RU2210159C2

RU2210159C2 - Waterproofing device for submersible oil-filled electric motor

Info

Publication number: RU2210159C2
Application number: RU2000119957A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Реутов; К.В. Вьюгов; З.П. Степаненко; Д.И. Порохня
Original assignee: ХК ОАО "Привод"
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2003-08-10

Abstract

FIELD: electromechanical engineering. SUBSTANCE: waterproofing device used for motors driving submersible pumps for lifting liquids from boreholes has additional butt-end gland disposed in bottom part of protector in vicinity of flange to form enclosed chamber together with above-mounted butt-end gland. Chamber may accommodate flexible expansion device or sediment bowl. In addition flange mounts pipe one of whose ends is disposed within thrust bearing and other one, not lower than at upper level of additional butt-end seal space. EFFECT: enhanced reliability and service life of device. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в погружных маслонаполненных электродвигателях, предназначенных для привода погружных насосов при добыче нефти из скважин. The invention relates to electrical engineering and can be used in submersible oil-filled electric motors designed to drive submersible pumps for oil production from wells.

Устройство для гидравлической защиты предназначено для предотвращения попадания пластовой жидкости во внутреннюю полость электродвигателя, компенсации изменений объема жидкого диэлектрика в электродвигателе и передаче крутящего момента от вала двигателя к валу насоса. The device for hydraulic protection is designed to prevent formation fluid from entering the internal cavity of the electric motor, compensating for changes in the volume of liquid dielectric in the electric motor and transmitting torque from the motor shaft to the pump shaft.

Известно устройство для гидравлической зашиты погружного маслонаполненного электродвигателя, содержащее вал, три последовательно расположенные вдоль вала камеры, подшипники, торцевые уплотнения и компенсатор (1). A device for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor containing a shaft, three consecutively located along the shaft of the chamber, bearings, mechanical seals and a compensator (1).

Недостатком этого устройства является использование быстро выходящего из строя набивного уплотнения, а значит, и создающего неблагоприятные условия для работы торцевого уплотнения. Использование двух видов масел создает неудобства в эксплуатации. The disadvantage of this device is the use of a rapidly failing stuffed seal, which means that it creates adverse conditions for the mechanical seal. The use of two types of oils creates inconvenience in operation.

Известно также устройство для гидрозащиты, состоящее из корпуса, вала, опорного подшипника. Последний имеет кольцевое отверстие вокруг вала. Вдоль вала расположено не менее трех камер. В первой камере расположены газосборная трубка и центробежный сепаратор. В последней камере установлен газовый фильтр. A device for hydroprotection, consisting of a housing, a shaft, a thrust bearing, is also known. The latter has an annular hole around the shaft. At least three chambers are located along the shaft. A gas collection tube and a centrifugal separator are located in the first chamber. A gas filter is installed in the last chamber.

Недостатком вышеупомянутой конструкции является низкая надежность эластичного элемента и использование барьерной жидкости. The disadvantage of the above design is the low reliability of the elastic element and the use of barrier fluid.

Целью изобретения является повышение надежности и ресурса работы устройства, электродвигателя в целом. The aim of the invention is to increase the reliability and service life of the device, the motor as a whole.

Поставленная цель достигается тем, что в нижней части протектора в полости фланца установлено дополнительное (нижнее) торцевое уплотнение, образующее совместно с вышерасположенным торцевым уплотнением, закрытую камеру, в которой размещен, например, отстойник или эластичный компенсатор. Во фланце установлена трубка, один конец которой размещен в полости упорного подшипника, а другой - расположен не ниже уровня верхней границы полости (нижнего) дополнительного торцевого уплотнения. This goal is achieved by the fact that in the lower part of the tread in the cavity of the flange an additional (lower) mechanical seal is installed, which forms, together with the upper mechanical seal, a closed chamber in which, for example, a sump or an elastic compensator is placed. A tube is installed in the flange, one end of which is placed in the cavity of the thrust bearing, and the other is located not lower than the level of the upper boundary of the cavity (lower) of the additional mechanical seal.

