SU1020924A1

SU1020924A1 - Device for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor

Info

Publication number: SU1020924A1
Application number: SU813333672A
Authority: SU
Inventors: Игорь Иванович Белоконь
Priority date: 1981-08-13
Filing date: 1981-08-13
Publication date: 1983-05-30

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО . ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, состо иее из. вала, торцовых уплотнений, корпуса , камер, св занных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцовых уплотнений , внутренние камеры заполнены диэлектрической жидкостью электроIi 1- -- Г7 ---::(;;:А; г .2 двигател , а во внешней имеетс т жела барьерна жидкость, котора контактирует с окружсиощей средой, отличающеес тем, что, с целью повышени надежности, во внутренних камерах между торцовыми уплотнени ми и корпусом установлена гибка диафрагма, охватывающа вал, и в верхней части каждой из упом нутых камер,между гибкой диафрагмой и фланцем,установлен сбрасывающий клапан , при этсм устройство снабжено до полнительным торцовым уплотнением,установленным во фланце между внешней и внутренней кгшерами, и трубками, установленными в отверсти х фланцев , раздел ющих внутренние камеры между собой и внетанюю камеру от (Л внутренней, и высоту не менее высотыторцовых уплотнений. 2. Устройство по п.1, о т л и чающеес тем, что нижний конец трубки, установленной в отверстии фланца между внешней и внутренней камерой, соприкасаетс с дном последней, при этом упом нута трубка заполнена барьерной жидкостью.1. DEVICE FOR HYDRAULIC SUBMERSHIP OIL FILLED. ELECTRIC MOTOR, composed of shaft, mechanical seals, housing, chambers connected hydraulically with each other successively with the help of holes made in the flanges at the installation site of the mechanical seals, the internal chambers are filled with dielectric fluid electriiIi 1- - G7 --- :: (;;: A; d. 2 of the engine, and in the outer there is a heavy barrier fluid that contacts the surrounding medium, characterized in that, in order to increase reliability, a flexible diaphragm covering the shaft and in the upper chambers are installed in the inner chambers between the mechanical seals and the housing. A drop valve is installed between the flexible diaphragm and the flange of each of the chambers, and the device is equipped with an additional mechanical seal installed in the flange between the outer and inner shells and tubes installed in the flange openings separating the inner chambers between by itself and the outside chamber from (L internal, and the height is not less than the height of the seam rides. 2. The device according to claim 1, which is the lower end of the tube installed in the flange opening between the external and internal chamber, it contacts the bottom of the latter, while the said tube is filled with a barrier liquid.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в погружных маслоэаполненных электро двигател х , предназначенных дл при вода центробежных, винтовых и др. насосов дл добычи жидкости из сква жин, межпластовой закачки и т.д. Устройство дл гидравлической защиты погружного маслозаполненногр электродвигател предназначено дл предотвращени попадани плас|товой жидкости в полость электродви гател , выравнивани давлени и тепловых изменений рабочего объема масла во врем периода пуска, работы 1Л остановки электродвигател , Известен маслозаполненный электр двигатель, который дл защиты от пр никновени пластовой жидкости снабжен компенсатором, размещенным в ни ней части электродвигател и протек тором, установленным в верхней его части. Компенсатор состоит из корпуса и каркаса, к которому крепитс гибка диафрагма. Внешн сторона д афрагмы компенсатора имеет непосред ственный контакт с окружеиощей жидкостью через отверсти в корпусе. Протектор состЬит из корпуса, разде ленного диафрагмой на две герметичные камеры, заполненные жидкост ми, торцовых уплотнений и промежуточного вала дл передачи вращени от электродвигателей к насосу. Вал протектора вращаетс в радиальных подшипниках скольжени и зафиксирован от перемещени в осевом направлении относительно неподвижной части посредством двухстороннего упорного подшипникаClj. Однако надежность и долговечность электродвигател с известной гидравлической защитой недостаточно велика вследствие непосредственного контакта гибкой диафрагмы компенсатора с пластовой жидкостью, отсутстви последовательного дублировани элементов, обеспечивакших герметичность электродвигател , непосредственного контакта пластовой жидкости с поверхност ми торцовых уплотнений. Кроме того, компоновка электродв ател неудобна из-за размещени компенсатора под электродвигателем, а протектора в верхней его части. части. Наиболее близким к предлагаемому по технической с аности вл етс устройство дл гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигател , о сто щее из вала , торцовых уплотнений, корпуса, камер, св занных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцовых уплотнеНИИ , и внутренние из которых заполнены диэлектрической жидкостью электродвигател , а во внешней имеетс т жела барьерна жидкость, котора контактирует с окружающей средой t2 , Недостатком известной конструкции вл етс отсутствие герметичности последовательно расположенных камер, предназначенных дл уравновешивани давлени и разделени пластовой и диэлектрической жидкостей , что снижает надежность устройства гидравлической защиты. Цель изобретени - повьошение надежности устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигател ,состо щем из вала, торцовых уплотнений, корпуса, камер, св занных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во (фланцах в месте установки торцовых уплотнений, и внутренние из которых заполнены диэлектрической жидкостью