RU6650U1 - Погружной заполненный жидкостью электродвигатель - Google Patents

Abstract

Погружной заполненный жидкостью электродвигатель, содержащий протектор, состоящий из вала, торцевых уплотнений, составного корпуса, камер, связанных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцевых уплотнений, причем внутренние камеры заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя и имеют герметично установленные гибкие диафрагмы, охватывающие защитные стаканы, закрепленные во фланцах, а в отверстии фланца, разделяющего внешнюю камеру и внутренние, установлена трубка, соприкасающаяся с дном последней, отличающийся тем, что в стаканах выполнены радиальные сквозные отверстия, причем место расположения отверстий в стакане первой внутренней камеры определено объемом полости, ограниченной диафрагмой со стороны ее верхнего торца, стаканом и плоскостью расположения верхних точек отверстий, который должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во время работы электродвигателя во внутренней полости электродвигателя и первой внутренней камере, ограниченной корпусом, а также первыми диафрагмой и торцевым уплотнением, а место расположения радиальных отверстий в стакане второй внутренней камеры определено объемом полости, ограниченной второй диафрагмой со стороны ее верхнего торца, стаканом и плоскостью расположения верхних точек отверстий, который должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во второй внутренней камере, ограниченной двумя указанными диафрагмами, первым и вторым торцевыми уплотнениями, корпусом и нижним фланцем протектора во время работы электродвигателя.

Description

Погружной заполненный жидкостью электродвигатель.

Полевная модель относится к электротехнике и может быть использована для привода центробежных, винтовых и др. насосов при добыче жидкости И8 скважин, межпластовой закачке и т.д.

Известен маслозаполненный электродвигатель, который для защиты от .проникновения пластовой жидкости, снабжен компенсатором, размещенным в нижней части электродвигателя, и протектором, установленным в верхней его части. Компенсатор состоит из корпуса и каркаса, к которому крепится гибкая диафрагма. Внешняя сторона диафрагмы компенсатора имеет непосредственный контакт с окружающей жидкостью через отверстия в корпусе. Протектор состоит из корпуса, разделенного диафрагмой на две герметичные камеры, заполненные жидкостями, торцовых уплотнений и промежуточного ваяа для передачи вращения от электродвигателя к насосу. Вал протектора проходит через неподвижный завдтнырт стакан, вращается в радиальньк подшипниках скольжения и зафиксирован от перемещения в осевом направлении относительно неподвижной части посредством двустороннего упорного подшипника (см. а.с. СССР И 436415, Кл. Н02 К 5/12, 1971г.).Компенсатор и протектор известного устройства образуют устройство для гидравлической гидрозащиты.

Однако надежность и долговечность электродвигателя с известной гидравлической зшщтой недостаточно велики вследствие непосредственного контакта гибкой диафрагмы компенсатора с пластовой жидкостью, отсутствия последовательного дублирования элементов, обеспечивающих герметичность электродвигателя. Кроме того, комлоновка электродвигателя неудобна из-за размещения компенсатора под электродвигателем, а проМ. K.II.5 ног к 5/12

тектора в верхней его части.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является погружной маслозаполненный электродвигатель, в котором для гидравлической защиты от проникновения пластовой жидкости применен протектор, состоящей ив вала, торцовых уплотнений, корпуса, , связ.анных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцовых уплотнений, причем внутренние камеры заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя и в каждой из внутренних камер герметично установлена гибкая диафрагма, охватывающая защитный стакан, закрепленный во фланцах, В отверстии фланца, разделяющего внешнюю камеру и внутренние, установлена трубка, соприкасающаяся с дном последней ( см. а.с. СССР N 1020924, М. кл, HG2 К 5/12, 1983rJ.

Указанные признаки являются общими с заявляемой конструкцией. Во внешней камере протектора имеется тяжелая барьерная жидкость, которая контактирует с окружающей средой. В верхней час:ти каждой из упомянутых внутренних камер между гибкой диафрагмой и фланцем установлен сбрасывающий клапан, при этом протектор снабжен также трубкой, установленной в отверстии фланца, разделяющего внутренние камеры между собой.

