NO831813L - Anordning for tetning av en nedsenkbar motor og slik utstyrt motor - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning til

fremstilling av tetning i en neddykkbar motor.

Oppfinnelsen angår likeledes en motor som anven-der denne anordning bestemt for arbeide, ved fullstendig og permanent neddykking, særlig for drift av pumper i brønn-boringer .

En slik elektrisk motor er anbragt i en sylin-drisk kapsling og vanligvis tilkoblet en aksialpumpe. Denne kapsling omfatter for motorens utgående aksel en dreiende pakning, hvorav en del er fast forbundet med akselen og den annen er fast forbundet med kapslingen.

Kapslingener fylt med en olje anordnet særlig

for å sikre smøring av motorens lagre og kjøling av rullene og for å utjevne temperaturen. Det er i visse typer motorer anordnet en sirkulasjon av denne olje sikret, ved hjelp av pumping.

Motoren kan omfatte en oljereserve som foreligger i en beholder med variabelt volum i kontakt med det omgivende miljø, for å frembringe et "liketrykk" mellom det indre og det ytre av kapslingen.

Imidlertid.er funksjonen under liketrykk vanligvis uforenlig med godt. vedlikehold av den dreiende pakning.

Den pumpede væske inneholder faktisk til enhver tid miner-alske, forurensninger som kan trenge seg inn mellom de to samvirkende deler av pakningen og bevirke hurtig ødeleggelse.

Man har søkt å løse dette' problem ved å opp-

rette et overtrykk i oljen som foreligger i motoren, på tetningen, for å skaffe et oljeavløp utover fra motoren og spyle bort forurensninger. Dette overtrykk kan oppnås ved hjelp av et stempel drevet av en fjær, idet stemplets bevegelse bestemmer, varigheten av aggregatets anvendelse. Ulem-pen ved denne løsning er å frembringe et betydelig overtrykk ved innledning av funksjonen, hvilket bevirker en betydelig avløpsstrøm. Dessuten vil variasjonene i drivfluidumets temperatur (hvilken er betydelig under pumpeaggregatets stopp-perioder) bevirke variasjoner av det volum som frembringer en bevegelse frem og tilbake av stemplet. Tetningen mellom stemplet og dets kapsling blir litt etter litt ødelagt som følge av korrosjon i systemet i kontakt med den pumpede væske.

Dessuten vil den således oppnådde, bruksvarighet. være merkbart redusert.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å skaffe tilveie en tetningsinnretning for en motor, hvor den dreiende pakning vil være beskyttet ved anvendelsen av et hovedsakelig konstant overtrykk under optimale betingelser.

Dette resultat oppnås ifølge oppfinnelsen ved at denne har de karakteristiske trekk som fremgår av karakteri-stikken til de etterfølgende krav.

En slik innretning med to oljekretsløp gjør det mulig, å adskille funksjonene med smøring bg innvendig kjøling av en elektrisk motor som på den ene side nødvendiggjør en merkbar utstrømning og på den annen side funksjonen med å - sette pakningen under trykk, hvilken nødvendiggjør et høyt overtrykk men en liten utstrømning. Således vil det i nærheten av pakningen på grunn av den svake utstrømning befinne seg til et minimum reduserte virkninger av turbulens og svingnin-ger i det tilhørende trykk som bevirker en økning av utstrøm-ningen til omgivelsene.

For det annet har opprettelsen av den første trykkrets ved hjelp av sentrifugalpumpeorganer fastkilt på akselen den fordel at de er enkle og pålitelige.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen oppnås den annen krets, for smøring bg kjøling ved hjelp av et annet pumpeorgan med sentrifugalpåvirkning integrert i den del som bærer det første pumpesystem.

Denne anordning er enkel og pålitelig og gjør det forøvrig mulig merkbart å redusere plassbehovet innvendig for de to pumpesystemer fordi disse begrenser seg i sin helhet til en skive som er fastkilt på akselen.

Ifølge en fordelaktig utførelse er denne skive en skive med anslag fastkilt på akselen innrettet for samtidig å sikre den aksiale innstilling av drivakselen og pumpeorganene for de to kretser ved hjelp av. radiale kanaler som i sin tykkelse er gjennomboret av en første, rekke, kanaler som utgjør det første pumpeorgan, og setter en kanal som er koaksial med akselen, i forbindelse med et periferisk rom i forbindelse med de to kretser, og en annen rekke kanaler som lukker den annen krets og utgjør sirkulasjonsorganene for

denne annen krets.