На чертеже представлена схема предложенного устройства для гидрозащиты. The drawing shows a diagram of the proposed device for hydraulic protection.

Устройство для гидравлической защиты размещено между насосом 1 и электродвигателем 2 и состоит, по меньшей мере, из двух или более камер, последовательно расположенных в осевом направлении вдоль вала 4. Корпус 3 дисциплинирует вал 4, опирающийся на опорный подшипник 5. Торцевые уплотнения 6-8, фланцы 9-11 совместно с корпусом 3 образуют верхнюю и нижнюю камеры 12, заполненные диэлектрической жидкостью. В верхней камере 12 на каркасе 13, герметично закрепленном во фланцах 9, 10 с помощью резиновых колец 14, установлен эластичный компенсатор 15. В нижней камере 12 герметично закрытой торцевыми уплотнениями 7 и 8 на каркасе 16 закреплен, например, отстойник 17. Камеры соединены гидравлической связью через трубку 18 и канал 19. Во фланце 9 установлен предохранительный клапан 20, который сбрасывает жидкость из полости эластичного компенсатора 21 через отверстие 22. Верхняя камера 12 сообщается с внутренней полостью скважины посредством отверстия 23 во фланце 9. Посредством трубки 24 полость упорного подшипника 5 сообщается с полостью 25, которая в свою очередь через кольцевую щель 26 с полостью 27. Последняя отверстием 28 сообщается с отстойником 17, с ним же сообщается полость 25 отверстием 29. A device for hydraulic protection is placed between the pump 1 and the electric motor 2 and consists of at least two or more chambers sequentially located in the axial direction along the shaft 4. The housing 3 disciplines the shaft 4, resting on the support bearing 5. Mechanical seals 6-8 The flanges 9-11 together with the housing 3 form the upper and lower chambers 12 filled with dielectric fluid. In the upper chamber 12 on the frame 13, hermetically fixed in the flanges 9, 10 using rubber rings 14, an elastic compensator 15 is installed. In the lower chamber 12 hermetically closed by mechanical seals 7 and 8, for example, a sump 17 is fixed to the frame 16. The chambers are connected by a hydraulic communication through the tube 18 and the channel 19. A safety valve 20 is installed in the flange 9, which discharges fluid from the cavity of the elastic compensator 21 through the hole 22. The upper chamber 12 communicates with the internal cavity of the well through the hole 23 in the flange 9 Through the tube 24, the cavity of the thrust bearing 5 communicates with the cavity 25, which, in turn, through the annular gap 26 with the cavity 27. The last hole 28 communicates with the sump 17, with it the cavity 25 is connected with the hole 29.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

После запуска установки в работу жидкий диэлектрик разогревается в электродвигателе 2, увеличивается в объеме, и поступает в полость 25 (нижнего) дополнительного торцевого уплотнения 8. Далее через отверстие 29, кольцевую щель 26, полость 27, отверстие 28 в отстойник 17. Затем через трубку 18 и канал 19 диэлектрическая жидкость поступает во внутреннюю полость эластичного компенсатора. After starting the installation into operation, the liquid dielectric is heated in the electric motor 2, increases in volume, and enters the cavity 25 (lower) of the additional mechanical seal 8. Then through the hole 29, the annular gap 26, the cavity 27, the hole 28 into the sump 17. Then through the tube 18 and channel 19, the dielectric fluid enters the internal cavity of the elastic compensator.

