DE2152659B2

DE2152659B2 - Dichtungsabschnitt (Protektor) fur einen ölgefUUten Elektromotor zum Antrieb einer Tauchpumpe

Info

Publication number: DE2152659B2
Application number: DE2152659A
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Antonovitsch Bogdanov; Sinaida Serafimovna Pomaskova
Original assignee: Osoboe Konstruktorskoe Bjuro Po Konstruirovaniju, Issledovaniju I Vnedreniju Glubinnych Besschtangovych Nasosov, Moskau
Priority date: 1971-03-18
Filing date: 1971-10-22
Publication date: 1978-03-09
Also published as: FR2129337A5; SU436415A1; AR210046A1; DE2152659C3; DE2152659A1; AT315959B; GB1364265A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dichtungsabschnitt (Protektor) gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Anordnung ist aus der US-PS 34 75 634 bekannt.

Die Betriebsdauer des bekannten ölgekapselten Elektroantriebs im Bohrloch ist durch den Vorrat an Schutzflüssigkeit und durch ihren Verlust durch die auf der Welle sitzende Dichtungsvorrichlung bestimmt. Die Betriebssicherheit der genannten Dichtungsvorrichtung und die Druckwerte im Gehäuse des Dichtungsabschnitts bestimmen die Zuverlässigkeit und die Betriebsdauer des Elektroantriebs im ganzen.

In dem bekannten Elektroantrieb sind zur Aufnahme der axialen Kräfte von der von ihm angetriebenen Pumpe keine Maßnahmen vorgesehen; ebensowenig ist die axiale Lage des rotierenden Dichtungsteils gegenüber dem feststehenden Dichtungsteil zuverlässig und genau festgelegt. Deswegen und wegen der Möglichkeit der Steigerung des Überdrucks in dem über der Dichtungsvorrichtung gelegenen Hohlraum ist die Lebensdauer und die Betriebssicherheit des Elektroantriebs stark herabgesetzt.

Das Fehlen einer Einrichtung, welche den Überdruck im Elektroantrieb begrenzt, kann zum Ausfall insbesondere der elastischen und der Dichtungselemente führen, und zwar sowohl im normalen Betrieb als auch bei der Verminderung des Drucks des Außenmediums, zum Beispiel bei dem Aufholen der Anlage über den Spiegel der Flüssigkeit im Bohrloch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektroantrieb für Tauchpumpen mit verbesserter Betriebssicherheit seiner Wellenabdichtung und erhöhter Betriebsdauer zu schaffen, um damit ein längeres Verbleiben des Elektroantriebs im Bohrloch zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung verlängert die Standzeit des Elektroantriebs, stellt eine genaue Montage am Bohrloch sicher und beseitigt die Gefahr von Beschädigungen des Elektrcantriebs beim Aufholen ^r> aus dem Bohrloch.

Die Erfindung wird nachstehend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen ölgekapselten Elektroantrieb fürTauch-K) pumpen im Schnitt,

F i g. 2 den Schnitt U-Il aus F i g. 1.
Der Elektroantrieb für Tauchpumpen besteht aus einem ölgefüllten Elektromotor 1, einen hydraulischen, an den unteren Teil des Elektromotors 1 angeschlossenen Kompensator 2 mit einem elastischen Behälter 20 und einem oberhalb desselben gelegenen Dichtungsabschnitt 3 (mitunter auch Protektor genannt).

In dem rohrförmigen Gehäuse des Dichtungsabschnitts 3 ist eine elastische Membran 4 angeordnet, welche zusammen mit einer oberhalb der Membran auf der Welle 6 sitzenden, noch näher zu beschreibenden Dichtungsvorrichtung das Gehäuse in zwei Kammern, nämlich eine innere Kammer A und eine äußere Kammer ß'eilt.

Die innere Kammer A ist mit dem Innenraum des ölgefüllten Elektromotors 1 verbunden. Die äußere Kammer B ist somit von dem Innenraum des Elektromotors 1 durch die elastische Membran 4 und die Dichtungsvorrichtung getrennt.

JO Die Dichtungsvorrichtung besteht aus einem fest auf der Welle 6 sitzenden, mit dieser rotierenden Dichtungsteil 5 und einem feststehenden Dichtungsteil 5a, der fest im Gehäuse des Dichtungsabschnitts 3 sitzt.
In dem Gehäuse sitzt weiterhin ein nach innen

i^r> öffnendes Ventil 7, über welches Flüssigkeit aus dem Flöz eintritt, nachdem die die äußere Kammer B auffüllende Schutzflüssigkeit verbraucht ist. Längs der äußeren Kammer B ist das kleine Rohr 8 angeordnet, welches als Verbindungskanal zwischen den Hohlräu-

■to men oberhalb und unterhalb der Membran 4 dient, wenn diese an den Innenwänden des Gehäuses anliegt, wie dies gestrichelt in F i g. 1 und F i g. 2 angedeutet ist.