электродвигател , а во внешней имеетс т жела барьерна жидкость, котора контактирует с окружающей средой,во внутренних камерах между торцовыми уплотнени ми и корпусом установлена гибка диафрагма,охватывающа вал, и в верхней части каждой из упом нутых камер между гибкой диафрагмой и фланцем установлен сбрасывающий клапан, при этом устройство снабжено дополнительным торцовым уплотнением, установленным во фланце между внешней и внутренней камерами, и трубками, установленными-в отверсти х фланцев, раздел ющих внутренние камеры между . собой и внешнюю камеру от внутренней, и имеющими высоту не менее высоты торцовых уплотнений. Кроме того, нижний конец трубки, установленной в отверстии фланца между внешней и внутренней камерой , соприкасаетс с дном последней , при этсм упом нута трубка заполнена барьерной жи цкостью. Выполнение камер с пом1маью гибких диафрагм, торцовых уплотне- , НИИ и корпуса позвол ет обеспечить последовательную их работу без нарушени геЕЯиетичности. Установка сбрасывающих клапанов между диафрагмами и торцовыми уплотнени ми обеспечивает последовательный сброс избыточного объема масла всех камер . В устройстве дл защиты от проникновени пластовой жидкости по валу предусмотрено последовательное дублирование торцовых уплотнений, а камеры защищены гидрозатвором, образованным барьерной жидкостью.The invention relates to electrical engineering and can be used in submersible oil-filled electric motors designed for centrifugal, screw and other water pumps for the extraction of fluid from wells, interstitial injection, etc. A device for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor is designed to prevent plastic fluid from entering the electric motor cavity, equalizing pressure and thermal changes in the oil displacement during the start-up period, operation of a 1L motor stop, an oil-filled electric engine that is known for protecting from penetration the fluid is provided with a compensator placed in the lower part of the electric motor and a protector installed in its upper part. The compensator consists of a housing and a frame to which the flexible diaphragm is attached. The outer side of the aphragm of the compensator has direct contact with the surrounding liquid through the holes in the housing. The protector consists of a case divided by a diaphragm into two sealed chambers filled with liquids, mechanical seals and an intermediate shaft for transmitting rotation from electric motors to the pump. The tread shaft rotates in radial bearings and is secured against axial movement relative to the fixed part by means of a double-sided thrust bearing Clj. However, the reliability and durability of an electric motor with a known hydraulic protection is not sufficiently high due to the direct contact of the flexible diaphragm of the compensator with the formation fluid, the lack of consistent duplication of elements that ensure the tightness of the electric motor, and the direct contact of the formation fluid with the face seals. In addition, the layout of the electrode is inconvenient due to the placement of the compensator under the electric motor and the protector in its upper part. parts. Closest to that proposed by technical means is a device for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor, consisting of a shaft, mechanical seals, housing, chambers connected hydraulically to each other in series with the help of holes made in the flanges in the place of installation of mechanical seals, and the inner ones of which are filled with a dielectric fluid of an electric motor, and in the outer one there is a heavy barrier fluid that is in contact with the environment t2. The disadvantage is design is the lack of tightness of successively arranged chambers intended for balancing the pressure and separating the reservoir and dielectric fluids, which reduces the reliability of the hydraulic device protection. The purpose of the invention is to improve the reliability of the device. The goal is achieved by the fact that in a device for hydraulic protection of a submersible oil-filled electric motor consisting of a shaft, mechanical seals, housing, chambers connected hydraulically to each other in series with the help of holes made in which are filled with a dielectric fluid of an electric motor, and in the outer there is a heavy barrier fluid that is in contact with the environment in the inner chambers between the end seals and the housing has a flexible diaphragm covering the shaft, and a relief valve is installed between the flexible diaphragm and the flange in the upper part of each of the chambers, the device is equipped with an additional mechanical seal installed in the flange between the outer and inner chambers and the tubes installed in the openings of the flanges separating the inner chambers between themselves and the outer chamber from the inner one, and having a height of at least the height of the mechanical seals. In addition, the lower end of the tube, installed in the flange opening between the outer and inner chambers, is in contact with the bottom of the latter, at which cm the tube is filled with barrier fluid. The implementation of chambers with the help of flexible diaphragms, mechanical seals, scientific research institutes and bodies allows to ensure their consistent operation without disturbing the geyayetichnost. Installing dumping valves between diaphragms and mechanical seals ensures consistent discharge of excess oil volume of all chambers. In the device for protection against penetration of formation fluid over the shaft, sequential duplication of the mechanical seals is provided, and the chambers are protected by a hydraulic seal formed by the barrier fluid.

