ПОГРУЖНОЙ МАСЛОЗАПОЛНЕННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Советский патент 1974 года по МПК H02K5/12 

1

Изобретение относится к погрумсным маслозаполненным электродвигателям для привода насосов.

Известен вертикальный маслозаполненный электродвигатель, к нижней части которого подсоединен гидравлический компенсатор, а к верхней части - протектор, состоящий из корпуса, герметично разделенного диафрагмой на внутреннюю и внешнюю камеры, заполненные жидкостями, и промежуточного вала для передачи вращения от электродвигателя к насосу, имеющего уплотнительное устройство, концентрично расположенное в корпусе.

Однако надежность и долговечность такого электродвигателя недостаточно велики вследствие больщой утечки защитной жидкости через уплотнение и выхода из строя уплотнительных элементов при работе и при извлечении установки из скважины.

С целью повышения надежности и долговечности электродвигателя вращающаяся часть уплотнения зафиксирована в осевом направлении относительно его неподвижной части посредством двустороннего упорного подшипника, а в корпусе протектора размещен сбрасывающий клапан.

На чертеже показан предлагаемый электродвигатель в продольном разрезе.

Погружной маслозаполненный вертикальный электродвигатель 1 содержит гидравлический компенсатор 2, размещенный в части электродвигателя, и протектор 3, установленный в его верхней части.

В корпусе протектора 3 размещена гибкая диафрагма 4, которая совместно с уплотнительным устройством, установленным на валу 5 и состоящим из вращающейся части 6 и неподвижной части 7, разделяет протектор на две камеры 8 и 9.

Камера 8 является внутренней камерой и соединяется с внутренней полостью маслозаполненного электродвигателя 1, а камера 9-

внешней камерой и отделена от внутренней полости электродвигателя 1 гибкой диафрагмой 4 и уплотнительным устройством, установленным концентрично относительно вала 5 и корнуса протектора 3.

Подвижная часть уплотнительного устройства 6 соединена и вращается совместно с валом 5, а неподвижная его часть 7 установлена в корпусе протектора 3. В корпусе протектора 3 размещается клапан 10, через который поступает пластовая жидкость после расхода защитной жидкости, заполняющей камеру 9. Вдоль камеры 9 установлена трубка 11, которая является соединительным каналом между полостями над и

под диафрагмой 4, когда последняя прилегает

к стенкам корпуса протектора 3 {показано пунктиром на чертеже).

На валу 5 протектора устанавливается турбина 12, с помощью которой создается избыточное давление в протекторе 3. Вал 5 протектора размещается в подшипниках 13 и 14, закрепленных в корпусе протектора 3, на нем крепятся две пяты 15 и 16. Вал 5 протектора 3 соединен с валом 17 электродвигателя 1, при этом пята 16, упираясь в торец подшипника 13 не позволяет валу протектора подниматься, чем обеспечивается контакт в рабочей паре уплотнительного устройства и его надежная работа. Вал 5 протектора 3 соединяется также с валом 18 насоса 19. Пята 15 не позволяет при этом валу 5 перемещаться вниз, что обеспечивает качественный монтаж протектора 3, насоса 19, маслозаполненного электродвигателя 1 и нормальную работу уплотнительного устройства 6 и 7.

На валу 18 насоса 19 установлен упорный подшипник 20, воспринимающий осевую нагрузку от насоса, и набивное уплотнение 21.

В корпусе протектора 3 размещается сбрасывающий клапан 22, соединяющий камеру 9 с наружной средой и выпускающий защитную жидкость и газ из камеры 9 протектора 3 в эту среду в случае наличия избыточного давления.

В нижней части маслозаполненного электродвигателя 1 присоединен компенсатор 2 с гибкой емкостью 23.

Маслозаполненный электропривод работает следующим образом.

Маслозаполненный электродвигатель 1, гибкая емкость 23 компенсатора 2 и камеры 8, 9 протектора 3 заполняются защитной и смазывающей жидкостью, при этом диафрагма 4, прилегает к внутренней стенке корпуса протектора.

Электродвигатель 1 и камеры 8, 9 протектора 3 могут заполняться одной и той же или различными по вязкости защитными жидкостями.

В рассматриваемом нами примере камера 9 заполняется защитной жидкостью ббльщей вязкости, чем камера 8 и электродвигатель 1.

При включении маслозаполненного электродвигателя 1 вращение от вала 17 передается валу 5 протектора 3 и затем на вал 18 насоса 19.

Защитные жидкости, заполняющие электродвигатель 1 и камеры 8, 9 протектора 3, нагреваются и увеличиваются в объеме. Увеличение этого объема в электродвигателе 1 и камере 8 компенсируется за счет деформации гибкой емкости 23 компенсатора 2, а объема в камере 9 - за счет открывания сбрасывающего клапана 22, при этом гибкая диафрагма 4 отходит от своего первоначального положения, т. е. от внутренней стенки корпуса протектора 3 и выравнивает давление в камерах 8 и 9; давления в полостях над и под уплотнительным устройством.