Denne skive oppfyller, samtidig de tre funksjo-ner (anslag, pumpe for den første krets, pumpe for den annen krets) og er særlig kompakt og reduserer dessuten motorens plassbehov i lengderetningen.

På en betydningsfull måte omfatter motoren organer for at den beskyttende væske som sirkulerer i kanalene, skal sikre, kjøling av skiven med anslag anvendt som pumpesystem.

Denne anordning gjør det mulig å kjøle anslaget uten å måtte anvende en supplerende krets fordi oljen sirkulerer i det indre av kanaler anordnet i dette anslag, dets kjøling er således særlig effektiv.

Det er fordelaktig å anordne utenfor, kapslingen og i umiddelbar nærhet av tetningspakningen på akselen en beskyttende del fastkilt på akselen utenfor den mekaniske pakning som dreier i forhold til kapslingen, idet denne beskyttende del har en fremstikkende omkretskant som strekker seg til i nærheten av kapslingen for sammen med denne å danne en labyrintpakning med sentrifugalvirkning.

Denne, anordning gjør det mulig å eliminere en vesentlig del av forurensninger som kan ligge tett inntil det utvendige av pakningen for det første, ved virkningen av sen-trif ugaldrif ten som trenger gjennom denne og for det annet på grunn av at avløpet fra pakningen vasker det. volum som befinner seg mellom denne pakning og denne beskyttende del.

Ytterligere karakteristiske trekk og fordeler ved oppfinnelsen, vil også fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse og under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er et avkortet lengderiss halvveis i snitt av motoren og den tette forbindelse med pumpen, fig. 2 er et snitt i større målestokk av den tette forbindelsessone tatt etter linjen II-II på fig. 3, og fig. 3 er et riss i større målestokk av et.snitt tatt etter linjen III-III på fig. 2.

Med henvisning til fig. 1 omfatter motoren i motorpumpeaggregatet en aksel 1 båret av et. visst antall lagre 2, hvortil er fastkilt et visst antall rotorer 3 som samvirker med en stator fast forbundet med en kapsling 5.

Akselen 1 er gjennomboret over. nesten hele sin lengde av en aksial kanal 6 som munner' ut. ved enden 7 motsatt enden 8 som kobles til pumpeakselen (ikke vist).

Mot sin ende 8 nærmest pumpen bærer akselen 1

en skive 9 (fig. 2 og 3) fastkilt på denne og som støtter seg mot sko 11 med aksialt anslag. Denne skive er anbragt i et hulrom i kapslingen 5 og frembringer et periferisk rom 12

omkring skiven og er gjennomboret i sin tykkelse av en første rekke radiale kanaler 13 som munner ut på den ene side i dette periferiske rom og på den annen side i et. ringformet rom 14 i forbindelse med radiale, kanaler 15 i akselen 1, hvilke munner ut i den aksiale kanal 6 i denne aksel.

Da kapslingen 5 er fylt med olje, vil det for-stås at ved sentrifugalvirkningen som skyldes, rotasjonen av skiven 9 vil det.opprettes en sirkulasjon av olje gjennom statoren og rotorene, mot venstre på fig. 1, idet returløpet foregår ved hjelp av den aksiale kanal 6 og det periferiske rom 12 som danner kretsens høytrykkssone. Denne første oljekrets er vist med en enkel pil på fig. 2 og 3. En oljereserve med variabelt volum i forbindelse med motoren er anordnet i det nedre parti av denne mellom kapslingen 5 og en myk ringformet membran 16, idet denne membran er i kontakt med det ytre miljø for å opprette en trykkutjevning mellom dette ytre miljø og det parti av kapslingen som er lengst bort fra pumpen.

En mellomliggende del 17 forbinder motorkapslingen 5 med pumpehuset 18. I denne del er ubevegelig festet en støttering 19, mot hvilken det ubevegelige parti 21a av en dreiende pakning 21 hviler over en ringformet tetning 22. Det bevegelige parti 21b av denne pakning er ubevegelig festet til akselen 1 ved hjelp av en ringformet tetning 23 og den trykkes mot det bevegelige parti ved hjelp, av en fjær 24 som støter mot én ansats 25 på akselen., I nærheten av pakningen har delen 17 et hulrom 26.

