Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя Советский патент 1983 года по МПК H02K5/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в погружных маслоэаполненных электро двигателях, предназначенных для при вода центробежных, винтовых и др. насосов для добычи жидкости из сква жин, межпластовой закачки и т.д. Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненногр электродвигателя предназначено для предотвращения попадания плас|товой жидкости в полость электродви гателя, выравнивания давления и тепловых изменений рабочего объема масла во время периода пуска, работы 1Л остановки электродвигателя, Известен маслозаполненный электр двигатель, который для защиты от пр никновения пластовой жидкости снабжен компенсатором, размещенным в ни ней части электродвигателя и протек тором, установленным в верхней его части. Компенсатор состоит из корпуса и каркаса, к которому крепится гибкая диафрагма. Внешняя сторона д афрагмы компенсатора имеет непосред ственный контакт с окружеиощей жидкостью через отверстия в корпусе. Протектор состЬит из корпуса, разде ленного диафрагмой на две герметичные камеры, заполненные жидкостями, торцовых уплотнений и промежуточного вала для передачи вращения от электродвигателей к насосу. Вал протектора вращается в радиальных подшипниках скольжения и зафиксирован от перемещения в осевом направлении относительно неподвижной части посредством двухстороннего упорного подшипникаClj. Однако надежность и долговечность электродвигателя с известной гидравлической защитой недостаточно велика вследствие непосредственного контакта гибкой диафрагмы компенсатора с пластовой жидкостью, отсутствия последовательного дублирования элементов, обеспечивакших герметичность электродвигателя, непосредственного контакта пластовой жидкости с поверхностями торцовых уплотнений. Кроме того, компоновка электродв ателя неудобна из-за размещения компенсатора под электродвигателем, а протектора в верхней его части. части. Наиболее близким к предлагаемому по технической сяаности является устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, о стоящее из вала, торцовых уплотнений, корпуса, камер, связанных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцовых уплотнеНИИ, и внутренние из которых заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя, а во внешней имеется тяжелая барьерная жидкость, которая контактирует с окружающей средой t2 , Недостатком известной конструкции является отсутствие герметичности последовательно расположенных камер, предназначенных для уравновешивания давления и разделения пластовой и диэлектрической жидкостей, что снижает надежность устройства гидравлической защиты. Цель изобретения - повьошение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя,состоящем из вала, торцовых уплотнений, корпуса, камер, свя занных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во (фланцах в месте установки торцовых уплотнений, и внутренние из которых заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя, а во внешней имеется тяжелая барьерная жидкость, которая контактирует с окружающей средой,во внутренних камерах между торцовыми уплотнениями и корпусом установлена гибкая диафрагма,охватывающая вал, и в верхней части каждой из упомянутых камер между гибкой диафрагмой и фланцем установлен сбрасывающий клапан, при этом устройство снабжено дополнительным торцовым уплотнением, установленным во фланце между внешней и внутренней камерами, и трубками, установленными-в отверстиях фланцев, разделяющих внутренние камеры между . собой и внешнюю камеру от внутренней, и имеющими высоту не менее высоты торцовых уплотнений. Кроме того, нижний конец трубки, установленной в отверстии фланца между внешней и внутренней камерой, соприкасается с дном последней, при этсм упомянутая трубка заполнена барьерной жи цкостью. Выполнение камер с пом1маью гибких диафрагм, торцовых уплотне- , НИИ и корпуса позволяет обеспечить последовательную их работу без нарушения геЕЯиетичности. Установка сбрасывающих клапанов между диафрагмами и торцовыми уплотнениями обеспечивает последовательный сброс избыточного объема масла всех камер. В устройстве для защиты от проникновения пластовой жидкости по валу предусмотрено последовательное дублирование торцовых уплотнений, а камеры защищены гидрозатвором, образованным барьерной жидкостью.

который дублируется последователь но установленными диафрагмами.

Барьерная жидкость защищает верхнее торцовое уплотнение, а трубки, герметично установленные в. отверстиях фланцев корпуса, обеспечивают использование минимального объема барьерной жидкости. Трубка, контактирующая с дном внешней камера, заполненная барьерной жидкостью, обеспечивает защиту диафрагмы от непосредственного контакта с пластовой жидкостью. Таким образом увеличена надежность устройства.

На чертеже представлено предлагаемое устройство ..

