компенсатор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя

Формула изобретения

Компенсатор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащий головку с фланцем для соединения с электродвигателем, эластичную диафрагму, герметично прикрепленную к головке, и перепускной клапан, который установлен в головке компенсатора для соединения и разделения внутренних полостей электродвигателя и компенсатора, отличающийся тем, что перепускной клапан выполнен в виде подпружиненного поршня-золотника и установлен таким образом, что одна из торцевых поверхностей поршня-золотника связана посредством канала с внутренней полостью диафрагмы, а боковая поверхность поршня-золотника соединена с внутренней полостью электродвигателя и отделена от внутренней полости диафрагмы уплотнительным кольцом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности, оно касается гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей, предназначенных для привода погружных насосов, используемых для добычи нефти и промышленных йодобромных вод.

При конструировании гидрозащит первоочередными задачами являются обеспечение надежности и снижение трудоемкости монтажных работ в процессе заполнения маслом и опрессовки электродвигателя перед спуском его в скважину.

Известен компенсатор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя (патент N 2050669), содержащий эластичную непроницаемую для пластовой жидкости, нефтестойкую диафрагму. Компенсатор расположен в нижней части электродвигателя, а диафрагма заключена в корпус, снабженный отверстиями для сообщения с пластовой жидкостью.

Диафрагма герметично крепится к головке компенсатора, в которой расположен поршень со стопором, фиксирующим плунжер в разобщенном положении каналов, соединяющих полости в электродвигателе и компенсаторе.

При погружении смонтированного с электродвигателем компенсатора под уровень жидкости в скважину на глубину 20-30 м поршень под действием давления сжимает воздух в полости между поршнем и крышкой, перемещается и освобождает плунжер. Плунжер под действием сжатой пружины перемещается и открывает сообщение между каналами компенсатора.

Недостаток конструкции этого компенсатора заключается в том, что соединение каналов обеспечивается двумя подвижными элементами.

Поршень гарантированно изменит первоначальное положение при избыточном давлении в подпоршневой зоне, а перемещение плунжера может быть нарушено при "заедании" уплотнительного кольца, коррозии посадочной поверхности цилиндра и сломе пружины.

Кроме этого, имеются данные о том, что иногда стопор выходит из зацепления от сотрясения или толчков и плунжер открывает сообщение каналов в процессе монтажа.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, повышение надежности устройства и упрощение монтажа электродвигателя и компенсатора.

Указанная цель достигается тем, что перепускной клапан выполнен в виде подпружиненного поршня-золотника, который установлен в головке компенсатора таким образом, что одна из торцевых поверхностей поршня-золотника связана посредством канала с внутренней полостью диафрагмы, а боковая поверхность поршня-золотника соединена с внутренней полостью электродвигателя и отделена от внутренней полости диафрагмы уплотнительным кольцом.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором представлен компенсатор в разрезе.

Компенсатор содержит головку 1 с фланцем 2 для соединения с электродвигателем (на чертеже не показан), к головке 1 герметично крепиться эластичная диафрагма 3 снаружи защищенная корпусом 4, прикрепленным к головке 1 на резьбе. Диафрагма разделяет масло от пластовой жидкости в скважине, которая поступает в зазор между корпусом 4 и диафрагмой 3 через отверстия 5.

В головке 1 размещен корпус перепускного клапана 6 уплотненный резиновыми кольцами 7. Внутри корпуса перепускного клапана 6 расположен поршень-золотник 8, уплотненный по цилиндрической поверхности корпуса клапана резиновыми кольцами 9.

Поршень-золотник 8 находится в крайнем положении под усилием пружины 10 и имеет возможность передвигаться внутри корпуса перепускного клапана 6 при изменении внешнего давления в компенсаторе.

В поршне-золотнике 8 имеется отверстие, в котором расположен штифт 11, служащий для ориентирования поршня-золотника относительно корпуса перепускного клапана 6 при его перемещении. В этом же отверстии поршня-золотника 8 расположен фиксатор 12 и пружина, удерживающая фиксатор в крайнем положении.

В головке 1 имеется пробка 13 для закачки масла при подготовке компенсатора к монтажу. Пробка для выпуска воздуха при закачке масла на чертеже не показана.

Перед монтажом на скважине компенсатор заполняют маслом через отверстие под пробку 13. Пробка для выпуска воздуха при этом открыта. После окончания заполнения компенсатора маслом обе пробки закрываются.

Устройство работает следующим образом.

Полость 14, соединенная каналом 15 с внутренней полостью 16 диафрагмы 3 и полостью 17, соединенная с каналом 18, который при монтаже соединяется с внутренней полостью электродвигателя, разобщены нижней частью поршня-золотника 8, в котором установлено уплотнительное (разделяющее) кольцо 19.

При заполнении электродвигателя, соединенного с компенсатором, маслом и опрессовки внутренней полости электродвигателя их полости должны быть разобщены, что обеспечивается нахождением поршня-золотника 8 в крайнем положении.

После окончания монтажных работ погружной электронасосный агрегат опускается в скважину. В процессе спуска в скважину погружного агрегата он достигает уровня пластовой жидкости и погружается под уровень.

При погружении в пластовую жидкость на агрегат, включающий в себя компенсатор, начинает воздействовать гидростатическое давление столба жидкости.

Как только агрегат опустится на глубину 20-30 м давление жидкости через эластичную диафрагму 3 и канал 15 передается на поршень-золотник 8. Под действием давления поршень-золотник сжимает пружину 10 и перемещается вдоль корпуса до момента срабатывания фиксатора 12, который препятствует возвращению поршня-золотника в исходное положение при подъеме и демонтаже агрегата, что необходимо для сохранения целостности диафрагмы 3.

Полости 14 и 17 соединяются между собой, т.к. поршень-золотник 8 с уплотнительным кольцом 19 переместился. Таким образом внутренние полости электродвигателя и компенсатора соединяются.

Предлагаемая конструкция компенсатора обладает по отношению к известному следующими преимуществами:

1. Повышенная надежность за счет уменьшения количества подвижных элементов.

2. Гарантированное закрытое состояние при транспортировке компенсатора и при проведении монтажных работ.

3. Удобство сборки компенсатора при изготовлении и подготовке к монтажу.

Изготовленные опытные образцы компенсаторов показали работоспособность при проведении испытаний на стенде.

Подготовлена техдокументация для серийного производства.