Магнитофугальный погружной поршневой насос Советский патент 1942 года по МПК F04B17/00 F04B47/00 H02K41/02 

МАГНИТОФУГАЛЬНЫЙ ПОГРУЖНОЙ ПОРШНЕВОЙ

Заявлено 23 сентября 1940 г. за .Ч 354бЬо Г i НТНГТ

Для эксплуатации нефтяных скважин с низким уровнем нефти необходим бесштанговый погружной лютор-насос. Применявшиеся до сего времени магнитофугальные индукционные двигатели-насосы шеют ряд недостатков. К главнейшим недостаткам относятся:

1)необходимость изменения нанравления движения сердечника в его крайних положениях, что обусловливает применение в самом двигателе специальных индикаторных устройств, воздействующих не реагирующее устройство главного тока, установленное на поверхности, отдельное для каждой насосной установки;

2)незначительные радиальные размеры магнитофугального двигателя и сердечника, требующие очень большой длины активной части статора и самого сердечника для создания необходимых тяговых усилий, в результате чего возникает необходимость секционирования, т. е. применения нескольких мотор-насосных агрегатов, включенных в общую насосную колонну труб;

3)наличие большого количества промежуточных иодщипников (ставятся из-за возможных односторонних магнитных притяжений сердечника к статору), существенно увеличивающего длину каждого двигателя, а также потери на трение и износ, и усложняющее изготовление и сборку машины.

Описываемое устройство представляет собой магнитофугальную систему, использующую в качестве рабочего органа электропроводную жидкость (ртуть или легкоплавкий сплав). Основные достоинства устройства таковы:

1)двигатель все время остается подключенным к силовой сети и не требует периодических реверсов, что исключает надобность в индикаторных реверсирующих устройствах на поверхности;

2)благодаря применению электропроводной жидкоеги н особой компоновке двигательной и насосной частей агрегат является одноврел. и. Штурман

НАСОС

ЕСсСОЮо: ;,.; r.ViJHTHOт1 T-IVTjrnr5J. 1WIMIIU

в НКНПT.-.v; ut:r- i

r:;2;jf4f:c::..n

I .-«.IKllt.L:... ..1

БИБАрТ ЕКА

№ 61926- 2 -

менно гидравлическим редуктором; так что можно строить мотор-насос для самых больших тлубин в одном агрегате (без секционирования).

Описываемое устройство изображено в двух проекциях на чертеже. Цилиндрический статор / магнитофуги граничит сверху с цилиндром 3, а снизу со сливной камерой 4. Со стороны активной поверхности статор герметически закрыт гильзой 2 из немагнитной стали. Сквозь герметически закрытый и наполненный маслом статор проходят сливные трубки 5, соединяющие пространство иад статором со сливной камепой. Сливные трубки снабжены калиброванными отверстия.ми и клапанами, препятствующими проходу жидкости при больших перепадах давления и допускающими беспрепятственное протекаиие жидкости при перепадах ниже установленных. Вместо клапанов может быть применено золотниковое устройство, действующее в зависимости от скорости протекания жидкости в зазоре между статором и сердечником.

Полый магнитный сердечник двигателя закреплен неподвижно и снабжен всасывающим клапаном 6. Кольцевой цорщепь 7 может перемещаться в цилиндре 3 вверх и вниз, разделяя активную жидкость от откачиваемой. Система заливается проводящей ток металлической жидкостью так, чтобы последняя заполнила нижнюю сливную камеру, трубки и зазор активного междужелезиого пространства до порщпя, иаходящегося в крайнем нижнем иоло}кении.

После опускания мотор-пасоса в скважину на некоторую глубииу от уровня откачиваемой жидкости трехфазный статор магнитофуги включают таким образом, чтобы бегущее магнитное поле в зазоре непрерывно перемещалось снизу вверх. В металлической жидкости, находящейся в зазоре, как в короткозамкнутой обмотке вторичной цепи, индуктируются токи, которые, взаимодействуя с бегущим магнитнымполем, заставляют жидкость перемещаться вверх с определенным суммарным тяговым усилием, зависящим (при данных параметрах) от скольжения. Вследствие резкого повьгщения давления под порщнем обратный переход жидкости по трубкам 5 будет затруднен, и жидкость начнет переходить из нижней сливной камеры сквозь зазор вверх, соответственно перемещая поршень.

Подъем поршня и вытеснение откачиваемой жидкости (нефти) через нагнетательный клапаи в насосную трубу будет продолжаться до тех пор, пока почти вся активная жидкость не перейдет под поршень и длина столба жидкости в зазоре не станет такой, при которой усилие, сообщаемое активной жидкости, уравновесится противодавлением со стороны откачиваемой жидкости.

Благодаря калиброванным малым отверстиям в сливных трубках давление под порщнем иачнет быстро падать и при некоторых малых давлениях откроются их клапаны, а также всасывающий клапан. Активная жидкость начнет беспрепятственно переливаться по трубкам в нижнюю сливную камеру, а поршень опускаться под гидростатическим напором жидкости в скважине.

Некоторое количество активной жидкости остается в верхней части кольцевого пространства зазора, благодаря чему исключается обратный проход жидкости через зазор: ири первой попытке прохода немедленно появляются обратно выталкивающие электромагнит силы. Во время стекания жидкости в сливную камеру электрический двигатель находится в режиме «холостого хода, так как отсутствие в зазоре жидкостиой обмотки эквивалентно разомкнутой вторичной обмотке обычного асинхронного двигателя. Наличие в зазоре и над жидкостью в камере безвоздушного пространства (вакуума), по закону сообщающихся сосудов, исключает возможность засоса жидкости в зазор, пока камера

полностью не заполнится. Когда же это произойдет, активная жидкость под гидростатическим давлением столба жидкости в сливных трубах снова заполнит междужелезное пространство. Этому моменту соответствует начало нового цикла.

Таким образом, периодическому скоплению активной жидкости вверху или внизу соответствуют поступательновозвратное перемещение поршня и действие насоса, т. е. отдача жидкости из скважины.

Предмет изобретения

Магнитофугальный погружной поршневой насос, двигательная часть которого имеет в качестве рабочего органа металлическую жидкость, прогоняемую через кольцевой зазор между статором i сердечником из магнитного материала, о т л и ч а ю ш,и и ся тем, что, с целью гидравлического редуцирования скоростей и усилия, указанный кольцевой зазор с нижней стороны соединен со сливной камерой, соединенной в свою очередь с воздушным компенсатором, а вверху-с поршневой камерой.

- 3 -№ 61926