ES2552957T3 - Motor sumergido - Google Patents

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ES2552957T3 ES12727321.7T ES12727321T ES2552957T3 ES 2552957 T3 ES2552957 T3 ES 2552957T3 ES 12727321 T ES12727321 T ES 12727321T ES 2552957 T3 ES2552957 T3 ES 2552957T3
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Abstract

Motor sumergido en baño de aceite que comprende una carcasa (2) externa de forma tubular; una unidad (3) de motor eléctrico insertada coaxialmente dentro de dicha carcasas (2); medios (10, 20) de cierre apropiados para aislar un espacio de alojamiento para dicha unidad (3) de motor dentro de dicha carcasa (2) respecto del fluido presente en el exterior de la misma carcasa (2) caracterizado porque dichos medios (10, 20) de cierre comprenden un miembro (20) de oclusión superior apropiado para encajar periféricamente con la superficie interna de dicha carcasa (2) y axialmente provisto de un cuerpo (21) tubular para soportar el eje (4) motor, que soporta, en su lado interno, un medio (22) de rodamiento de cojinete de empuje apropiado para ser bloqueado en una porción superior de dicho eje (4) motor para absorber los empujes axiales sobre el mismo eje (4) motor.

Description

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DESCRIPCION
Motor sumergido Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un motor sumergido, particularmente adaptado para ser utilizado en conexion con bombas sumergidas.
Tecnica antecedente
Es conocido que, con el fin de vaciar pozos y otros tipos de depositos similares, han sido utilizadas unas bombas electricas sumergidas apropiadas tanto para uso civil como industrial. Las bombas electricas sumergidas presentan, en terminos generales, un cuerpo de descarga dentro del cual esta alojado un miembro impulsor en comunicacion con el entorno externo; el cuerpo de la bomba esta axialmente acoplado a un motor electrico apropiado para accionar en rotacion el miembro impulsor.
En consecuencia, se han desarrollado motores sumergidos aptos para quedar inmersos en pozos y entornos similares y que pueden ser acoplados al miembro de conexion de una bomba, por ejemplo bombas sumergidas centrifugas y perifericas. Los motores sumergidos conocidos presentan, en terminos generales, una carcasa tubular de forma cilmdrica, dentro de la cual esta insertada coaxialmente una unidad de motor electrico. Unos medios de cierre apropiados estan adaptados para aislar el espacio para alojar la unidad de motor dentro de la carcasa respecto del fluido presente en el exterior de la misma carcasa. El eje motor, accionado por el referido motor electrico, es soportado en rotacion por unos medios de rodamiento apropiados, por ejemplo, cojinetes de bolas convencionales. En particular, el cojinete inferior, dispuesto por debajo del motor, es generalmente del tipo llamado de empuje axial, para absorber los empujes axiales aplicados sobre el eje motor. Un motor sumergido conocido se divulga en el documento US 4015633.
Un inconveniente de los motores sumergidos del tipo conocido se refiere a la proteccion del motor electrico y de las conexiones electricas procedentes del lfquido transferido por el miembro de bombeo. Con dicho fin, la carcasa de los motores sumergidos define un espacio que esta separado, por medio de unos miembros de empaquetadura mecanica, tanto del lfquido existente dentro de la misma carcasa, como del lfquido que cruza el miembro de bombeo.
Con dicho problema esta relacionada la necesidad de inspeccionar los miembros operativos dispuestos dentro de la carcasa externa. De hecho, dichos motores sumergidos pueden operar en lfquidos los cuales, incluso aun despues de filtrados, siguen arrastrando partfculas de arena y similares. En los motores sumergidos del tipo conocido es diffcil combinar la exigencia de una perfecta proteccion del motor electrico con un facil ensamblaje de las diferentes piezas. En particular, a menudo es problematico asegurar, en la etapa de ensamblaje, la perfecta coaxialidad del eje motor y de los componentes asociados con este, con el fin de garantizar un correcto funcionamiento.
