Узел токоввода погружного электродвигателя Советский патент 1992 года по МПК H02K5/22 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в погружных маслозаполненных электродвигателях, предназначенных для привода центробежных, винтовых и других насосов для добычи жидкости из скважин, межпласто- вой закачки, а также в забойных двигателях для бурения скважин.

Известна конструкция узла токоввода погружного электродвигателя, включающего кабельную часть с запрессованными в ее эластичную колодку хилами кабеля и колодку из жесткого изоляционного материала,

установленную в отверстии корпуса электродвигателя,

Герметичность полости электродвигателя со стороны узла токоввода обеспечивается после соединения контактных элементов колодки и кабельной части при помощи кольцевого эластичного элемента, поджимаемого корпусом кабельной части узла.

Однако известные конструкции характеризуются недостаточной надежностью и нетехнологичностью. Это обусловлено использованием в кабельной части неразъемного уплотнения жил кабеля при их

V|

4Ь

i44 0

Ю

запрессовке в эластичную колодку кабельной части, например, в процессе вулканизации, а для герметизации узла токоввода в корпусе электродвигателя - кольцевых элементов. При эксплуатации электродвигате- ля кабельная часть и контактные элементы испытывают осевые и радиальные нагрузки, вызывающие деформации, разрушающие неразъемное соединение жил кабеля с эластичной колодкой и нарушающие гермети- зацию.

Известна конструкция узла токоввода погружного электродвигателя, в котором жилы кабеля заключены в составную эластичную изоляционную колодку конусной формы, где для них выполнены каналы. Колодка обжимается наружным металлическим кожухом, прикрепляемым к боковой стенке углубления в верхней части электродвигателя.

Герметичность полости электродвигателя со стороны узла токоввода обеспечивается путем уплотнения жил кабеля эластичной колодкой, а самого узла токоввода - с помощью колец, расположенных в отверстии корпуса электродвигателя в торце углубления. Соединение контактов жил кабеля с выводами обмотки производится в полости электродвигателя. Для изолирования оголенных проводников жил кабеля в месте их соединения с обмоткой используются трубки и изоляционные ленты.

Однако известная конструкция также характеризуется недостаточной надежностью и нетехнологичностью вследствие ис- пользования составной колодки и необходимости изолирования жил кабеля и мест их соединения с обмоткой специальными материалами вручную, а также необходимостью уплотнения всего узла относительно корпуса двигателя с помощью уплотнительных колец, расположенных на составной колодке.

Обязательное выполнение электрического контактного соединения жил кабеля и выводов обмотки до сборки узла токоввода также усложняет технологию сборки.

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция узла токоввода погружного электродвигателя, выполненная из кабельной части, в полом фланце которой размещается эластичная колодка, взаимодействующая с упорными шайбами, установленными со стороны внешнего и внутреннего торцов колодки. Эластичная колодка уплотняет жилы кабеля, которые пропущены через отверстия в ней и заканчиваются стержневыми контактными элементами. Выводы обмотки соединены с ответными в виде гильз контактными элементами, размещенными на концевом участке в колодке из жесткого изоляционного материала. Указанная колодка упирается в упор, образованный в отверстии корпуса электродвигателя. Участок соединения контактных элементов между собой герметизируется специальными средствами, включающими эластичный элемент, охватывающий каждый контактный элемент кабельной части и взаимодействующий с упорной шайбой, размещенной со стороны внешнего торца эластичной колодки кабельной части, а также кольцевой уплотнитель- ный элемент на полом корпусе.

Недостатками известной конструкции являются низкая надежность и сложность сборки. Это обусловлено тем, что средства герметизации участка соединения контактных элементов и колодка из жесткого изоляционного материала не обеспечивают герметизацию соединений контактных элементов со стороны полости электродвигателя. Кроме того, необходимость осевого крепления контактных элементов в виде гильз, выводов обмотки в колодке из изоляционного материала с определенной ориентацией относительно кабельной части требует предварительной сборки колодки, усложняет ее конструкцию и увеличивает ее габариты.

Необходимость обеспечения сжатия средств герметизации в кабельной части предопределяет увеличение длины изоляционной колодки и наличие кольцевых проточек на ее наружном торце.

Целью изобретения является повышение надежности при одновременном упрощении технологии сборки.

