RU2083047C1 - Герметизированный электродвигатель погружной "сухого" типа для скважинного насоса - Google Patents
Герметизированный электродвигатель погружной "сухого" типа для скважинного насоса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2083047C1 RU2083047C1 RU92005233A RU92005233A RU2083047C1 RU 2083047 C1 RU2083047 C1 RU 2083047C1 RU 92005233 A RU92005233 A RU 92005233A RU 92005233 A RU92005233 A RU 92005233A RU 2083047 C1 RU2083047 C1 RU 2083047C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric motor
- channel
- chamber
- liquid
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Использование: погружные электронасосные агрегаты для откачки жидкости из скважин. Сущность изобретения: камера 12 магнитожидкостного герметизатора, образованная полюсными наконечниками 8 и 9, магнитом 7 и выходным концом вала 11, сообщена посредством канала 13 в нижнем наконечнике 9 с кольцевой камерой 14, размещенной в верхнем щите 5, и сообщенной с окружающей средой отверстием 15. Камера 12 и 14 и сообщающий их канал 13 заполнены инертной жидкостью 22. Эластичный гофрированный компенсатор давления 19 и его ограничители 16 и 18 выполнены в виде полусфер. Полусфера конденсатора 19 размещенные в нижнем ограничителе 18. Внутренняя полость верхнего ограничителя 16 сообщена с внутренней полостью электродвигателя каналом 17, а нижний ограничитель 18 с окружающей средой отверстием 20. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в конструкциях погружных электронасосных агрегатов для откачки жидкости из скважин.
Известны погружные вертикальные электродвигатели "мокрого" типа с обмоткой статора, выполненной проводом с водостойкой изоляцией и подшипниками скольжения, в которых вращается ротор [1]
Такие электродвигатели производятся практически всеми высокоразвитыми странами, включая и бывший СССР, для комплектации скважинных насосов, предназначенных для откачки воды.
Такие электродвигатели производятся практически всеми высокоразвитыми странами, включая и бывший СССР, для комплектации скважинных насосов, предназначенных для откачки воды.
При всех положительных качествах этих электродвигателей: простота конструкции и ремонтопригодность, их нельзя использовать в скважинах с температурой откачиваемой жидкости выше 30oC по причине низкой теплостойкости изоляции проводов.
Кроме того, электродвигатели "мокрого" типа не изготавливаются для 4" скважин с внутренним диаметром 100 мм. Причина неэффективность и сложность применения водостойких проводов имеющих большую толщину изоляции токонесущей жилы.
Известны также погружные вертикальные электродвигатели с компаундированной обмоткой и разделительной гильзой из нержавеющей немагнитной стали толщиной 0,3 0,5 мм. 0гильза геометрически разделяет полость с ротором от статора [2]
Эти электродвигатели изготавливаются фирмами "Атурия", Италия, "Грундфос", Дания, "КСБ", ФРГ для скважин 4" и 6" с температурой откачиваемой жидкости до 70oC.
Эти электродвигатели изготавливаются фирмами "Атурия", Италия, "Грундфос", Дания, "КСБ", ФРГ для скважин 4" и 6" с температурой откачиваемой жидкости до 70oC.
Обмотка статора выполнена из эмалированного провода и компаундирована, например, эпоксидной смолой.
Максимальная мощность таких электродвигателей не более 32 кВт. Кроме того, электродвигатель неремонтируем.
Следует отметить, что как у "мокрого", так и особенно компаундированного, электродвигателей большой коэффициент скольжения, который снижает обороты ротора, а следовательно, и параметры насоса (подачу, напор и КПД). Причинами этого является большой зазор между статором и ротором из-за применения подшипников скольжения и разделительной гильзы (у компаундированных электродвигателей).
Известен также герметизированный электродвигатель, заполненный магнитной жидкостью [3] содержащий нижний 1 и верхний 4 подшипниковые щиты, ротор 2, центрированный радиальным 9 и радиально-опорным 12 подшипниками качения, статор 3, установленный в корпусе 11. Внутренняя полость электродвигателя заполнена магнитной жидкостью 8, температурное расширение которой компенсируется торообразным компенсатором 10. Герметизация внутренней полости электродвигателя по выходному концу вала 6 обеспечивается также магнитной жидкостью, которая удерживается в зазоре между полюсными наконечниками 7 и выходным концом вала 6 под действием кольцевого постоянного магнита 5.