который дублируетс последователь но установленными диафрагмами.which is duplicated by successively installed diaphragms.

Барьерна жидкость защищает верхнее торцовое уплотнение, а трубки , герметично установленные в. отверсти х фланцев корпуса, обеспечивают использование минимального объема барьерной жидкости. Трубка, контактирующа с дном внешней камера , заполненна барьерной жидкостью, обеспечивает защиту диафрагмы от непосредственного контакта с пластовой жидкостью. Таким образом увеличена надежность устройства.Barrier fluid protects the upper mechanical seal, and tubes sealed in. openings of the housing flanges ensure the use of a minimum volume of barrier fluid. The tube in contact with the bottom of the outer chamber, filled with barrier fluid, protects the diaphragm from direct contact with the reservoir fluid. Thus, the reliability of the device is increased.

На чертеже представлено предлагаемое устройство .. The drawing shows the proposed device ..

Погружной маслозаполненный электродвигатель 1 содержит устройство 2 дл гидравлической защиты, которое размещено со стороны рабочего конца BaJia электродвигател 1, направленного вверх относительно поверхности земли. В корпусе устройства 2 разме-. щены гибкие диафрагмы 3 и 4, которые совместно с торцовымиуплотнени ми 5 и 6 раздел ют устройство на три последовательно расположенные герметичные камеры 7 и 8. Камеры 7 и 8 вл ютс внутренними, а камера 9 - внешней. Гидравлическа св зь между последовательными камерами 7-9 осуществл етс через отверсти 10 во фланцах корпуса устройства 2. В атверсти х вдоль торцовых уплотнений установлены герметичные трубки 11 с ВЫСО1ОЙ не менее, ч&л высота торцовых уплотнений, наход щихс в рабочем состо нии. Во внешней кемере 9 на вал последовательно с существующим торцовым уплотнением 6 устанавливаетс дополнительное торцовое уплотнение 12, гидравлически соединенное .с камерой 8 через отверстие 13, и трубка 14, котора расположена вдоль вала и диафрагмы 4 и контактирует с дном камеры 8. В устройстве ьюжет быть более двух внутренних камер, которые образуютс аналогично камерам 7 и 8.The submersible oil-filled electric motor 1 contains a device 2 for hydraulic protection, which is placed on the side of the working end BaJia of the electric motor 1, directed upwards relative to the surface of the earth. In the case of the device 2 sizes. The flexible diaphragms 3 and 4, which, together with the end seals 5 and 6, divide the device into three successively sealed chambers 7 and 8. Chambers 7 and 8 are internal and chamber 9 is external. The hydraulic connection between the successive chambers 7-9 is carried out through the openings 10 in the flanges of the casing of the device 2. Sealed tubes 11 are installed at the openings along the end seals with a HEIGHT of at least h & l of the end seals that are in working condition. In the outer chamber 9 on the shaft in series with the existing mechanical seal 6 an additional mechanical seal 12 is installed, hydraulically connected to the chamber 8 through the opening 13, and the tube 14, which is located along the shaft and diaphragm 4 and contacts the bottom of the chamber 8. more than two inner chambers, which are formed similarly to chambers 7 and 8.

