RU2726967C1 - Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor - Google Patents

Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor Download PDF

Info

Publication number
RU2726967C1
RU2726967C1 RU2019131236A RU2019131236A RU2726967C1 RU 2726967 C1 RU2726967 C1 RU 2726967C1 RU 2019131236 A RU2019131236 A RU 2019131236A RU 2019131236 A RU2019131236 A RU 2019131236A RU 2726967 C1 RU2726967 C1 RU 2726967C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hub
shaft
electric motor
oil
pump
Prior art date
Application number
RU2019131236A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Юрьевич Баталов
Николай Алексеевич Воронин
Геронтий Жорович Сахвадзе
Original Assignee
Имаш Ран
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Имаш Ран filed Critical Имаш Ран
Priority to RU2019131236A priority Critical patent/RU2726967C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2726967C1 publication Critical patent/RU2726967C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor relates to the field of electric machine engineering, in particular to devices of hydraulic protection of immersed oil-filled electric motors intended for driving of pumps used in oil industry for oil production with formation fluid. Tread comprises a cylindrical body with flanges for connection to a pump and an electric motor. Shaft with lower and upper end seals is installed along housing axis. Between them there is a hydrodynamic axial support unit of the shaft made with possibility of hydraulic connection to an oil-filled cavity of the electric motor, consisting of a foot in the form of a hub rigidly fixed on the shaft. Middle part of the hub is made in the form of a disk. On the body there is a rigidly fixed blast bearing, which is conjugated with the upper surface of the disk part of the hub, and the centre plate conjugated with the lower surface of the disk part of the hub, installed with a gap with the hub. On the outer surface of the hub the right helical multistart thread is made, and on the surface of the centre plate hole conjugate to it the left screw multi-thread is made. Gap between these parts is not more than 0.2 mm. On the end surface of the disk part of the hub there are made through holes symmetrically located parallel to the shaft axis and provided with embedded calibrated jets.EFFECT: automatic adjustment of load-carrying capacity is provided depending on the operating mode of the pump and, most importantly, on the pump shaft rpm.1 cl, 2 dwg

Description

Предложенное устройство относится к области электромашиностроения, в частности к устройствам гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей, предназначенных для привода насосов, используемых в нефтяной промышленности для добычи нефти с пластовой жидкостью.The proposed device relates to the field of electrical engineering, in particular to devices for the hydraulic protection of submersible oil-filled electric motors designed to drive pumps used in the oil industry for oil production with reservoir fluid.

Известен протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащий цилиндрический корпус, на торцах которого расположены фланцы для соединения с насосом и электродвигателем, установленный по оси корпуса вал с нижним и верхним торцевыми уплотнениями, между которыми размещен, выполненный с возможностью гидравлического соединения с маслозаполненной полостью электродвигателя, узел гидродинамической осевой опоры вала, состоящий из пяты в виде жестко закрепленной на валу ступицы, средняя часть которой выполнена в виде диска, жестко закрепленных на корпусе, надпятника, сопряженного с верхней поверхностью дисковой части ступицы, и подпятника, сопряженного с нижней поверхностью дисковой части ступицы, и установленного с зазором со ступицей.Known protector for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor, containing a cylindrical housing, at the ends of which there are flanges for connection with a pump and an electric motor, a shaft installed along the axis of the housing with a lower and upper end seals, between which is placed, made with the possibility of hydraulic connection with the oil-filled cavity of the electric motor , a hydrodynamic axial shaft support unit, consisting of a heel in the form of a hub rigidly fixed to the shaft, the middle part of which is made in the form of a disk rigidly fixed to the body, a pad mated with the upper surface of the disk part of the hub, and a thrust bearing mated with the lower surface of the disk part hub, and installed with a gap with the hub.

(см. Патент РФ №2099604, МПК F04D 13/10, от 20.06.96).(see RF Patent No. 2099604, IPC F04D 13/10, dated 20.06.96).

