УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК H02K5/10 H02K5/12 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности оно касается гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей, предназначенных для привода насосов, используемых в нефтяной промышленности для добычи нефти.

Одной из важнейших задач при создании гидрозащиты является повышение надежности работы торцовых уплотнений, препятствующих попаданию пластовой жидкости в масло электродвигателя.

Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, которое состоит из гидравлического компенсатора и протектора [1].

Протектор содержит вал с верхним и нижним торцовыми уплотнениями и корпус, герметично разделенный эластичной диафрагмой на заполненные маслом внутреннюю и внешнюю камеры.

Недостаток данного устройства заключается в том, что в случае выхода из строя верхнего торцового уплотнения, которое работает в наиболее тяжелых условиях контакта с пластовой жидкостью, последняя вместе с механическими примесями попадает непосредственно к нижнему торцовому уплотнению, ухудшая условия его работы и снижая срок службы.

Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, которое состоит из гидравлического компенсатора, размещенного в нижней части электродвигателя, и протектора, установленного в его верхней части [2]. Протектор содержит вал с последовательно установленными на нем верхним, средним и нижним торцовыми уплотнениями и эластичную диафрагму, размещенную после нижнего торцового уплотнения. При этом во внешней полости диафрагмы посредством среднего торцового уплотнения, а также специально установленных кожуха и трубки образован гидрозатвор, который препятствует непосредственному попаданию пластовой жидкости к нижнему торцовому уплотнению в случае ее прорыва через верхнее уплотнение.

Недостаток данного устройства заключается в том, что время, в течение которого нижнее торцовое уплотнение защищено от пластовой жидкости (после выхода из строя верхнего торцового уплотнения) ограничено объемом гидрозатворной камеры. Увеличение этой камеры приводит к увеличению габарита и массы протектора. Это ограничивает долговечность устройства.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности гидрозащиты.

Это достигается тем, что между средним и нижним торцовыми уплотнениями размещена дополнительная эластичная диафрагма, внутренняя полость которой сообщается с внешней полостью основной диафрагмы, а внешняя полость дополнительной диафрагмы сообщается с полостью между верхним и средним торцовыми уплотнениями.

На фиг.1 схематически изображен протектор; на фиг.2 - компенсатор.

Предлагаемое устройство для гидравлической защиты состоит из протектора 1, установленного, например, на фланцевых соединениях между электродвигателем 2 и насосом 3, и компенсатора 4, прикрепленного к нижнему фланцу электродвигателя 2. В компенсаторе 4 размещена эластичная диафрагма 5, внутренняя полость которой соединена каналом 6 в головке 7 компенсатора 4 с внутренней полостью электродвигателя.

Протектор 1 содержит вал 8 с последовательно установленными на нем верхним 9, средним 10 и нижним 11 торцовыми уплотнениями.

В корпусе 12 протектора после нижнего торцового уплотнения 11 размещена основная эластичная диафрагма 13, внутренняя полость 14 которой сообщена с полостью электродвигателя. Между средним 10 и нижним 11 торцовыми уплотнениями в корпусе 15 установлена дополнительная эластичная диафрагма 16. Внутренняя полость 17 дополнительной диафрагмы 16 посредством отверстий 18 в трубке 19 и канала 20 в ниппеле 21 сообщена с внешней полостью 22 основной диафрагмы 13.

Внешняя полость 23 дополнительной диафрагмы 16 сообщается каналом 24 с полостью 25 между верхним 9 и средним 10 торцовыми уплотнениями.

Перед монтажом на скважине внутренняя полость диафрагмы 5 компенсатора 4 заполняется маслом, однако не полностью. В ней оставляют незаполненный объем, равный тепловому расширению масла в двигателе при его работе.

Заполнение маслом полостей 22 и 17 протектора производится через клапан 26. При этом для выпуска воздуха служит отверстие, закрываемое затем пробкой 27. После заправки маслом клапан 26 герметично глушится.

Полости 23 и 25 заполняются маслом через обратный клапан 28. Воздух при этом выпускается через отверстие, закрываемое затем пробкой 29. Полость 14 заполняется маслом одновременно с заполнением маслом электродвигателя. При этом воздух выпускается через отверстие с пробкой 30.

Устройство работает следующим образом.

При включении электродвигателя 2 заполняющее его масло нагревается и вследствие этого увеличивается в объеме. Увеличение объема масла компенсируется за счет деформации эластичной диафрагмы 5 компенсатора 4: избыток масла выдавливается по каналу 6 в головке 7 компенсатора внутрь диафрагмы. При остановке электродвигателя масло остывает, уменьшается в объеме и происходит перемещение масла из диафрагмы 5 компенсатора в электродвигатель. Диафрагма 5 является не только компенсатором тепловых изменений, но и резервуаром масла, компенсирующим его утечки через торцовые уплотнения.

После полного расхода масла из диафрагмы 5 компенсатора наступает второй период работы устройства, когда используются компенсационные возможности эластичных диафрагм протектора.

Верхнее торцовое уплотнение 9 протектора находится в наиболее тяжелых условиях работы из-за непосредственного контакта с пластовой жидкостью, в которой присутствуют механические примеси. Оно в большей степени подвержено износу.

Достоинством предложенной конструкции гидрозащиты является то, что в случае проникновения пластовой жидкости через верхнее торцовое уплотнение, она не может мигрировать по валу к нижнему торцовому уплотнению 11. Этому препятствует дополнительная эластичная диафрагма 16 совместно со средним торцовым уплотнением.

Последовательное дублирование эластичных диафрагм и торцовых уплотнений позволяет увеличить время работы нижнего торцового уплотнения в среде чистого масла и благодаря этому повысить надежность и продолжительность работы гидрозащиты и электродвигателя в целом.

Сущность изобретения: гидрозащита содержит компенсатор 4, укрепленный в нижней части электродвигателя 2, и протектор 1, установленный в его верхней части. Благодаря тому, что между средним 10 и нижним 11 торцовыми уплотнениями размещена дополнительная эластичная диафрагма 16, внутренняя полость которой сообщается с внешней полостью основной диафрагмы 13, а внешняя полость дополнительной диафрагмы сообщается с полостью 25 между верхним 9 и средним 10 торцовыми уплотнениями, обеспечивается достижение поставленной цели. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, состоящее из гидравлического компенсатора, размещенного в нижней части электродвигателя, и протектора, установленного в его верхней части и содержащего вал с последовательно установленными на нем верхним, средним и нижним торцовыми уплотнениями и основную эластичную диафрагму, размещенную после нижнего торцового уплотнения в полости, сообщающейся с полостью электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, между средним и нижним торцовыми уплотнениями размещена дополнительная эластичная диафрагма, внутренняя полость которой сообщается с внешней полостью основной диафрагмы, а внешняя полость дополнительной диафрагмы сообщается с полостью между верхним и средним торцовыми уплотнениями.