井用潜没式电动机的电气串接结构
技术领域
本发明涉及一种井用潜没式电动机,特别是一种井用潜没式电动机的电气串接结构。
背景技术
众所周知,井用潜没式电动机(以下简称电机)使用时被装置在井的套管中,由于井套管内径所限,电机的外径不能太大,一般形成细长型结构;但是其长度又受刚度所限,往往单节电机的功率不能满足要求,需要将两节或多节电机首尾相互串接起来使用。将任意两节电机首尾串接时,电机的机轴或机壳两端的接头止口之间的机械串接一般来说比较简单,但两节电机的电气串接需要在非常狭窄的空间内实现可靠的电路连通并保持绝缘密封,则非常困难。
目前,已有的井用潜没式电动机的电气串接方式大致分两种:一种是腔内串接方式,另一种是腔外串接方式。美国Reda公司生产的一种井用潜没式电动机采用的就是腔内串接方式,具体串接方法如下:在机壳两端接头止口内周面与电机机轴连接套外周面之间的环形腔体内,上节电机的下端引线和下节电机的上端引线的末端分别对应设置有若干个固定的相互间隔并对地可靠绝缘的导电插接头,每对导电插接头的相对位置精确对准。要使上节电机与下节电机串接在一起时,首先将上节电机机轴与下节电机机轴对正并通过轴套串接起来,再用接头上的定位销钉导正,然后进一步使上节电机下端的接头止口与下节电机上端的接头止口相互靠近直至对接,与此同时,上节电机的导电插接头与下节电机的导电插接头之间的电气连接和绝缘密封也同时实现。上述腔内串接方式的优点是:导电插接头在电机腔内,受到腔体保护,尤其是在充油式的电机腔内,绝缘环境较好,只要插接过程正确到位,上、下节电机之间就可以形成可靠的电气串接;但是上述腔内串接方式存在以下缺点:上节电机的导电插接头与下节电机的导电插接头之间的插接过程必须与上节电机的接头止口与下节电机的接头止口之间的机械连接过程同步完成,串接效果仅凭制作的精密程度来保证,不能由操作者直接手动操控,并且无法通过目测来检查串接效果;另外,在串接之前,使上节电机机轴与下节电机机轴相互对正、串接的过程中,粗大的电机轴头有时可能会与纤细的导电插接头发生碰撞,导致导电插接头破损。为此需要专门设计一套可缓慢升降、对接操作速度可控的工艺装备,这又使得串接过程变得更加复杂,出现问题还是不能及时发现。总之,上述腔内串接方式的串接过程可靠性较差,而且操作过程中容易造成导电插接头碰损,又很难在现场及时将其修复,因此带来的损失比较严重。美国CENTRILIFT-HUGES公司生产的一种井用潜没式电动机采用的则是腔外串接方式,具体串接方法如下:上节电机的下端引线接头与下节电机上端的引线接头分别从两端的接头止口腔外侧形成的孔内引出,然后由一根两端带有法兰接头的短电缆两端的导电插接头分别与上节电机的下端导电插接头与下节电机上端导电插接头相连接,从而实现上节电机与下节电机之间的电气连接和绝缘密封。上述腔外串接方式的优点是:电气串接过程可以由操作者手动操控,可直接目测观察串接效果,并且不易产生误碰损事故。但是,上述腔外串接方式存在以下缺点:由于所述的短电缆及其两端法兰接头全部浸没在腔外井液中,而短电缆与其两端法兰接头之间的过渡连接很难克服二者之间密封的薄弱点,密封可靠性差是其致命弱点;另外,上、下节电机的导电插接头是固定的,将其分别与短电缆插接头相互插接操作仍需要与接头止口的机械连接操作同步进行,操作起来非常困难,实用价值较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服上述已有的井用潜没式电动机的电气串接方式的缺点,提供一种井用潜没式电动机的电气串接结构。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:本发明井用潜没式电动机的电气串接结构包括:下节电机的上接头部分、上节电机的下接头部分和串接棒。
