ПОГРУЖНОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК ДЛЯ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2014 года по МПК F04B47/06 F04D13/10 F04B49/06 F04D15/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к погружным электроприводам насосных установок, предназначенным для откачки текучей среды из глубинных скважин.

В таких установках в ряде случаев оказывается целесообразным размещение электронных устройств непосредственно вблизи погружного электродвигателя. Это могут быть как элементы телеметрии, так и силовые электронные элементы для коммутации цепей электродвигателя.

Известен погружной электронный блок, содержащий защитный внешний корпус цилиндрической формы, закрытый с торцов соответственно основанием и головкой, элементы электронной схемы, размещенные в герметичном отсеке, гермовводы, служащие для электрического соединения электронной схемы с цепями электродвигателя, а также контактный электрический разъем (см. например, «Инструкцию по монтажу погружных блоков серии БП-103М» на сайте: www.irz/ru/products/3/18).

Наличие негерметичного защитного корпуса и дополнительного герметичного отсека обуславливает низкую степень использования объема корпуса. Это не позволяет применить эту конструкцию для создания силовых электронных блоков, предназначенных для подачи питания на обмотки погружного электродвигателя.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Технический результат достигается тем, что погружной электронный блок, содержащий защитный внешний корпус цилиндрической формы, закрытый с торцов соответственно основанием и обращенной к двигателю головкой, элементы электронной схемы, размещенные в герметичном отсеке, гермовводы, служащие для электрического соединения электронной схемы с цепями электродвигателя, контактный электрический разъем, согласно изобретению снабжен шасси, имеющим сегментообразное поперечное сечение и выполненным из материала с высокой тепло- и электропроводностью, шасси установлено с возможностью теплового контакта его цилиндрической поверхности с внутренней поверхностью корпуса, силовые элементы электронной схемы, в особенности силовые электронные модули, установлены на плоской поверхности шасси и электрически связаны с гермовводами, а узлы соединения корпуса с основанием и головкой выполнены герметичными с возможностью выдерживать высокое давление, образуя с внутренним объемом корпуса, основанием и головкой герметичный отсек.

Такая конструкция позволяет максимально использовать внутренний объем корпуса для установки элементов электронной схемы, обеспечивает передачу выделяемого силовыми элементами тепла в окружающую корпус пластовую жидкость.

Для удобства монтажа гермовводы установлены в торцевой части головки, первая группа контактных элементов разъема электрически связана с гермовводами и установлена в изоляционной колодке, механически связанной с основанием, вторая группа контактных элементов электрически соединена с элементами электронной схемы и установлена в колодке, механически связанной с шасси.

Для надежного теплового контакта между шасси и корпусом концы шасси снабжены устройством для механического прижатия цилиндрической поверхности шасси к внутренней поверхности корпуса. Прижимающее устройство на конце шасси, обращенном к головке, выполнено в виде клинообразной в осевом сечении проточки на поверхности основания, обращенной к корпусу, и клинообразного в осевом сечении выступа на шасси, а прижимающее устройство на конце шасси, обращенном к основанию, может быть выполнено в виде распорного устройства, например резьбового либо эксцентрикового, между корпусом и шасси.

Гарантированное совмещение контактов разъема при сборке обеспечивается тем, что шасси снабжено направляющим штырем, а в основании выполнено ответное отверстие, штырь и отверстие ориентированы относительно контактов разъема, длина штыря выбрана так, чтобы при сборке он входил в отверстие раньше, чем соприкасаются контакты разъема.

На чертежах представлена конструкция погружного блока.

На фиг.1 изображен продольный разрез блока, на фиг.2 - поперечный разрез блока.

Корпус 1 с головкой 2 и основанием 3 образуют замкнутый герметичный отсек, в котором размещены элементы конструкции и электронной схемы блока. Герметичное соединение головки и основания с корпусом обеспечивается клиновидными в сечении кольцами 4 из мягкого металла. Герморазъем состоит из проводящего стержня 5, запрессованного в изолятор 6. Конусность внешней поверхности изолятора выбрана такой, что с увеличением давления сила прижатия изолятора к металлу возрастает, чем обеспечивается герметичность при больших значениях давления пластовой жидкости.

На проводящие стержни 5 навинчиваются гильзы 7, размещенные в отверстиях колодки 8, закрепленной на головке 2. Ответные контакты 9 размещены на колодке 10, закрепленной на шасси 11.

Электрическая связь между контактами колодки 10 и электронными элементами 12 обеспечивается проводами 13.

В головку 2 запрессован направляющий штырь 14, второй конец которого в собранном положении размещается в отверстии 15 шасси 11.

Клиновидный в сечении выступ 16 шасси 11 в собранном состоянии размещается в ответной проточке 17 головки 2.

На конце шасси 11, обращенном к основанию 3, размещается устройство для прижатия шасси к корпусу 1. Оно состоит из болта 18 с головкой 19, резьбовая часть которого ввернута в резьбовое отверстие 20 шасси 11. Болт удерживается от отворачивания контргайкой 21. Упругая прокладка 22 служит для компенсации разницы в коэффициенте температурного расширения корпуса 1 и шасси 11.

