DE2152659A1

DE2152659A1 - Elektroantrieb fuer Tauchpumpen

Info

Publication number: DE2152659A1
Application number: DE19712152659
Authority: DE
Inventors: Bogdanow Alexsand Antonowitsch; Pomaskowa Sinaida Serafimowna
Original assignee: OSOBOJE K BJURO KONSTRUIROWANI
Current assignee: OSOBOJE K BJURO KONSTRUIROWANI
Priority date: 1971-03-18
Filing date: 1971-10-22
Publication date: 1972-09-28
Also published as: AT315959B; DE2152659B2; AR210046A1; FR2129337A5; GB1364265A; DE2152659C3; SU436415A1

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 Tauchpumpen_s der einen vertikalen ölgekapselten Elektromotor enthält_f 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?«,

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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

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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-

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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

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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

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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.

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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

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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-

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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«

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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.

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Die den Elektromotor 1 und die Kammern *A" und ¹¹B" des Erotektors 3 füllenden Schutzflussigkeitr werden erwärmt und ihr

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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

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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 "ΰ^ν 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

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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*

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Das Rohr 8 dient als Verbindungskanal zwisciien dem oberen

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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 4_e

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-

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weglichen Teil der Dichtungsvorrichtung 5 ab_f 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-

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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.

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Claims

PATEHTAHSIEUCH

Elektroantrieb 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 angeordnete

Dichtungsvorrichtung 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 Jtst_t 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 Regelung

des Überdrucks in dem Hohlraum oberhalb des beweglichen Teils der Dichtungsvorrichtung (5) in dem genannten Gehäuse des Protektors (3) ein Rückschlagventil (19) installiert ist₀

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