DE2152659A1 - Elektroantrieb fuer Tauchpumpen - Google Patents
Elektroantrieb fuer TauchpumpenInfo
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Description
ELEKTROANTRIEB FÜR TAUCHPUMPE!!
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tauchpumpen,
insbesondere auf Elektroantriebe für Zentrifugal-, Schrauben-
und andere Pumpen die in der- Erdölindustrie bsi des Epdolg®-
winnung eingesetzt werden*
Bekannt ist ein Elektroantrieb für Tauchpumpens der einen
vertikalen ölgekapselten Elektromotor enthältf sn dessen unteren
Teil ein hydraulischer !Compensator, und an dessen oberen Teil
ein Protektor angeschlossen sind, der aus einem Gehäuse, das
durch eine Membran in eine Innen- und eine Außenkammer, die mit
Flüssigkeit aufgefüllt sind« hermetisch getrennt ist, und
aus eine?? Zwiechenwelle zur übertragung der Drehbewegung vom
A A.
Elektromotor auf dia Pumpe besteht, die üoer gine in dem ger
Gehäuse konzentrisch angeördaete DichtuogsvorriGhti^ag verfügt?«,
7 0 9 8 4 0 / 0 5 B 8
In dem bekannten ölgekapselten Elektroantrieb wird die Arbeitsdauer
im Bohrloch, durch den Vorrat an Schutzflüssigkeit und
durch ihren Verlust durch die Dichtungs-yorrichtung De stimmt, die
auf der Protektorwelle sitzt« Die Betriebssicherheit der genannten
Dichtungsvorrichtungen und die Druckwerte in dem genannten Protektorgehäuse bestimmen die Zuverlässigkeit und die Betriebsdauer
des Elektroantriebs im ganzen· In dem bekannten Elektroantrieb wird jedoch, wenn er für die Aufnahme der axialen Kräfte von der
A A
von ihm angetriebenen Pumpe nicht ausgelegt ist, (Sie&e USA-Patentschrift
ür# 5.475.634, jsJ.. 310-87, Fig. 1) durch das Fehlen von.
speziellen profitierten Gleitlagern, die für die Aufnahme der axialen Kräfte bestimmt sind, und somit durch die fehlende Fixie«-
Jl
rung des beweglichen Teils der Dichtung, die auf der Welle in bezug auf ihren unbeweglichen, in dem Gehäuse liegenden Teil anges·»
ordnet ist, sowie wegen der Möglichkeit der Steigerung des über-
A A
drucks in dem über der genannten Dichtung gelegenen Hohlraum^ die
Lebensdauer und die Betriebssicherheit des Elektroantriebs stark herabgesetzt«
Das Fehlen eineiJEinrichtung, welche den überdruck im Elektroantrieb
reguliert, rührt darüber hinaus zum Ausfall der E
(fl QT
antriebteile und in erster Linie der elastischen undi
elemente» was sowohl bei der Arbeit als auch bei der
des Drucks des Außensiediüaa, zum. Beispiel bei des Anheben
Anlage üüer dan Spiegel der Flüssigkeit im üonrloch
Das Zi^i Iei? vorlie^enaen iirf ?j~- "uii
2 G 9 8 4 0 i 0 S S S
tigung der genannten Nachteile.
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Elektroantrieb
für Tauchpumpen zu schaffen, der die Betriebssicherheit der Dichtungsvorrichtungen, die auf der Protektorwelle angeordnet
sind, und die Verlängerung der Betriebsueriode des Elektroantriebs im Bohrloch gewährleistet«
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in
der Sicherstellung der Unversehrtheit der Teile des Elektroantriebs, Protektors und üompenaators bei ihrer Herausnahme aus
dem Bohrloch·
Die gestellten Aufgaben werden in dem Elektroantrieb fur
Tauchpumpen dadurch gelöst, daß der bewegliche Teil der Dichtungen
vorrichtung in der Achsrichtung relativ zu ihrem unbeweglichen,
in dem Protektorgehäuse liegenden Teil mit Hilfe eines Gleitlagers, das in das Protektorgehäuse einmontiert ist, und zwei
Stützzapfen, die an den beiden Seiten des genannten Lagers angeordnet sind, fixiert wird, und die Größe des Überdrucks in dem
über der Dichtungsvorrichtung gelegenen Hohlraum von einem in dem Protektorgehause angeordneten Ablaßventil reguliert wird*
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung verlängert die Zwischenreparaturen-Standzeit des Elektroantriebs, stellt eine
genaue Montage am Bohrloch sicher und oeugt der Beschädigung
von Teilen des Elektroantriebs bei seiner Herausnahme aus dem Bohrloch vor.