Auf der Welle 6 sitzt eine Kleinturbine 9, mit deren Hilfe ein Überdruck im Dichtungsabschnitt 3 erzeugt

4> wird. Die Welle 6 läuft in Gleitlagern 10 und 11, die in dem Gehäuse befestigt sind. Beidseits des Gleitlagers 10 befinden sich Stützscheiben 12 und 13, die auf der Welle 6 sitzen und deren Axiallage fixieren. Dabei verhindert die Stützscheibe 13 die Verschiebung der Welle nach oben, wodurch das dichtende Anliegen des rotierenden Dichtungsteils 5 am feststehenden Dichtungsteil 5a gewährleistet ist. Die Stützscheibe 12 mit übertrieben dargestellten Axialspiel verhindert die Verschiebung der Welle 6 nach unten, was eine genaue Montage des Dichtungsabschnitts 3, der Pumpe 16 und des ölgefüllten Elektromotors 1 sowie einen sicheren Betrieb der Dichtungsvorrichtung gewährleistet.

Die Welle 6 des Dichtungsabschnitts 3 ist an ihrem unteren Ende mit der Welle 14 des Elektromotors 1 und

fco an ihrem oberen Ende mit der Welle 15 der Pumpe 16 verbunden. Auf der Welle 15 der Pumpe 16 sitzen ein Achslager 17, das die Axialbelastung von der Pumpe aufnimmt und eine Stopfbuchsendichtung 18.

In dem Gehäuse des Dichtungsabschnitts 3 ist noch

h5 ein nach außen öffnendes Rückschlagventil 19 eingebaut, welches bei einem Überdruck in der Kammer B anspricht und die Schutzflüssigkeit und das Gas aus der äußeren Kammer Sin das Bohrloch entläßt.

Der ölgekapselte Elektromotor 1, der elastische Behälter 20 des Kompensator 2 und die Kammern A und B des Dichtungsabschnitts 3 werden mit Schutz- und Schmierflüssigkeit gefüllt. Die Membran 4 liegt dabei an einer inneren rohrförmigen Wand an, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist.

Der Elektromotor 1 und die Kammern A und B können mit ein und derselben Schutzflüssigkeit oder mit Flüssigkeiten unterschiedlicher Zähigkeit aufgefüllt werden.

Im vorliegenden Fall wird die äußere Kammer ßmit einer Schutzilüssigkeit höherer Zähigkeit aufgefüllt, als die innere Kammer A und der Elektromotor 1.

Beim Anlaufen des Elektromotors 1 wird die Drehbewegung vor. der Welle 14 auf die Welle 6 des Dichtungsabschnitts 3 und von dieser auf die Welle 15 der Pumpe 16 übertragen.

Die den Elektromotor 1 und die Kammern A und B füllenden Schutzflüssigkeiten werden erwärmt und ihr Volumen nimmt zu. Die Zunahme dieses Volumens im Elektromotor 1 und in der inneren Kammer A wird durch die Verformung des elastischen Behälters 20 des Kompensator 2 und die des Volumens in der äußeren Kammer S durch das Öffnen des Rückschlagventils 19 ausgeglichen. Die Membran 4 verläßt dabei ihre Ausgangsstellung an der Innenrohrwand des Gehäuses und gleicht den Druck in den Kammern A und Saus. Da die äußere Kammer ßüber Bohrungen im feststehenden Dichtungsteil 5a Verbindung mit dem oberen Gehäusehohlraum hat, in dem sich das rotierende Dichtungsteil 5 befindet, ist auch der Druck zu beiden Seiten der Dichtungsvorrichtung 5/5a ausgegelichen.

Die Reibungsfläche zwischen dem rotierenden Dichtungsteil 5 und dem feststehenden Teil 5a wird durch die Schutzflüssigkeit geschmiert, welche aus der inneren Kammer A unter der Wirkung des von der Kleinturbine 9 erzeugten Überdrucks sehr langsam übertritt.

Das Rückschlagventil 19 beseitigt die Gefahr des Auftretens von großen Überdrücken in der äußeren Kammer B und die Möglichkeit des Rückflusses der Schutzflüssigkeit höherer Zähigkeit durch die Dichtungsvorrichtung 5/5a aus der äußeren Kammer B in die innere Kammer A, sowie die Einwirkung solcher Drücke auf die Membran 4.

Die Stützscheibe 13 stützt sich während des Betriebs auf die Stirnfläche des Gleitlagers 10 und verhindert das Abheben des rotierenden Dichtungsteils 5 vom feststehenden Dichtungsteil 5a, außerdem gestattet sie die Einstellung des hier wirkenden spezifischen Drucks, von dem auch die Menge der durch die Dichtvorrichtung übertretenden Schutzflüssigkeit abhängt.