Недостатком известной конструкции погружного маслозаполненного электродвигателя является наличие во внутренних камер.ах сбрасывающих клапанов. Сбрасывающий клапан в процессе работы создает условия временной разгерметизации камер, ващишдемых диафрагмами. В процессе работы клапана происходит механическое перемещение его рабочего органа, который имеет недостаточную долговечность, что снижает надежность электродвигателя в целом. В процессе работы маслозаполненного электродвигателя со cбpacывaюшJИMИ клапанами в комплекте с насосом, например, для добычи нефти из скважин, производят спуско-подъемные операции

при монтаже электродвигателя в , а также в процессе эксплуатации. При этом возникает изменение давления,воздействующего на диафрагму, на рабочий орган сбрасывающего клапана,т.е. происходит многократный гидравлический удар и эффект подсоса, когда черев клапан перемещается жидкость в прямом и обратном направлениях, что приводит к проникновению окружающей жидкости в полость электродвигателя и выходу его из строя. Кроме того, известная конструкция сложна и недостаточно технологична, В ней помимо сбрасывающих клапанов, которые имеют сложлую конструкцию, используются трубки с определенной высотой установки во фланцах, а также применяется барьерная жидкость, заполнение которой протектора требует повышенных условий безопасности для людей и окружающей среды.

Задачей, которая была поставлена в процессе создания полезной модели, является усовершенствование погружного заполненного жидкостью электродвигателя, благодаря которому обеспечивается компенсация избыточного давления во внутренних камерах протектора и полости двигателя за счет использования во внутренних камерах протектора заданного объема воздуха, который имеет отличный коэффициент объемного сжатия по сравнению с жидкостью в указанных камерах, что исключает применение сбрасывающих клапанов, упрощает конструкцию лабиринтов из трубок в протекторе что, в свою очередь, повышает надежность устройства.

Поставленная задача решается тем, что в погружном заполненном жидкостью электродвигателе, содержащем протектор, состоящий из вала, торцовых уплотнений, составного корпуса, камер, связанных гидравлически между собой последовательно с помошью отверстий, вьшазненных во фланцах в месте установки торцовых уплотнений, причем внутренние камеры заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя и имеют герметично установленные гибкие диафрагмы, охватывающие защитные стаканы. закрепленные во фланцах, а в отверстии фланца, раэделяющего внешнюю камеру и внутренние установлена трубка, соприклсающаяся с дном последней, согласно полезной модели, в стаканах выполнены радиальные сквозные отверстия, причем место расположения отверстий в стакане первой внутренней камеры определено объемом полости, ограниченной диафрагмой со стороны ее верхнего торца, стаканом и плоскостью расположения верхних точек отверстий, который должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во время работы электродвигателя во внутренней полости электродвигателя и первой внутренней камере, огранич.енной корпусом, а также первыми диафрагмой и торцовым уплотнением, а место расположения ралиаяьных отверстий в стакане второй внутренней камеры определено объемом полости, ограниченной второй диафрагмой со стороны ее верхнего торца, стаканом и плоскостью расположения верхних точек отверстий, который должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во второй внутренней камере, ограниченной двумя указанными диафрагмами, первым и вторым торцовыми уплотнениями, корпусом и нижним фланцем протектора, во время работы электродвигателя. Образование внутренних камер только с помощью гибких диафрагм, торцовых уплотнений и корпуса при соединении гидравлически их с внутренней полостью электродвигателя позволяет обеспечить их последовательную работу без нарушения герметичности в номинальном режиме. Наяичие воздуха во внутренних герметичных камерах в определенных объемах обеспечивает номинальный режим и спуско-подъемные операции погружного заполненного жидкостью электродвигателя без разгерметизации через сбрасывающие клапаны и избыточного давления на диафрагмах за счет его компенсации, благодаря различному коэффициенту объемного сжатия воздуха и жидкости, имеющихся в камерах. Кроме этого, начгчие определенного объема воздуха во внутренних камерах и гибких диафрагм обеспечивает

компенсацию расширения объема жидкости в устройстве также при различных температурных режимах работы электродвигателя и протектора.

Таким образом, в погружном заполненном жидкостью электродвигателе за счет применения для защиты от проникновения окружающей жидкости последовательного дублирования торцовых уплотнений и гибких диафрагм, наличия определенных объемов в камерах для уравновешивания давления, исключения создания больших избыточных давлений и компенсации жидкости при изменении тепловых режимов а также отсутствия сбрасывающих клапанов и трубки во фланце между внутренними камерами и требований по высоте трубок, обеспечивается повьапение надежности. Кроме того, упрощается конструкция электродвигателя и повышается технологичность.

На чертеже представлен общий вид погружного заполненного жидкостью электродвигателя в разрезе.

