Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя

 

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - повышение надежности путем исключения возможности воздействия гидростатического давления столба пластовой жидкости на диафрагму нижней камеры при охлаждении масла после остановки двигателя. Устройство для гидравлической защиты включает три последовательно расположенные вдоль вала камеры. Средняя и нижняя камеры заполнены маслом двигателя, в них установлены диафрагмы 9 и 10, а между диафрагмами и фланцами, где размещены трубки 19 и 20, имеются сбрасывающие клапаны 21,22. Во внешней камере 13 устройства находится барьерная жидкость. В нижней камере устройства между диафрагмой и фланцем установлен клапан 23, обратный сбрасывающему. Трубка 19, установленная в указанном фланце, связывает верхнюю часть внутридиафрагменной полости средней камеры с нижней частью задиафрагменной полости нижней камеры. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 19) (11), (д11 4 Н 02 К 5/12

30 б

13

2S

22

11

14

1S

19

27 и

21

28

1О

12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.{НТ СССР

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4319425/24-07 (22) 22.10.87 (46) 30.05.89. Бюл. Ф 20 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию дпя бурения скважин и добычи нефти Всесоюзного научно-производственного объединения "Потенциал" (72) В.Д. Резников и Я.Я. Пкадов (53) 621.313.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 792492, кл. Н 02 К 5/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР

;9 1020924, кл. Н 02 К 5/12, 198 l (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ

ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения. повышение надежности путем исключения возможности воздействия гидростатического давления столба пластовой жидкости на диафрагму нижней камеры при охлаждении масла после остановки двигателя. Устройство для ( гидравлической защиты включает три последовательно расположенные вдоль вала камеры. Средняя и нижняя камеры заполнены маслом двигателя, в них установлены диафрагмы 9 и 10, а между диафрагмами и фланцами, где размещены трубки 19 и 20, имеются сбрасывающие клапаны 21, 22. Во внешней камере 13 устройства находится барьерная жидкость. В нижней камере устройства между диафрагмой и фланцем установлен клапан 23, обратный сбрасывающему. Трубка 19, установленная в указанном фланце, связывает верх2 нюю часть внутридиафрагменной полости средней камеры с нижней частью задиафрагменной полости нижней камеры. 1 ил.

1483553

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в погружных маслозаполненных электродвигателях, предназначенных для привода погружпых вращаюшихся электронасосов для добычи жидкости из скважин, работы в резервуарах,водоемах и т.д.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Па чертеже представлено устройство> продольный разрез.

Устройство для гидравлической защиты 1 присоединяется к электрадви" гателю,2, например, фланцевым соединением. Детали корпуса 3 устройства, соединенньге переходниками (не показаны), pIICIIIIIIJIIIIIII(>> IOT:leIl 4 опн; ающийся !га упорный под ш!в ник 5.

Изве. тным способо.l торцо г.м I уплотнителягаг 6, 7 !I 8 и двумя диафрагмами 9 и 10, закр сг лагггь.r я на. цилиндрах 11 и 12, образованы камера

13 и полости 14-17 соединенные гидравлической связью герез трубки !820. Камера 13 является верхней каме" рой устройства, полости 14 и 15 образуют среднюю камеру, а,полости

16 и 17 — нижнюю камеру, Трубки 1820 расположены таким образом, что при движении сверху жидкость должна проходить по лабиринту, так как верх последующей трубки находится выше низа предыцущей трубки, в данном слу" чае в двух местах этот путг мехаггически разделяется двумя диафрагма ми 9 и 10.

Таким образом, пластовая жидкость может попасть в двигатель двумя пу" тями: или по валу, но для этого на до пройти через три торцовых уплотнения 6-8 II щелевые уплотнения, создаваемые цилиндрагги 11 и 12, или по лабиринту, образованному трубками

18-20, через тяжелую барьерную жидкость и диафрагмы.

Полости 15. и 17 снабжены сбрасывающими клапанами 21 и 22, сбрасы. вающими жидкость при избьггочном давлений,. Полость 16 снабжена клапаном

23, обратным сбрасывающему, oTIcpbвающимся в случае избыточного давления в полости 16 по отггошению и полости 17. Камера !3 заполняется тяжелой барьерной жидкостью, имеющей доступ к торцовому уплотнению 6.

Заполнение полости 24 двигателя производится снизу, затем через от10

20 верстие 25. Масло двигателя проходит по валу к трубке 20, заполняет полость 17, воздух и избьгток масла через отверстие 26 поступают в зону нижнего торцового уплотнения 8, заполняют eI"o полость и под избыточным давлением через сбрасывающий клапан

21 выходят в полость 16. Воздух уходит в отверстие 27 фланца между средней и нижней камерами, а масло стекает иа дно полости 16, заполняет ее до появления в отверстии 27 и после его закрытия пробкой продолжает поступать по трубке 19.в полость 15.

Далее заполняются полости 15 и 14, при этом для удаления воздуха исполь" зуются отверстия 28 и 29.

