CN202284532U - 沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器 - Google Patents

Abstract

一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，其特征在于它包括保护器头、上部沉降室、上部密封座、中部胶囊室、中部支架座、下部胶囊室、下部密封座、上壳体、中壳体、下壳体、通轴、止推轴承室外壳及预注油底座；优越性在于：该保护器采用了一个标准模块式支架座，两个单一结构标准模块密封座，再加上保护器头、轴、机械密封件、胶囊、壳体、止推轴承付、预注油底座等主要零部件进行组合设计，成为上部一个独立沉降室下部串联两个并联的胶囊室二级保护系统的三腔结构保护器；能满足大容量电机大呼吸量的需要，并可以将井液与电机油隔离开，保证了潜油电机绝缘系统不被井液侵蚀破坏，延长了机组的使用寿命。

Description

沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器

(一)技术领域：

本实用新型涉及一种石油机械用潜油电泵保护器，特别是一种采用标准模块支架座配合单一结构标准模块密封座进行组合设计的沉降室串联两并联的胶囊室二级密封的三腔结构潜油电泵保护器。 

(二)背景技术：

潜油电泵保护器是油田采油机械潜油电泵系统的重要组成部分。它设置在油气分离器(或吸入口)与潜油电机之间，它直接关系着潜油电泵机组的使用寿命，因此长期以来就是客户购买潜油电泵机组时非常关注的重点。 

潜油电泵保护器传统的设计理念：零部件不可互换，而且是唯一的设计。如以往设计的潜油电泵保护器有连通式结构、沉降式结构、胶囊式结构等，上述不同结构的保护器采用的零部件均是针对某一种结构进行专一性的设计，专用性很强，没有通用性及互换性。产品结构的品种很少(三至四种)，满足不了现在的市场需求。如果想改变结构就得重新设计，增大了设计成本，更不能适应当今社会快速发展随时变化的需要，往往会错过了销售良机，限制了潜油电泵的发展。因此如何改变该类潜油电泵产品设计的落后模式，是产品设计者的思考课题。 

前几年设计出了采用多种结构模块复合设计的潜油电泵保护器，由于是多种结构标准模块，生产管理较为复杂。因此针对上述潜油电泵保护器产品的设计方式，将其改为采用单一结构的标准模块按数学模式排列组合进行全覆盖设计，而全覆盖设计的所有各类型的保护器均是单腔分别起保护作用的保护器，该单腔中电机油容量较少，不能满足大的潜油电泵机组中的大容量电机的呼吸量要求，势必需要扩大保护器的容积来增加电机油的容量。 

(三)实用新型内容：

本实用新型的目的在于设计一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，它是采用标准模块支架座配合单一结构的 标准模块密封座进行组合设计，为了适应大容量潜油电机大呼吸量的需要，上部设计一个沉降室串联中部及下部使用模块式支架座进行并联的两个胶囊室，使这两个并联的胶囊室形同一个大的胶囊室，增大了一倍的腔体油容量，以满足大容量潜油电机的大呼吸量需要，它是一种实用性很强的新型石油机械用潜油电泵保护器。 

本实用新型的技术方案：一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，其特征在于它包括保护器头、上部沉降室、上部密封座、中部胶囊室、中部支架座、下部胶囊室、下部密封座、上壳体、中壳体、下壳体、通轴、止推轴承室外壳及预注油底座；所述保护器头下端依保护器上部沉降护轴管与上部沉降室输入端相连接；所述上部沉降室输出端依下部机械密封件与保护器上密封座上端相连接；所述保护器上部密封座下端依中部胶囊护轴管与中部胶囊室输入端相连接；所述中部胶囊室输出端与中部支架座上端相连接；所述中部支架座下端依下部胶囊护轴管与下部胶囊室输入端相连接；所述下部胶囊室输出端与下部密封座上端相连接；所述下部密封座下端依承载泵的轴向推力的止推轴承付与预注油底座上端相连接；所述预注油底座上有注油阀及与电机相联接的法兰；所述通轴置于上部沉降室、上部密封座、中部胶囊室、中部支架座、下部胶囊室及下部密封座的中心处；所述上壳体、中壳体、下壳体及止推轴承室外壳依次安装于装置外部构成装置的外壳。 

所述保护器头上有使保护器头上部与分离器或吸入口法兰相联接的螺孔、上部机械密封件、上部内外腔排气孔、上部外腔排气孔及上部呼吸孔；所述保护器头内部的上部机械密封件置于保护器头部内的通轴的上端部的花键以下部位；所述上部内外腔排气孔依向下垂孔I与保护器头下端面相连通；所述上部呼吸孔下部端口连接向下开口的上部补偿管。 