2098A0/0SS8
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen erläutert« Es zeigt:
Fig. 1 - ölgekapselten Elektroantrieb für Tauchpumpen, Teilausschnitt;
Fig. 2 - Schnitt II - II aus Fig. 1.
Der Elektroantrieb für Tauchpumpen besteht aus einem ölgekapselten
Elektromotor 1 (10Ig. 1), einem hydraulischen,an den
unteren Teil des genannten Elektromotors 1 angeschlossenen Kompensator 2 und einem über dem vertikalen b'lgekapselten Elektromotor
1 montierten Protektor 2·
In d#m Gehäuse des Protektors 3 ist eine elastische Membran
angeordnet, welche zusammen mit der Dichtungsvorrichtung 5i die
auf der Welle 6 des ProteJrbors 3 sitzt, diesen in
zwei..Kammern "A" und "B" teilt.
Die Kammer "A" stellt die Innenkammer dar und ist mit dem
Innenhohlraum des olgekapselten Elektromotors 1 verbunden· Die
!Lämmer "u" stellt die Außenkammer dar, die von dem Innenhohlraum
des Elektromotors 1 durch die elastische Membran 4 und die Dichtungsvorrichtung
5 getrennt ist#
Die Dichtungsvorrichtung 5 ist auf di· Welle 6 konzentrisch
mit der genannten Welle 6 und dem üehäuse aes Protektors 3 aufgesetzt.
Der beweglich· Teil der Dichtungsvorrichtung 5 ist mit dar
Well« 6 verbunden, mit welcher er gemeinsam rotiert, während ihr
209 8A0/05B8
* ^2659 _ 5 —
unbeweglicher Teil 5a in dem Gehäuse des Protektors 3 unjergebra-^ht
ist.
In dem Gehäuse des Protektors 3 ist ein Ventil 7 angeordnet f
über welches die Flüssigkeit aus dem FlOz9 nachdem die die Kammer
"B" auffüllende Schutzflüssigkeit verbraucht ist, gelangt· Längs
der Kammer "B" ist das kleine Rohr 8 angeordnet, welches als Verbindungskanal
^wischen den Hohlräumen oberhalb und unterhalb der Membran 4 dient, wenn diese an den Wänden des Gehäuses des Protek-
A.
tors 3, wie dies gestrichelt auf Fig. 1 und Fig, 2 angegeben ist,
anliegt.
Auf der Protektorwelle 6 ist eine Kleinturbine 9 angeordnet,
mit deren nilfe der Überdruck &m Protektor 3 erzeugt wird. JJie
Protektorwelle 6 lfiuft in Lagern 10 und 11, die in dem Gehäuse des Protektors 3 befestigt sind, An diesem sind . zwei Stützzapfen
12 und 13 befestigt. Die Welle 6 des Protektors 3 ist mit der
Welle 14 des Elektromotors 1 verbunden^ dabei verhindert der Stützzapien 13, indem er sich aur die Stirnfläche des Lagers 10
stützt, die Verschiebung der Protektorwelle nach oben, wodurch der Kontakt im Arbeitspaar der DichtungBvorrichtung und ihre
zuverlässige Arbeit gewährleistet werden. Die genannte Welle 6 des Protektors 3 ist auch mit der Welle 15 der Pumpe 16 verbunden·
Der Stützzapien 13 verhindert dabei die Verschiebung der V/elle
nach unten, was eine «onuue Montage des Protektors 3t
üer Pumpe 16, des b*!gekapselten Elektromotors 1 und aie normale
Arbeit der Dichtungsvorrichtung 5 gewährleistet«
ORIGINAL
209840/05It
Auf der Welle 15 der Pumpe 16 sitzen das Achslager 17, das
die Axialbelastung von der Pumpe aufnimmt, und die S topf dichtung
18.
In dem Gehäuse des Protektors 3 ist ein Ventil 19 installiert,
welches die Kammer "Bn mit dem Außenmedium verbindet und die
Schutzflüssigkeit und das Gas aus der Kammer "B" des Protektors 3 in dieses Medium im Falle des Überdrucks ablaßt·
Im unteren Teil des ölgekapselten Elektromotors 1 ist der
Kompensator 2 mit einem elastischen Behalter 20 angeschlossen.
Der ölgekapselte Elektromotor arbeitet folgenderweise·
Der ölgekapselte Elektromotor 1, der elastische Behälter des Kompensators 2 und die Kammern "A" und "B" des Protektors 3
werden mit Schutz- und Schmierflüssigkeit aufgefüllt, die Membran
4- liegt dabei an der inneren Wand des Protektorgehäuses an, wie
dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Der Elektromotor 1 und die Kammern "A" und "B" des Protektors
3 können mit ein und derselben Schutzflüssigkeit oder mit
Flüssigkeiten unterschiedlicher Zähigkeit aufgefüllt werden·
In dem angeführten Beispiel wird die Kammer 11B" mit der
Schutzflüssigkeit höherer Zähigkeit aufgefüllt, als die Kammer 11A" und der Elektromotor 1.