Поверхность трения между подвижной частью уплотнительного устройства 6 и его неподвижной частью 7 смазывается за счет расхода защитной жидкости, поступающей и камеры 8 под действием центробежной силы и незначительной величины избыточного давления в камере 8.

За счет открывания клапана 22 исключается создание больших избыточных давлений в камере 9 и возможность обратного перетока

защитной жидкости больщей вязкости через уплотпительное устройство из камеры 9 в камеру 8, а также воздействие этих давлений на гибкий элемент 4 протектора 3.

Нри работе пята 16, опираясь на торец подщииника 13, фиксирует подвижную часть уплотнительного устройства 6 относительно его неподвижной части 7, что позволяет создавать необходимые величины удельного давления на поверхностях пары трения уплотнительного

устройства и необходимую величину расхода защитной жидкости, поступающей из камеры 8 через уплотнителыюе устройство.

Совместно с валом 5 протектора 3 вращается турбина 12 с лопастями, при этом в камере 8 создается избыточное давление, которое через гибкую диафрагму 4 передается в камеру 9. Вязкая жидкость, заполняющая эту камеру, поступает к подщипнику 20 и уплотнению 21.

Расход жидкости большей вязкости через набивное уплотнение 21 насоса 19 значительно превосходит расход через уплотнительное устройство жидкости меньщей вязкости, заполняющей электродвигатель 1 и камеру 8. В результате этого гибкая диафрагма 4 постепенно перемещается к наружным стенкам корпуса 3 за счет действия столба жидкости, находящейся в скважине, на гибкую емкость

23 компенсатора 2 и перемещения защитной жидкости из емкости 23 в камеру 8 протектора 3. После того, как из камеры 9 будет израсходована вся вязкая жидкость, через обратный клапан 10 начнет поступать пластовая жидкость в нижнюю часть камеры 9.

При поступлении пластовой жидкости в камеру 9 последняя служит отстойником, где происходит отделение пластовой воды и нефти; при этом нефть поднимается и поступает

к подшипнику 20.

По мере расхода защитной жидкости через уплотнительное устройство из камеры 8 гибкая диафрагма 4 начинает перемещаться в свое первоначальное положение за счет поступления пластовой жидкости через клапан 10 в камеру 9. Компенсация изменения объема защитной жидкости при этом во время пусков и остановок электродвигателя осуществляется с помощью как гибкой емкости 23,

так и диафрагмы 4.

После того, как весь запас защитной жидкости малой вязкости, находящейся в гибкой емкости 23 и камере 8, будет израсходован через уплотпительное устройство, цикл работы

электропривода в скважине заканчивается.

Величина же расхода в защитной жидкости через уплотнительное устройство 6 и 7, а следовательно, и весь цикл работы электродвигателя в Скважиие зависит от правильности положения подвижной части уплотнительного устройства 6, смонтированной на валу 5, относительно его неподвижной части 7, установленной в корпусе протектора 3, и величин давлений, действующих в полостях над и под уплотнительпым устройством, регулируемым клапанами 22 и 10, размещенными в корпусе протектора 3.

По окончанию цикла работы при извлечении установки из-под уровня жидкости в скважине давление во внутренней полости электродвигателя сначала резко снижается, а затем начинает расти за счет выделения из защитной жидкости газа, находивщегося во время работы установки в растворенном состоянии.

Это давление передается через гибкий элемент 23 и затем гибкую диафрагму 4 протектора 3 из камеры 8 и камеру 9, клапан 22 открывается и происходит сброс жидкости и газа из полости 9 во внещнюю среду. В случае прилегания диафрагмы 4 к наружной стенке

корпуса протектора 3 полости 8 и 9 сообщаются при открывании уплотнительного устройства. Сбрасывающий клапан 22 предохраняет узлы электродвигателя от повреждения, в частности гибкий элемент 23 компенсатора 2 от разрыва.

Предмет изобретения

Погружной маслозаполненный электродвигатель для привода насосов, в нижней части которого размещен гидравлический компенсатор, а в верхней части установлен протектор, содержащий корпус, герметично разделенный эластичной диафрагмой на внутреннюю камеру, заполпенную тем же маслом, что и полость электродвигателя, и внещнюю, заполненную защитной л идкостью, вал для передачи вращения от электродвигателя к насосу и торцевое уплотнение вала, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности и долговечности, вращающаяся часть упомянутого уплотнения зафиксирована в осевом направлении относительно его неподвижной части посредством двустороннего упорного подшипника, а в корпусе протектора размещен сбрасывающий клапан.

S-20

/«

К