ПОГРУЖНОЙ МАСЛОЗАПОЛНЕННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК H02K5/132 H02K5/10 H01R13/52 

Изобретение относится к электромашиностроению и касается погружных маслозаполненных электродвигателей для привода погружных насосов, используемых в нефтяной промышленности для добычи нефти.

Известна конструкция погружного маслозаполненного электродвигателя [1], в головке которого размещен кабельный ввод, состоящий из штепсельной вилки, корпус которой прикреплен к головке, а штыри соединены с кабелем, и штепсельной розетки, включающей колодку из диэлектрического материала и гильзы, соединенные с выводными проводами обмотки статора. Колодка и гильзы установлены негерметично, благодаря чему масло из двигателя проникает в полость между колодкой и корпусом вилки, что разгружает уплотнение кабельного ввода от перепада давлений при спуске установки в скважину.

Недостатком этой конструкции является то, что при монтаже электродвигателя на скважине совместно с гидрозащитой требуется значительное время на сборку, предварительную разгерметизацию всех составных узлов, последующие операции прокачки масла и проверку герметичности. Особенно это затруднительно при неудовлетворительных погодных условиях (дождь, снег, мороз) и отрицательно сказывается на качестве монтажа и надежности работы электродвигателя.

Известен погружной маслозаполненный электродвигатель [2], конструкция которого направлена на решение указанной выше проблемы. Этот двигатель содержит кабельный ввод, соединенный проводом с обмоткой, и устройство гидрозащиты, причем провод размещен во внутренних камерах гидрозащиты и сквозных каналах ее фланцев и при этом герметично установлен во внешнем фланце.

Недостаток этой конструкции заключается в том, что не обеспечено выравнивание давления между полостью двигателя и внутренней полостью кабельного ввода. Поэтому уплотнения кабельного ввода во время работы двигателя в скважине находятся под действием статического давления жидкости в скважине на глубине до 2500 м. Это может привести к протечке уплотнения, электропробою в кабельной муфте и выходу двигателя из строя. Кроме того, установка гидрозащиты на одном валу с двигателем очень усложняет сборку и проведение их испытаний.

Известен погружной маслозаполненный электродвигатель [3], содержащий головку, в которой размещен кабельный ввод, состоящий из штепсельной вилки, корпус которой прикреплен к головке, а штыри соединены с кабелем, и штепсельной розетки, включающей колодку из диэлектрического материала и гильзы, соединенные с выводными проводами обмотки статора. При этом колодка и гильзы установлены герметично. Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким аналогом к заявленному изобретению и принято за прототип.

Недостатком этого устройства является то, что внутренняя полость кабельной муфты не сообщается с полостью двигателя. Поэтому кабельный ввод во время работы установки в скважине испытывает перепад давления, достигающий в нефтяной скважине 200 - 250 кг/см², что может привести к разгерметизации ввода, попаданию в него скважинной жидкости, электропробою и пожару в двигателе.

Условия эксплуатации погружных двигателей требуют технологию сборочных операций на скважине, которая исключала бы необходимость разгерметизации двигателя и гидрозащиты, дозаправку их маслом и опрессовку.

Целью настоящего изобретения является увеличение надежности работы двигателя за счет повышения качества монтажных работ благодаря созданию такой конструкции погружного электродвигателя, которая позволит осуществлять процесс его сборки с гидрозащитой, заполнение маслом и проверку герметичности в условиях цеха. При монтаже на скважине производится лишь пристыковка кабельной части ввода.

Поставленная цель достигается предлагаемым электродвигателем, содержащим головку, в которой размещен кабельный ввод, состоящий из штепсельной вилки, корпус которой прикреплен к головке, а штыри соединены с кабелем, и штепсельной розетки, включающей колодку из диэлектрического материала и гильзы, соединенные с выводными проводами обмотки статора, при этом колодка и гильзы установлены герметично. Отличительной особенностью предлагаемого двигателя является то, что в колодке выполнено сквозное осевое отверстие, в котором размещен перепускной клапан для сообщения и разобщения полости электродвигателя с полостью, ограниченной корпусом вилки и колодкой. Перепускной клапан выполнен в виде подпружиненного штока, верхний конец которого упирается в корпус штепсельной вилки (1 вариант), или в виде пробки из упругого материала (2 вариант).

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид двигателя, собранного с гидрозащитой; на фиг. 2 и 3 в увеличенном масштабе показаны два варианта конструкции узла кабельного ввода.

Электродвигатель 1 имеет головку 2, к которой прикреплен протектор 3 гидрозащиты. Компенсатор 4 гидрозащиты крепится к основанию двигателя. В головке 2 размещен кабельный ввод, который состоит из штепсельной вилки 5, корпус 6 которой винтами (не показаны на чертеже) крепится к головке 2, а штыри 7 соединены пайкой с жилами плоского кабеля, и штепсельной розетки, включающей колодку 8 из диэлектрического материала и гильзы 9. К гильзам присоединены выводные провода 10 обмотки статора. Вилка герметизируется резиновым кольцом 11, а розетка - кольцами 12 и 13.