Beim Anlassen des olgekapselten Elektromotors 1 wird div
Drehbewegung von der Welle 14 auf die Welle 6 des Protektors 3 und dann auf die Welle 15 de* Pumpe 16 übertragen.
2098AQ/0558
Die den Elektromotor 1 und die Kammern *A" und 11B" des
Erotektors 3 füllenden Schutzflussigkeitr werden erwärmt und ihr
+■ * a
Volumen nimmt zu« Die Zunahme dieses Volumens im Elektromotor 1
und in aer Kammer "A" wird durch die Verformung des elastischen
Behälters 20 des Kompensators 2, und die des Volumens in der
Kammer MB" durdh das öffnen des Ventils 19 ausgeglichen» die
Membran 4 verlaßt dabei ihre Ausgangsstellung an der Innenwand
1*
des Gehäuses des Protektors 3 und gleicht den Druck in den
Kammern 11A" und "B" aus, d.h. den Druck in den hohlräumen ober-
halb und unterhalb der Dichtungsvorrichtung 5« Zusammen mit der
Welle 6 rotiert der bewegliche Teil der Dichtungsvorrichtung 5; er gleitet dabei auf dem unbeweglichen Teil ^a, welcher in dem
Gehäuse des Protektors 3 installiert ist* Die Reibungsfläche
zwischen dem beweglichen Teil der Dicntungsvorrichtung 5 und
ihrem unbeweglichen Teil 5a wird durch die Schutzflüssigkeit
geschmiert, welche aus der Kammer "A" unter Einwirkung der Fliehkraft
und des unbedeutenden in üer Kammer "A" herrschenden überdrucks
gelangt«
Die Öffnung des Ventils 19 schxießt die Möglichkeit der
Erzeugung von großen Uuerctrücnen in del* Kammer "B11 und die
Möglichkeit des £ück£lusst_J3 der Schutzflüssigkeit höaerer Zähig-Kelt
durch die Dichtungsvorrlentung 5 aus der Kammer "ΰν in die
Kammer "A" , sowie di· Einwirkung dieser Druck· aux al· Membran
des Protektors 3 aus«
Dtr Stutzzapfen 13 stutzt sich wahrend der Arbeit auf die
209840/0558
Stirnfläche des Lagers 10, fixiert den beweglichen Teil der Dichtungsvorrichtung
5 relativ zu ihrem unbeweglichen Teil 5a und
gestattet somit die Erzeugung der erforderlichen spezifischen Drückt an den Eontaktflachen des Reibungspaares der Dichtungsvorrichtung
5 und den erforderlichen Verbrauch der Schutzflüssigkeit,
die aus der Kammer "A" durch die Dichtungsvorrichtung 5 gelangt.
Zusammen mit der Welle 6 des Protektors 3 rotiert die
Kleinturbine 9 mit ihren Sahaufeln· In der Kammer "A" entsteht
dabei ein überdruck, der über die Membran 4 in die Kammer "B"
übertragen wird· Die zähe Flüssigkeit, welche diese Kammer auf—
füllt, gelangt zum Lager 17 und zur Dichtung 18, Der Verbrauch
der Flüssigkeit höherer Zähigkeit durch die Stojpfdichtung 18 der
Pumpe 16 übersteigt bedeutend den Verbrauch\durch die Dichtungsvorrichtung 5 fde^ Flüssigkeit geringerer Zähigkeit), die den Elektromotor
1 und die Kammer "A" auffüllt, wobei infolgedessen sich
die Membran 4 unter Einwirkung der in dem Bohrloch befindlichen
Flüssigkeitssäule auf den elastischen Behälter 20 des Kompensators
2 und des Überlaufs der Schutzflüssigkeit aus dem Behälter
20 in die Kammer "A" des Protektors 2 allmählich in Richtung
auf die Außenwände des Gehäuses 2 hin verstellt· Nachdem aus
der Kammer "B" die ganze zähe Flüssigkeit verbraucht wird, beginnt
über das Rückschlagventil 7 in den unteren Teil der Kammer "B" die Flüssigkeit aus dem Flöz zu fließen*
A M
Das Rohr 8 dient als Verbindungskanal zwisciien dem oberen
2098AO/0558
> :>659
unteren Teil der Kammer "B", wenn die Membran 4 an den
Wänden des Gehäuses des Protektors 3 (auf Pig» 1 und Fig. 2
gestrichelt angegeben) anliegt«
Beim Einlaufen der Flb'zflüssigkeit in die Kammer "B" dient
aieae als Abscheider, in welchem die Trennung der Flösfliissigkeit
und des Erdöls erfolgt, das Erdjil steigt dabei nach oben und
gelangt zum Lager 17·
Mit. zunehmendem Verbrauch der Schutzflüssigkeit durch die Dichtungsvorrichtung 3 aus der üammer "A" beginnt sich die
Membran 4 ingoige des Einlaufe der Flo'zflüssigJceit durch das
Ventil 7 in die Kummer 11B" in ihre Ausgangsstellung zu verstellen.
