устройство для гидравлической защиты погружного маслонаполненного электродвигателя

Формула изобретения

Устройство для гидравлической защиты погружного маслонаполненного электродвигателя, содержащее корпус, вал с опорными подшипниками, по меньшей мере две последовательно расположенные в осевом направлении камеры, разделенные между собой перегородками, каркас и размещенный на нем эластичный компенсатор, торцовые уплотнения, герметизирующую кольцевую щель между каркасом и валом, предохранительный клапан, отличающееся тем, что устройство снабжено отстойником, установленным в нижней камере, выполненным в виде цилиндра с радиальными перегородками, разделяющими его на отдельные герметичные секции, причем в каждой перегородке выполнены отверстия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в погружных маслонаполненных электродвигателях, предназначенных для привода погружных насосов при откачке жидкости из скважин.

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.

Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслонаполненного электродвигателя, содержащее вал, три последовательно расположенные вдоль вала камеры, подшипники, механические уплотнения и компенсатор [1].

Недостатком этого устройства является ненадежность эластичного элемента, большой габарит по длине, а также расходный принцип гидрозащиты.

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].

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 436415, Н 02 К 5/12, 1971 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 1429228, Н 02 К 5/12, 1987 г.