所述上部密封座上有下部机械密封件、上部沉降室放液孔、下部并联胶囊室内腔排气孔、下部并联胶囊室外腔排气孔及下部并联胶囊室呼吸孔；所述上部沉降室放液孔依向上开口斜孔I与上部密封座上端面相连通；所述下部并联胶囊室内腔排气孔依向下开口的垂孔II与上部密封座下端面相连通；所述上密封座中向下开口的垂孔II下部端 口装有单流阀；所述下部并联胶囊室呼吸孔下部端口连接有短管；所述中部支架座上有将两个外腔即中部胶囊室外腔和下部胶囊室外腔并联的过孔及安装中部胶囊护轴管的安装部位。 

所述下部密封座上有并联胶囊室外腔放液孔、下部内外腔排气孔、下部外腔排气孔及下部呼吸孔；所述并联胶囊室外腔放液孔依向上开口的斜孔II与下密封座上端面相连通；所述下部内外腔排气孔依向下开口的垂孔III与下部密封座下端面相连通；所述下部外腔排气孔与下部呼吸孔连通。 

所述保护器内的止推轴承付装有高承载止推轴承。 

所述上部沉降室是由上部沉降护轴管的外圆、上壳体的内圆、保护器头的下端面及上部补偿管、上部沉降室下胶囊座的上端面及上部密封座的上部环形端面所组成的空间。 

所述中部胶囊室分为内腔和外腔；其内腔是由中部胶囊内圆、中部胶囊护轴管的外圆、中部胶囊上胶囊座下端面及中部胶囊下胶囊座上端面所组成的空间；所述中部胶囊室外腔是由中部胶囊外圆与中壳体内圆所组成的空间；所述下部胶囊室分为内腔和外腔；其内腔是由下部胶囊内圆，下部胶囊护轴管的外圆、下部胶囊上胶囊座下端面及下部胶囊下胶囊座上端面所组成的空间；所述下部胶囊室外腔是由下部胶囊外圆与下壳体内圆所组成的空间；所述中部胶囊室内腔与下部胶囊室内腔之间依中部支架座中的轴瓦与通轴的间隙及轴瓦上对称的油槽相连通；所述中部胶囊室外腔与下部胶囊室外腔之间依中部支架座上的过孔相连通。 

所述上部密封座为单一结构标准模块式密封座；所述中部支架座为模块式支架座；所述下部密封座为单一结构标准模块密封座。 

本实用新型保护器的各项结构功能及工作原理在于：保护器是电机的一个密封系统，保护电机油不被井液污染，保护电机定子绝缘不被破坏，并且是潜油电泵的轴向止推系统，通过离心泵将地下原油举升到地面；任何结构形式的保护器都必须具备的功能是：(1)保护电机油使其不被井液污染，保证电机定子绝缘不被破坏；(2)平衡油井套管环形空间与电机内部的压力，使其达到平衡，保证电泵正常运转；(3)保护器内部的止推轴承用来承载泵的轴向推力，保证电泵能正 常举升原油；(4)保护器是联接电机与泵之间的桥梁，用它来传递扭矩；(5)保护器可随时自动为潜油电机提供润滑油。 

本实用新型在不改变组合式保护器总体结构的情况下，尤其是保护器壳体长度是一致的，也就是每个规格中各个单腔单元的长度是一致的，派生出两个胶囊并联的结构，该结构两个胶囊内的电机油是连通的，而需将这两个胶囊分别装在两个壳体中。联接这两个胶囊的模块式支架座中无机械密封，通过该支架座的联接，这样就使保护器胶囊室的容腔扩大了一倍，也就满足了大容量电机的大呼吸量要求了，争取了用户，同时对保护器的整体结构不需做大的改变，只是变换了一个座就行了。 

本保护器的结构特征是：将该三腔保护器的上部(上腔)根据电机油与井液的比重差原理设计为上沉降室作为上部保护系统。上沉降室的上部是保护器头，内部设有机械密封件(第一级轴密封)，在保护器头内呼吸孔的下端装有向下延伸的补偿管。在上沉降是的下部，上部密封座的上部设置了下部机械密封件(第二级轴密封)，此下部机械密封件是下部并联胶囊室的上部轴密封。 

在上沉降室下部的(二次保护系统)中部胶囊室及下部胶囊室的两个胶囊室壳体中间设置支架座(派生)无机械密封件，对外不设排气孔及放液孔；这样中部及下部的两个胶囊室的内腔就可以从支架座内的轴瓦与通轴之间的间隙及轴瓦上的油槽并连起来，形成一个大的容腔使内部容积增加一倍，而中部及下部两个胶囊室的外腔(胶囊外壁与壳体内壁间)起并联作用的是支架座的下胶囊座安装处的端面外沿处对称开的4个外腔并联用过液孔，这样就形成了一个大的外腔。通过支架座所起的内外腔并联作用，这样就形成了一个完整的并联的双胶囊室密封系统，以满足大容量电机大呼吸量的需要。 