Der Ausgleich der Änderung des Schutzflüssigkeitsvolumens erfolgt dabei beim Anfahren und bei der Stillsetzung des Elektroantriebs
mit Hilfe sowohl des elastischen Behälters 20 als auch der Membran 4e
nachdem der gesamte Vorrat an Schutzflüssigkeit geringer Zähigkeit in dem elastischen Behälter 20 und in der
Kammer "A" durch die Dichtungsvorrichtung 5 verbraucht ist,
geht der Arbeitszyklus des Elektroantriebs im Bohrloch zu Ende·
Der Verbrauch der Schutzflüssigkeit durch die Dichtungsvorrichtung
5 und somit der gesamte Arbeitszyklus des Elektroantriebs
im Bohrloch hängen jedoch von deruenauitfkeit der Lage des be-
0*
weglichen Teil der Dichtungsvorrichtung 5 abf der auf der welle
6 relativ zu ihrem unbeweglichen,in dem Gehäuse des Protektors angeordneten Teil 5a installiert ist, und von den in den Hohl-
»AD ORIGINAL
209840/0558
räumen obernalb und unterhalb der Dichtungsvorrichtung 5 wirkenden
Drücken ab, di· von din in dem Gehäuse des -Protektors 3 installierten
Ventilen 19 und 7 reguliert werden«
Nach der Beendigung des Arbeitszyklus wird bei der Herausnahme der Anlage aus dem Bohrloch der Druck in dem inneren
Hohlraum des Elektroantriebs zunächst stark abfallen, um dann
infolge der Ausscheidung des Gases aus der Schutzflüssigkeit, das während der Arbeit der Anlage aufgelöst war, wiederum anzusteigen
. Der Elektroantrieb steht unter Druck infolge des vorhandenen dynamischen oder statischen Niveaus der Flüssigkeit
im Bohrloch· Dieser Druck wird über den elastischen Behälter 20 und dann über die Membran 4 des Protektors 3 aus der Kasimer
"A" auf die Kammer "B" übertragen, das Ventil 19 öffnest sich und
es erfolgt der Ablaß der Flüssigkeit und des Gases aus den Hohlraum
"B" in das Außenmedium. Bei der an der Ausenwand des Gehäuses
des Protektors 3 anliegenden Membran 4 {wie dies auf
i'ig. 1 und Pig, 2 gestrichelt angegeben ist) werden die Hohlräume
11A" und "B" durch das öffnen der Dichtungsvorrichtung 5
miteinander verbunden· Das Vorhandensein des "Fentils 19 schützt
die Baugruppen des Elektroantriebs vor Beschädigung, insbesondere
den elastischen Behälter 20 des Kompensators 2 vor Bruch.
209340/OBSe
Claims (1)
- PATEHTAHSIEUCHElektroantrieb fur Tauchpumpen, der einen vertikalen ölgekapselten Elektromotor enthalt, an dessen unteren Teil ein hydraulischer Kompensator, und an dessen oberen Teil ein Protektor angeschlossen sind, der aus' "Gehäuse, welches durch eine Membran in eine innere und eine äußere mit Flüssigkeit auf— gefüllte Kammer geteilt ist» und einer Zwischenwelle für die übertragung der Drehbewegung von dem Elektromotor auf die Pumpe, welche eine in dem genannten Gehäuse konzentrisch angeordneteDichtungsvorrichtung hat, besteht, dadurch gekenn· ze ichnet ,daß der bewegliche, auf der Welle (6) des Protektors (3) sitzende Teil der Dichtungsvorrichtung (5) in Achsrichtung relativ zum unbeweglichen Teil (3a)» der in dem Gehäuse des Protektors (3) installiert Jtstt w&ü Hilfe6"3102 in d-ß Gehäuse des Protektors .montierten Gleitlagers (10) und zweier Stützzapfen (12 und 13), die an beiden Seiten dieses Lagers (10) angeordnet sind, fixiert wird, und für die Regelungdes Überdrucks in dem Hohlraum oberhalb des beweglichen Teils der Dichtungsvorrichtung (5) in dem genannten Gehäuse des Protektors (3) ein Rückschlagventil (19) installiert ist0209840/0558ι Λ ·♦ Leerseite
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