В корпусе устройства 2 между тордовьвии уплотнени ми 5,6 и гибкими диафрагмами 3 и 4 установлены сбрасывгшшие клапаны 15 и 16, соедин ющие полости 7 и 8 и вьшускающие из них жидкост в случае наличи избыточного давлени в каждой из камер . За счет клапанов исктаочаетс создание больших избыточных давлений в камерах 7 и 8,а также воздействи этих давлений на диафрагмы;-- 3 и 4. Торцовое уплотнение 12 находитс в т желой барьерной жидкости с удельным весом, превы ающим удельный вес пластовс)й жидкости 17. Камеры 7 и 8 заполнены диэлектрической жидкость1о. Кроме этого, в трубке 14 и на дне камеры 9 также находитс барьерна жидкость, котора перекрывает нижнюю часть трубки 14.In the housing of the device 2, between the seals 5,6 and the flexible diaphragms 3 and 4, ejected valves 15 and 16 are installed, connecting the cavities 7 and 8 and releasing them from the liquid in the event of an overpressure in each of the chambers. Due to the valves, the creation of large excessive pressures in chambers 7 and 8, as well as the effects of these pressures on the diaphragms, is distorted; - 3 and 4. The mechanical seal 12 is in a heavy barrier fluid with a specific weight exceeding the specific weight of a plastovol fluid 17 Chambers 7 and 8 are filled with a dielectric fluid. In addition, in the tube 14 and at the bottom of the chamber 9 there is also a barrier fluid that overlaps the lower part of the tube 14.

Заполнение внутренней полости камеры 7 диэлектрической жидкостью производитс через клапан 18 при открытом отверстии 19. После по в-, лени диэлектрической жидкости из отверсти 19 клапан 18 герметично уплотн етс . Заполнение внешней полости камеры 7 диэлектрической жидкостью производитс через клапан 20 при открытом отверстии 21. После по влени диэлектрической жидкости из отверсти 21 клапан 20 герметично уплотн етс .Заполнение внешней полости камеры 8 диэлектрической жидкостью производитс через отверстие 22 при открытом отверстии 13. После по влени диэлектрической жидкости из отверсти 13 необходимо герметично уплотнить отверсти 13, 19/ 21 и 22, Заполнение электродвигтел 1 с устройством гидрозащиты дозированным объемам т желой барьер ной жидкости производитс через отверстие 23.The internal cavity of the chamber 7 is filled with the dielectric fluid through the valve 18 with the aperture 19 open. After injecting the dielectric liquid from the opening 19, the valve 18 is hermetically sealed. The outer cavity of chamber 7 is filled with dielectric fluid through valve 20 with an open hole 21. After the dielectric fluid appears from hole 21, valve 20 is hermetically sealed. The outer cavity of chamber 8 is filled with dielectric fluid through hole 22 with an open hole 13. After dielectric appears liquids from the hole 13 it is necessary to hermetically seal the holes 13, 19/21 and 22; Filling of the electric motor 1 with a hydroprotection device to the dosed volumes of heavy barrier fluid takes place through the opening 23.