Эта конструкция герметизированного электродвигателя не получила распространения несмотря на ряд положительных идей, заложенных в ней: обмотка статора выполнена из эмалированного провода, использованы подшипники качения и применен магнитожидкостной 2- полюсный герметизатор. Недостатками этой конструкции является следующие:
Во-первых, заполнение высоковязкой магнитной жидкостью внутренней полости электродвигателя вызывает большие механические потери (что констатирует автор) в зазоре "ротор-статор" и, кроме того, подшипники качения в закрытых и заполненных системах начинают работать как подшипники скольжения из-за большого гидравлического сопротивления действующего на площадь каждого шарика (или ролика) шарики проскальзывают по дорожкам колец. При этом поверхности шариков и дорожек быстро изнашиваются и подшипники разрушаются.
Во-первых, заполнение высоковязкой магнитной жидкостью внутренней полости электродвигателя вызывает большие механические потери (что констатирует автор) в зазоре "ротор-статор" и, кроме того, подшипники качения в закрытых и заполненных системах начинают работать как подшипники скольжения из-за большого гидравлического сопротивления действующего на площадь каждого шарика (или ролика) шарики проскальзывают по дорожкам колец. При этом поверхности шариков и дорожек быстро изнашиваются и подшипники разрушаются.
Во-вторых, в конструкции отсутствует устройство компенсирующее давление в камере между полюсными наконечниками 7, наружной поверхностью конца вала 6 и внутренней поверхностью магнита 5.
При погружении электродвигателя под уровень жидкости в скважину в нем магнитная жидкость в зазорах "наконечник-вал" будет испытывать давление равное столбу жидкости в скважине над электродвигателем, поскольку при сборе электродвигателя в камере между наконечниками остался воздух под атмосферным давлением. При этом жидкость в зазорах "наконечник-вал" (при неработающем электродвигателе) сдвигается по валу в сторону камеры уменьшения тем самым, площадь герметизации по валу. При больших давлениях тем, самым, площадь герметизации по валу. При больших давлениях на магнитную жидкость в зазорах "наконечник-вал" произойдет полный отрыв жидкости от вала, а следовательно, и разгерметизация электродвигателя и выход его из строя.
Предлагаемая конструкция погружного герметизированного электродвигателя "сухого" типа для скважинного насоса лишена указанных недостатков.
Цель предлагаемого изобретения повышение надежности электродвигателя за счет оснащения магнитожидкостного герметизатора гидравлическим затвором - устройством для уравнивания давления в камере между элементами герметизатора с давлением окружающей среды, заполнения внутренней полости электродвигателя воздухом под атмосферным давлением, а также изменения конструкции эластичного компенсатора для уравнивания давления воздуха во внутренней полости электродвигателем с давлением окружающей среды, и его местоположения в конструкции электродвигателя.
Цель достигается тем, что камера магнитожидкостного герметизатора, образованная полюсными наконечниками, магнитом и выходным концом вала, сообщена посредством канала в нижнем наконечнике с кольцевой камерой, размещенной в верхнем щите и сообщенной с окружающей средой отверстием, причем камеры и сообщающий канал заполнены инертной жидкостью; эластичный гофрированный компенсатор давления и его ограничители выполнены в виде, например, полусфер, при этом полусфера компенсатора размещена в нижнем органичителе; внутренняя полость верхнего ограничителя сообщена каналом с внутренней полостью электродвигателя, а нижнего ограничителя отверстием с окружающей средой.
В качестве инертной жидкости используется, например, перфторэфир (жидкости типа ПЭФ) или полиорганосилоксаны (жидкость ПЭС-5 или ПФМС-2/5), имеющих большой удельный вес и инертных с окружающей среде и к любой магнитной жидкости на углеводородной основе, применяемой в магнитожидкостных герметизаторах.
Конструкция герметизированного погружного электродвигателя "сухого" типа для скважинного электронасосного агрегата предлагается впервые.
На фиг. 1 схематически показан продольный разрез электродвигателя; на фиг. 2 и 3 показаны возможные изменения герметической формы эластичного компенсатора давления в зависимости от глубины погружения электродвигателя под уровень жидкости в скважине.
Герметизированный электродвигатель погружной "сухого" типа (фиг.1) содержит корпус 1 со статором 2 с обмоткой, выполненной проводами с эмалевой изоляцией, ротор 3 центрированный самосмазывающимися подшипниками качения 4, установленными в верхнем 5 и нижнем 6 подшипниковых щитах.