通过上述的组合设计使两种不同结构的保护室即沉降式结构与并联的双胶囊式结构融合到一台保护器中，形成一个复合式保护系统，充分发挥它们各自结构的保护特长。如：设置在上部的沉降室，当潜油电泵机组下井后井液通过保护器头内设置的呼吸孔，通过上部沉降室的补偿管进入上部沉降室，比重大的井液只能处在补偿管的下部管口以下的环形空间也就是沉降室的下方，而比重小的电机油只能 浮在井液的上面。又由于在上部沉降室的上部保护器头内设有机械密封件(第一级轴密封)，电机油从上部没有出路，这井液也就置换不了浮在其上部的电机油，这样沉在补偿管管口以下部位的井液也就不能通过设置在沉降护轴管上部径向通孔进入设置在沉降室下部的并联胶囊室的外腔，这样就保护了内部电机油的清洁度和绝缘性能。同时也提供了电机油热胀冷缩的路径，既保证了密封又能使电机内外压力达到平衡。假设上部保护器头内的第一级机械密封损坏，漏掉电机油上部沉降室内的电机油全部被井液置换，这时井液就可通过预先为它设计好的路径，也就是上部沉降护轴管上部的径向通孔进入护轴管与轴之间的间隙向下走，避开上密封座中的机械密封件(第二级轴密封)顺呼吸孔过短管，首先进入中部胶囊外圆与中部壳体内圆之间形成的中部胶囊室的外腔，随之就通过支架座内的并联通孔进入下部胶囊室的外腔(随着井液的进入，同时也就置换出去了胶囊室外腔中的电机油)，这样中部及下部的胶囊就在电机油与井液之间形成了有弹性的隔离层。当潜油电泵机组工作时，内部的电机油升温膨胀上升，通过上密封座下部的单流阀进入胶囊室外腔的井液中，经浮力上升通过预先设计好的路径进入油井套管中，保持内外压力的平衡。当潜油电泵机组停机时内部的电机油降温收缩，此时上密封座下部的单流阀关闭，胶囊开始收缩变形，直至内外压力平衡。电泵机组的每次关启均要重复上述的动作，由于胶囊的调节保护作用，满足了大容量电机在运行和停机时的热胀冷缩也就是大呼吸量的需要。由于胶囊的隔离保护作用，就不会导致井液进入下部的电机。 

本实用新型的优越性在于：(1)本结构改变了以往零部件结构专一性设计或多种结构模块设计的理念，采用派生的标准支架座模块配合单一结构标准密封座模块进行组合设计；该保护器采用了一个标准模块式支架座，两个单一结构标准模块密封座，再加上保护器头、轴、机械密封件、胶囊、壳体、止推轴承付、预注油底座等主要零部件进行组合设计，成为上部一个独立沉降室下部串联两个并联的胶囊室二级保护系统的三腔结构保护器；(2)整体结构保护效能好，能满足大容量电机大呼吸量的需要，并可以将井液与电机油隔离开，保证了潜油电机绝缘系统不被井液侵蚀破坏，延长了机组的使用寿命；(3) 标准模块组合使用方便，组合成的组合式保护器保护效果更加有效，安全系数高；(4)由于组合式保护器可采用多个不同结构的单元自由组合使用，因而使其更适于与具有较大呼吸量的电机配套使用；(5)保护器内的止推轴承承载能力大；(6)该保护器系二级保护系统，三腔组合型结构使用寿命长，降低了机组运行成本，使潜油电泵机组具有很好的性价比，产品在市场上具有很好的竞争力，市场前景非常广阔，可极大的满足国内外客户的需求。 

(四)附图说明：

附图1为本实用新型所涉沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器的整体结构示意图。 

其中：A为上部沉降室，B为中部胶囊室，C为下部胶囊室；1为保护器头，1a为螺孔，2为通轴，3为上部机械密封件，4为上部内外腔排气孔，4a为垂孔I，5为上部外腔排气孔，6为上部呼吸孔，7为上部补偿管，8为上部沉降护轴管，9为上壳体，10为下部机械密封件，11为上密封座，12为上部沉降室放液孔，12a为斜孔I，13为下部并联胶囊室外腔排气孔，14为下部并联胶囊室内腔排气孔，14a为垂孔II，15为下部并联胶囊室呼吸孔，16为短管，17为单流阀，18为中壳体，19为中部胶囊护轴管，20为中部支架座，20a为过孔，21为下部胶囊护轴管，22为下壳体，23为并联胶囊室外腔放液孔，23a为斜孔II，24为下部内外腔排气孔，24a为垂孔III，25为下部密封座，26为下部外腔排气孔，27为下部呼吸孔，28为止推轴承室外壳，29为止推轴承付，30为预注油底座，31为注油阀，32为法兰。 