Поставленная цель достигается тем, что в узле токоввода погружного электродвигателя, содержащем кабельную часть, включающую полый корпус с фланцем, в котором размещена эластичная колодка, взаимодействующая с упорными шайбами, установленными со стороны внешнего и внутреннего торцов колодки, через отверстия которой пропущены жилы кабеля, соединенные с контактными элементами, взаимодействующими с ответными контактны viH элементами, соединенными с выводами обмотки и размещенными на концевом участке в колодке из жесткого изоляционного материала, установленной в отверстии корпуса электродвигателя, имеющем упор, средства герметизации участка соединения контактных элементов между собой, включающие эластичный элемент, охватывающий каждый контактный элемент кабельной части и взаимодействующий с упорной j-уайбой, размещенной со стороны внешнего торца эластичной колодки кабельной части, контактные элементы, соединенные с жилами кабеля, выполнены в виде разрезных гильз, контактные элементы, соединенные с выводами обмотки, - в виде стержней, установленных в колодке из жесткого изоляционного материала с выступанием за ее пределы, в зоне, примыкающей к указанной колодке, на каждом стержневом контакте закреплен кольцевой уплотнительный элемент, при этом эластичный элемент средств герметизации выполнен с возможностью охвата по длине гильзы и кольцевых уплот- нительных элементов.

Выполнение разрезных гильз в кабельной части внутри эластичного элемента средств герметизации позволяет образовать герметичную полость для каждой контактной пары в процессе сборки и получить гарантированное обжатие стержневого контакта.

Выполнение стержневых контактных элементов на выводах обмотки и наличие на них кольцевых уплотнительных элементов упрощает изоляционную колодку до вида упорной шайбы. Помимо герметизации контактных пар со стороны полости двигателя кольцевые уплотнительные элементы на стержневых контактах фиксируют их в осевом направлении. Отпадает необходимость предварительной сборки изоляционной колодки и средств герметизации в корпусе двигателя.

Предлагаемая конструкция сокращает глубину отверстия под узел токоввода в корпусе двигателя.

На фиг.1 представлен узел токоввода с разъемным уплотнением жил кабеля, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, с неразъемным уплотнением жил кабеля; на фиг, 3 - сечение А-А на фиг. 1.

Узел токоввода для погружного электродвигателя содержит эластичную колодку 1 для уплотнения жил 2 кабеля 3, электрические контактные пары, образованные разрезными гильзами 4 и стержневыми контактами 5, соединенными соответственно с жилами 2 кабеля и выводами 6 обмотки электродвигателя, а также составную упорную колодку 7 из жесткого изоляционного материала. Стержни 5 установлены в упорной колодке 7 с выступами за ее пределы. Для герметизации участка соединения контактных элементов между собой используется эластичный элемент 9, охватывающий каждую гильзу 4 кабельной части узла токоввода.

Эластичный элемент 9 может быть выполнен как одно целое с эластичной колодкой 1. Эластичный элемент 9 помимо

упорной колодки 7 ограничен промежуточной шайбой 10, а по длине выполнен с возможностью одновременного охвата гильз 4 и кольцевых уплотнительных элементов 11,

закрепленных на каждом стержневом контакте.

Кольцевые уплотнительные элементы 11 могут быть выполнены прессованием или образованы элементами - жила и втулки,

0 которые устанавливаются в канавках на стержневых контактах (не показаны). В верхней части корпуса 12 погружного электродвигателя выполнено отверстие 13, в котором узел токоввода может дополни5 тельно уплотняться с помощью кольцевого уплотнительного элемента 14.

Кольцевой элемент 14 располагается в канавке, выполненной на фланце 15. Последний закрепляется на корпусе 12 по0 гружного электродвигателя с помощью болтов 16 Замкнутый объем, ограниченный в собранном узле токоввода шайбой 10 и колодкой 7, а также стенками отверстия 13, выбран меньшим чем объем эластичного

5 элемента 9 средств герметизации, ограниченный шайбой 10 и охватывающий по длине гильзы 4 на величину, определяющую усилие обжатия элементом 9 гильз 4, которые выбираются расчетным путем. Колодка

0 7 со стержневыми контактами 5 устанавливается в отверстии 13 до упора в корпус 12 электродвигателя.