В колодке 8 выполнено сквозное осевое отверстие 14, в котором установлен перепускной клапан, служащий для сообщения и разобщения внутренней полости электродвигателя с полостью 15, ограниченной корпусом вилки 6 и колодкой 8.

В первом варианте (фиг. 2) перепускной клапан выполнен в виде подпружиненного штока 16. Верхний конец штока при пристыкованной вилке 5 упирается в дно корпуса 6, в результате клапан оказывается в открытом положении. При съеме вилки 5 шток 16 под действием пружины перемещается вверх, разобщая полость 15 от полости двигателя.

Во втором варианте (фиг. 3) перепускной клапан выполнен в виде пробки 17 из эластичного материала. Натяг при установке пробки 17 в отверстии 18 рассчитан на высоту столба масла в протекторе, установленном над двигателем. При повышении давления масла пробка выталкивается, и полость 15 соединяется с внутренней полостью электродвигателя.

Работа устройства описана ниже.

Сборка электродвигателя с гидрозащитой, заправка их маслом и опрессовка производятся в условиях цеха. На кабельный ввод вместо вилки 5 устанавливается транспортировочная крышка (на чертеже не показана).

На скважине снимают транспортировочную крышку и присоединяют вилку 5 кабельного ввода, герметизируя его кольцом 11. После снятия транспортной крышки перепускной клапан находится в закрытом положении, что препятствует вытеканию масла из двигателя и протектора.

После присоединения вилки 5 верхний конец штока 16 (фиг.2) упирается в дно корпуса 6, перемещается вниз и перепускной клапан открывается, сообщая внутреннюю полость двигателя с полостью 15, которая заполняется маслом.

Во втором варианте предложенного устройства открытие перепускного клапана и соответственно сообщение полости 15 с полостью двигателя происходит после погружения двигателя в скважину. Под действием увеличивающегося статического давления пластовой жидкости в скважине, которое через компенсатор передается маслу, заполняющему двигатель, пробка 17 выталкивается из отверстия 18, и полость 15 заполняется маслом. Оба варианта выполнения перепускного клапана обеспечивают выравнивание давления в полости 15 с давлением жидкости в скважине. В результате кабельный ввод не испытывает перепада давлений, что гарантирует его надежную герметизацию и длительную работоспособность.

Применение предложенного изобретения благодаря возможности проводить монтажные операции электродвигателя и гидрозащиты в цеху, а не в сложных полевых условиях скважины значительно сокращает время проведения монтажа на скважине, повышает качество монтажа и надежность работы погружной установки в целом.

Использованные источники
1. Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. М.: Недра, 1968 г., стр. 131, рис. 103, стр. 137, рис. 105.

2. Патент РФ N 2046508, кл. H 02 K 5/12, 1995 г.

3. Патент США N 4042847, кл. H 02 K 5/12, нац.кл. 310/87, 1977 г.

Использование: в погружных маслозаполненных электродвигателях для привода погружных насосов, используемых в нефтяной промышленности для добычи нефти. Технический результат заключается в увеличении надежности работы двигателя за счет повышения качества монтажных работ. Электродвигатель содержит головку, в которой размещен кабельный ввод. Он состоит из штепсельной вилки, корпус которой прикреплен к головке. Штыри соединены с кабелем и штепсельной розеткой. Она содержит колодку из диэлектрического материала и гильзы, соединенные с выводными проводами обмотки статора. При этом колодка и гильзы установлены герметично. Сущность изобретения состоит в том, что в колодке выполнено сквозное осевое отверстие. В нем размещен перепускной клапан для сообщения и разобщения полости электродвигателя с полостью, ограниченной корпусом вилки и колодкой. Перепускной клапан выполнен в виде подпружиненного штока, верхний его конец упирается в корпус штепсельной вилки, или в виде пробки из эластичного материала. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Погружной маслозаполненный электродвигатель, содержащий головку, в которой размещен кабельный ввод, состоящий из штепсельной вилки, корпус которой прикреплен к головке, а штыри соединены с кабелем, и штепсельной розетки, включающей колодку из диэлектрического материала и гильзы, соединенные с выводными проводами обмотки статора, при этом колодка и гильзы установлены герметично, отличающийся тем, что в колодке выполнено сквозное осевое отверстие, в котором размещен перепускной клапан для сообщения и разобщения полости электродвигателя с полостью, ограниченной корпусом вилки и колодкой. 2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что перепускной клапан выполнен в виде подпружиненного штока, верхний конец которого упирается в корпус штепсельной вилки. 3. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что перепускной клапан выполнен в виде пробки из эластичного материала.