Skiven 17 omfatter en annen rekke radiale kanaler 27 forarbeidet i dens tykkelse og som munner ut for det første i det periferiske rom 12 og for det annet i like

mange langsgående kanaler 28 forarbeidet i en muffe 29 som forlenger skiven mot akselens utgang.

Kanalene 28 munner ut i hulrommet .31 i delen 17

som står i forbindelse med hulrommet .26 gjennom kanaler 32

i tønneform. Andre kanaler 33, likeledes i tønneform, setter det periferiske rom 12 i forbindelse med hulrommet 26. Man står således overfor en annen oljekrets (vist. ved en dobbelt pil på fig. 2 og 3), hvori oljen fra rommet'12 under, virknin-

gen av skivens rotasjon når hulrommet 26 for å passere i nærheten av pakningen 21 og komme tilbake gjennom kanalene 32.

En ledeplate 34 anbragt i hulrommet 26 tvinger oljen til å gå meget nær planet for samvirke mellom de to partier av pakningen.

Denne annen oljekrets har felles med det første periferiske rom 12 hvor oljen i de to kretser blander seg,

det at den frembringer en kjølevirkning på pakningen.

På den annen side og på grunn av effekttapet i spalten mellom statorer og. rotorer som utgjør returløpet for den første krets,, vil dreiningen av skiven 9 fremkalle et overtrykk i det periferiske rom 12 i forhold til den aksiale kanal 6 som på sin side er hovedsakelig^ ved trykket av det omgivende miljø ved hjelp av likevektssystemet som befinner seg i motorens nedre parti. Dette overtrykk overføres til hulrommet 26 gjennom kanalene 33. I det beskrevne eksempel er den første krets slik fremstilt at i nærheten av pakningen vil dette overtrykk være i størrelsesordenen 1 bar.

Under virkningen av. dette overtrykk lar de to partier av pakningen en avløpsstrøm slippe igjennom under disse betingelser, hvilken er i størrelsesordenen cm /h og erstattes automatisk i kapslingen ved konstant forhåndsuttak fra den reserve.som er anordnet i det nedre parti av motoren.

Denne meget svake strømning av selve fluidumet muliggjør en funksjonering under optimale betingelser gjennom flere tusen timer uten å måtte demontere motorpumpen for om-pakning av hensyn til reservens, volum.

Den svake utstrømning har også den. fordel at den fjerner de to partier av pakningen meget lite. fra hverandre slik at i'praksis opphører de aldri å samvirke under de an-ordnede betingelser.

Til tross for sin ubetydelighet er denne utstrøm-ning tilstrekkelig til å hindre inntrengen av. alle faste par-tikler som kommer fra pumpevæsken og som kunne komme i kontakt med pakningens samvirkende flater.

Oppfinnelsen gjør det .således mulig å fremstille en avløpsstrøm som er bestemt på forhånd og som er konstant under hele varigheten av oljereserven.

En beskyttende del 35 er fastkilt på akselen 1 på yttersiden av pakningen 21 i forhold til kapslingen 5. Denne del omfatter en periferisk fremstikkende kant 36 som strekker seg til nær. kapslingen. Denne fremstikkende kant slutter seg tett inntil formen av støtteringen 19 for å danne en labyrintpakning som utgjør en dynamisk barriere som mot-virker inntrengning av eventuelle forurensninger til kontakt med pakningen.

Radiale kanaler 37 er forarbeidet i kapslingen 5 overfor labyrintpakningen for å føre bort oljeavløpet.

Det skal bemerkes at ordet "olje" skal betraktes som en betegnelse for ethvert smørende, fluidum og/eller kjø-lende fluidum.

