CN101860108B - 金属波纹管式高温电机保护器 - Google Patents

Abstract

一种金属波纹管式高温电机保护器。该金属波纹管储油腔包括护轴管(11)，护轴管(11)底部螺纹连接护轴管短节(10)，护轴管短节(10)上开有使护轴管(11)内外相通的斜通孔，护轴管短节(10)外圆周的环形凸上固定有大波纹管(13)，大波纹管(13)上方固定有相对于护轴管(11)能够滑动的盖板(14)，盖板(14)上端面固定有小波纹管(16)，小波纹管(16)上方固定有定位套(17)，定位套(17)套在护轴管(11)的上端，大波纹管(13)及小波纹管(16)与护轴管(11)之间的环腔为储油腔(5)。该保护器能有效解决潜油电泵及其他井下设备在高温、腐蚀油井中的应用。

Description

金属波纹管式高温电机保护器

技术领域：

本发明涉及油田采油领域中使用的潜油电泵机组及其他各种井下设备的高温电机保护器。 

背景技术：

随着国内外各油田的深入开发，油田增采增收设备，如潜油电泵，在油田的应用量也越来越大。潜油电泵系统中电机保护器直接与潜油电机轴和泵轴(或分离器轴)联接，并与电机壳体和泵壳体(或分离器壳体)联接，起到保护潜油电机的作用。这一作用决定了保护器的基本结构是以隔离电机油和井液为主要目的，使电机不仅在油井中运行时能够有足够的电机油提供润滑，而且在机组变冷时，保护器能够为电机补充不足的电机油，防止井液进入电机。现有的潜油电机多采用沉淀式和胶囊式两种保护器。沉淀式保护器是根据井液、电机油两种液体的密度不同，利用沉淀的方法，将进入保护器的井液和电机油分开的，保证井液不能从连通系统进入电机。沉淀式保护器的主要缺点是当机组反复启停时，保护器腔内的电机油将很快全部替代为井液，此时保护器就失去作用，井液就能够进入电机，最终导致电机烧毁；另外，由于其工作原理是利用重力沉淀分离，所以只能用于直井或斜度不大的油井中。胶囊式保护器是采用胶囊直接隔离井液和电机油，并且利用橡胶胶囊的弹性特性实现电机油的热膨胀呼吸作用，减少电机油的漏失。相对于沉淀式保护器，其优点是只要胶囊不破损，井液就不能进入电机，而且可以应用于斜井和水平井，扩大了潜油电泵应用范围。胶囊式保护器的缺点是其橡胶胶囊在高温、高压、腐蚀的油井中工作时易发生老化、脆裂和腐蚀，工作寿命短。 

发明内容：

为了克服背景技术中存在的不足，本发明提供一种金属波纹管式高温电机保护器，该保护器具有耐高温、耐腐蚀的特点，保护器不仅能够直接隔离井液和电机油，保护电机；实现电机油的热膨胀呼吸作用；而且能够承受高温和腐蚀，在恶劣的环境下长期稳定工作。能有效解决潜油电泵及其他井下设备在高温、腐蚀油井中的应用。 

本发明的技术方案是：该金属波纹管式高温电机保护器，包括上接头、下接头，下接头上方安装有止推轴承座，止推轴承座上方安装有止推轴承，止推轴承上方有中间接头，中间接头上方安装有金属波纹管储油腔，其特征在于：所述的金属波纹管储油腔包括护轴管，护轴管底部螺纹连接护轴管短节，护轴管短节上开有使护轴管内外相通的斜通孔，护轴管短节外圆周的环形凸上固定有大波纹管，大波纹管上方固定有相对于护轴管能够滑动的盖板，盖板上端面固定有小波纹管，小波纹管上方固定有定位套，定位套套在护轴管的上端，大波纹管及小波纹管与护轴管之间分别有环腔。 

上述的大波纹管与护轴管之间的环腔内间隔安装有大支撑环，小波纹管与护轴管之间的环腔内安装有小支撑环；上接头与轴之间的密封为金属波纹管机械密封。 

本发明具有的有益效果是：本发明能够直接隔离井液和电机油，防止井液进入电机；利用金属波纹管储油腔的轴向移动实现电机油的热膨胀呼吸作用；而且金属波纹管储油腔由316L等不锈钢波片焊接而成，具有耐腐蚀、耐高温的特性。本发明将现有胶囊式保护器的长期使用温度界限由180℃提高至250℃，这大大的拓展了潜油电泵系统的应用范围。 

附图说明：

附图1是本发明结构示意图。 

图中1-下接头，2-止推轴承座，3-止推轴承，4-中间接头，5-储油腔，6-单流阀，7-金属波纹管机械密封，8-上接头，9-轴，10-护轴管短节，11-护轴管，12-大支撑环，13-大波纹管，14-盖板，15-小支撑环，16-小波纹管，17-定位套。 