Divulgacion
La tarea de la presente invencion es resolver los problemas referidos, disenando un motor sumergido que garantice una proteccion fiable de los miembros de motor respecto del lfquido circundante.
Dentro de dicha tarea, un objetivo adicional de la presente invencion es el de proporcionar un motor sumergido que permita un facil y rapido ensamblaje.
Otro objeto de la presente invencion es proporcionar un motor sumergido que ofrezca una concepcion sencilla, un funcionamiento permanentemente fiable y un uso versatil, asf como un coste relativamente economico.
Los objetivos citados se obtienen, de acuerdo con la presente invencion, mediante el motor sumergido en bano de aceite de acuerdo con la reivindicacion 1.
De acuerdo con la presente invencion, el motor sumergido presenta un medio de cierre apropiado para aislar, en la parte superior, el espacio para el alojamiento de la unidad de motor, encajando de forma periferica la superficie interna de la carcasa externa, y provisto axialmente de unos medios de rodamiento de cojinete de empuje axial apropiados para ser bloqueados sobre una superficie superior del eje motor para absorber los empujes axiales que actuan sobre el mismo eje motor.
Una caractenstica del motor sumergido de acuerdo con la presente invencion es que dicho medio de cierre define un espacio interno en el que estan alojados, enchavetados con dicho motor, un primer grupo de empaquetadura mecanica y un segundo grupo de empaquetadura mecanica, respectivamente superior e inferior.
Una caractenstica adicional del motor sumergido de acuerdo con la presente invencion es que proporciona unos medios para conectar dicho miembro de motor a un suministro de energfa electrica, que comprenden un conector macho constrenido, con un cierre estanco, en dicho medio de cierre a traves del medio de bloqueo elastico y apropiado para ser unido a un conector hembra externo.
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Descripcion de los dibujos
Los detalles de la invencion se pondran de manifiesto a partir de la descripcion detallada de una forma de realizacion preferente del motor sumergido de acuerdo con la invencion, ilustrada con fines indicativos en los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra una vista lateral de un motor sumergido; la figura 2 muestra una vista en seccion axial del mismo;
la figura 3 muestra una vista detallada de una porcion superior del motor sumergido, de acuerdo con la seccion axial de la fig. 2;
las figuras 4 y 5 muestran, respectivamente, una vista detallada de una porcion superior del motor sumergido, de acuerdo con diversos planos axiales.
Mejor modo
Con particular referencia a las figuras relacionadas, el motor sumergido, del tipo llamado en bano de aceite, se indica globalmente mediante la referencia numeral 1. El motor 1 sumergido esta provisto de una carcasa 2 externa de forma cilmdrica, dentro de la cual esta montado el miembro 3 de motor electrico que acciona en rotacion el eje 4 motor; el miembro 3 de motor consta de un estator 13 y de un rotor 14 sobre el eje 4 motor. El eje 4 motor es soportado en rotacion en la parte inferior por un cojinete 5 de rodillos, por ejemplo un cojinete de bolas radiales, que es soportado dentro de un asiento definido por una tapa 6 inferior; la tapa 6 tiene sustancialmente forma de copa y esta enchavetada dentro de la carcasa 2, en posicion adyacente al lateral de la garganta 12 anular conformada por la misma carcasa 2.
Por debajo de la tapa 6 inferior, dentro de la carcasa 2 esta montado un miembro 10 de oclusion inferior apropiado para cerrar en la base el espacio para alojar el miembro 3 de motor definido dentro de la carcasa 2. El miembro 10 de oclusion esta, de modo preferente, provisto de una porcion 11 de material elastico apropiado para encajar circunferencialmente con la superficie interna de la carcasa 2 y un miembro 15 de apriete apropiado para llevar a cabo la expansion radial de dicha porcion 11 de material elastico contra la superficie interna de la carcasa 2, como se ilustra con mayor claridad en la solicitud de patente EP 2 300 717.