(五)具体实施方式：

实施例：一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器(见附图1)，其特征在于它包括保护器头1、上部沉降室A、上部密封座11、中部胶囊室B、中部支架座20、下部胶囊室C、下部密封座25、上壳体9、中壳体18、下壳体22、通轴2、止推轴承室外壳28及预注油底座30；所述保护器头1下端依保护器上部沉降护轴管8与上部沉降室A输入端相连接；所述上部沉降室A输出端依下部机械密封件10与保护器上密封座11上端相连接；所述保护器上部密封 座11下端依中部胶囊护轴管19与中部胶囊室B输入端相连接；所述中部胶囊室B输出端与中部支架座20上端相连接；所述中部支架座20下端依下部胶囊护轴管21与下部胶囊室C输入端相连接；所述下部胶囊室C输出端与下部密封座25上端相连接；所述下部密封座25下端依承载泵的轴向推力的止推轴承付29与预注油底座30上端相连接；所述预注油底座30上有注油阀31及与电机相联接的法兰32；所述通轴2置于上部沉降室A、上部密封座11、中部胶囊室B、中部支架座20、下部胶囊室C及下部密封座25的中心处；所述上壳体9、中壳体18、下壳体22及止推轴承室外壳28依次安装于装置外部构成装置的外壳。 

所述保护器头1上有使保护器头上部与分离器或吸入口法兰相联接的螺孔1a、上部机械密封件3、上部内外腔排气孔4、上部外腔排气孔5及上部呼吸孔6；所述保护器头1内部的上部机械密封件3置于保护器头部内的通轴2的上端部的花键以下部位；所述上部内外腔排气孔4依向下垂孔I 4a与保护器头1下端面相连通；所述上部呼吸孔6下部端口连接向下开口的上部补偿管7。(见附图1)

所述上部密封座11上有下部机械密封件10、上部沉降室放液孔12、下部并联胶囊室内腔排气孔14、下部并联胶囊室外腔排气孔13及下部并联胶囊室呼吸孔15；所述上部沉降室放液孔12依向上开口斜孔I 12a与上部密封座11上端面相连通；所述下部并联胶囊室内腔排气孔14依向下开口的垂孔II 14a与上部密封座11下端面相连通；所述上密封座11中向下开口的垂孔II 14a下部端口装有单流阀17；所述下部并联胶囊室呼吸孔15下部端口连接有短管16；所述中部支架座20上有将两个外腔即中部胶囊室B外腔和下部胶囊室C外腔并联的过孔20a及安装中部胶囊护轴管19的安装部位。(见附图1)

所述下部密封座25上有并联胶囊室外腔放液孔23、下部内外腔排气孔24、下部外腔排气孔26及下部呼吸孔27；所述并联胶囊室外腔放液孔23依向上开口的斜孔II 23a与下密封座25上端面相连通；所述下部内外腔排气孔24依向下开口的垂孔III 24a与下部密封座25下端面相连通；所述下部外腔排气孔26与下部呼吸孔27连通。(见附图1) 

所述保护器内的止推轴承付29装有高承载止推轴承。 

所述上部沉降室A是由上部沉降护轴管8的外圆、上壳体9的内圆、保护器头1的下端面及上部补偿管7、上部沉降室下胶囊座的上端面及上部密封座11的上部环形端面所组成的空间。(见附图1) 

所述中部胶囊室B内腔是由中部胶囊内圆、中部胶囊护轴管19的外圆、中部胶囊上胶囊座下端面及中部胶囊下胶囊座上端面所组成的空间；所述中部胶囊室B外腔是由中部胶囊外圆与中壳体18内圆所组成的空间；所述下部胶囊室C内腔是由下部胶囊内圆，下部胶囊护轴管21的外圆、下部胶囊上胶囊座下端面及下部胶囊下胶囊座上端面所组成的空间；所述下部胶囊室C外腔是由下部胶囊外圆与下壳体22内圆所组成的空间；所述中部胶囊室B内腔与下部胶囊室C内腔之间依中部支架座20中的轴瓦与通轴2的间隙及轴瓦上对称的油槽相连通；所述中部胶囊室B外腔与下部胶囊室C外腔之间依中部支架座20上的过孔20a相连通。(见附图1)