所述的上接头部分设置的上端接头形成有第一止口腔,第一止口腔外侧形成有第一插座孔,第一插座孔内设置有与上端引线一一对应连接并相互绝缘可轴向移动的第一导电插接头;所述的下接头部分设置的下端接头形成有第二止口腔,第二止口腔外侧形成有第二插座孔,第二插座孔内设置有与下端引线一一对应连接、并相互绝缘、可轴向移动的第二导电插接头;所述的串接棒的下端设置有相互绝缘且分别与所述的第一导电插接头一一对应的第三导电插接头;所述的串接棒的上端设置有相互绝缘且分别与所述的第二导电插接头一一对应的第四导电插接头;所述的串接棒上端的第四导电插接头分别与所述的下接头部分的第二导电插接头对应接插在一起;所述的串接棒下端的第三导电插接头分别与所述的上接头部分的第一导电插接头对应接插在一起。
所述的上端接头上形成的第一插座孔内底部设置有第一弹簧,第一弹簧的上面设置有第一绝缘插座,第一绝缘插座通过外力作用可沿轴向上下移动;所述的第一绝缘插座的芯部沿轴向形成有与所述的第一导电插接头一一对应并相互绝缘的插孔,各个插孔内分别对应设置有第一导电插接头;所述的第一绝缘插座的插孔的下端设置有第一密封圈,第一密封圈将第一绝缘插座各插孔与孔内对应的各上端引线之间的间隙充填密封;所述的第一绝缘插座外周面上沿轴向形成有第一连通槽,使第一绝缘插座的两端相连通;所述的第一绝缘插座上各插孔的上端形成有第一绝缘密封段;所述的第一插座孔上端形成有第一接头密封段。
所述的下端接头上形成第二插座孔的位置与所述的下节电机的第一插座孔相对应,所述的第二插座孔内底部设置有第二弹簧,第二弹簧的下面设置有第二绝缘插座,第二绝缘插座通过外力作用可沿轴向上下移动;所述的第二绝缘插座的芯部沿轴向形成有与所述的第二导电插接头一一对应,并相互绝缘的插孔,各个插孔内分别对应设置有第二导电插接头;所述的第二绝缘插座的插孔的上端设置有第二密封圈,第二密封圈将第二绝缘插座各插孔与孔内对应的各下端引线之间的间隙充填密封;所述的第二绝缘插座的外周面上沿轴向形成有第二连通槽,使第二绝缘插座的两端相连通;所述的第二绝缘插座上各插孔的下端形成有第二绝缘密封段;所述的第二插座孔下端形成有第二接头密封段。
所述的串接棒设置有串接棒外壳,串接棒外壳呈筒状,其下端止口处设置有第三密封圈,上端止口处设置有第四密封圈;所述的串接棒外壳芯部设置有第三绝缘插座,第三绝缘插座芯部沿轴向形成有相互绝缘的插孔,各个插孔内分别设置有导电连接杆,导电连接杆的两端分别与所对应的第三导电插接头和第四导电插接头相连接;所述的第四导电插接头和第三导电插接头分别与所述的第二导电插接头和第一导电插接头的位置相对应;所述的第三导电插接头和第四导电插接头外露部分的根部分别设置有第一密封绝缘套和第二密封绝缘套,第一密封绝缘套和第二密封绝缘套分别与第三绝缘插座紧密结合在一起。
所述的上、下节电机与串接棒完成串接后,所述第一、二绝缘密封套分别与所述第一、二绝缘密封段紧密结合;第三、四密封圈分别与所述第一、二接头密封段紧密结合。
所述的下接头部分的下端接头下部形成有法兰盘,法兰盘的上端面与所述的第二插座孔下端面之间的距离为L,法兰盘的下端面与下端接头形成的第二插座孔的下端面之间的距离为S;所述的串接棒外壳的外周面上形成有两个相互平行的插口,插口的宽度b′,两平行插口底面之间的距离为B′;串接棒外壳上、下止口根部之间的距离为S′,串接棒外壳的上端止口根部与插口下沿之间的距离为L′;所述的距离L′与距离L相等;所述的距离S′与距离S相等;所述的两平行插口底面之间的距离B′和宽度b′分别与定位插的插口宽度B和厚度b相适应。
所述的串接棒设置的第一密封绝缘套、第二密封绝缘套和第三绝缘插座三者可以形成一体结构,也可以通过粘结或压结紧密结合在一起;三者还可以与串接棒外壳形成一整体结构。
所述的第一绝缘插座、第二绝缘插座和第三绝缘插座三者的外周面上分别沿轴向形成上、下连通的第一连通槽、第二连通槽和第三连通槽,这三个连通槽使上、下两节电机、和串接棒的内腔相互连通。
