Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в установках погружных электронасосов для добычи нефти. The invention relates to electrical engineering and can be used in installations of submersible electric pumps for oil production.
Известен протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащий корпус, вал, торцовые уплотнения, установленные вдоль вала для защиты электродвигателя от попадания пластовой жидкости, первый и второй ниппели, между которыми размещен узел пяты и установленный над верхним торцовым уплотнением отбойник для защиты от механических примесей. Корпус разделен на внутреннюю и внешнюю полости посредством диафрагмы, заполненной маслом электродвигателя. (Патент РФ 2099604, F 04 D 13/10, Н 02 К 5/12.)
Недостатком данной конструкции является низкая надежность из-за частых порывов резиновых диафрагм, спровоцированных процессом расширения масла электродвигателя и образования газов в нем. Кроме этого узел защиты от механических примесей не обеспечивает комфортную работу верхнего торцового уплотнения.A protector for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor is known, comprising a housing, a shaft, mechanical seals installed along the shaft to protect the motor from ingress of formation fluid, a first and second nipple, between which a heel assembly and a chipper installed above the upper mechanical seal are provided for protection against mechanical impurities . The housing is divided into internal and external cavities by means of a diaphragm filled with motor oil. (RF patent 2099604, F 04 D 13/10, H 02 K 5/12.)
The disadvantage of this design is the low reliability due to the frequent gusts of rubber diaphragms provoked by the process of expansion of the motor oil and the formation of gases in it. In addition, the site of protection against mechanical impurities does not provide comfortable operation of the upper mechanical seal.
Цель изобретения - повышение надежности гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя путем создания бездиафрагменной конструкции протектора, обеспечивающей разобщение полостей скважины и электродвигателя и компенсацию давления масла в нем. The purpose of the invention is to increase the reliability of the hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor by creating a diaphragm-free tread design that provides separation of the borehole cavities and the electric motor and compensates for the oil pressure in it.
Данная задача решается тем, что в протекторе для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя функцию эластичной диафрагмы, разделяющей корпус протектора на внутреннюю и внешнюю камеры, компенсирующие изменение давления масла электродвигателя, выполняют гидрозатворные камеры, сообщенные системой соединительных трубок и обратных клапанов, для чего ниппели с опорными подшипниками расположены вдоль вала между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер, заполненных маслом электродвигателя, узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания, причем осевые отверстия ниппелей сообщаются друг с другом и с затрубьем посредством системы соединительных трубок и обратных клапанов. В зоне расположения ниппельных перегородок вал уплотнен торцовыми уплотнениями, а верхнее торцовое уплотнение выполнено по сдвоенной схеме с оппозитным расположением сильфонов. В цилиндрических проточках головки посредством скобок закреплена сетка для отделения механических примесей. This problem is solved in that in the tread for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor, the function of an elastic diaphragm dividing the tread housing into internal and external chambers, compensating for the change in the oil pressure of the electric motor, is performed by hydraulic shutter chambers, communicated by a system of connecting tubes and check valves, for which nipples with supporting bearings are located along the shaft between the head and the base with the formation of water lock chambers filled with electric motor oil, the unit the heel with the shaft support is located in the lower part of the tread and is combined with the base unit, and the axial holes of the nipples communicate with each other and with the annulus through a system of connecting tubes and check valves. In the area where the nipple baffles are located, the shaft is sealed with mechanical seals, and the upper mechanical seal is made according to a double circuit with an opposite arrangement of bellows. In cylindrical grooves of the head by means of brackets, a mesh is fixed to separate mechanical impurities.
На чертеже представлен продольный разрез заявляемого протектора. The drawing shows a longitudinal section of the claimed tread.
Протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя содержит головку 1 с приемной сеткой 2, верхний и средний ниппели 3, 4, корпуса 5, 6, корпус пяты 7 и основание 8, последовательно соединенные между собой посредством резьбы. Вал 9 протектора вращается в подшипниках 10, установленных в ниппелях, корпусе пяты, основании и головке. Осевая нагрузка на вал воспринимается узлом пяты, содержащим подвижную пяту 11 и неподвижные подпятники 12. Гидрозатворные камеры 13, 14 образуются ниппелями 3, 4 и корпусом пяты 7 и заполняются маслом электродвигателя при монтаже. Ниппели 3, 4 имеют отверстия 15 для удаления воздуха при заполнении маслом гидрозатворных камер 13, 14. Ниппели 3, 4 с осевыми отверстиями 15 и опорными подшипниками 10 расположены вдоль вала 9 в осевом направлении между головкой 1 и основанием 8. Для регуляции давления при температурных расширениях масла, а также для удаления образующихся в нем в процессе работы электродвигателя газов служит система сброса, выполненная в виде обратных клапанов 16, 17, сообщающихся между собой посредством осевых отверстий 18, 19 и соединительной трубки 20. Торцовые уплотнения 21, 22, размещенные вдоль вала 9 в зоне ниппелей 3, 4, защищают гидрозатворные камеры 13, 14 от проникновения пластовой жидкости по валу. Верхнее торцовое уплотнение 21 выполнено по сдвоенной схеме с оппозитным расположением сильфонов. The tread for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor comprises a head 1 with a receiving grid 2, upper and middle nipples 3, 4, bodies 5, 6, body of the heel 7 and base 8, connected in series with each other by a thread. Tread shaft 9 rotates in bearings 10 mounted in nipples, heel body, base and head. The axial load on the shaft is perceived by the heel assembly containing the movable heel 11 and the fixed thrust bearings 12. The hydrolock chambers 13, 14 are formed by nipples 3, 4 and the heel body 7 and are filled with motor oil during installation. The nipples 3, 4 have openings 15 for removing air when filling the hydraulic lock chambers 13, 14. The nipples 3, 4 with axial openings 15 and thrust bearings 10 are located along the shaft 9 in the axial direction between the head 1 and the base 8. To regulate the pressure at temperature oil expansion, as well as to remove the gases formed in it during operation of the electric motor, is a relief system made in the form of check valves 16, 17 communicating with each other through axial holes 18, 19 and a connecting tube 20. Mechanical seals Zheniya 21, 22, placed along the shaft 9 in the area of the nipples 3, 4, protect the water-tight chambers 13, 14 from the penetration of formation fluid along the shaft. The upper mechanical seal 21 is made according to a dual scheme with an opposed arrangement of bellows.
В процессе работы установки масло электродвигателя, увеличиваясь в объеме, вымещается в полость основания 8 и, проходя по отверстиям 23, заполняет камеру 14. Газ, выделяемый маслом в процессе нагрева, посредством отверстий 19, 18 и обратных клапанов 17, 16 вымещается в затрубье. При этом обратные клапана 16, 17, рассчитанные на определенное давление срабатывания, препятствуют проникновению пластовой жидкости в камеры 13, 14. In the process of the installation, the motor oil, increasing in volume, is displaced into the cavity of the base 8 and, passing through the openings 23, fills the chamber 14. The gas released by the oil during heating is displaced through the openings 19, 18 and check valves 17, 16 in the annulus. In this case, the check valves 16, 17, designed for a certain operating pressure, prevent the penetration of formation fluid into the chambers 13, 14.