Устройство включает электродвигатель 1 , внутренняя полость 2 которого образована корпусом 3, и протектор 4 для гидравлической защиты электродвигателя 1 . Щхзтектор 4 включает первую внутреннюю герметичную камеру 5 , образованную корпусом б, гибкой диафрагмой 7 и первым торцовым уплотнением 8, установленным во фланце 9. Камера 5 гидравлически соединена с внутренней полостью 2 электродвигателя 1. Последовательно с камерой 5 расположена вторая внутренняя герметичная камера 10, образованная корпусом 11. гибкими диафрагмами 7 и 1, первым торцовым уплотнением 8, установленным во фланце 9, и вторым торцовым уплотнением 13, установленным во фланце 14. Последовательно с Ксмерой 10 расположена третья открытая камера 15, образованная корпусом 16, гибкой диафрагмой 1, третьим уплотнением 17, установленным во (|и1анце 18. Фланцы 14 и 18 могут быть выполнены как одно целое. Вал 19 устройства 4 проходит через камеры 5ДО, имеет защитный стакан 0 в камере 5 и защитный стакан 21 в камере 10. Стаканы 20,21 установлены неподвижно

внутри гибких диасррагм 7,12, герметично закреплены ьо .манца)-; 9, 14, 22, со и вапцщают диафрагмы 7,12 от соприкосноБения их с валом 19. Б стакане 0 выполнепы, как минимум одно,отверстия 4. причем место расположения отверстий 24 определено объемом воздуха ь полости 5 между гибкой диафрагмой 7 от верхнего ее торца , стаканом 0 и плоскостью 5, Б которой расположены верхние точки отверстий 4. Объем воздуха в полости 5 должен быть не менее объема, на которьш увеличивается жидкость во внутренней полости 2 электродвигателя i и первой внутренней

камере о во время работы электродвигателя. Увеличение объема жидкости в полости и гсамере 5 рассчитывается, исходя из иввестнык величин, а именно: объема жидкости в полости 2 и камере 5 до начапа работы электродвигателя, )фициента объемного распшрения жидкости, иг-менения температуры во время работы электродвигателя. В 1 выполнены, как минимум одно, отверстия 27, причем место расположения отверстий 7 определено объемом воздуха в полости 28 между гибкой диафрагмой 1, стаканом 1 и плоскостью 29, в которой расположены верхние точки отверстий 7. Объем воздуха в полости 28 должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во второй внутренней камере 1C во время работы электродвигателя 1. Увеличение объема жидкости во второй внутренней камере 10 рассчитывается с учетом факторов, указанны : выше. Для заполнения погружного электродвигателя жидкостью, например, маслом в конструкции предусмотрены отверстия 30-35 под пробку. Во сСшаные 18 имеется отверстие об , которое соосно с трубкой о7, vcтaнoвлeннoй герметично во фланце 14 и соприкасающейся с дном камеры 15.

Заполнение погружного электродвигателя предпочтительно проводить в вертикальном положении относительно земли. Полость электродвигателя и петая внутренняя камера 5 заполняются через отверстие 30 при открытом отверстии 31. После появления жидкости из отверстия 31 отверстия

сС и 31 герметично УПЛОТНЯЮТСЯ, например, пробкс-.ми с ушютнлюшж и шайбами (. н-е показаны).Вторая внутренняя камера Ю заполняется через отверстие 3 при открытом отверстии 33. После появления жидкости из отверстия 33 отверстия 32 и 33 герметично уплотняются. Третья клмера 15 заполняется жвдкостью через отверстие 34 при открытом отверстии 35. После появления жидкости из отверстия 35 его необходимо герметично уплотнить и продолжать заполнять камеру 15 до появления жидкости из отверстия 36, после чего отверстие 34 герметично уплотняется.

Устройство работает следующим образом.