В верхнем щите 5 размещен магнитожидкостный герметизатор, состоящий из постоянного магнита 7, верхнего 8 и нижнего 9 полюсных наконечников, магнитное поле которых замыкается через магнитную жидкость 10, находящуюся в зазорах между полюсными наконечниками 8 и 9 и выходным концом вала 11 ротора 3. Элементы образующие магнитожидкостной герметизатор содержит камеру 12, которая посредством канала 13 в нижнем полюсном наконечнике 9, сообщена с, например, кольцевой камерой 14, размещенной в верхнем щите 5 сообщенной с окружающей средой посредством отверстия 15.
К нижнему щиту 6 присоединен верхний, например, полусферический ограничитель 16, сообщенный посредством канала 7 с внутренней полостью электродвигателя.
К верхнему ограничителю 16 присоединен нижний полусферический ограничитель 18, в котором размещен эластичный с концентрическими гофрами компенсатор давления 19, бурт которого герметически зажат между торцами ограничителей 16 и 18. Нижний ограничитель 18 имеет отверстие 20 для сообщения со средой окружающей электродвигатель. Верхний 5 и нижний 6 щиты герметизированы по корпусу 1 с помощью резиновых колец 21, а подшипники 14 защищены сальниками 22.
Объем, образованный эластичным компенсатором 19 и верхним ограничителем 16, значительно больше свободного объема во внутренней полости электродвигателя.
Предлагаемый электродвигатель работает следующим образом
После сборки электродвигателя в зазоры между полюсными наконечниками 8 и 9 и валом 11 вводится магнитная жидкость 10, а камеры 12 и 14 заполняются инертной жидкостью. Во внутренней полости электродвигателя будет содержаться воздух под атмосферным давлением.
После сборки электродвигателя в зазоры между полюсными наконечниками 8 и 9 и валом 11 вводится магнитная жидкость 10, а камеры 12 и 14 заполняются инертной жидкостью. Во внутренней полости электродвигателя будет содержаться воздух под атмосферным давлением.
При спуске насосного агрегата с указанным электродвигателем в скважину на определенную глубину под статический уровень жидкости на электродвигатель будет действовать давление пропорциональное высоте столба жидкости над ним. Это давление будет действовать через отверстие 20 в нижнем ограничителе 18, на эластичный гофрированный компенсатор 19, выпуклость которой по мере погружения в жидкость, начнет перемещаться вверх и при этом изменять свою геометрическую форму вплоть до поворачивания "наизнанку" ( фиг. 2 и 3). В это же время во внутренней полости электродвигателя давление воздуха при его сжатии будет равно давлению упомянутого столба жидкости над электродвигателем. А это значит, что магнитожидкостной герметизатор не будет испытывать перепад давления, так как давление окружающей среды и давление во внутренней полости электродвигателя будут равными.
Кроме того, благодаря наличию гидравлического затвора, играющего роль компенсатора давления и включающего камеры 12, 14 и канал 13, заполненных инертной жидкостью, а также отверстие 15, сообщающее камеру 14 с окружающей средой, на магнитную жидкость, находящуюся в зазорах между каждым полюсным наконечником 8 и 9 и валом 11 будет действовать всегда одинаковое давление.
Таким образом, гидравлический затвор и эластичный компенсатор для магнитожидкостного герметизатора создает наиболее благоприятные эксплуатационные условия, при которых герметизатор не испытывает избыточного давления и тем самым исключает разгерметизацию электродвигателя и, следовательно, повышает его надежность и долговечность.
Такая конструкция электродвигателя "сухого" типа позволяет повысить КПД за счет снижения механических потерь при минимальном (до 0,1 мм) зазоре между ротором и статором и уменьшить коэффициент скольжения (отставание скорости вращения ротора от скорости вращения электромагнитного поля статора в асинхронном электродвигателе), что существенно повышает параметры насоса (подачу, напор, КПД).
Кроме того, конструкция электродвигателя "сухого" типа позволяет использовать коллекторный ротор на числа оборотом более 3000 об/мин, что приведет к сокращению количества основных рабочих органов насоса (рабочих колес и отводов) и повысить основные и энергетические показатели погружного насосного агрегата.