При длительной работе электродвигателя 2 происходит нагревание заполняющей его диэлектрической жидкости. Изменение объема компенсируется за счет гидравлического перемещения в отстойнике 17, а также за счет деформации эластичного компенсатора 15. Верхнее торцевое уплотнение, работает в самых неблагоприятных условиях из-за контакта с пластовой жидкостью, в которой присутствуют механические примеси. Через определенный промежуток времени вышеуказанное торцевое уплотнение выходит из строя, а пластовая жидкость проникает во внутрь эластичного компенсатора 15, тем самым нарушая его работоспособность, и по валу 4 попадает к среднему торцевому уплотнению 7, расположенному в среднем фланце 10. При отказе в работе нагруженного торцевого уплотнения 7 пластовая жидкость не сможет мигрировать по валу 4 в полость упорного подшипника 5, а затем в электродвигатель 2, т.к. этому препятствует гидрозатвор, образованный торцевым уплотнением 7, установленным во фланце 10, и дополнительным торцевым уплотнением 8, размещенным во фланце 11, а также полостями 25 и 27, и трубкой 24. During prolonged operation of the electric motor 2, the dielectric fluid filling it is heated. The change in volume is compensated by hydraulic movement in the sump 17, as well as by deformation of the elastic compensator 15. The upper mechanical seal works in the most adverse conditions due to contact with the reservoir fluid, in which mechanical impurities are present. After a certain period of time, the above mechanical seal fails, and the formation fluid penetrates the inside of the elastic compensator 15, thereby disrupting its performance, and through the shaft 4 it enters the middle mechanical seal 7 located in the middle flange 10. If the loaded mechanical seal fails to work. seals 7 formation fluid cannot migrate along the shaft 4 into the cavity of the thrust bearing 5, and then into the electric motor 2, because this is prevented by a water seal formed by an end seal 7 installed in the flange 10 and an additional end seal 8 located in the flange 11, as well as the cavities 25 and 27, and the tube 24.

В случае проникновения пластовой жидкости через уплотнение 7, она задерживается дополнительным торцевым уплотнением 8, размещенным в полости 25, где она скапливается и отстаивается. Пластовая жидкость лишь тогда проникает в полость упорного подшипника 5 и далее в электродвигатель 2, когда ее уровень в полости 25 достигнет верхнего края трубки 24. In the case of penetration of the formation fluid through the seal 7, it is delayed by an additional mechanical seal 8 located in the cavity 25, where it accumulates and settles. The formation fluid only penetrates into the cavity of the thrust bearing 5 and then into the electric motor 2 when its level in the cavity 25 reaches the upper edge of the tube 24.

Предлагаемая конструкция устройства не потеряет работоспособности даже в случае выхода из строя торцевых уплотнений 6, 7 и эластичного компенсатора 15. The proposed design of the device will not lose performance even in case of failure of the mechanical seals 6, 7 and the elastic compensator 15.

Установка (нижнего) дополнительного торцевого уплотнения 8 с образованием закрытой камеры с торцевым уплотнением 7 и установкой во фланце 11 трубки 24, нижний конец которой размещен в полости упорного подшипника 5, а верхний - не ниже уровня верхней границы полости дополнительного торцевого уплотнения, позволит повысить надежность и срок службы гидрозащиты, увеличить срок службы электродвигателя в целом. The installation of a (lower) additional mechanical seal 8 with the formation of a closed chamber with an mechanical seal 7 and installation of a tube 24 in the flange 11, the lower end of which is placed in the cavity of the thrust bearing 5, and the upper end is not lower than the upper boundary of the cavity of the additional mechanical seal, will improve reliability and service life of hydraulic protection, increase the service life of the electric motor as a whole.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 436415, Н 02 К 5/12, 1971 г.Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR 436415, N 02 K 5/12, 1971

2. Патент России 2099844, Н 02 К 5/12, 1994 г. 2. Patent of Russia 2099844, N 02 K 5/12, 1994

Claims

A device for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor, comprising a housing, a shaft with thrust bearings, at least two successively arranged chambers, hydraulically interconnected by channels and tubes installed in the flanges, characterized in that the device is equipped with an additional mechanical seal, forming a closed chamber with an upstream mechanical seal, with a tube mounted in the flange, one end of which is placed in the cavity of the thrust bearing, and the other is false level not lower than the upper boundary of the cavity additional mechanical seal.