Перед работой внутреннюю полость диафрагмы протектора и полость узла осевой опоры вала заполняют электроизоляционного маслом. Нижний конец вала соединяют с валом электродвигателя, верхний конец - с валом насоса при монтаже на скважине. По мере уменьшения количества масла в процессе работы устройства, полость узла осевой опоры вала заполняется пластовой жидкостью. При этом обеспечивается выравнивание давлений в полостях протектора с давлением пластовой жидкости.Before operation, the inner cavity of the protector diaphragm and the cavity of the axial shaft support assembly are filled with insulating oil. The lower end of the shaft is connected to the motor shaft, the upper end is connected to the pump shaft when installed on the well. As the amount of oil decreases during the operation of the device, the cavity of the axial shaft support unit is filled with formation fluid. This ensures that the pressures in the tread cavities are equalized with the pressure of the formation fluid.

Конструкция известного протектора обеспечивает защиту устройства от воздействия механических частиц, содержащихся в пластовой жидкости.The design of the known protector protects the device from mechanical particles contained in the formation fluid.

Недостатком данного устройства является низкий ресурс его эксплуатации. При эксплуатации насосной установки имеет место нагрев электроизоляционного масла с последующим снижением его вязкости, переход из-за этого от гидродинамического режима работы осевой опоры в граничный режим смазывания и как результат преждевременный отказ протектора.The disadvantage of this device is the low resource of its operation. During the operation of the pumping unit, the electrical insulating oil is heated, followed by a decrease in its viscosity, the transition from the hydrodynamic mode of operation of the axial support to the boundary mode of lubrication and, as a result, premature failure of the protector.

Задачей заявляемой разработки является повышение ресурса работы протектора центробежного погружного насоса за счет повышения несущей способности гидродинамической осевой опоры вала.The objective of the claimed development is to increase the service life of the tread of a centrifugal submersible pump by increasing the bearing capacity of the hydrodynamic axial shaft support.

Технический результат достигается тем, что протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержит цилиндрический корпус, на торцах которого расположены фланцы для соединения с насосом и электродвигателем, установленный по оси корпуса вал с нижним и верхним торцевыми уплотнениями, между которыми размещен, выполненный с возможностью гидравлического соединения с маслозаполненной полостью электродвигателя, узел гидродинамической осевой опоры вала, состоящий из пяты в виде жестко закрепленной на валу ступицы, средняя часть которой выполнена в виде диска, жестко закрепленных на корпусе, надпятника, сопряженного с верхней поверхностью дисковой части ступицы, и подпятника, сопряженного с нижней поверхностью дисковой части ступицы, и установленного с зазором со ступицей, на наружной поверхности ступицы выполнена правая винтовая многозаходная нарезка, а на сопряженной с ней поверхности отверстия подпятника выполнена левая винтовая многозаходная нарезка, при этом величина зазора между этими деталями составляет не более 0,2 мм, а на торцевой поверхности дисковой части ступицы выполнены, симметрично расположенные параллельно оси вала, сквозные отверстия, снабженные закладными калиброванными жиклерами.The technical result is achieved by the fact that the protector for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor contains a cylindrical housing, at the ends of which there are flanges for connection with a pump and an electric motor, a shaft mounted along the axis of the housing with a lower and upper end seals, between which there is a hydraulic connections with the oil-filled cavity of the electric motor, a hydrodynamic axial shaft support assembly, consisting of a heel in the form of a hub rigidly fixed to the shaft, the middle part of which is made in the form of a disk rigidly fixed to the body, a pad coupled with the upper surface of the disk part of the hub, and a thrust bearing coupled with the lower surface of the disc part of the hub, and installed with a gap with the hub, on the outer surface of the hub, a right multi-threaded helical thread is made, and on the mating surface of the thrust bearing hole, a left multi-threaded helical thread is made, when The size of the gap between these parts is not more than 0.2 mm, and on the end surface of the disc part of the hub, through holes are made symmetrically located parallel to the shaft axis, equipped with embedded calibrated jets.

Выполнение гидростатической осевой опоры вала с винтовыми нарезками на пяте и подпятнике обеспечивает автоматическую регулировку ее грузоподъемности в зависимости от режима работы насоса, и главное от частоты вращения вала насоса.The implementation of a hydrostatic axial shaft support with screw threads on the heel and thrust bearing provides automatic adjustment of its carrying capacity depending on the operating mode of the pump, and most importantly on the pump shaft speed.