Claims (3)
1. Герметизированный погружной электродвигатель для скважинного насоса, состоящий из корпуса, статора с обмоткой, ротора, вал которого центрируется подшипниками качения, установленными в щитах, магнитожидкостного герметизатора выходного конца вала и эластичного компенсатора давления, отличающийся тем, что камера магнитожидкостного герметизатора, образованная полюсными наконечниками, магнитом и выходным валом, сообщена посредством канала с кольцевой камерой, размещенной в верхнем щите и сообщенной с окружающей средой отверстием, причем камера и сообщающий канал заполнены инертной жидкостью, эластичный гофрированный компенсатор давления выполнен с верхним и нижним ограничителями и размещен в нижнем ограничителе, внутренняя полость верхнего ограничителя сообщена каналом с внутренней полостью электродвигателя, а нижнего ограничителя отверстием с окружающей средой.
2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертной жидкости использованы перфторэфиры.
3. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертной жидкости использованы полиорганосилоксаны.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92005233A RU2083047C1 (ru) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Герметизированный электродвигатель погружной "сухого" типа для скважинного насоса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92005233A RU2083047C1 (ru) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Герметизированный электродвигатель погружной "сухого" типа для скважинного насоса |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92005233A RU92005233A (ru) | 1995-01-20 |
RU2083047C1 true RU2083047C1 (ru) | 1997-06-27 |
Family
ID=20131775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92005233A RU2083047C1 (ru) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Герметизированный электродвигатель погружной "сухого" типа для скважинного насоса |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2083047C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999039422A1 (fr) * | 1998-01-30 | 1999-08-05 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo Neftyanaya Kompania 'lukoil' | Moteur electrique pour pompe immergee |
RU2485660C2 (ru) * | 2011-09-22 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Погружной электродвигатель с повышенным коэффициентом мощности |
-
1992
- 1992-11-11 RU RU92005233A patent/RU2083047C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Проспект фирмы "Rotos", Италия, "Motoori Sommersi". 2. Проспект фирмы "Hitachi", Япония,"Hitachi submersiblemotors", 1980. 3. Фертман В.Е. Магнитные жидкости. Справочное пособие. - Минск: Вышейшая школа, 1988, с. 143, рис. 3-26. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999039422A1 (fr) * | 1998-01-30 | 1999-08-05 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo Neftyanaya Kompania 'lukoil' | Moteur electrique pour pompe immergee |
US6218754B1 (en) | 1998-01-30 | 2001-04-17 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo Neftyanaya Kompania “Lukoil” | Electric motor of a submersible pump |
RU2485660C2 (ru) * | 2011-09-22 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Погружной электродвигатель с повышенным коэффициентом мощности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10767652B2 (en) | Permanent magnet submersible motor with a one-piece rotor/yoke configuration and resin embedded magnets | |
US7504752B2 (en) | Electric motors for powering downhole tools | |
US4966532A (en) | All dry submersible motor pump with a concordant seal system | |
US6213736B1 (en) | Electric motor pump with magnetic coupling and thrust balancing means | |
WO1999025055A1 (en) | Modular permanent-magnet electric motor | |
EP0967707A3 (en) | Divisible lamination brushless pump-motor having fluid cooling system | |
CN214998262U (zh) | 一种磁悬浮轴承支撑的高温屏蔽熔盐泵 | |
AU563274B2 (en) | Submerged compound well pump | |
EP3427368A1 (en) | Esp motor with sealed stator windings | |
CN113202780A (zh) | 一种磁悬浮轴承支撑的高温屏蔽熔盐泵 | |
RU2083047C1 (ru) | Герметизированный электродвигатель погружной "сухого" типа для скважинного насоса | |
US3539849A (en) | Submersible motor for submersible pump | |
US4010392A (en) | Submersible motor | |
CN210669713U (zh) | 小型屏蔽充水式深井潜水电动机 | |
US3114323A (en) | Pump with lightweight rotor running in liquid | |
CN110206740A (zh) | 一种具有分段防水系统的全干式潜水电泵 | |
RU20939U1 (ru) | Электродвигатель погружного насоса | |
CN214742120U (zh) | 鼠笼表贴式自启动永磁同步电机驱动的污水泵 | |
CN107888042A (zh) | 潜水异步电动机 | |
RU2210160C2 (ru) | Устройство гидравлической защиты электродвигателя погружного насоса | |
CN218062697U (zh) | 一种双定子充水式潜水贯流泵 | |
RU27652U1 (ru) | Погружной скважинный электронасос | |
RU2021546C1 (ru) | Электронасос | |
CN210867358U (zh) | 耐高温电机 | |
CN1065326C (zh) | 压力跟随和配合跟随的密封结构及其电机-泵系统 |