RU2219640C2

RU2219640C2 - Hydraulic protection device for submersible oilfilled electric motor

Info

Publication number: RU2219640C2
Application number: RU2000115519A
Authority: RU
Inventors: К.В. Вьюгов; З.П. Степаненко; Д.И. Порохня; В.Л. Реутов
Original assignee: ХК ОАО "Привод"
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: electromechanical engineering. SUBSTANCE: device that has housing, shaft mounted in journal bearings, at least two chambers arranged in tandem in axial direction and separated from one another by partitions, frame mounting flexible expansion device, end seals fitted in slit between frame and shaft, and safety valve is provided in addition with sump installed in bottom chamber and made in the form of cylinder with radial partitions which divide it into separate sealed sections, each partition being provided with holes. EFFECT: enhanced reliability of hydraulic protection device. 1 cl, 3 dwg

Description

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

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

Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслонаполненного электродвигателя, содержащее вал, три последовательно расположенные вдоль вала камеры, подшипники, механические 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 ненадежность эластичного элемента, большой габарит по длине, а также расходный принцип гидрозащиты. The disadvantage of this device is the unreliability of the elastic element, a large size along the length, as well as the expenditure principle of hydraulic protection.

Известно также устройство для гидравлической защиты, состоящее из вала, корпуса, по меньшей мере двух камер, разделенных перегородкой. В каждой камере имеется эластичный компенсатор. В верхней части каркаса установлены предохранительный клапан и механическое уплотнение, которое размещено в полости, выполненной в перегородке. Нижняя камера сообщается с полостью торцевого уплотнения посредством канала [2]. A device for hydraulic protection is also known, consisting of a shaft, a housing, at least two chambers separated by a partition. Each chamber has an elastic compensator. In the upper part of the frame, a safety valve and a mechanical seal are installed, which is placed in a cavity made in the partition. The lower chamber communicates with the cavity of the mechanical seal through the channel [2].

Недостатком данного устройства также является использование ненадежного эластичного элемента, воспринимающего компенсационные изменения объема масла, расположенного в нижней части протектора, в среде горячего масла, вследствие чего при длительной работе электродвигателя происходит преждевременное старение материала, из которого выполнен данный элемент. Это приводит к снижению работоспособности и уменьшению срока службы гидрозащиты. The disadvantage of this device is the use of an unreliable elastic element that perceives compensatory changes in the volume of oil located in the lower part of the tread in an environment of hot oil, as a result of which the premature aging of the material from which this element is made occurs during electric motor operation. This leads to a decrease in efficiency and a decrease in the service life of the hydraulic protection.

Целью изобретения является повышение надежности устройства гидравлической зашиты и отказ от использования барьерной жидкости. Предлагаемое устройство предусматривает использование отстойника, расположенного в нижней части протектора, для увеличения надежности его работы в среде горячего масла и эффективного выхода свободного газа, растворенного в нем, без необратимых потерь последнего. The aim of the invention is to increase the reliability of the device of hydraulic protection and the rejection of the use of barrier fluid. The proposed device provides for the use of a sump located in the lower part of the tread to increase the reliability of its operation in a hot oil environment and the effective release of free gas dissolved in it, without irreversible loss of the latter.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид в разрезе, на. фиг. 2 - отстойник, разрез по А-А, на фиг.3 - один из вариантов выполнения отстойника. In FIG. 1 shows the proposed device, a General view in section, on. FIG. 2 - sedimentation tank, a section along AA, in Fig.3 - one of the embodiments of the sedimentation tank.

Устройство для гидравлической защиты размещено между насосом 1 и электродвигателем 2 и состоит по меньшей мере из двух или более камер 3, последовательно расположенных в осевом направлении вдоль вала 4. Верхняя камера образована корпусом 5, головкой 6 и перегородкой 7. Нижняя камера - корпусом 5, перегородкой 7 и основанием 8. При наличии в устройстве трех и более камер каждая средняя камера образуется корпусом 5 и двумя выше- и нижележащими перегородками 7. В верхней камере имеется эластичный компенсатор 9, закрепленный на каркасе 10. Внутренняя полость эластичного компенсатора сообщается посредством отверстия 11 в каркасе 10, кольцевой щели 12 между валом 4 и каркасом 10 с низлежащей камерой. В головке 6 установлены предохранительный клапан 13 и торцовое (механическое) уплотнение 14, герметизирующее по валу кольцевую щель 12 в каркасе. Верхняя и нижняя части каркаса 10 герметизированы уплотнительными кольцами 15, головкой 6 и перегородкой 7. Верхняя камера 3 сообщается с внутренней полостью скважины посредством отверстия 16 в головке 6. В головке 6 и перегородке 7 имеется полость 17, в которой размещается торцовое уплотнение 14. В нижней камере расположен отстойник 18, выполненный, например, в виде цилиндра с радиальными перегородками 19, размешанными на каркасе 10. Гидравлическое перемещение жидкости внутри отстойника осуществляется посредством, например, отверстий 20, выполненных в перегородках 19. Отстойник 18 сверху и снизу герметично закрыт крышками 21. Одна из секций отстойника сообщается с внутренней полостью эластичного компенсатора 9, посредством трубки 22 и канала 23. Полость 17 сообщается с полостью одной из секций отстойника 18 посредством отверстия 24. Цилиндр может быть выполнен, например, в форме призмы, образуя при этом кольцевое пространство 25. A device for hydraulic protection is placed between the pump 1 and the motor 2 and consists of at least two or more chambers 3, sequentially located in the axial direction along the shaft 4. The upper chamber is formed by a housing 5, a head 6 and a partition 7. The lower chamber is a housing 5, a partition 7 and a base 8. If there are three or more chambers in the device, each middle chamber is formed by a housing 5 and two upper and lower partitions 7. In the upper chamber there is an elastic compensator 9 mounted on the frame 10. The inner part lethargy elastic compensator communicates through a hole 11 in the chassis 10, the annular gap 12 between the shaft 4 and frame 10 with underlying chamber. A safety valve 13 and an end (mechanical) seal 14 are installed in the head 6, sealing the annular gap 12 in the frame sealing along the shaft. The upper and lower parts of the frame 10 are sealed with o-rings 15, the head 6 and the baffle 7. The upper chamber 3 communicates with the internal cavity of the borehole through an opening 16 in the head 6. In the head 6 and the baffle 7 there is a cavity 17 in which the mechanical seal 14. B is located the lower chamber has a settler 18, made, for example, in the form of a cylinder with radial partitions 19, placed on the frame 10. The hydraulic movement of the fluid inside the settler is carried out by, for example, holes 20 made x in the partitions 19. The sump 18 from above and below is hermetically closed by covers 21. One of the sections of the sump communicates with the internal cavity of the elastic compensator 9, through the tube 22 and channel 23. The cavity 17 communicates with the cavity of one of the sections of the sump 18 through the hole 24. The cylinder may be made, for example, in the form of a prism, while forming an annular space 25.

