УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2002 года по МПК H02K5/12 H02K5/132 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в электроприводах погружных насосных агрегатов для подъема жидкости из скважин.

Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащее корпус, вал, внешнюю, среднюю и нижнюю камеры, расположенные вдоль оси вала. Камеры образованы торцовыми уплотнениями, фланцами (ниппелями) и корпусом. В средней и нижней камерах герметично закреплены диафрагмы, разделяющие их на задиафрагменные и внутридиафрагменные полости, причем задиафрагменная полость средней камеры гидравлически соединена с внешней камерой, связанной с затрубным пространством, с помощью специально проложенной трубки для отвода избыточного количества масла, возникающего в маслозаполненном электродвигателе при нагреве в процессе работы [1].

Недостатком известного технического решения является то, что при изготовлении и сборке устройства для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя возникают сложности технологического характера, связанные с необходимостью прокладки трубки для отвода избыточного количества масла через ряд сопрягающихся деталей.

Кроме того, при спуске устройства в скважину, в момент соприкосновения с пластовой жидкостью, возникает гидравлический удар, который, в данном случае, напрямую, по трубке, будет действовать на диафрагму и элементы ее крепления, а это может привести к нарушению герметичности крепления диафрагмы и, как следствие, к выходу из строя устройства гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя в целом.

При работе погружного агрегата, возникающая вибрация, нередко приводит к разрушению креплений трубки, что снижает надежность работы устройства гидравлической защиты электродвигателя.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в повышении технологичности при изготовлении устройства для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, повышении надежности во время работы и предотвращении воздействия гидравлического удара при спуске в скважину.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, состоящем из корпуса, вала, верхней камеры, расположенной вдоль оси вала между верхним и промежуточным ниппелями, внутри которой на опоре герметично закреплена диафрагма, разделяющая камеру на задиафрагменную и внутридиафрагменную полости, задиафрагменная полость гидравлически связана с затрубным пространством посредством канала, образованного сообщающимися между собой двумя отверстиями, выполненными в верхнем ниппеле, одно из которых проходит в радиальном направлении и связано с затрубным пространством, а другое отверстие проходит в осевом направлении и через кольцевую канавку в верхнем ниппеле, совмещенную с кольцевой канавкой в опоре диафрагмы, сообщено с продольным отверстием, выполненным в опоре диафрагмы, сообщающимся через радиальное отверстие, выполненное в опоре диафрагм, с нижней частью задиафрагменной полости верхней камеры, при этом совмещенные друг с другом, кольцевые канавки в верхнем ниппеле и в опоре диафрагмы загерметизированы резиновыми кольцами.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид устройства для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя.

Устройство для гидравлической защиты размещено между насосом и электродвигателем и состоит из основания 1, головки 2, сдвоенного торцового уплотнения 3, торцового уплотнения 4, установленных последовательно на валу 5, верхней камеры 6 и нижней камеры 7. Верхняя камера 6 образована корпусом 8, верхним ниппелем 9 и промежуточным ниппелем 10, а нижняя камера 7 образована корпусом 11, промежуточным ниппелем 10 и нижним ниппелем 12. Обе камеры 6, 7 размешены вдоль вала 5 и внутри каждой из них установлены диафрагмы 13 и 14, выполненные в виде боченкообразных пластичных элементов. Диафрагма 13 разделяет верхнюю камеру 6 на внутридиафрагменную полость 15 и задиафрагменную полость 16, а диафрагма 14 разделяет нижнюю камеру 7 на внутридиафрагменную полость 17 и задиафрагменную полость 18. Диафрагмы 13 и 14 герметично закреплены своими основаниями на опорах 19 и 20. В каналах верхнего ниппеля 9 и среднего ниппеля 10 установлены обратные клапаны 21 и 22, обеспечивающие поступление масла в задиафрагменные полости 16 и 18 соответственно верхней камеры 6 и нижней камеры 7.

Вдоль вала, в ниппелях 9, 10, 12 и в опорах 19, 20 диафрагм выполнены каналы, по которым масло поступает в полость гидрозащиты, заполняя их. Для отвода воздуха и части масла из полости гидрозащиты в затрубное пространство, образованное обсадной колонной скважины (на чертеже не показано) и корпусом 8, в верхнем ниппеле 9 выполнено отверстие 23 с пробкой. Задиафрагменная полость 16 верхней камеры 6 гидравлически сообщена с затрубным пространством посредством канала, который образован радиальным отверстием 24, осевым отверстием 25 и кольцевой канавкой 26, выполненными в верхнем ниппеле 9, и радиальным отверстием 27, продольным отверстием 28 и кольцевой канавкой 29, выполненными в опоре 19 диафрагмы 13. Кольцевые канавки 26 и 29 совмещены между собой и загерметизированы резиновыми кольцами 30.