Погружной маслозаполненный электродвигатель 1 содержит устройство 2 для гидравлической защиты, которое размещено со стороны рабочего конца BaJia электродвигателя 1, направленного вверх относительно поверхности земли. В корпусе устройства 2 разме-. щены гибкие диафрагмы 3 и 4, которые совместно с торцовымиуплотнениями 5 и 6 разделяют устройство на три последовательно расположенные герметичные камеры 7 и 8. Камеры 7 и 8 являются внутренними, а камера 9 - внешней. Гидравлическая связь между последовательными камерами 7-9 осуществляется через отверстия 10 во фланцах корпуса устройства 2. В атверстиях вдоль торцовых уплотнений установлены герметичные трубки 11 с ВЫСО1ОЙ не менее, ч&л высота торцовых уплотнений, находящихся в рабочем состоянии. Во внешней кемере 9 на вал последовательно с существующим торцовым уплотнением 6 устанавливается дополнительное торцовое уплотнение 12, гидравлически соединенное .с камерой 8 через отверстие 13, и трубка 14, которая расположена вдоль вала и диафрагмы 4 и контактирует с дном камеры 8. В устройстве ьюжет быть более двух внутренних камер, которые образуются аналогично камерам 7 и 8.

В корпусе устройства 2 между тордовьвии уплотнениями 5,6 и гибкими диафрагмами 3 и 4 установлены сбрасывгшшие клапаны 15 и 16, соединяющие полости 7 и 8 и вьшускающие из них жидкост в случае наличия избыточного давления в каждой из камер. За счет клапанов исктаочается создание больших избыточных давлений в камерах 7 и 8,а также воздействия этих давлений на диафрагмы;-- 3 и 4. Торцовое уплотнение 12 находится в тяжелой барьерной жидкости с удельным весом, превыяающим удельный вес пластовс)й жидкости 17. Камеры 7 и 8 заполнены диэлектрической жидкость1о. Кроме этого, в трубке 14 и на дне камеры 9 также находится барьерная жидкость, которая перекрывает нижнюю часть трубки 14.

Заполнение внутренней полости камеры 7 диэлектрической жидкостью производится через клапан 18 при открытом отверстии 19. После появ-, ления диэлектрической жидкости из отверстия 19 клапан 18 герметично уплотняется. Заполнение внешней полости камеры 7 диэлектрической жидкостью производится через клапан 20 при открытом отверстии 21. После появления диэлектрической жидкости из отверстия 21 клапан 20 герметично уплотняется.Заполнение внешней полости камеры 8 диэлектрической жидкостью производится через отверстие 22 при открытом отверстии 13. После появления диэлектрической жидкости из отверстия 13 необходимо герметично уплотнить отверстия 13, 19/ 21 и 22, Заполнение электродвигтеля 1 с устройством гидрозащиты дозированным объемам тяжелой барьер ной жидкости производится через отверстие 23.

Электродвигатель 1 с устройстве для гидравлический завдты работает следукадим образсм.

При включении электродвигателя диэлектрическая жидкость в камерах 7 и 8 нагревается и увеличивается в объеме. Увеличение объема диэлектрической жидкости в камерах 7 и 8 компенсируется за счет деформации д 3 и 4, при этом диафрагмы отходят от своего первоначального положения в сторону наружной стенки корпуса устройства 2. Избыточное давление в камерах 7 и 8 регулирует сбрасывающими клапанами 15 и 16. Увеличение объема диэлектрической жидкости в камере 8 компенвируется счет выталкивания из трубок 14 и 11 барьерной жидкости и диэлектрической жидкости во внешнюю среду. В первоначальной стадии электродвигатель 1 работает с избыточным давлением в камере . 7 по отношению к давлению в камере в.

Поверхности трения уплотнений 5, 6 и 12 смазываются за счет расхода диэлектрической жидкости, поступающей иэ камер 7 и 8 под действием центробежной силы торцовых уплотнений и избыточного давления в камерах 7 и 8.

При раоходе диэлектрической жидкости через торцовые уплотнения 5 и 6 давление в камерах 7 и 8 ураэновешивается. в это время расход диэлектрической жидкости через торцовые уплотнения 5 и 6 незначительный, вследствие отсутствия перепада давлений между полостями камер 7 и 8, а поверхности трения смазываются установившимся споем ди- .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, состояиее из. вала, торцовых уплотнений, корпуса, камер, связанных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцовых уплотнений, внутренние камеры заполнены диэлектрической жидкостью электроIi 1- -- Г7 ---::(;;:А; г .2 двигателя, а во внешней имеется тяжелая барьерная жидкость, которая контактирует с окружсиощей средой, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, во внутренних камерах между торцовыми уплотнениями и корпусом установлена гибкая диафрагма, охватывающая вал, и в верхней части каждой из упомянутых камер,между гибкой диафрагмой и фланцем,установлен сбрасывающий клапан, при этсм устройство снабжено до полнительным торцовым уплотнением,установленным во фланце между внешней и внутренней кгшерами, и трубками, установленными в отверстиях фланцев, разделяющих внутренние камеры между собой и внетанюю камеру от (Л внутренней, и высоту не менее высотыторцовых уплотнений. 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что нижний конец трубки, установленной в отверстии фланца между внешней и внутренней камерой, соприкасается с дном последней, при этом упомянутая трубка заполнена барьерной жидкостью.