向通孔13进入平衡鼓套一14、平衡鼓套二15、内泵壳10和外泵壳9构成环形流道d，最后流回泵入口1，由于平衡鼓前腔a充满经过加压的液体，为高压区；平衡鼓后腔b与泵入口1相通，为低压区，平衡鼓11两端的压差产生的力与大部分轴向力互相平衡，极大的减小了轴向力，剩余轴向力由轴承4、5来平衡，并传递到入口接头2和出口接头22上，从而完成全部轴向力的平衡。上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。