En la parte superior, el eje 4 motor se extiende respecto de una porcion de longitud apropiada por encima del miembro 3 de motor electrico. En dicha porcion, el eje 4 motor cruza un miembro 20 de oclusion superior apropiado para cerrar en la parte superior el espacio para alojar el miembro 3 motor. El miembro 20 de oclusion comprende un cuerpo 21 tubular para soportar el eje 4 motor que define en su lado interno el asiento de alojamiento para un medio 22 de rodamiento, en particular, consistente en un cojinete de bolas del tipo llamado cojinete de empuje. La parte externa del medio 22 de rodillo de cojinete de empuje axial esta bloqueada entre un resalto 23 interno del c cuerpo 21 tubular y un anillo 24 insertado en una garganta anular correspondiente del mismo cuerpo 21 tubular. La parte interna del medio 22 de rodamiento de cojinete de empuje axial esta bloqueada entre un resalto del eje 4 motor y un anillo 25 insertado en una garganta anular correspondiente del mismo eje 4 motor; el anillo 25 esta, de modo preferente, fabricado a partir de un par de elementos semicirculares radialmente retenidos por una tapa 25a de forma anular.
El cuerpo 21 tubular forma un borde 26 anular de forma sustancialmente cilmdrica, apropiado para encajar con la superficie interna de la carcasa 2. Sobre el borde 26 anular estan practicadas unas apropiadas gargantas anulares para insertar un par de anillos 27 elastomericos con la funcion de junta mecanica, del tipo conocido como junta torica.
Por encima del cuerpo 21 tubular de soporte, el miembro 20 de oclusion esta provisto de una tapa 30 superior que presenta una abertura axial para el paso de la porcion terminal del eje 4 motor y apropiado para encajar con la superficie interna de la carcasa 2 con la porcion 31 periferica. Entre la porcion 31 periferica de la tapa 30 superior y el borde 26 anular del cuerpo 21 tubular esta dispuesto un anillo 28 de bloqueo apropiado para encajar con una correspondiente garganta realizada sobre la carcasa 2.
Debe observarse que la tapa 30 forma, en la parte inferior, un espacio anular en el que una porcion superior correspondiente del cuerpo 21 tubular esta adaptada para quedar encajada. Una junta torica 29 esta dispuesta entre una proyeccion 32 anular de la tapa 30 superior y un asiento anular definido por el cuerpo 21 tubular.
La tapa 30 superior esta apretada con el cuerpo 21 tubular del miembro 20 de oclusion por medio de una serie de medios 33 de tirante angularmente distribuidos. Los tirantes 33 estan dispuestos atravesando unos apropiados agujeros practicados en la porcion 31 periferica de la tapa 30 superior y estan atornillados, por una respectiva porcion roscada, en unos correspondientes asientos roscados practicados de modo periferico sobre el cuerpo 21 tubular (vease en particular la fig. 5).
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La tapa 30 superior y el cuerpo 21 tubular del miembro 20 de oclusion presentan ademas unos apropiados agujeros para el paso de los cables de conexion del miembro 3 de motor con la alimentacion de energfa electrica. En particular, la conexion electrica se lleva a cabo por medio de un conductor 7 macho insertado en el lado del motor y un conector 8 hembra, adecuadamente enresinado, en el lado de los cables. Con el conector 7 macho esta asociado un miembro 17 de bloqueo elastico que tambien tiene la funcion de mantener la precarga de cierre del conector 8 hembra. Sobre el conector 7 macho esta montada una junta torica 9 que coopera con el miembro 17 de bloqueo elastico para llevar a cabo el cierre estanco de la salida del fluido lubricante o en la entrada del Uquido procedente del pozo.