所述上部密封座11为单一结构标准模块式密封座；所述中部支架座20为模块式支架座；所述下部密封座25为单一结构标准模块密封座。 

Claims (8)

1.一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，其特征在于它包括保护器头、上部沉降室、上部密封座、中部胶囊室、中部支架座、下部胶囊室、下部密封座、上壳体、中壳体、下壳体、通轴、止推轴承室外壳及预注油底座；所述保护器头下端依保护器上部沉降护轴管与上部沉降室输入端相连接；所述上部沉降室输出端依下部机械密封件与保护器上密封座上端相连接；所述保护器上部密封座下端依中部胶囊护轴管与中部胶囊室输入端相连接；所述中部胶囊室输出端与中部支架座上端相连接；所述中部支架座下端依下部胶囊护轴管与下部胶囊室输入端相连接；所述下部胶囊室输出端与下部密封座上端相连接；所述下部密封座下端依承载泵的轴向推力的止推轴承付与预注油底座上端相连接；所述预注油底座上有注油阀及与电机相联接的法兰；所述通轴置于上部沉降室、上部密封座、中部胶囊室、中部支架座、下部胶囊室及下部密封座的中心处；所述上壳体、中壳体、下壳体及止推轴承室外壳依次安装于装置外部构成装置的外壳。

2.根据权利要求1所述一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，其特征在于所述保护器头上有使保护器头上部与分离器或吸入口法兰相联接的螺孔、上部机械密封件、上部内外腔排气孔、上部外腔排气孔及上部呼吸孔；所述保护器头内部的上部机械密封件置于保护器头部内的通轴的上端部的花键以下部位；所述上部内外腔排气孔依向下垂孔I与保护器头下端面相连通；所述上部呼吸孔下部端口连接向下开口的上部补偿管。

3.根据权利要求1所述一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，其特征在于所述上部密封座上有下部机械密封件、上部沉降室放液孔、下部并联胶囊室内腔排气孔、下部并联胶囊室外腔排气孔及下部并联胶囊室呼吸孔；所述上部沉降室放液孔依向上开口斜孔I与上部密封座上端面相连通；所述下部并联胶囊室内腔排气孔依向下开口的垂孔II与上部密封座下端面相连通；所述上密封座中向下开口的垂孔II下部端口装有单流阀；所述下部并联胶囊室呼吸孔下部端口连接有短管；所述中部支架座上有将两个外腔即中部胶囊室外腔和下部胶囊室外腔并联的过孔及安装中部胶囊护轴管的安装部位。

4.根据权利要求1所述一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，其特征在于所述下部密封座上有并联胶囊室外腔放液孔、下部内外腔排气孔、下部外腔排气孔及下部呼吸孔；所述并联胶囊室外腔放液孔依向上开口的斜孔II与下密封座上端面相连通；所述下部内外腔排气孔依向下开口的垂孔III与下部密封座下端面相连通；所述下部外腔排气孔与下部呼吸孔连通。

5.根据权利要求1所述一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，其特征在于所述保护器内的止推轴承付装有高承载止推轴承。

6.根据权利要求1所述一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，其特征在于所述上部沉降室是由上部沉降护轴管的外圆、上壳体的内圆、保护器头的下端面及上部补偿管、上部沉降室下胶囊座的上端面及上部密封座的上部环形端面所组成的空间。

7.根据权利要求1所述一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，其特征在于所述中部胶囊室分为内腔和外腔；其内腔是由中部胶囊内圆、中部胶囊护轴管的外圆、中部胶囊上胶囊座下端面及中部胶囊下胶囊座上端面所组成的空间；所述中部胶囊室外腔是由中部胶囊外圆与中壳体内圆所组成的空间；所述下部胶囊室分为内腔和外腔；其内腔是由下部胶囊内圆，下部胶囊护轴管的外圆、下部胶囊上胶囊座下端面及下部胶囊下胶囊座上端面所组成的空间；所述下部胶囊室外腔是由下部胶囊外圆与下壳体内圆所组成的空间；所述中部胶囊室内腔与下部胶囊室内腔之间依中部支架座中的轴瓦与通轴的间隙及轴瓦上对称的油槽相连通；所述中部胶囊室外腔与下部胶囊室外腔之间依中部支架座上的过孔相连通。

8.根据权利要求1所述一种沉降室串联两并联胶囊室二级密封三腔潜油电泵保护器，其特征在于所述上部密封座为单一结构标准模块式密封座；所述中部支架座为模块式支架座；所述下部密封座为单一结构标准模块密封座。

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