所述的每个第一导电插接头之间或每个第二导电插接头之间,还可以采用彼此可独立活动的形式,它们可以单独分别与对应的各第三导电插接头或各第四导电插接头进行插接,再各个分别用绝缘带包扎密封。
本发明的有益效果是:可在腔外手动操控上、下节电机之间的电气串接过程,电气串接操作不必与电机接头止口的机械连接操作同步进行,操作简便并可在操作过程中实时地观察串接效果,而且可避免在串接过程中发生意外碰损导电插接头的事故,从而使安装的可靠性得到确实的保证。
另外,虽然在腔外进行电气串接操作,但操作完毕之后,上、下节电机之间的电气串接及其绝缘系统全部被密封在与电机内腔连通的腔内,从而保证了产品在运行中密封绝缘的可靠性。
附图说明
图1为本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的下节电机的上接头部分的纵剖结构示意图;
图2为本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的上节电机的下接头部分的纵剖结构示意图;
图3为本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的串接棒部分的纵剖结构示意图;
图4为图3所示的本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的串接棒部分沿N-N向的横剖结构示意图;
图5为本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的串接棒与上节电机的下接头部分串接后的纵剖结构示意图;
图6为本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的上节电机的下接头部分、下节电机的上接头部分分别与串接棒完成全部串接装配后的纵剖结构示意图。
图中:
1:下节电机 1a:上接头部分
2:上端引线 3:第一密封圈
4:上端接头 4a:第一止口腔
4b:第一插座孔 5:第一弹簧
6:第一绝缘插座 7:第一导电插接头
8:第一绝缘密封段 9:第一接头密封段
10:第一连通槽 11:上节电机
11a:下接头部分 12:下端引线
13:下端接头 13a:第二止口腔
13b:第二插座孔 14:第二弹簧
15:第二密封圈 16:第二接头密封段
17:第二绝缘插座 18:第二导电插接头
19:第二绝缘密封段 20:第二连通槽
21:法兰盘 22:第三密封圈
22a:下端止口 23:串接棒
23a:串接棒外壳 24:第三绝缘插座
25:导电连接杆 26:第四导电插接头
27:第二密封绝缘套 28:插口
29:定位叉 30:第三连通槽
31:第一密封绝缘套 32:第三导电插接头
33:第四密封圈 33a:上端止口
34:井口 35:定位螺钉
36:下端面 37:下节电机上止口平面
38:定位垫块 39:连接螺钉
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明井用潜没式电动机的电气串接结构作进一步详细说明:
图1为本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的下节电机的上接头部分的纵剖结构示意图。图2为本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的上节电机的下接头部分的纵剖结构示意图。图3为本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的串接棒部分的纵剖结构示意图。图4为图3所示的本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的串接棒部分沿N-N向的横剖结构示意图。
