УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2009 года по МПК H02K5/132 H02K5/12 

Область техники, к которой относится изобретение

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

Уровень техники

Известно 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 (Авторское свидетельство СССР N 1429228, Н02К 5/12, 1987 г.).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного решений, заключаются в наличии вала, корпуса и маслозаполняемой камеры.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении заявленного технического результата, заключается в том, что в процессе установки известного устройства для гидравлической защиты на объекте масло, которым это устройство до этого заполнили для проведения испытаний, самотеком выливается из устройства, так как для установки устройства на погружной электродвигатель необходимо снять с него нижний фланец, закрывающий устройство со стороны нижнего торца.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является 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 (Патент RU №2219640 С2, М. кл. Н02К 5/12, Н02К 5/132, опубликовано: 2003.12.20).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного решений, заключаются в наличии корпуса, вала с опорными подшипниками, по меньшей мере одной маслозаполняемой камеры.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в том, что в процессе установки известного устройства на объекте масло, которым это устройство до этого заполнили для проведения испытаний, самотеком выливается из устройства, так как для установки устройства на погружной электродвигатель необходимо снять с него нижний фланец, закрывающий устройство со стороны нижнего торца.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в сокращении времени, упрощении и повышении качества монтажа устройства для гидравлической защиты погружного электродвигателя на объекте, а также в экономии масла.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в соединении нижнего конца вала устройства гидравлической защиты с валом погружного электродвигателя с использованием эффекта шлюза, когда при подсоединении вала двигателя с нижним концом вала устройства для гидравлической защиты происходит потеря только того масла, которое находится в шлюзовом отсеке.

Достигается технический результат тем, что устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя содержит корпус, выполненный в виде полого цилиндра, вертикально ориентированного в рабочем положении устройства, вал, герметично установленный в корпусе по его оси при помощи опорных подшипников и выполненный с возможностью его соединения с валом электродвигателя, а также как минимум одну расположенную в корпусе маслозаполняемую камеру и шлюзовой отсек, который расположен в нижней части корпуса и гидравлически связан с упомянутой камерой посредством шлюзового канала с запорным устройством, выполненным с возможностью произвольного открывания и закрывания этого канала, при этом нижний конец упомянутого вала расположен в шлюзовом отсеке.

Достигается технический результат также тем, что запорное устройство содержит установленный в шлюзовом канале клапан, включающий седло и подпружиненный шток, рабочий конец которого выполнен с возможностью запирающего упора штока в седло для предотвращения потока масла из камеры в шлюзовой отсек, поперечное резьбовое отверстие, выполненное в корпусе и пересекающее шлюзовой канал в области рабочего конца штока, а также резьбовую пробку с шайбой, причем пробка выполнена с возможностью ввинчивания своей резьбовой частью в указанное резьбовое отверстие, а рабочий конец этой резьбовой части пробки выполнен с возможностью его силового взаимодействия с рабочим концом штока для предотвращения упора штока в седло, так что при ввинчивании пробки с шайбой рабочий конец резьбовой части пробки не входит в силовое взаимодействие со штоком клапана, а при ввинчивании пробки без шайбы рабочий конец резьбовой части пробки входит с силовое взаимодействие с рабочим концом штока.

Новые признаки заявленного технического решения заключаются в наличии шлюзового отсека, расположенного в нижней части корпуса и гидравлически связанного с упомянутой камерой посредством шлюзового канала с запорным устройством, выполненным с возможностью произвольного открывания и закрывания этого канала, при этом нижний конец упомянутого вала расположен в шлюзовом отсеке.