Заявляемое устройство поясняется рисунками.The claimed device is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлен общий вид протектора.In FIG. 1 shows a general view of the tread.

На фиг. 2 - фрагмент конструкции протектора в области осевой гидродинамической опоры.In FIG. 2 - a fragment of the tread structure in the area of the axial hydrodynamic support.

Протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя (фиг. 1), содержит цилиндрический корпус 1, на торцах которого расположены фланцы 2 и 3 для соединения с насосом и электродвигателем (на чертеже не показаны), установленный по оси корпуса вал 4 с нижним и верхним торцевыми уплотнениями (на чертеже не показаны), между которыми размещен узел гидродинамической осевой опоры 5 вала (фиг. 2), выполненный с возможностью гидравлического соединения с маслозаполненной полостью электродвигателя, состоящий из пяты в виде жестко закрепленной на валу ступицы 6, средняя часть которой выполнена в виде диска 7, жестко закрепленных на корпусе, надпятника 8, сопряженного с верхней поверхностью дисковой части ступицы и подпятника 9, сопряженного с нижней поверхностью дисковой части ступицы, и установленного с зазором со ступицей, на поверхности ступицы выполнена правая винтовая многозаходная нарезка 10, а на сопряженной с ней поверхности отверстия подпятника выполнена левая винтовая многозаходная нарезка 11, обе нарезки выполнены полукруглой формы в поперечном сечении, при этом зазор между этими деталями составляет не более 0,2 мм, образуя лабиринтно-винтовой насос, а на торцевой поверхности дисковой части ступицы выполнены, симметрично расположенные параллельно оси вала, сквозные отверстия, снабженные закладными калиброванными жиклерами 12, обеспечивающие требуемую грузоподъемность осевой опоры, причем на контактные поверхности дисковой части пяты, надпятника и подпятника имеют стойкие к износу и задиру упрочненные поверхности. Протектор работает следующим образом.A protector for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor (Fig. 1), contains a cylindrical housing 1, at the ends of which there are flanges 2 and 3 for connection with a pump and an electric motor (not shown in the drawing), a shaft 4 installed along the axis of the housing with a lower and upper end seals (not shown in the drawing), between which there is a hydrodynamic axial support unit 5 of the shaft (Fig. 2), made with the possibility of hydraulic connection with the oil-filled cavity of the electric motor, consisting of a heel in the form of a hub 6 rigidly fixed on the shaft, the middle part of which is made in in the form of a disk 7, rigidly fixed to the housing, an overlay 8, mated with the upper surface of the disk part of the hub and a thrust bearing 9, mated with the lower surface of the disk part of the hub, and installed with a gap with the hub, on the surface of the hub there is a right multi-threaded screw thread 10, and on the mating surface of the hole of the thrust bearing has a left multi-threaded screw thread 11, both threads are made of a semicircular shape in cross-section, while the gap between these parts is no more than 0.2 mm, forming a labyrinth screw pump, and on the end surface of the disc part of the hub are made, symmetrically located parallel to the shaft axis, through holes equipped with embedded calibrated jets 12, providing the required load-carrying capacity of the axial support, and on the contact surfaces of the disc part of the heel, pad and pad have hardened surfaces resistant to wear and tear. The protector works as follows.

В собранном виде корпус 1 протектора с помощью фланцев 2 и 3 соединяют с корпусом насоса и электродвигателя, а вал 4, соответственно, с их валами.When assembled, the protector body 1 is connected with the pump and motor casing by means of flanges 2 and 3, and the shaft 4, respectively, with their shafts.