如图1、图2、图3和图4所示,本发明井用潜没式电动机的电气串接结构包括:下节电机1的上接头部分1a、上节电机11的下接头部分11a和串接棒23。
所述的下节电机1的上接头部分1a设置有上端接头4,上端接头4形成有第一止口腔4a,第一止口腔4a外侧形成有第一插座孔4b,第一插座孔4b内设置有与下节电机1的上端引线2一一对应连接、并相互绝缘的第一导电插接头7;所述的上节电机11的下接头部分11a设置有下端接头13,下端接头13形成有第二止口腔13a,第二止口腔13a外侧形成有第二插座孔13b,第二插座孔13b内设置有与上节电机11的下端引线12一一对应连接、相互绝缘的第二导电插接头18;所述的串接棒23的下端设置有相互绝缘并分别与第一导电插接头7一一对应的第三导电插接头32;串接棒23的上端设置有相互绝缘并分别与第二导电插接头18一一对应的第四导电插接头26;所述的第三、四导电插接头32、26之间分别由导电连接杆25一一对应连接;将串接棒23上端的第四导电插接头26与下接头部分11a的第二导电插接头18对应接插在一起,再将串接棒23下端的第三导电插接头32与上端接头部分1a的第一导电插接头7对应接插在一起,即可实现下节电机1与上节电机11之间的电气串接。
所述的下节电机1的上接头部分1a的第一插座孔4b内底部设置有第一弹簧5,第一弹簧5的上面设置有第一绝缘插座6,由于第一弹簧5的存在,当第一绝缘插座6受外力作用时,可沿轴向上下移动;所述的第一绝缘插座6的芯部沿轴向形成有与所述的第一导电插接头7一一对应并相互绝缘的插孔,各插孔内分别设置有第一导电插接头7;所述的第一绝缘插座6的各插孔的下端分别设置有第一密封圈3,第一密封圈3分别将第一绝缘插座6的各插孔与孔内对应的上端引线2之间的间隙充填密封,以防腔外井液及异物进入电气串接系统;所述的第一绝缘插座6的外周面上沿轴向形成上下连通的第一连通槽10,从而使电机腔内的压力在第一绝缘插座6两端达到平衡,下节电机1腔内所充液体可顺其流通到第一绝缘插座6的上端;所述的第一绝缘插座6各插孔的上端形成有第一绝缘密封段8,其作用是当下节电机1的上接头部分1a的第一导电插接头7与对应的串接棒的第三导电插接头32插接后,串接棒上的第一密封绝缘套31也同时插入所述的第一绝缘密封段8,可对电路起密封作用。
所述的上节电机11的下接头部分11a的第二插座孔13b与所述的下节电机1的上端接头部分1a的第一插座孔4b的位置相对应,第二插座孔13b内底部设置有第二弹簧14,第二弹簧14的上面设置有第二绝缘插座17,由于第二弹簧14的存在,当第二绝缘插座17受外力作用时,可沿轴向上下移动;所述的第二绝缘插座17的芯部沿轴向形成与所述的第二导电插接头18一一对应并相互绝缘的插孔,各插孔内设置有第二导电插接头18;所述的第二绝缘插座17各插孔的上端设置有第二密封圈15,第二密封圈15分别将第二绝缘插座17的各插孔与孔内对应的各下端引线12之间的间隙充填密封,以防腔外井液及异物进入电气串接系统;所述的第二绝缘插座17的外周面上沿轴向形成上下连通的第二连通槽20,从而使电机腔内的压力在第二绝缘插座17两端达到平衡,上节电机11腔内所充液体可顺其流通到第二绝缘插座17的下端;所述的第二绝缘插座17各插孔的下端形成有第二绝缘密封段19,其作用是当上节电机11的下接头部分11a的第二导电插接头18与对应的串接棒23的第四导电插接头26插接后,所述的串接棒23上的第二绝缘密封套27也同时插入所述的第二绝缘密封段19,可对串接后的电路起到密封作用。