Перечень фигур чертежей

На фиг.1 схематично показан фрагмент (нижняя часть) устройства для гидравлической защиты с закрытым запорным устройством; на фиг.2 схематично показан фрагмент (нижняя часть) устройства для гидравлической защиты с открытым запорным устройством.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Устройство для гидравлической защиты (фиг.1 и 2) содержит корпус 1, выполненный в виде вертикально ориентированного в рабочем положении устройства полого цилиндра; вал 2, герметично установленный в корпусе 1 по его оси при помощи опорных подшипников (подшипники не показаны, а герметичность обеспечивается гидравлическим уплотнением 12 вала 1, препятствующим движению масла по валу) и выполненный с возможностью его соединения с валом погружного электродвигателя (двигатель не показан); как минимум одну расположенную в корпусе маслозаполняемую камеру (не показана); шлюзовой отсек 3, расположенный в нижней части корпуса 1 и гидравлически связанный с маслозаполняемой камерой посредством шлюзового канала 4 с запорным устройством 5, выполненным с возможностью произвольного открывания и закрывания канала 4. При этом нижний конец вала 2 расположен в шлюзовой камере 3.

Запорное устройство 5 может иметь различное исполнение. На фиг.1 и 2 показан оптимальный вариант выполнения запорного устройства, которое содержит установленный в шлюзовом канале 4 клапан, включающий седло 6 и подпружиненный в нижнем направлении шток 7 (пружина не показана). Рабочий (нижний) конец штока 7 выполнен с возможностью запирающего взаимодействия с седлом 6 для предотвращения потока масла из расположенной выше маслозаполняемой камеры (не показана) в шлюзовой отсек 3. Для этого рабочие поверхности седла 6 и нижнего конца штока 7 выполнены коническими с одинаковой конусностью. Кроме того, в корпусе 1 в области нижнего конца штока 7 выполнено поперечное резьбовое отверстие 8 с расширением 9. Запорное устройство также содержит резьбовую пробку 10 с шайбой 11. При этом пробка 10 выполнена с возможностью ввинчивания своей резьбовой частью в указанное резьбовое отверстие 8 и вхождением своей головкой в расширение 9, а рабочий конец резьбовой части пробки выполнен с возможностью его силового взаимодействия с рабочим концом штока 7 для предотвращения упора штока 7 в седло 6, так что при ввинчивании пробки 10 с шайбой 11 рабочий конец резьбовой части пробки не входит в силовое взаимодействие со штоком 7 клапана (клапан закрыт, фиг.1), а при ввинчивании пробки 10 без шайбы 11 рабочий конец резьбовой части пробки 10 входит в силовое взаимодействие с рабочим концом штока 7 (клапан открыт, фиг.2).

Использование устройства для гидравлической защиты заключается в следующем.

В процессе проведения испытаний устройства для гидравлической защиты его с нижнего торца закрывают фланцем со штуцером (фланец не показан), а вверху устанавливают электродвигатель. При этом пробка 10 ввернута в резьбовое отверстие 8 без шайбы 11, как показано на фиг.2, вследствие чего клапан (запорное устройство 5) открыт в любом направлении (пропускает масло вверх и вниз). Затем систему через штуцер в упомянутом фланце заполняют маслом и проводят необходимые испытания (в частности, проверяют систему на отсутствие утечек масла). После окончания испытаний электродвигатель снимают, верхний торец устройства закрывают крышкой, вывинчивают пробку 10 и устанавливают ее с шайбой 11, тем самым приводят запорное устройство 5 в закрытое положение (фиг.1). Штуцер упомянутого фланца также закрывают, а устройство для гидравлической защиты транспортируют на объект (нефтяная скважина) вместе с тем маслом, которое использовали для проведения испытаний.