Отверстие 13 может быть выполнено в

5 торце углубления 17 верхней части корпуса электродвигателя (фиг.1) или непосредственно на торце электродвигателя, например, при использовании в забойных электродвигателях (фиг.2). Уплотнение жил

0 2 кабеля 3 производится в кабельной части токоввода

Кабельная часть токоввода (фиг.1), в которой осуществляется разъемное уплотнение жил 2 кабеля 3, включает полый корпус

5 18, в котором располагается изоляционная эластичная колодка 1, выполненная в виде цилиндра и ограниченная упорной шайбой 19, контактирующей с упорным буртом 20 в отверстии корпуса 18, и армированная шай0 бой 10, упор 21 для которой образован в отверстии фланца 15 крепления. В эластичной колодке 1, выполненной совместно с элементом 9, имеются продольные ступенчатые отверстия по числу жил, в которые

5 устанавливаются жилы 2, скрепленные с гильзами 4. В отверстиях с большим диаметром располагаются жилы 2, а с меньшим диаметром - гильзы 4.

В продольных отверстиях шайбы 10, являющихся продолжением отверстий в эла

стичной колодке 1, образованы упоры 22 для изоляции жил кабеля.

Корпус 18 неподвижно соединен с фланцем 15. Место соединения корпуса 18 и фланца 15 уплотнено эластичным кольцом 23. Для дополнительного жесткого закрепления брони и жил кабеля 3 и исключения прямого контакта окружающей жидкости с колодкой 1 полость 24 корпуса 18 через специальное отверстие 25 заполнена гермети- ком, например специальными эпоксидными смолами.

На торце эластичного элемента 9 в продольных отверстиях под гильзы 4 выполнены расточки 26 под кольцевые уплотни- тельные 31е-12нть, 11 Элемент 9, охватывающий гильзы 4 и элементы 11, выступает по длине за фланец 15. Колодка 7, шайбы 10 и 19 могут быть выполнены прессованием из изоляционных пластмасс. В качестве материала колодки 1 и элемента 9 могут быть использованы диэлектрические эластичные материалы, например резины.

Сборку токоввода осуществляют следующим образом.

Производят разделку конца кабеля 3 и припаивают к проводникам жил 2 кабеля гильзы 4.

При сбоке кабельной части с разъемным уплотнением жил 2 кабеля (фиг.1) в отверстие корпуса 18 протаскивают жилы 2 кабеля с гильзами 4 и производят предварительную отгибку жил. Колодка 1 и элемент 9, армированные шайбой 10, в которой имеются продольные ступенчатые отверстия, изготовлены совместно заранее. В отверстие фланца 15 устанавливаются колодка 1 с элементом 9 до упора шайбы 10 в упор 21, при этом элемент 9 кабельной части выступает за торец фланца 15, и уплотнительное кольцо 23. Шайба 19 одевается на жилы 2 кабеля 3 с гильзами 4 и устанавливается в отверстие корпуса 18 до упора 20, Жилы 2 кабеля с гильзами 4 вводят в отверстия колодки 1 и подтягивают корпус 18 к фланцу 15 до соприкосновения изоляции жил 2 кабеля 3 с упором 22 в шайбе 10. Производят стягивание и закрепление корпуса 18 и фланца 15 до соприкосновения их опорных плоскостей, например, при помощи полых винтов (не показаны), в которых располагаются болты 16. При этом происходит сжатие части колодки 1 между шайбами 19 и 10, а также стенками отверстия фланца 15 и корпуса 18 и, как следствие, уплотнение жил 2 кабеля 3 и корпуса 18 кабельной части токоввода. Элемент 9, имеющий заданный объем, охватывает гильзы 4 и не сжат. На фланец 15 одевают уплотнительное кольцо 14, спрессовывают кабельную часть в сборе со стороны фланца 15, а затем производят пайку брони кабеля 3 к корпусу 18 и заполнение полостей 24 герметиком.

При расположении узла токоввода в отверстии 13 на торце электродвигателя (фиг,2) возможно выполнение неразъемного уплотнения жил кабеля в процессе прессования колодки 1 и элемента 9, армированных шайбой 10, совместно с жилами 2

0 кабеля 3, на которых закреплены гильзы 4. Колодка 1 и элемент 9 по наружному диаметру выполняются ступенчатыми, элемент 9 имеет больший диаметр чем колодка 1 для создания объема, обеспечивающего

5 при сжатии заданное усилие обжатия гильз 4,

В процессе сборки двигателя выводные концы 6 со стержневыми контактами 5 выводятся в отверстие 13, на них одевается

0 составная колодка 7, и контакты 5 в сборе с колодкой 7 устанавливаются в отверстие 13 до упора в корпус 12 электродвигателя.