Claims (7)

1 . Anordning for å sikre tetning av et neddykket utstyr i et ytre miljø, uavhengig av. neddykkingsposisjonen for dette utstyr, av arten og av trykket: av det utvendige miljø, såsom et motor-pumpe-aggregat for pumping av brønn-boringer omfattende en motor anbragt i en kapsling (5) ut-styrt for utløpet av dens aksel (1) med en tett dreiende pakning (21), og inneholdende en.beskyttende væske, karakterisert vedat den omfatter to kretser for smøring og kjøling, hvorav den første krets (7,, 6> 13, 15, 12). inneholder en væske under høyt itrykk og innrettet for å sikre at motorkapslingen settes under trykk nær den dreiende pakning (21), og dessuten smøring og kjøling av motordelen, og den annen krets (26, 32, 28, 27, 12, 33) med en væske under svakt overtrykk i forhold til den første krets og inn rettet for å sikre smøring og kjøling i det område som settes under trykk av den første krets, idet den første krets (7, 6, 13, 15, 12), hvis lavtrykkssone (7) er forbundet med en beholder (16) som er anordnet for å sette væsken som den inneholder, ved trykket i det omgivende miljø.og ved en temperatur meget nær den i samme og hvor høytrykkssonen (12) v som befinner seg nær pakningen (5) på samme side som beskyt-telsesvæsken er oppnådd, ved hjelp av et første pumpeorgan (13, 15) med sentrifugalvirkning fastkilt på akselen nærmest nevnte pakning, matet med nevnte beskyttende, væske fra nevnte beholder gjennom kanaler (6, 15, 13) idet returstrømmen av væsken foregår i det ringformede rom mellom stator og rotor, og således sikrer kjøling av motoren før den forener seg med lavtrykkssonen (7) ved å følge veggene fra statoren til den neddykkede kapsling (5), idet den annen krets (26, 32, 28, 27, 12, 33) oppnås ved hjelp av et annet pumpeorgan (28, 27) med sentrifugalvirkning og fastkilt på akselen (1) i høy-trykkssonen (12) for den første krets, ved å utnytte kanaler (28, 27, 33, 32) som tillater smøring og kjøling av høy-trykkssonen for den første, krets ved å ha felles med denne første krets et periferisk rom (12) matet med beskyttende væske med en temperatur nær den for det omgivende miljø, og som kommer fra lavtrykkssonen i den første krets gjennom kanaler (6, 15, 13)..

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat høytrykkssonen (26, 32, 28, 27, 12, 33) omfatter en annen krets for smøring<bg.>kjøling frembragt ved det annet pumpeorgan (28, 27). med sentrifugalvirkning inter; grert i den del som er det første pumpesystem.

3. Anordning ifølge et av. kravene 1 eller 2,karakterisert vedat i høytrykkssonen er væs-kens trykk større med 0,3-3 bar enn trykket i det ytre miljø.

4. Motor forsynt med en anordning i samsvar med et av kravene 1-3,karakterisert vedat den omfatter en anslagskive (9) fastkilt på akselen (1) og innrettet for samtidig å sikre den aksiale innstilling av drivakselen og pumpeorganene for de to kretser, ved hjelp av radiale kanaler (28, 27, 15, 13) gjennomboret i dens tykkelse, idet en første rekke (15, 13) av disse kanaler utgjør det første pumpeorgan som forbinder en kanal (6) som er koaksial med akselen (1), med et periferisk rom (12) i forbindelse med de to kretser, og en annen rekke (28, 27).. kanaler som lukker den første krets og utgjør sirkulasjonsorganene for denne annen krets.

5. Motor ifølge krav 1 - 4,karakterisert vedat den omfatter organer for. at den beskyttende væske som sirkulerer i kanalene (13)og : 28, 27) skal sikre kjøling av anslagskiven (9) anvendt som pumpesystem.

6. Motor ifølge krav 1 - 4.,karakterisert vedat den omfatter organer for at den beskyttende væske i det periferiske rom (12) i forbindelse med de to kretser skal stadig bli fornyet, ved hjelp av blandingen av denne væske med. den væske som kommer fra lavtrykkssonen med temperatur nær den for det omgivende miljø ved hjelp av det første pumpesystem (7, 6, 13, 15, 12).

7. Motor ifølge et av kravene 4, 5 eller 6,karakterisert vedat den omfatter en beskyttende del (35) fastkilt på akselen på yttersiden av den mekanisk dreiende pakning (21) i forhold til kapslingen (5), idet denne beskyttende del (35) har en fremstikkende omkretskant (36) som strekker seg til nær kapslingen for sammen med denne kapsling å danne en labyrinttetning med sentrifugalvirkning.