В процессе работы протектора при вращении вала 4 в лабиринтно-винтовом насосе гидродинамической осевой опоры 5 в зазоре между правой винтовой многозаходной нарезкой 10 ступицы 6 и левой винтовой многозаходной нарезки 11 подпятника 9 возникает давление, которое создает на пяте осевую силу, противодействующую осевой силе, возникающей на валу насоса. С ростом частоты вращения вала насоса растут противодействующие осевые силы, тем самым устанавливается оптимальный баланс, обеспечивающий минимальные контактные нагрузки в несущем трибосопряжении частей осевой опоры 5. Посредством жиклеров 12 в дисковой части 7 ступицы 6 обеспечивается оптимизация давления в зазоре между винтовыми нарезками лабиринтно-винтового насоса. В случае резкого снижения давления, создаваемого насосом, вызванное газовым фактором пластовой жидкости, может возникать краткосрочный дисбаланс осевых сил вала насоса и, соответственно, осевой опоры, в период которого дисковая часть 7 ступицы может войти в контакт с надпятником 8. Однако в этом случае баланс осевых сил восстанавливается за счет увеличения утечек через трибосопряжение дисковой части ступицы с подпятником 9, которые переводят лабиринтно-винтовой насос в низконапорный режим работы.During the operation of the protector, when the shaft 4 rotates in the labyrinth screw pump of the hydrodynamic axial support 5, in the gap between the right multi-threaded screw thread 10 of the hub 6 and the left multi-thread screw thread 11 of the thrust bearing 9, a pressure arises, which creates an axial force on the heel that opposes the axial force arising on the pump shaft. With an increase in the rotational speed of the pump shaft, the opposing axial forces increase, thereby establishing an optimal balance that ensures minimal contact loads in the bearing tribo-coupling of the axial support parts 5. By means of the nozzles 12 in the disc part 7 of the hub 6, the pressure in the gap between the screw threads of the labyrinth screw pump is optimized ... In the event of a sharp decrease in the pressure created by the pump, caused by the gas-oil ratio of the formation fluid, a short-term imbalance of the axial forces of the pump shaft and, accordingly, of the axial support may occur, during which the disc part 7 of the hub may come into contact with the glide plate 8. However, in this case, the balance axial forces are restored due to an increase in leaks through the tribo-coupling of the disc part of the hub with the thrust bearing 9, which transfer the labyrinth screw pump to a low-pressure operating mode.

Таким образом, заявляемая конструкция устройства повышают надежность и долговечность протектора для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя.Thus, the claimed design of the device increases the reliability and durability of the protector for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor.

Claims (1)

Протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащий цилиндрический корпус, на торцах которого расположены фланцы для соединения с насосом и электродвигателем, установленный по оси корпуса вал с нижним и верхним торцевыми уплотнениями, между которыми размещен выполненный с возможностью гидравлического соединения с маслозаполненной полостью электродвигателя узел гидродинамической осевой опоры вала, состоящий из пяты в виде жестко закрепленной на валу ступицы, средняя часть которой выполнена в виде диска, жестко закрепленных на корпусе, надпятника, сопряженного с верхней поверхностью дисковой части ступицы, и подпятника, сопряженного с нижней поверхностью дисковой части ступицы и установленного с зазором со ступицей, отличающийся тем, что на наружной поверхности ступицы выполнена правая винтовая многозаходная нарезка, а на сопряженной с ней поверхности отверстия подпятника выполнена левая винтовая многозаходная нарезка, при этом величина зазора между этими деталями составляет не более 0,2 мм, а на торцевой поверхности дисковой части ступицы выполнены симметрично расположенные параллельно оси вала сквозные отверстия, снабженные закладными калиброванными жиклерами.A protector for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor, containing a cylindrical housing, at the ends of which there are flanges for connection with a pump and an electric motor, a shaft installed along the axis of the housing with lower and upper mechanical seals, between which a hydrodynamic unit, made with the possibility of hydraulic connection with the oil-filled cavity of the electric motor, is located axial support of the shaft, consisting of a heel in the form of a hub rigidly fixed to the shaft, the middle part of which is made in the form of a disk rigidly fixed to the housing, a heel mating with the upper surface of the disc part of the hub, and a thrust bearing coupled with the lower surface of the disc part of the hub and installed with a gap with a hub, characterized in that a right multi-threaded helical thread is made on the outer surface of the hub, and a left multi-threaded helical groove is made on the mating surface of the center bearing hole, while the gap size is I expect these parts to be no more than 0.2 mm, and on the end surface of the disc part of the hub there are through holes symmetrically located parallel to the shaft axis, equipped with embedded calibrated jets.
RU2019131236A 2019-10-03 2019-10-03 Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor RU2726967C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019131236A RU2726967C1 (en) 2019-10-03 2019-10-03 Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019131236A RU2726967C1 (en) 2019-10-03 2019-10-03 Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2726967C1 true RU2726967C1 (en) 2020-07-17