Для возможности работы электронасоса в неблагоприятных условиях (обводненность, агрессивность среды и т.п,) камера 13 должна быть наполнена тяжелой барьерной жидкостью, для ч его опр ед ел е нный ра сч ет ный объем жидкости заливается сверху через фланец 30 или прокачивается в отверстие 28. При этом, погружаясь в нижнюю зону полости 14, тяжелая жидкость под избыточным давлением через трубку 18 поднимается в камеру 13.

Электродвигатель работает следую-, щим образом.

При погружении электронасоса на рабочую глубину пластовая жидкость от насоса поступает.в зону фланца 30 и вступает в контакт с барьерчой тяжелой жидкостью, находящейся в зоне верхнего торцового уплотнения 6 в камере 13. Поскольку барьерная жид40 кость инертна и примерно в 2 раза тяжелее пластовой, последняя остается сверху. Учитывая известную сжимаемость масла двигателя, уровень тяжелой жидкости в камере 13 понизится, часть ее по трубке 18 уйдет вниз в полость 14 и ее место займет пластовая жидкость. Если степень сжатия масла двигателя высока за счет наличия газовых включений в свободном

50 виде, пластовая жидкость, вытеснив барьерную жидкость до уровня трубки

18, проникает по ней в камеру 14 и располагается над находящейся там частью барьерной жидкости. Такам об. разом, уравновешивается давление во всех зонах электродвигателя.

При включении двигателя заполняющее его масло нагревается и существенно расширяется в объеме. Идет об30

Устройство для гидравлической защиты погружного маслоэаполненного электродвигателя, содержащее вал,торцовые уплотнения, три камеры, распо35 ложенные в осевом направлении вдоль вала, связанные между собой гидравлически с помощью трубок, установленных во фланцах гибких диайрагм, .закрепленных на цилиндрах, охватывающих вал в средней и нижней заполненных диэлектрической жидкостью. камерах, и делящих указанные камеры на две полости, и срабатывакпцие клапаны, установленные между диафраг45 мами и фланцами, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено установленным в нижней камере между диафрагмой и фланцем клапаном, обратным

50 сбрасывающему, а верхняя часть or" раниченнай диафрагмой полости сред" ней камеры соединена трубкой с нижней частью лежащей вне диафрагмы по" ласти нижней камеры.

5 14835 ратный процесс вытеснения. Сначала увеличивается давление в полости 17.

При избыточном давлении, когда диафрагма 10 растянута до предела, масло через трубку 19 уходит в полость 15, далее по той же причине тяжелая жидкость, занимающая нижнюю часть полости 14, а за ней и пластовая жидкость через трубку 18 уходят в каме- 10 ру 13. Пластовая жидкость всплывает в верхнюю зону камеры 13 и через отверстие фланца 30 уходит в зону насоса. Если масло двигателя продолжает расширяться от нагрева, то оно, последовательно проходя через сбрасывающие клапаны системы и через трубки, также всплывает в конце концов чер:3 барьерную жидкость и уходит в насос. 20

Вращающийся вал 4 предопределяет надежность работы торцовых уплотнений.

Рассмотрим работу нижнего тарцо-. вог а упл отнения 8. 25

При центростремительном расходе торцовое уплотнение 8 забирает масло из полости 15 и через щель перекачивает его в полость 17. При достижении избыточного давления в полости

17 масло через сбрасывающий клапан

21 уходит в полость 16 и далее через трубку 19 возвращается в полость 15. Процесс не вызывает осложнений. При центробежном расходе масло иэ полости 17 через отверстие 26, щель уплотнения 8 поступает в полость 15, далее по трубке 19 оно поступает в камеру 16. Через определенное время даже при равновесном давлении в полостях диафрагма 10 поддействием поступающего извне масла сжимается и возможно наступление такого момента, когда в полости 17 останется масла меньше, чем объем,необходимый для компенсации уменьшения масла в полости 24 при остановке и охлаждении двигателя. Для исключения такого режима,при превышении давления в полости 17 расчетно установленной нормы над давлением в полости 16 открывается клапан 23 и недостающий объем масла сбрасывается из полости

16 в полость 17 до получения в по53 6 ласти 17 объема масла, дастаточиага для уравновешивания давления в полости 24 при остановке и охлаждении двигателя.

В процессе работы не исключены порывы диафрагм или может по различным причинам увеличиваться их проницаемость, а также возможно нахождение обводненного масла в полости 15.

Б этих случаях наличие трубок и указанное расположение их обеспечивают получение лабиринта.

Таким образам, уста.новка клапана, обратного срабатывающему, в нижней камере и связь верхней части ограниченной диафрагмой полости средней камеры, с нижней частью, лежащей вне диафрагмы полости нижней камеры, по-!вышают надежность устройства гидрозащиты за счет исключения воэможности возникновения реллма работы, при котором диафрагма, торцовое уплотнение нижней камеры и элементы и узлы двигателя испытывают гидростатическое давление столба пластовой жидкости.

Формула изобретения