具体实施方式：

下面结合附图将对本发明作进一步说明： 

由附图1所示，该金属波纹管式高温电机保护器，包括上接头8、下接头1，下接头1上方安装有止推轴承座2，止推轴承座2上方安装有止推轴承3，止推轴承3上方有中间接头4，中间接头4上方安装有金属波纹管储油腔，所述的金属波纹管储油腔包括护轴管11，护轴管11底部螺纹连接护轴管短节10，护轴管短节10上开有使护轴管11内外相通的斜通孔，护轴管短节10外圆周的环形凸上固定有大波纹管13，大波纹管13上方固定有相对于护轴管11能够滑动的盖板14，盖板14上有通孔，盖板14上端面固定有小波纹管16，小波纹管16上方固定有定位套17，定位套17套在护轴管11的上端，大波纹管13及小波纹管16与护轴管11之间的环腔为储油腔5。大波纹管13及小波纹管16在轴向上能够发生位移，且大波纹管13及小波纹管16的材质为金属。 

该保护器注油油路如下：电机油首先进入下接头1，流经止推轴承座2和止推轴承3，之后通过中间接头4轴承和轴9之间的间隙，并通过护轴管短节10上的油孔进入金属波纹管储油腔5。然后依次通过大支撑环12上通孔，盖板14、小支撑环15与护轴管11之间的空隙，待充满金属波纹管储油腔5后，电机油通过护轴管11上端的油孔进入上接头8的单流阀孔，并最终到达单流阀6。 

正常工作时，金属波纹管储油腔5内腔充满电机油，而外腔则为井液，井底压力视为恒定，通过金属波纹管储油腔5、单流阀6和金属波纹管机械密封7的密封作用将井液和电机油隔离开。 

当电机油受热膨胀时，电机油按照上述注油油路向上流动，到达单流阀6后停止。随着电机油不断膨胀，金属波纹管储油腔5内腔电机油压力升高，盖板14上、下端面所受压力不均衡，即盖板14受到向上的压力大于向下的压力，所以盖板14向上移动一定位移，即金属波纹管储油腔5内腔体积相应扩大，以容纳潜油电机膨胀的电机油，随着金属波纹管储油腔5内腔电机油压力不断升高，盖板14也将持续向上运动。当金属波纹管储油腔5自身变形产生的弹力平衡该压力差后，盖板14才能稳定。由于金属波纹管储油腔5较长，为保证其在运动过程中不发生失稳等现象，所以在大波纹管13和小波纹管16中间分别加装了大支撑环12和小支撑环15，大支撑环12和小支撑环15与护轴管11之间有间隙。当金属波纹管储油腔5内外腔压力差达到单流阀6开启压力时，单流阀6开启，电机油通过单流阀6从金属波纹管储油腔5内腔流至金属波纹管储油腔5外腔。此时，金 属波纹管储油腔5内腔压力降低，并达到一个新的平衡状态。 

当电机油受冷收缩时，电机油的按照上述注油油路相反方向向下流动。随着电机油不断收缩，金属波纹管储油腔5内腔电机油压力降低，盖板14上、下端面所受压力不均衡，即盖板14受到向下的压力大于向上的压力，所以盖板14向下移动一定位移，即金属波纹管储油腔5内腔体积相应缩小，以补充潜油电机所需的电机油，当金属波纹管储油腔5自身变形产生的弹力平衡该压力差后，盖板14才能稳定，并达到平衡状态。 

如此反复工作，金属波纹管式高温电机保护器既能隔离井液和电机油，保护电机，实现电机油的热膨胀呼吸作用，而且能够满足耐腐蚀、耐高温的使用要求。 

Claims (3)

1.一种金属波纹管式高温电机保护器，包括上接头(8)、下接头(1)，下接头(1)上方安装有止推轴承座(2)，止推轴承座(2)上方安装有止推轴承(3)，止推轴承(3)上方有中间接头(4)，中间接头(4)上方安装有金属波纹管储油腔，其特征在于：所述的金属波纹管储油腔包括护轴管(11)，护轴管(11)底部螺纹连接护轴管短节(10)，护轴管短节(10)上开有使护轴管(11)内外相通的斜通孔，护轴管短节(10)外圆周的环形凸上固定有大波纹管(13)，大波纹管(13)上方固定有相对于护轴管(11)能够滑动的盖板(14)，盖板(14)上端面固定有小波纹管(16)，小波纹管(16)上方固定有定位套(17)，定位套(17)套在护轴管(11)的上端，大波纹管(13)及小波纹管(16)与护轴管(11)之间的环腔为储油腔(5)。

2.根据权利要求1所述的金属波纹管式高温电机保护器，其特征在于：大波纹管(13)与护轴管(11)之间的环腔内间隔安装有大支撑环(12)，小波纹管(16)与护轴管(11)之间的环腔内安装有小支撑环(15)。

3.根据权利要求1所述的金属波纹管式高温电机保护器，其特征在于：上接头(8)与轴(9)之间的密封为金属波纹管机械密封(7)。

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