Family

ID=71616636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019131236A RU2726967C1 (en) 2019-10-03 2019-10-03 Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2726967C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4992689A (en) * 1989-11-29 1991-02-12 Camco, Inc. Modular protector apparatus for oil-filled submergible electric motors
RU2099604C1 (en) * 1996-06-27 1997-12-20 Акционерное общество открытого типа Альметьевский завод погружных электронасосов - "АЛНАС" Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
GB2411670B (en) * 2004-03-05 2007-03-14 Schlumberger Holdings Motor protector
RU71045U1 (en) * 2007-11-01 2008-02-20 Александр Александрович Иванов PROTECTOR OF SUBMERSIBLE OIL-FILLED ELECTRIC DRIVE OF A Borehole CENTRIFUGAL PUMP
RU2484306C1 (en) * 2011-10-26 2013-06-10 Геннадий Иркабаевич Пимуллин Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric engine
RU182292U1 (en) * 2017-08-04 2018-08-13 Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод" (ОАО "БЭНЗ") PROTECTOR OF SUBMERSIBLE OIL-FILLED ELECTRIC MOTOR

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4992689A (en) * 1989-11-29 1991-02-12 Camco, Inc. Modular protector apparatus for oil-filled submergible electric motors
RU2099604C1 (en) * 1996-06-27 1997-12-20 Акционерное общество открытого типа Альметьевский завод погружных электронасосов - "АЛНАС" Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
GB2411670B (en) * 2004-03-05 2007-03-14 Schlumberger Holdings Motor protector
RU71045U1 (en) * 2007-11-01 2008-02-20 Александр Александрович Иванов PROTECTOR OF SUBMERSIBLE OIL-FILLED ELECTRIC DRIVE OF A Borehole CENTRIFUGAL PUMP
RU2484306C1 (en) * 2011-10-26 2013-06-10 Геннадий Иркабаевич Пимуллин Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric engine
RU182292U1 (en) * 2017-08-04 2018-08-13 Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод" (ОАО "БЭНЗ") PROTECTOR OF SUBMERSIBLE OIL-FILLED ELECTRIC MOTOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2617657C (en) Pressurized bearing system for submersible motor
US7048495B2 (en) Rotating machine having a shaft including an integral bearing surface
CN109424578A (en) Bearing device with lifting device
RU2726967C1 (en) Protector for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
RU2342564C1 (en) Mixed-flow screw-type pump with automatic unit for rotor relief from axial force
RU2726977C1 (en) Submersible multistage centrifugal pump
RU2398975C2 (en) Unit of journal plain bearing
RU202692U1 (en) SUBMERSIBLE SUBMERSIBLE BOREHOLE CENTRIFUGAL PUMP WITH COMPRESSION DIAGRAM ASSEMBLY
RU2376505C2 (en) Plain thrust bearing for shafts of submersible centrifugal electric pumps
KR101984316B1 (en) Piston slipper for hydraulic pump
RU2380573C2 (en) Gear pump
RU2360154C2 (en) Vertical rotor support
CN101956688B (en) Self water-replenishing flat valve plunger type extra-high pressure water pump
RU2810852C2 (en) Water protection device for submersible motor
RU2791079C1 (en) Unloading device of a centrifugal sectional pump with geometrically closed inclined bearing surfaces
RU2288375C1 (en) Pump
RU212223U1 (en) Hydraulic unloader of a centrifugal sectional pump with a continuously renewable lubricant layer
RU2655447C2 (en) Submersible multistage centrifugal pump
CN109268664A (en) A kind of pair of bushing carries out the gear type oil pump of circulation lubrication
RU204236U1 (en) HYDRAULIC UNLOADING DEVICE OF CENTRIFUGAL SECTIONAL MULTI-STAGE PUMP
KR20140049573A (en) Pumping system and shaft for oil pumping system for hermetic compressors and compressor comprising the system and/or shaft
RU2670290C2 (en) Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor
KR100598767B1 (en) Cylinder block with hydrostatic bearing of hydraulic piston pump·motor
RU2522374C2 (en) Borehole pump unit
US11867176B1 (en) Method and apparatus for a submersible multistage labyrinth-screw pump

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201022

Effective date: 20201022