При работе погружного насоса 1 жидкий диэлектрик в электродвигателе 2 нагревается и увеличивается в объеме. При этом в электродвигателе 2 и в одной из секций отстойника 18, установленного в нижней камере 3, создается избыточное давление, которое вызывает перемещение разогретого диэлектрика путем перетекания через отверстия 20 в радиальных перегородках 19, образующих лабиринт из одной секции отстойника 18 в другую. Таким образом осуществляется компенсация объема и охлаждение нагретого масла. Затем через трубку 22 и канал 23 диэлектрик поступает во внутреннюю полость эластичного компенсатора 9. Длительность работы электродвигателя зависит от надежности торцовых уплотнений, находящихся в контакте с пластовой жидкостью, содержащей механические примеси, размеров /формы/ отстойника и количества секций в нем. Использование отстойника 18 позволит значительно увеличить срок службы электродвигателя. During operation of the submersible pump 1, the liquid dielectric in the electric motor 2 heats up and increases in volume. At the same time, in the electric motor 2 and in one of the sections of the settler 18 installed in the lower chamber 3, excessive pressure is created that causes the heated dielectric to move by flowing through the holes 20 in the radial partitions 19, forming a labyrinth from one section of the settler 18 to another. Thus, volume compensation and cooling of the heated oil are carried out. Then, through the tube 22 and channel 23, the dielectric enters the internal cavity of the elastic compensator 9. The duration of the electric motor depends on the reliability of the mechanical seals in contact with the reservoir fluid containing mechanical impurities, size / shape / sump and the number of sections in it. The use of sump 18 will significantly increase the life of the electric motor.

В том случае, когда выйдет из строя торцовое уплотнение 14, расположенное в верхней головке 6, пластовая жидкость по валу через кольцевую щель 12 проникнет к нижнему торцовому уплотнению, расположенному в перегородке 7, а затем через отверстие 23 и трубку 22 поступает в одну из секций отстойника 18, где механические примеси осаждаются на дне. Таким образом, одна из секций постепенно заполняется пластовой жидкостью, не нарушая при этом целостности работы гидрозащиты, не взаимодействуя и не загрязняя масло электродвигателя. В этом случае площадь контакта масла и пластовой жидкости равна площади поперечного сечения одного из секторов отстойника 18 и, соответственно, минимальна. In the event that the mechanical seal 14 located in the upper head 6 fails, the formation fluid through the shaft through the annular gap 12 will penetrate the lower mechanical seal located in the partition 7, and then through the hole 23 and the tube 22 enters one of the sections sedimentation tank 18, where mechanical impurities settle on the bottom. Thus, one of the sections is gradually filled with formation fluid, without violating the integrity of the hydraulic protection, without interacting and without polluting the motor oil. In this case, the contact area of oil and formation fluid is equal to the cross-sectional area of one of the sectors of the settler 18 and, accordingly, is minimal.

Использование отстойника 18 позволит функционировать предлагаемому устройству гидрозащиты и в случае попадания пластовой жидкости через отверстия 11 во внутреннюю полость эластичного компенсатора 9 с последующим выходом его из строя. Таким образом, использование устройства гидрозащиты с отстойником позволит увеличить срок службы электродвигателя, значительно повысить его надежность. The use of a sump 18 will allow the proposed waterproofing device to function even in the event that formation fluid gets through the openings 11 into the internal cavity of the elastic compensator 9 with its subsequent failure. Thus, the use of a hydraulic protection device with a sump will increase the life of the electric motor and significantly increase its reliability.

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

2. Авторское свидетельство СССР N 1429228, Н 02 К 5/12, 1987 г. 2. USSR author's certificate N 1429228, N 02 K 5/12, 1987

Claims

A device for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor, comprising a housing, a shaft with thrust bearings, at least two chambers in series located in the axial direction, separated by partitions, a frame and an elastic compensator placed on it, mechanical seals, a sealing ring gap between the frame and the shaft , a safety valve, characterized in that the device is equipped with a sump installed in the lower chamber, made in the form of a cylinder with radial orodkami, dividing it into separate sealed sections, wherein each partition is provided with holes.