Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя Советский патент 1992 года по МПК H02K5/10 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности оно касается гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей, предназначенных для привода насосов, используемых в нефтяной промышленности для добычи нефти с пластовой жидкостью.

Известно устройство для гидравлической защиты погружного электродвигателя (авт. ев, Мг 436415, кл. Н 02 К 5/12), которое содержит гидравлический компенсатор и протектор, разделенный диафрагмой и торцовым уплотнением на валу на внутреннюю полость, заполненную трансформаторным маслом, и внешнюю, заполненную густым маслом.

Вторым уплотнением, герметизирующим внешнюю полость протектора, служит набивной сальник

Набивной сальник в процессе работы быстро выходит из строя, и пластовая жидкость поступает непосредственно к торцовому уплотнению, В результате торцовое уплотнение начинает работать в неблагоприятных условиях пластовой жидкости и ме- ханических абразивных частиц, что сокращает срок службы электродвигателя

Кроме того, наличие двух видов масла для заполнения протектора неудобно с эксплуатационной точки зрения.

Указанный недостаток устранен в протекторах, внутренняя и внешняя полости которых заполнены трансформаторным маслом.

Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненно- го электродвигателя (см. книгу Казак А.С. и др. Погружные бесштанговые насосы дЛя добычи нефти, М.: Недра, 1973, с.36, рис.76), которое состоит из гидравлического компенсатора, размещенного в нижней части электродвигателя, и протектора, установленного в его верхней части.

Протектор содержит вал с верхним и нижним торцовыми уплотнениями и корпус, герметично разделенный эластичной диафрагмой на заполненные маслом внутреннюю и внешнюю камеры. При этом внешняя

камера разделена ниппелем на верхнюю и нижнюю сообщающиеся между собой части.

Недостаток данного устройства заключается в том, что в случае выхода из строя верхнего торцового уплотнения, которое работает в наиболее тяжелых условиях контакта с пластовой жидкостью, последняя вместе с механическими примесями попадает непосредственно к нижнему торцовому уплотнению, которое герметизирует внутреннюю полость протектора и, соответственно, полость электродвигателя. Ухудшаются условия работы нижнего торцового

уплотнения, в результате чего сокращается срок службы гидрозащиты и электродвигателя в целом.

Цель изобретения - повышение надежности и ресурса работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в верхней части внешней камеры протектора установлена перегородка с дополнительным торцовым уплотнением вала, разделяющая верхнюю часть внешней камеры

протектора на верхнюю и нижнюю полости, а в перегородке укреплена труба, нижний конец которой расположен с зазором относительно верхнего торца ниппеля, на котором коаксиально валу герметично vкреплен

кожух. При этом верхний конец кожуха расположен с зазором относительно перегородки.

На чертеже представлена схема предложенного устройства для гидравлической

защиты.

Устройство состоит из гидравлического компенсатора 1 с эластичной диафрагмой 2, который укреплен в нижней части электродвигателя 3, и протектора 4, установленного

в его верхней части.

В корпусе 5 протектора размещена эластичная диафрагма 6, которая совместно с торцовыми уплотнениями 7 и 8, установлен- ными на валу 9, разделяет протектор на внутреннюю камеру 10, сообщенную с полостью электродвигателя, и внешнюю каме- ру11.

Внешняя камера 11 ниппелем 12 разделена на верхнюю и нижнюю части, которые сообщаются между собой посредством канала 13. В свою очередь, верхняя часть внешней камеры протектора перегородкой 14 с дополнительным торцовым уплотнением 15 разделена на верхнюю полость 16 и нижнюю полость 17. В перегородке 14 укреплена труба 18. Ее нижний конец расположен с зазором относительно верхнего торца ниппеля 12. На ниппеле 12 коаксиаль- но валу 9 герметично укреплен кожух 19, между верхним концом которого и перегородкой 14 имеется зазор. Посредством дополнительного торцового уплотнения 15, трубки 18 и кожуха 19 в полости 17 образован гидрозатвор.

Впускной обратный клапан 20 служит для сообщения внешней камеры 11, в случае падения давления в ней, с пространством скважины. Трубка 21, установленная вдоль внутренней поверхности корпуса 5, соединяет полости над и под диафрагмой 6 в случае, когда последняя прилегает к стенкам корпуса (данное положение на чертеже показано пунктиром). Упорный подшипник 22 предназначен для восприятия осевой нагрузки вала.

Устройство работает следующим образом. При включении электродвигателя мае- ло, его заполняющее, нагревается и увеличивается в объеме. Изменение объема компенсируется за счет деформации эластичной диафрагмы 2 компенсатора 1. В процессе работы происходит утечка масла через торцовые уплотнения. По мере расхода масла диафрагма 6 протектора расширяется (показано пунктиром), а диафрагма 4 компенсатора складывается.

После полного расхода масла из диаф- рагмы 4 компенсатора наступает второй период работы устройства, когда используются компенсационные возможности диафрагмы 6 протектора.

Верхнее торцовое уплотнение 7 работа- ет в тяжелых условиях из-за непосредственного контакта с пластовой жидкостью, в которой присутствуют механические примеси. Поэтому оно в большей степени подвержено износу.

Достоинством предложенного устройства является то, что в случае проникновения пластовой жидкости через верхнее торцовое уплотнение 7 она не может мигрировать по валу 9 к нижнему торцовому уплотнению 8, являющемуся основной защитой электродвигателя от попадания в него воды. Этому препятствует гидрозатвор, который образован в верхней части внешней камеры протектора перегородкой 14 с дополнительным торцовым уплотнением 15, трубкой 18 и кожухом 19. Проникшая через уплотнение 7 пластовая жидкость задерживается торцовым уплотнением 15 и отводится по трубке 18 в полость 17 и далее по каналу 13 - в нижнюю часть внешней камеры 11 протектора, где она скапливается и отстаивается.

Пластовая жидкость лишь тогда вступает в контакт с нижним торцовым уплотнением 8, когда ее уровень в полости 17 достигает верхнего края кожуха 19.

Устранение непосредственного контакта нижнего торцового уплотнения с пластовой жидкостью в случае ее попадания через верхнее уплотнение 7 позволяет продлить время работы нижнего уплотнения в среде чистого масла и, благодаря этому, повысить надежность и продолжительность работы гидрозащиты и электродвигателя в целом.

Формула изобретения

Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, состоящее из гидравлического компенсатора, размещенного в нижней части электродвигателя, и протектора, установленного в нижней части электродвигателя, и протектор, установленного в верхней части электродвигателя и содержащего вал с верхним и нижним торцовыми уплотнениями и корпус, герметично разделенный эластичной диафрагмой на заполненные маслом внутреннюю камеру и внешнюю камеру, разделенную ниппелем на верхнюю и нижнюю сообщающиеся между собой части, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и ресурса работы, в верхней части внешней камеры протектора установлена перегородка с дополнительным торцовым уплотнением вала, разделяющая верхнюю часть внешней камеры протектора на верхнюю и нижнюю полости, а в перегородке укреплена труба, ее нижний конец расположен с зазором относительно верхнего торца ниппеля, на котором коакси- ально валу герметично укреплен кожух, при этом верхний конец кожуха расположен с зазором относительно перегородки.

Использование: в электромашиностроении. Сущность изобретения: устройство состоит из гидравлического компенсатора 1 с эластичной диафрагмой 2, который укреплен в нижней части электродвигателя 3, и протектора 4, установленного в его верхней части. В корпусе 5 протектора размещена эластичная диафрагма 6, разделяющая протектор на внутреннюю камеру 10 и внеш ГТ