所述的串接棒23设置有串接棒外壳23a,串接棒外壳23a呈筒状,能够承受电机腔体内外的压力差,对其壳内部件起密封隔离和机械保护作用,其下端止口22a设置有第三密封圈22,上端止口33a设置有第四密封圈33,当串接棒23分别与上、下节电机11、1完成串接时,所述的下端止口22a连同第三密封圈22与所述的下节电机11的上接头部分11a的第一接头密封段9相结合,所述的上端止口33a连同第四密封圈33与所述的上节电机1的下接头部分11a的第二接头密封段16相结合,从而保证串接后上、下节电机11、1和串接棒23的腔体内、外实现密封隔离;所述的串接棒外壳23a内设置有第三绝缘插座24,第三绝缘插座24内沿轴向形成分别与所述的第一、二绝缘插座6、17的第一导电插接头7和第二导电插接头18位置一一对应并相互绝缘的插孔,插孔的下、上端内分别设置有第三导电插接头32和第四导电插接头26;第三、四导电插接头32、26之间设置有将其一一对应连接的导电连接杆25;所述的第三导电插接头32和第四导电插接头26两端伸出部位的根部分别设置有第一密封绝缘套31和第二密封绝缘套27,第一密封绝缘套31和第二密封绝缘套27分别与第三绝缘插座24紧密结合在一起。当所述的第三导电插接头32与所述的上接头部分1a的第一导电插接头7对应插接到位时,第一密封绝缘套31同步插入所述的第一绝缘插座6上形成的第一绝缘密封段8内,并紧密结合,对串接电路系统起密封绝缘的作用;当所述的第四导电插接头26与所述的下接头部分11a的第二导电插接头18对应插接到位时,第二密封绝缘套27同步插入所述的第二绝缘插座17上形成的第二绝缘密封段19内,并紧密结合,对串接电路系统起密封绝缘的作用。
所述的下接头部分11a的下端接头13的下端形成有法兰盘21,法兰盘21的上端面与所述的下端接头13的第二插座孔13b的下端面之间的距离为L,所述的法兰盘21的下端面与所述的第二插座孔13b的下端面之间的距离为S;所述的串接棒外壳23a的外周面上形成有两个相互平行的插口28,插口28的宽度b′,两平行插口28底面之间的距离为B′;串接棒外壳23a的下、上端止口22a、23a根部之间的距离为S′,串接棒外壳23a的上端止口33a的根部与平行宽度为B的插口28下沿之间的距离为L′;所述的距离L′与距离L相等,适于串接棒23与下接头部分11a插接后,用定位插29保持状态;所述的距离S′与距离S相等,从而保证串接完成后,串接棒23可以被所述的下端接头13与所述的上端接头4夹持固定;所述的定位插29的插口宽度B和厚度b分别与所述的串接棒外壳23a上的两平行插口28底面之间的距离B′和宽度b′相适应,刚好能滑动配合插入,专为安装过程使用。
在所述的第三绝缘插座24外周面上沿轴向形成上下连通的第三连通槽30,从而可使插座两端压力平衡;当电气串接工作完成后所述的第一绝缘插座6上的第一连通槽10、第二绝缘插座17上的第二连通槽20和第三绝缘插座24上的第三连通槽30可使上、下两节电机11、1与串接棒23的内腔相互连通,压力平衡,腔内所充的比腔外井液更纯净、绝缘性能更好的电机液可顺其流通,从而使电气串接的绝缘密封系统可处于电机腔内的相对良好的密封绝缘环境。
另外,所述的第一导电插接头7和第二导电插接头18还可以不被绝缘插座固定,而是采用彼此可独立活动的形式,它们可以单独分别与对应的第三导电插接头32和第四导电插接头26进行插接,并且用绝缘带将插接部位包扎起来,实现二者之间的电气连接和绝缘密封,这种结构的缺点是操作工序比较复杂,其优点是密封效果更好。
下面结合附图对本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的串接过程加以具体说明:
图5为本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的串接棒与上节电机的下接头部分串接后的纵剖结构示意图。图6为本发明井用潜没式电动机的电气串接结构的上节电机的下接头部分、下节电机的上接头部分分别与串接棒完成全部串接装配后的纵剖结构示意图。