На объекте (нефтяная скважина) монтаж системы, включающей погружной электродвигатель, устройство для гидравлической защиты и центробежный насос, ведут вертикально снизу вверх. Сначала вывешивают погружной электродвигатель, затем на него устанавливают устройство для гидравлической защиты, затем монтируют насос. При установке устройства для гидравлической защиты на погружной электродвигатель нижний фланец, закрывающий шлюзовую камеру 3 устройства, снимают, вследствие чего масло, которое ранее было использовано для проведения испытаний и находящееся в шлюзовом отсеке 3, самопроизвольно вытекает из шлюзового отсека. Количество вытекающего таким образом масла незначительно (примерно 150 г). Остальное масло, заполняющее весь объем устройства для гидравлической защиты (а это большая часть масла, а именно, более пяти литров), не вытекает из этого устройства благодаря запорному устройству 5. Далее устройство для гидравлической защиты устанавливают на погружной электродвигатель и соединяют нижний конец вала 2 устройства с валом погружного электродвигателя, при этом пробку 10 с шайбой 11 вывинчивают из отверстия 8. Далее проверяют колодку токоввода электродвигателя на герметичность соединения (чтобы через муфту не протекало масло) и фланцевое соединение устройства с электродвигателем, а заодно заполняют маслом шлюзовой отсек 3. Контроль заполнения шлюзового отсека 3 производят по вытеканию масла наружу через открытое отверстие 8 без пузырьков воздуха. После заполнения шлюзового отсека 3 в отверстие 8 ввинчивают пробку 10 без шайбы 11, вследствие чего пробка 10 своей головкой входит в расширение 9, а своим рабочим концом оказывает силовое воздействие на шток 7 и тем самым поднимает его вверх; клапан переходит в открытое состояние и масло может циркулировать в системе в обоих направлениях, т.е. вверх и вниз по шлюзовому каналу 4. При этом по валу 2 движение масла не происходит, так как вал установлен в корпусе 1 с гидравлическим уплотнением 12. Таким образом, благодаря упомянутому движению масла через шлюзовой канал 4 обеспечивается нормальная работа погружного электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в погружных маслонаполненных электродвигателях, предназначенных для привода погружных насосов при откачке жидкости из скважин. В предлагаемом устройстве, содержащем корпус (1), выполненный в виде полого цилиндра, вертикально ориентированного в рабочем положении устройства, вал (2), герметично установленный в корпусе (1) по его оси при помощи опорных подшипников и выполненный с возможностью его соединения с валом погружного электродвигателя, как минимум одну расположенную в корпусе (1) маслозаполняемую камеру, согласно данному изобретению, устройство содержит шлюзовой отсек (3), расположенный в нижней части корпуса (1) и гидравлически связанный с маслозаполняемой камерой посредством шлюзового канала (4) с запорным устройством (5), выполненным с возможностью произвольного открывания и закрывания шлюзового канала (4), а нижний конец вала (2) расположен в шлюзовом отсеке (3). Технический результат - сокращение времени, упрощение и повышение качества монтажа устройства для гидравлической защиты погружного электродвигателя на объекте, а также экономия масла. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащее корпус, выполненный в виде полого цилиндра, вертикально ориентированного в рабочем положении устройства, вал, герметично установленный в корпусе по его оси при помощи опорных подшипников и выполненный с возможностью его соединения с валом электродвигателя, а также как минимум одну расположенную в корпусе маслозаполняемую камеру, отличающееся тем, что оно содержит шлюзовой отсек, который расположен в нижней части корпуса и гидравлически связан с упомянутой камерой посредством шлюзового канала с запорным устройством, выполненным с возможностью произвольного открывания и закрывания этого канала, при этом нижний конец упомянутого вала расположен в шлюзовом отсеке.

2. Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя по п.1, в котором запорное устройство содержит установленный в шлюзовом канале клапан, включающий седло и подпружиненный шток, рабочий конец которого выполнен с возможностью запирающего упора штока в седло для предотвращения потока масла из камеры в шлюзовой отсек, поперечное резьбовое отверстие, выполненное в корпусе и пересекающее шлюзовой канал в области рабочего конца штока, а также резьбовую пробку с шайбой, причем пробка выполнена с возможностью ввинчивания своей резьбовой частью в указанное резьбовое отверстие, а рабочий конец этой резьбовой части пробки выполнен с возможностью его силового взаимодействия с рабочим концом штока для предотвращения упора штока в седло, так что при ввинчивании пробки с шайбой рабочий конец резьбовой части пробки не входит в силовое взаимодействие со штоком клапана, а при ввинчивании пробки без шайбы рабочий конец резьбовой части пробки входит с силовое взаимодействие с рабочим концом штока.