Сборка погружного блока осуществляется следующим образом.

На головке 2 монтируются герморазъемы и колодка 8. На стержни 5 герморазъемов навинчиваются гильзы 7. На шасси 11 монтируются все элементы электронной схемы, а также колодка 10 с размещенными в ней контактами 9, соединительные провода 13. Вкручивается болт 18 на достаточную глубину, контргайка 21 размещается выше ее рабочего положения.

Перед установкой шасси цилиндрическую поверхность шасси и/или область внутренней поверхности корпуса по линии направляющего стержня целесообразно смазать теплопроводящей пастой.

На головку 2 устанавливается герметизирующее кольцо 4. Головка 2 вворачивается в корпус 1 с усилием, достаточным для герметичного соединения с корпусом 1.

При установке шасси 11 в корпус 1 первым в отверстие 15 шасси входит направляющий штырь 14, обеспечивая правильное взаимное положение контактов 7 и 9 разъема.

Для обеспечения хорошего теплового контакта между шасси и корпусом 1 необходимо создать достаточное осевое усилие, чтобы клиновидный выступ 16 шасси вошел в проточку 17 на головке 2.

Болт 18 выворачивают до соприкосновения его головки с корпусом 1 и затем до создания необходимого усилия прижатия шасси 11 к корпусу 1. Заворачивается контргайка 21.

Устанавливается упругая прокладка 22, на основание устанавливается герметизирующее кольцо 4, заворачивается основание 3.

Как правило, после сборки проводятся испытания блока на герметичность. Для этого блок помещают в камеру, в которой создаются рабочие температура и давление. Отсутствие изменений давления в течение длительного промежутка времени свидетельствует о герметичности блока.

Погружной электронный блок может быть использован для управления погружным электродвигателем. Он содержит корпус 1 цилиндрической формы, закрытый с торцов основанием 3 и обращенной к двигателю головкой 2, элементы электронной схемы, размещенные в герметичном отсеке, гермовводы, служащие для электрического соединения электронной схемы с цепями электродвигателя, и контактный электрический разъем из контактов 7, 9. Блок снабжен шасси 11, имеющим сегментообразное поперечное сечение и выполненным из материала с высокой тепло- и электропроводностью. Шасси 11 установлено с возможностью теплового контакта с внутренней поверхностью корпуса 1. Силовые элементы 12 электронной схемы, в особенности силовые электронные модули, установлены на плоской поверхности шасси 11 и электрически связаны с гермовводами. Узлы соединения корпуса 1 с основанием 3 и головкой 2 выполнены герметичными с возможностью выдерживать высокое давление, образуя с внутренним объемом корпуса 1, основанием 3 и головкой 2 герметичный отсек. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Погружной электронный блок, содержащий защитный внешний корпус цилиндрической формы, закрытый с торцов соответственно основанием и обращенной к двигателю головкой, элементы электронной схемы, размещенные в герметичном отсеке, гермовводы, служащие для электрического соединения электронной схемы с цепями электродвигателя, контактный электрический разъем, отличающийся тем, что он снабжен шасси, имеющим сегментообразное поперечное сечение и выполненным из материала с высокой тепло- и электропроводностью, шасси установлено с возможностью теплового контакта его цилиндрической поверхности с внутренней поверхностью корпуса, силовые элементы электронной схемы, в особенности силовые электронные модули, установлены на плоской поверхности шасси и электрически связаны с гермовводами, а узлы соединения корпуса с основанием и головкой выполнены герметичными с возможностью выдерживать высокое давление, образуя с внутренним объемом корпуса, основанием и головкой герметичный отсек.

2. Погружной электронный блок по п.1, отличающийся тем, что гермовводы установлены в торцевой части головки, первая группа контактных элементов разъема электрически связана с гермовводами и установлена в изоляционной колодке, механически связанной с основанием, вторая группа контактных элементов электрически соединена с элементами электронной схемы и установлена в колодке, механически связанной с шасси.

3. Погружной электронный блок по п.1 или 2, отличающийся тем, что концы шасси снабжены устройством для механического прижатия цилиндрической поверхности шасси к внутренней поверхности корпуса, причем прижимающее устройство на конце шасси, обращенном к головке, выполнено в виде клинообразной в осевом сечении проточки на поверхности головки, обращенной к внутренней поверхности корпусу, и клинообразного в осевом сечении выступа на шасси, а прижимающее устройство на конце шасси, обращенном к основанию, выполнено в виде распорного устройства, например резьбового, между корпусом и шасси.

4. Погружной электронный блок по п.1 или 2, отличающийся тем, что шасси либо головка снабжены направляющим штырем, а в головке либо в шасси выполнены ответные отверстие, штырь и отверстие ориентированы относительно контактов разъема, длина штыря выбрана так, чтобы при сборке он входил в отверстие раньше, чем соприкасаются контакты разъема.

5. Погружной электронный блок по п.3, отличающийся тем, что шасси либо головка снабжены направляющим штырем, а в головке либо в шасси выполнены ответные отверстие, штырь и отверстие ориентированы относительно контактов разъема, длина штыря выбрана так, чтобы при сборке он входил в отверстие раньше, чем соприкасаются контакты разъема.