如图4和图5所示,欲将下节电机1与上节电机11串接起来时,首先将下节电机1的下端伸入井内,并使其上部露出于井口34;然后将上节电机11悬吊于下节电机1的上方,并尽量使下节电机1与上节电机11的机轴端部接近但保持互不相碰;接着,手持串接棒23使其上端的第四导电插接头26分别对准方位并插入上节电机11的下端接头11a上所对应的第二导电插接头18,当目测二者全部插入后,继续用力使第二绝缘插座17回缩到底(如图5所示位置);此时,串接棒壳体23a上端止口33a上的第四密封圈33也已插入到位;然后,从法兰盘21的上端面将定位叉29插入串接棒外壳23a的插口28,由法兰盘21的上端面挡住定位叉29的下端面,从而使这一插接状态得以保持;然后,使下节电机1的机轴与上节电机11的机轴串接在一起,并在上节电机下止口平面36与下节电机上止口平面37之间加装1个定位垫块38,使串接棒23a下端的第四导电插接头32与下节电机的上止口平面37之间保持3±1mm距离,以确保不会发生对各个导电插接头的碰损事故;然后找准方位,再拧入定位螺钉35并使定位螺钉35的螺帽下端与法兰盘21的上端面之间留有1±0.5mm的空隙,使上节电机11与下节电机1之间保持住相对方位。至此,上节电机11与串接棒23之间的电气连接操作以及相应的绝缘密封段结合操作就全部在目测条件下以手动操控方式安全、准确、可靠地完成了。所述的定位垫块38和定位螺钉35可以实现上接头部分1a和下接头部分11a之间在安装过程中的方位保持,所述的定位叉29可以使串接过程更顺利,从而保证各导电插接头不致发生意外碰损。
然后,用手稍稍提起串接棒23,拔出定位叉29,再将串接棒23下端的第三导电插接头32分别与下节电机1的上接头部分1a上所对应的第一导电插接头7对准并插入到底;当串接棒23下插时,上节电机11的下接头部分11a的第二绝缘插座17上面的第二弹簧14伸长并向下施加弹力,在第四导电插接头26与第二导电插接头18之间仍保持插接状态的情况下,用手持串接棒23继续向下使第三导电插接头32与下节电机1的第一导电插接头7对正插接到位;至此,串接棒23的第四导电插接头26和第三导电插接头32在操作者目测手控条件下,无需与接头止口的机械连接同步进行,就可以分别与上节电机11的第二导电插接头18和下节电机1的第一导电插接头7完成插接操作,可靠地保证了上节电机11与下节电机1之间的电路连通;与此同时,串接棒上的第二密封绝缘套31和第一密封绝缘套27已先后插入上、下节电机的第二绝缘插座插孔的密封段19和第一绝缘插座插孔的密封段8,保证了所有电路插接部位的密封绝缘;此时,稍稍提起上节电机11(由于有定位螺钉35限制,只能提起1±0.5mm,可防止上节电机11被抬起过高,将已完成的插接部件拔开),去掉定位垫块38,再缓慢将上节电机11放下,直至上节电机下止口平面36与下节电机上止口平面37严密结合为止,与此同时上节电机11的第二绝缘插座17和下节电机1的第一绝缘插座6分别缩回到底(如图6所示位置),同时串接棒23上端止口33a连同第四密封圈33,下端止口22a连同第三密封圈22也分别插入上节电机11的第二接头密封段16和下节电机的第一接头密封段9,此时,串接棒23被上、下节电机11、1牢牢地固定,各导电插接头及其密封段插接状态得以保持,并使得上、下节电机之间电气串接结构的插接部件全部处于绝缘密封状态。最后,去掉定位螺钉35,将上、下节电机11、1用连接螺钉39连接紧固。至此,上、下节电机之间的电气和机械串接工作便在目测、手控条件下先后有序安全可靠地全部完成了。加之各绝缘插座连通槽10、20、30的沟通,所述的上节电机11、串接棒23和下节电机1的内腔是连通的,腔内都充满了压力平衡的电机液,并与腔外井液密封隔离,进一步加强了插接部位绝缘密封的可靠性。