Die im Betrieb des Elektroantriebs auf Grund der Erwärmung auftretende Ausdehnung der Flüssigkeitsvolumina führt dazu, daß die zähe Flüssigkeit aus der äußeren Kammer B aufsteigt und eine gewisse Menge durch das Lager 17 und die Stopfbuchsendichtung 18 austritt.

Wenn dann bei der Abkühlung nach Stillsetzung des Antriebs die Flüssigkeitsvolumina wieder kleiner werden, erfolgt der Ausgleich in der Weise, daß unter der Wirkung des Außendrucks im Bohrloch der elastische Behälter 20 des Kompensator 2 etwas zusammengedrückt wird und etwas von der dünnflüssigeren Flüssigkeit durch den Elektromotor 1 in die innere Kammer A eintritt. Dabei wandert die Membran

ίο 4 etwas nach außen. Im Laufe der Zeit, nach Aufeinanderfolgen vieler Betriebsperioden, verstellt sich somit die Membran 4 nach außen bis zur Anlage an die Außenwand des Dichtungsabschnitts 3. Wegen des Röhrchens 8 kommt es dabei nicht zur Trennung der Räume voneinander.

Wenn durch Zusammendrücken des elastischen Behälters 20 keine weitere Kompensation der Leckverluste durch die Stopfbuchsendichtung 18 mehr möglich ist, beginnt die Bohrlochflüssigkeit über das Rückschlagventil 7 in die äußere Kammer B einzutreten und von unten her hochzusteigen, wobei die zähe Schutzflüssigkeit in der äußeren Kammer B nach oben verdrängt wird und die dort befindlichen Bauteile weiterhin umspült.

Nach Maßgabe der Leckverluste an dünnflüssiger Schutzflüssigkeit aus der inneren Kammer A durch die Dichtvorrichtung 5/5a kommt es auch wieder zur Verstellung der Membran 4, die wieder nach innen in ihre ursprüngliche Lage wandert.

ίο Wenn dann die Membran 4 wieder innen an der Wand des Rohreinsatzes des Gehäuses zur Anlage kommt — der elastische Behälter 20 ist schon geleert — so ist der Vorrat an dünnflüssiger Schutzilüssigkeit für die Dichtvorrichtung 5/5.·) verbraucht, und die Einsatzpe-

J5 riode des Antriebs im Bohrloch geht zu Ende. Der Antrieb wird zur neuerlichen Befüllung und eventuellen Wartung aufgeholt.

Beim Aufholen sinkt der Umgebungsdruck und es kann zum Ausscheiden von in der verbliebenen

•ίο Schutzflüssigkeit gelöstem Gas kommen. Dadurch entsteht im Inneren des Antriebs ein Überdruck gegenüber dein gesunkenen Umgebungsdruck, der jedoch durch das Ansprechen des nach außen öffnenden Rückschlagventils 19 begrenzt bleibt, so daß es nicht zur Beschädigung, insbesondere der elastischen Bauelemente kommen kann.

Da die Flächenpressung zwischen dem rotierenden Dichtungsteil 5 und dem feststehenden Dichtungsteil 5a sehr genau einstellbar ist, können die Leckverluste an

so Schutzflüssigkeit geringer Zähigkeit auf ein Minimum begrenzt bleiben. In diesem Sinne wirken auch die Rückschlagventile 7 und 19, die verhindern, daß es zu größeren Druckunterschieden beidseits der Dichtungsvorrichtung 5/5a kommt. Es kann dadurch mit sehr langen Einsatzperioden des Elektroantriebs gerechnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Dichtungsabschnitt (Protektor) für einen vertikalen, ölgefüllten, gekapselten Elektromotor zum Antrieb einer Tauchpumpe, bestehend aus einem rohrförmigen Gehäuse, welches eine Welle zur Übertragung der Drehbewegung von dem Elektromotor auf die Pumpe konzentrisch umschließt und durch eine Membrane in eine innere und eine äußere, mit Flüssigkeit gefüllte Kammer geteilt ist und eine Dichtungsvorrichtung aufweist, die aus einem auf der Welle sitzenden und mit dieser rotierenden und aus einem mit dem Gehäuse verbundenen, feststehenden Dichtlingsteil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (6) mittels eines an dem feststehenden Dichtungsteil (5a) montierten Gleitlagers (10) und zweier Stützscheiben (12 und 13), die auf der Welle (6) befestigt und zu beiden Seiten des Lagers (10) angeordnet sind, axial fixiert ist und zur Begrenzung des Überdrucks in der äußeren Kammer (B), die mit dem Hohlraum oberhalb des rotierenden Dichtungswelle (5) der Dichtlingsvorrichtung in Verbindung steht, ein nach außen öffnendes Rückschlagventil (19) vorgesehen ist.