Электродвигатель 1 с устройстве дл гидравлический завдты работает следукадим образсм.The electric motor 1 with the device for hydraulic works is following up.

При включении электродвигател диэлектрическа жидкость в камерах 7 и 8 нагреваетс и увеличиваетс в объеме. Увеличение объема диэлектрической жидкости в камерах 7 и 8 компенсируетс за счет деформации д 3 и 4, при этом диафрагмы отход т от своего первоначального положени в сторону наружной стенки корпуса устройства 2. Избыточное давление в камерах 7 и 8 регулирует сбрасывающими клапанами 15 и 16. Увеличение объема диэлектрической жидкости в камере 8 компенвируетс счет выталкивани из трубок 14 и 11 барьерной жидкости и диэлектрической жидкости во внешнюю среду. В первоначальной стадии электродвигатель 1 работает с избыточным давлением в камере . 7 по отношению к давлению в камере в.When the motor is turned on, the dielectric fluid in chambers 7 and 8 heats up and increases in volume. The increase in the volume of dielectric fluid in chambers 7 and 8 is compensated for by the deformation of g 3 and 4, while the diaphragms move from their original position towards the outer wall of the casing of the device 2. The overpressure in chambers 7 and 8 is regulated by resetting valves 15 and 16. Increase the volume of the dielectric fluid in the chamber 8 is compensated for by pushing the barrier fluid and the dielectric fluid out of the tubes 14 and 11 into the external environment. In the initial stage, the electric motor 1 operates with an overpressure in the chamber. 7 with respect to the pressure in the chamber.

Поверхности трени уплотнений 5, 6 и 12 смазываютс за счет расхода диэлектрической жидкости, поступающей иэ камер 7 и 8 под действием центробежной силы торцовых уплотнений и избыточного давлени в камерах 7 и 8.The friction surfaces of the seals 5, 6 and 12 are lubricated by the consumption of the dielectric fluid entering the chambers 7 and 8 under the action of the centrifugal force of the mechanical seals and the overpressure in the chambers 7 and 8.

При раоходе диэлектрической жидкости через торцовые уплотнени 5 и 6 давление в камерах 7 и 8 ураэновешиваетс . в это врем расход диэлектрической жидкости через торцовые уплотнени 5 и 6 незначительный , вследствие отсутстви перепада давлений между полост ми камер 7 и 8, а поверхности трени смазываютс установившимс споем ди- .When the dielectric fluid flows through the face seals 5 and 6, the pressure in the chambers 7 and 8 is uraniated. At this time, the flow rate of the dielectric fluid through the end seals 5 and 6 is insignificant, due to the absence of a pressure differential between the cavities of chambers 7 and 8, and the friction surfaces are smeared with a fixed di- and seam.

Claims

1. DEVICE FOR HYDRAULIC PROTECTION OF SUBMERSIBLE OIL FILLED. MOTOR, consisting of. shaft, mechanical seals, housing, chambers, hydraulically interconnected sequentially with holes made in the flanges at the installation site of the mechanical seals, the inner chambers are filled with dielectric fluid of the electric motor, and the outer one has a heavy barrier fluid that is in contact with the environment, which differs in order to increase reliability, a flexible diaphragm is installed in the inner chambers between the mechanical seals and the housing, covering the shaft, and in the upper part of each of the chambers, between the flexible diaphragm and the flange, a relief valve is installed, while the device is equipped with an additional mechanical seal installed in the flange between the outer and inner chambers, and tubes installed in the holes of the flanges that separate the inner chambers and the outer chamber from the inner one, and having a height not less than the height of the mechanical seals.

2. The device according to claim 1, wherein the lower end of the tube installed in the hole of the flange between the outer and inner chamber is in contact with the bottom of the latter, while said tube is filled with a barrier fluid.