Entre la tapa 30 superior y el cuerpo 21 tubular esta definido un espacio interno en el que un primer grupo 34 de empaquetadura mecanica y un segundo grupo 35 de empaquetadura mecanica, respectivamente situados en las porciones inferior y superior, estan alojados, enchavetados sobre el eje 4 motor de una forma conocida de por sf. Los grupos 34, 35 de empaquetadura mecanica estan separados por un diafragma 36 montado con un cierre hermetico, por medio de una junta torica 37 dentro del cuerpo 21. Los grupos 34, 35 de empaquetadura mecanica estan mantenidos, respectivamente, sobre los anillos 38, 39 de bloqueo montados sobre el eje 4 motor.
La camara superior del fluido lubricante esta en comunicacion con el entorno exterior a traves de una abertura 40 radial practicada en la tapa 30 superior. La abertura radial esta cerrada, en uso, por medio de un fuelle 41 fabricado en un material tipo goma apropiado para garantizar el equilibrio de las presiones externa e interna de la camara superior del fluido lubricante.
Por encima de la tapa 30 superior, sobre el eje 4 motor esta tambien montado un miembro 8 de proteccion contra la arena.
El funcionamiento del motor sumergido resulta facil de comprender a partir de la descripcion anterior.
Despues de haber montado dentro de la carcasa 2 la tapa 6 inferior, dispuesta en posicion adyacente con la garganta 12 anular conformada por la carcasa 2, se dispone la insercion del estator 13 sobre el miembro 3 motor, a continuacion se dispone la insercion dentro de la carcasa 2 del grupo formado por el eje 4 motor que soporta montados de antemano el rotor 14, el cojinete 5 de bolas, los medios 22 de rodamiento de cojinete de empuje bloqueados dentro del cuerpo 21 tubular del miembro 20 de oclusion con los respectivos miembros de union mecanicos.
Asf mismo, estan dispuestos por orden el primer grupo 34 de empaquetadura mecanica, el diafragma 36, los anillos 38, 39 de bloqueo, el segundo grupo 35 de empaquetadura mecanica y la tapa 30 superior, con los respectivos miembros de union mecanicos. La tapa 30 superior esta apretada al cuerpo 21 tubular a traves de los medios 33 de tirante. Se debe observar que el atornillamiento de los tirantes 33 determina un desplazamiento axial del cuerpo 21 tubular junto con el grupo formado por el eje 4 con los medios de rodamiento de cojinetes de empuje 22 y las juntas 34, 35 mecanicas.
Asf mismo, se dispone el ensamblaje del medio 10 de cierre que afsla, en la parte interior, el espacio para alojar la unidad 3 motor dentro de la carcasa 2 respecto del fluido presente en el exterior de la carcasa 2. Cuando se ha completado el ensamblaje, el espacio para alojar la unidad de motor resulta perfectamente aislada del lfquido alimentado por la unidad de bombeo y del lfquido presente en el exterior de la carcasa, gracias a la accion de los medios 10, 20 de cierre.
El motor sumergido objeto de la invencion consigue el objetivo de asegurar una proteccion fiable del miembro de motor respecto del lfquido circundante.
Una caractenstica del motor sumergido es que el empuje axial sobre el eje 4 motor es absorbido por los medios 22 de cojinete de empuje axial asociados con el cuerpo 21 tubular y bloqueados sobre una porcion superior del eje 4 motor. Esto permite obtener una mayor precision en la etapa de ensamblaje y el control de las alturas axiales con respecto a las juntas mecanicas y al saliente del eje 4.
Otra ventaja del motor sumergido es que la conexion electrica del miembro 3 motor se lleva a cabo por medio de un conector 7 macho unido al miembro 20 de oclusion superior sin el uso de tornillos de fijacion. Esto hace posible un desensamblaje facil y rapido con el fin de inspeccionar la parte superior del motor.
Una ventaja adicional del motor sumergido consiste en la presencia de las juntas 34, 35 mecanicas y en la compensacion doble de la presion que se lleva a cabo por medio de la porcion 11 del material elastico del miembro 10 de oclusion inferior y del fuelle 41 elastico para cerrar la abertura 40 radial practicada en la tapa 30 superior.