При погружении электродвигателя в сквакину окружающая жидкость через отверстие 36 воздействует на гибкую диафрагму 12. Давление окружаощей жидкости в камере 15 через гибкую диафрагму и отверстия 7 передается на жидкость в камере 10 и на гибкую лищсЭЯму 7 и черев отверстия 24 в камеру 5 и полость .Таким образом, давление окружающей жидкости и жидкости во внутренней полости 2 электродвигателя 1 уравно вешены, что является наиболее благоприятным условием работы. По мерее увеличения давления окружающей жидкости объем воздуха в полостях 25 и 28 уменьшается, гибкие диафрагмы 7,12 прогибаются в направлении защитных стаканов 20,21, объем третьей открытой камеры io уБел.ичивается и заполняется окружающей жидкостью. При включении электродвигателя 1 в процессе его работы жидкость в камерах 5,10,15 и полости 2 нагревается и увеличивается в объеме. Увеличение объема жидкости в камерах 5,10, полости 2 компенсируется за счет деформации гибких диафрагм 7,12, т. е. они восстанавливаются в исходное положение, а окруж,эющая жидкость из камеры 15 выт.злкивается через трубку 37 в отверстие 36. При работе электродвигателя 1 в номинальном режиме устанав-ливается, практически, постоянный нагрев жидкости в камерах 5,10, полости 2 и увеличение объема жидкости по сравнению с исходным, т.е. приращенный объем жидгюсти

занимает место объемов воздуха Б полостях 25, 8, а гибкие диафрагмы 7, Босстанавливайтся в исходном положении. Таким образом, отсутствует механическая, нагрузка на гибкие диафрагмы, что является наиболее благоприятным условием работы.Поверхности трения торцовых уплотнений 3,13/1 смазывается за счет расхода жидкости, поступжицей из камер 5,10,15 под действием центробежной силы торцовых уплотнений , расход незначительный, вследствие отсутствия перепада дялчления между полостями 5,10, 15, что благоприятно сказывается на длительности и надежности работы электродвигателя. В случае проникновения окружающей жидкости черев торцовое уплотнение 17 ограничение ее движения в камеру 10 осуществляется гибкой диафрагмой 12 и торцовым уплотнением 18, а в случае выхода из строя гибкой диафрагмы 12 или торцового уплотнения 13ограничение движения окружающей жидкости в полость электродвигателя 1 осуществляется гибкой диафрагмой 7 и торцовым уплотнением 3. Таким образом, указанная конструкция погружного заполненного жидкостью электродвигателя i остается работоспособной в случае выхода из строя двух из трех торцовых уплотнений 8,13,17 и одной из двух диафрагм 7,12. при остановке электродвигателя 1 в результате остывания и уменьшения объема жидкости в камерах 5, 10 и полости электродвигателя 1 гибкие диафрагмы 7,12 прижимаются к стаканам 20.., а часть камеры 15 заполняется окружающей жидкостью и давление в электродвигателе уравновешивается.

Благодаря использованию свойств воздуха в полостях 5,28 герметичных камер 5,10, отсутствия перепада давлений ме:«щу камерами 15,10,5 и полостью электродвигателя 1, последовательного поступления окружающей жидкости в камеру 15, затем из камеры 15 в камеру 10, затем в камеру 5, последовательности работы торцовых уплотнений 17,13,8, а также благодаря отсутствию сбрасывающх клапанов, внутренняя полость

электродвигателя i окажется длительное время заполненной жидкостью с неизменной диэлектрической прочностью, что повволит ПОБЫСИТЬ надежность погружного заполненного жидкостью электродвигателя.

Автор - патеновладелец /.///if /I/ /7 й.И.Белоконь 7 Мо.Н

Claims (1)

1. Погружной заполненный жидкостью электродвигатель, содержащий протектор, состоящий из вала, торцевых уплотнений, составного корпуса, камер, связанных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцевых уплотнений, причем внутренние камеры заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя и имеют герметично установленные гибкие диафрагмы, охватывающие защитные стаканы, закрепленные во фланцах, а в отверстии фланца, разделяющего внешнюю камеру и внутренние, установлена трубка, соприкасающаяся с дном последней, отличающийся тем, что в стаканах выполнены радиальные сквозные отверстия, причем место расположения отверстий в стакане первой внутренней камеры определено объемом полости, ограниченной диафрагмой со стороны ее верхнего торца, стаканом и плоскостью расположения верхних точек отверстий, который должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во время работы электродвигателя во внутренней полости электродвигателя и первой внутренней камере, ограниченной корпусом, а также первыми диафрагмой и торцевым уплотнением, а место расположения радиальных отверстий в стакане второй внутренней камеры определено объемом полости, ограниченной второй диафрагмой со стороны ее верхнего торца, стаканом и плоскостью расположения верхних точек отверстий, который должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во второй внутренней камере, ограниченной двумя указанными диафрагмами, первым и вторым торцевыми уплотнениями, корпусом и нижним фланцем протектора во время работы электродвигателя.