При соединении кабельной части узла токоввода к двигателю она подается в осе5 вом направлении в отверстие 13, при этом стержневые контакты 5 входят в гильзы 4, а элементы 11 устанавливаются в расточках 26 продольных отверстий элемента 9 кабельной части. Фланец 15 кабельной части

0 скрепляется болтами 16 с корпусом 12 электродвигателя, происходит сжатие элемента 9 в замкнутом объеме, ограниченном колодкой 7, шайбой 10 и стенкой отверстия 13 и обжатие гильз 4 заданным усилием. В про5 цессе работы электродвигателя эластичная колодка 1 и элемент 9 воспринимают осевые и радиальные усилия, вызывающие деформации, и компенсируют их, создавая оптимальные условия для кольцевого

0 уплотнительного элемента 14. Одновременно элемент 9 кабельной части поддерживает заданное усилие обжатия гильзами 4 стержневых контактов 5 и герметизирует узел токоввода в отверстии 13 корпуса 12

5 электродвигателя.

Предлагаемая конструкция узла токоввода обеспечивает уплотнение жил кабеля и токоввода в отверстии корпуса электродвигателя на большой длине с помощью

0 сж1 .маемых колодки и эластичного элемента средств герметизации, при этом создаются дополнительно оптимальные условия работы кольцевого уплотнительного элемента во фланце крепления токоввода, который дуб5 лирует уплотнение эластичного элемента средств герметизации. Одновременно с этим, эластичный элемент средств герметизации, охватывая гильзы, обеспечивает заданное усилие обжатия стержней гильзами не только за счет конструктивного выполнения контактной пары, а и благодаря взаимосвязи гильзы с элементом узла токоввода, сжимаемым в заданном объеме, меньшем, чем объем указанного элемента. В то же время в процессе создания заданного объема для сжатия элемента, охватывающего гильзы, обеспечивается изолирование полостей узла токоввода, где установлены контактные пары, от полости электродвигателя. Все это повышает надежность и обеспечивает поддержание постоянства переходного сопротивления контактных пар.

Формула изобретения Узел токоввода погружного электродвигателя, содержащий кабельную часть, включающую полый корпус с фланцем, в котором размещена эластичная колодка, взаимодействующая с упорными шайбами, установленными со стороны внешнего и внутреннего торцов колодки, через отверстия которой пропущены жилы кабеля, соединенные с контактными элементами, взаимодействующими с ответными контактными элементами, соединенными с выводами обмотки и размещенными на

концевом участке в колодке из жесткого изоляционного материала,установленной в отверстии корпуса электродвигателя, имеющем упор, средства герметизации участка соединения контактных элементов между собой, включающие эластичный элемент, охватывающий каждый контактный элемент кабельной части и взаимодействующий с упорной шайбой, размещенной со

стороны внешнего торца эластичной колодки кабельной части, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при одновременном упрощении технологии сборки, контактные элементы, соединенные

с жилами кабеля, выполнены в виде разрезных гильз, контактные элементы, соединенные с выводами обмотки, - в виде стержней, установленных в колодке из жесткого изоляционного материала с выступанием за ее

пределы, в зоне, примыкающей к указанной колодке, на каждом стержневом контакте закреплен кольцевой уплотнительный элемент, при этом эластичный элемент средств герметизации выполнен с возможностью

охвата по длине гильзы и кольцевых уплот- нительных элементов.

Область использования: электромаши2 - - -- -v-te построение, подсоединение кабеля питания к погружному маслозаполненному электродвигателю для привода центробежных, винтовых и других насосов. Сущность изобретения: средства герметизации узла токо- ввода в отверстии корпуса электродв.игате- ля содержат эластичный элемент, охватывающий гильзы контактных пар в кабельной части, а также кольцевые уплотни- тельные элементы, закрепленные на стержневых контактах, упирающихся в шайбу, в упор установленную в отверстии корпуса электродвигателя. В процессе сборки эластичным элементом средств герметизации на большой длине уплотняется узел то- коввода в отверстии корпуса двигателя, совместно с кольцевыми элементами на стержневых контактах каждая контактная пара изолируется от окружающей среды и полости двигателя, усилие обжатия каждой контактной пары постоянно из-за замкнутости объема, ограничивающего эластичный элемент средств герметизации. 3 ил. f fe

П 25Ч 19 К 96

Ч г-ыЬд&аб&УХЯ /

А фиг,1

8

2

15 14 W /5 95 / / / / /

16

4 12 11 Фиг.1

А-А

Фив.З

6

1