El aparato descrito con fines indicativos es susceptible de numerosas modificaciones y variantes de acuerdo con las diversas exigencias.
En la practica, la forma de realizacion de la invencion, los materiales utilizados, asf como la forma y dimensiones, pueden variar dependiendo de los condicionamientos.
En el caso de que las caractensticas tecnicas mencionadas en cada reivindicacion vayan seguidas por signos de referencia, dichos signos de referencia fueron estrictamente incluidos con la finalidad de potenciar la comprension de las reivindicaciones y, por tanto, no deben ser considerados en modo alguno como restrictivos del alcance de cada elemento identificado con fines de ejemplificacion mediante dichos signos de referencia.
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Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Motor sumergido en bano de aceite que comprende una carcasa (2) externa de forma tubular; una unidad (3) de motor electrico insertada coaxialmente dentro de dicha carcasas (2); medios (10, 20) de cierre apropiados para aislar un espacio de alojamiento para dicha unidad (3) de motor dentro de dicha carcasa (2) respecto del fluido presente en el exterior de la misma carcasa (2)
    caracterizado porque dichos medios (10, 20) de cierre comprenden un miembro (20) de oclusion superior apropiado para encajar perifericamente con la superficie interna de dicha carcasa (2) y axialmente provisto de un cuerpo (21) tubular para soportar el eje (4) motor, que soporta, en su lado interno, un medio (22) de rodamiento de cojinete de empuje apropiado para ser bloqueado en una porcion superior de dicho eje (4) motor para absorber los empujes axiales sobre el mismo eje (4) motor.
  2. 2. - Motor de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque por encima del cuerpo (21) tubular para soportar el eje (4) motor, dicho miembro (20) de oclusion comprende una tapa (30) superior que presenta una abertura axial para el paso de la porcion terminal del mismo eje (4) motor y apropiada para encajar la superficie interna de dicha carcasa (2) con una porcion (31) periferica.
  3. 3. - Motor de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque entre dicha tapa (30) superior y dicho cuerpo (21) tubular esta definido un espacio interno, en el que un primer grupo (34) de empaquetadura mecanica y un segundo grupo (35) de empaquetadura mecanica, respectivamente inferior y superior, estan alojados, enchavetados sobre dicho eje (4) motor.
  4. 4. - Motor de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado porque dichos grupos (34, 35) de empaquetadura mecanica estan separados por un diafragma (36), montado con un cierre hermetico dentro de dicho cuerpo (21) tubular.
  5. 5. - Motor de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque dicha tapa (30) superior esta en comunicacion con el entorno externo por medio de una abertura (40) radial cerrada, en uso, por medio de un fuelle (41) fabricado en un material elastico apropiado para garantizar el equilibro de las presiones interna y externa.
  6. 6. - Motor de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque dicha tapa (30) superior esta apretada sobre dicho cuerpo (21) tubular por medio de una serie (33) de medios de tirantes que pasan a traves de unos respectivos agujeros practicados en una porcion (31) periferica de dicha tapa (30) superior y provistos de una porcion roscada con el fin de quedar atornillados en unos correspondientes asientos roscados practicados perifericamente en el cuerpo (21) tubular.
  7. 7. - Motor de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque dicho miembro (20) de oclusion superior esta provisto de un medio de conexion para conectar dicha unidad (3) de motor a una alimentacion electrica, comprendiendo dicho medio de conexion un conector (7) macho fijado hermeticamente al mismo miembro (20) de oclusion por medio de los medios (17) de bloqueo elasticos y apropiado para quedar unido a un conector (8) hembra externo.
  8. 8. - Motor de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque dicho cuerpo (21) tubular forma un borde (26) anular, que tiene una forma sustancialmente cilmdrica, apropiado para encajar con la superficie interna de dicha carcasa (2).
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