Перед спуском в скважину устройство гидравлической защиты вместе с электродвигателем заполняют трансформаторным маслом, которое, проходя по каналу вдоль вала 5 и радиальным каналам в опоре 20, поступает в внутридиафрагменную полость 17, а через обратный клапан 22 в задиафрагменную полость 18 нижней камеры 7. Далее, по продольному каналу в промежуточном ниппеле 10, масло поступает в полость, прилегающую к торцовому уплотнению 4, по каналу вдоль оси вала в внутридиафрагменную полость 15 и через обратный клапан 21 в задиафрагменную полость 16 верхней камеры 6. Из задиафрагменной полости 16 масло проходит по продольному каналу в верхнем ниппеле 9 в полость, прилегающую к сдвоенному торцовому уплотнению 3. Заполнение маслом производится до тех пор, пока весь воздух не вытеснится через отверстие 23, после чего отверстие 23 закрывают пробкой. Одновременно масло заполняет канал, постоянно связывающий задиафрагменную полость 16 верхней камеры 6 с затрубным пространством, который образован отверстиями 27, 28 и канавкой 29, выполненными в опоре 19, и соединенные через канавку 26 с отверстиями 25, 24, выполненными в ниппеле 9.

Работает устройство гидравлической защиты следующим образом. При включении электродвигателя масло, заполняющее его полости, нагревается и, расширяясь в объеме, перетекает в устройство гидравлической защиты. Возникшее при этом избыточное давление передается во все полости устройства гидравлической защиты, заполненные маслом, и доходит до задиафрагменной полости 16 верхней камеры 6. Под воздействием давления масло начинает вытекать из задиафрагменной полости 16 в затрубное пространство по каналу, образованному радиальным отверстием 27, продольным отверстием 28 и канавкой 29, выполненными в опоре 19, и канавкой 26, осевым отверстием 25 и радиальным отверстием 24, выполненными в верхнем ниппеле 9, до тех пор, пока давление во всех полостях устройства гидравлической защиты и электродвигателя не выравнится.

При остановке электродвигателя происходит обратный процесс движения масла. За счет уменьшения объема при остывании, масло перетекает из устройства гидравлической защиты в электродвигатель. При этом по каналу, связывающему задиафрагменную полость 16 верхней камеры 6 с затрубным пространством, в полость 16 поступает пластовая жидкость, под действием давления которой диафрагма 13 уменьшает объем внутридиафрагменной полости 15, и масло, вытесняясь из полости 15, перетекает по каналам устройства гидравлической защиты и выравнивает давление в электродвигателе.

Таким образом, предложенная конструкция гидравлической защиты обеспечивает надежную компенсацию изменения объема масла в электродвигателе, обусловленную температурными колебаниями во время работы и остановок погружного маслозаполненного электродвигателя. В то же время, за счет гидравлической связи задиафрагменной полости верхней камеры устройства гидравлической защиты с затрубным пространством, выполненной с помощью канала, описанного выше, устройство приобретает следующие преимущества:
- упрощается технология изготовления устройства и его сборка, так как отпадает необходимость в прокладке специальной трубки через сопрягающиеся узлы и детали устройства гидрозащиты;
- выполнение гидравлической связи задиафрагменной полости в устройстве гидравлической защиты с затрубным пространством в виде сочетания осевых и радиальных отверстий, обеспечивает гашение гидравлического удара, возникающего при спуске устройства в скважину и тем самым устраняет его разрушающее воздействие на основные узлы и детали устройства гидравлической защиты.

Источники информации
1. Описание к авторскому свидетельству 1494130 от 22.10.87, МПК⁴ Н 02 К 5/12.

Изобретение относится к области электротехники и используется в электроприводах погружных насосных агрегатов для подъема жидкости из скважин. Техническая задача от использования изобретения состоит в том, что обеспечивает надежную компенсацию изменений объема масла в электродвигателе, обусловленных температурными колебаниями во время работы и остановок погружного маслозаполненного электродвигателя, предотвращает воздействие гидравлического удара при спуске в скважину, упрощает технологию изготовления устройства гидравлической защиты и его сборку. Сущность изобретения заключается в том, что задиафрагменная полость (16) верхней камеры (6) устройства гидравлической защиты связана с затрубным пространством каналом, который образован соединенными между собой радиальным и осевым отверстиями (23, 25), выполненными в верхнем ниппеле (9). Осевое отверстие (25) через совмещенные кольцевые канавки (26, 29), загерметизированные резиновыми кольцами (30), соединено с продольным отверстием (28), выполненным в опоре (19) диафрагмы (13), которое с другой стороны соединено радиальным отверстием (27) с нижней частью задиафрагменной полости (16) верхней камеры (6). 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащее корпус, вал, верхнюю камеру, расположенную вдоль оси вала и образованную корпусом, верхним и промежуточным ниппелями, внутри верхней камеры на опоре герметично закреплена диафрагма, разделяющая камеру на задиафрагменную и внутридиафрагменную полости, причем задиафрагменная полость гидравлически связана с затрубным пространством, отличающееся тем, что гидравлическая связь задиафрагменной полости верхней камеры с затрубным пространством выполнена посредством канала, образованного сообщающимися между собой двумя отверстиями, выполненными в верхнем ниппеле, одно из которых проходит в радиальном направлении и связано с затрубным пространством, а другое отверстие проходит в осевом направлении и через кольцевую канавку в верхнем ниппеле, совмещенную с кольцевой канавкой в опоре диафрагмы, сообщается с продольным отверстием, выполненным в опоре диафрагмы, сообщающимся через радиальное отверстие, выполненное в опоре диафрагмы, с нижней частью задиафрагменной полости верхней камеры. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцевая канавка в верхнем ниппеле и совмещенная с ней кольцевая канавка в опоре диафрагмы загерметизированы резиновыми кольцами.