Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя

 

Использование изобретения: в погружных электродвигателях. Сущность изобретения: устройство для гидравлической защиты содержит корпус, вал 1, опорный подшипник 2. Последний имеет кольцевое отверстие вокруг вала. Вдоль вала расположено не менее трех камер. В первой камере расположены газосборная трубка 4 и центробежный сепаратор 18. В последующей камере установлен газовый фильтр 16. 1 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения - повышение надежности гидравлической защиты электродвигателя путем сепарации и отвода образовавшихся газов из полости электродвигателя и нижней камеры устройства.

Для повышения надежности гидравлической защиты погружного электродвигателя имеется множество технических решений: см. а.с. NN 1014444, 1429228, 1464869, 1693689, 1702489, 1764121, 1767623, кл. H 02 К 5/12, 5/10.

Достаточно надежное решение дано в а.с. N 1494130 [2] Наиболее технически совершенным является устройство для гидравлической защиты погружных электродвигателей по а.с. N 1483553, кл. Н 02 К 5/12, авторов Резникова В.Д. и Шкадова Я.Я. [1] В этом устройстве предусмотрены три последовательно расположенные вдоль вала камеры. Средняя и нижняя камеры заполнены маслом электродвигателя, в них установлены эластичные диафрагмы, а также имеются сбрасывающие клапаны.

В нижней камере предусмотрен обратный сбрасывающему клапан для восполнения потерь жидкости в полости нижней диафрагмы. Для гидравлической связи камеры соединены между собой трубками. Для предотвращения проникновения пластовой жидкости вдоль вала в двигатель предусмотрены три торцовых уплотнения, верхнее из которых работает в среде барьерной жидкости.

При повышении давления во внутренних полостях диафрагм в результате работы электродвигателя и нагрева масла они расширяются, а избыток масла уходит во внешние полости диафрагмы через сбрасывающие клапаны и через трубки в затрубное пространство. При остановке двигателя и охлаждении масла диафрагмы сжимаются, а масло под избыточным давлением во внешней полости может перетекать через обратный клапан во внутреннюю полость нижней диафрагмы.

Однако все перечисленные изобретения не учитывают факта образования газа в диэлектрическом масле, заполняющем электродвигатель, при его нагреве и интенсивном перемешивании. Как показывают производственные исследования отработавших гидравлических защит (протекторов), в них наблюдаются порывы эластичных диафрагм, а на торцовых уплотнениях следы сухого трения. Как показывают расчеты объема двух эластичных диафрагм в протекторе и одной в компенсаторе, для компенсации изменения объема нагреваемого масла недостаточно из-за образования газов, увеличивающих объем внутренней полости диафрагм в несколько раз.

В рассматриваемом изобретении возможен выход образовавшихся газов через сбрасывающие клапаны, однако вместе с газами выходит и значительная часть диэлектрического масла. Поэтому и возникает необходимость в обратном клапане для восполнения потерь масла. Кроме того, расположение сбрасывающих клапанов ниже торцового уплотнения и расположение торцового уплотнения выпуклостью вверх не позволяет избежать в нем "сухого" трения из-за скопления газа под ним.

Предлагаемое устройство предусматривает сброс избыточного газа из внутренних полостей электродвигателя и диафрагмы без потерь диэлектрического масла с помощью газовых фильтров, устанавливаемых выше торцового уплотнения.

Устройство состоит из корпуса вала 1, опорного подшипника 2, разделительных фланцев 3, 7 и 14, газосборной трубки 4, эластичных диафрагм 5 и 9, внутренняя полость которых заполнена диэлектрической жидкостью, гидравлического клапана 6, связывающего внутреннюю полость диаграммы 9 с внешней полостью диафрагмы 5. Для разобщения полостей служат торцовые уплотнения 8 и 11, из которых уплотнение 8 имеет обратное расположение. Нижняя и средняя камеры 15 заполнены диэлектрической жидкостью, верхняя камера с отверстием 12 в начальный период также заполняется диэлектрической жидкостью.

Для защиты торцового уплотнения 11 служит камера 13, заполненная барьерной или протекторной жидкостью через пробку ПЗ. Для отвода газа из внутренней полости диафрагмы 5 служат центробежный сепаратор 18, канал 17 и газовый фильтр 16, отделяющий газ от жидкости.

Отверстие Др 1, закрываемое пробкой, служит для заполнения нижней камеры и внутренней полости диафрагмы 9 диэлектрической жидкостью, воздух выпускается через отверстие П2.

Отверстие Др 2 служит для заполнения диэлектрической жидкостью средней и верхней камер через трубку 10. Верхний конец трубки 10 поднят над разделительным фланцем 14 для исключения проникновения пластовой жидкости в камеру 15.

Пробка П1 служит для выпуска воздуха при заполнении электродвигателя и внутренней полости диафрагмы 5 диэлектрической жидкостью.

Устройство работает следующим образом.

При включении электродвигателя и нагреве масла диафрагма 5 расширяется, вытесняя избыток масла через канал 6 в диафрагму 9. Из внешней полости 15 диэлектрическая жидкость через канал 10 и отверстие 12 вытесняется в затрубное пространство. Газ, образующийся при нагреве и интенсивном перемешивании масла в двигателе, проходит через отверстия 19 в центре опорного подшипника 2, затем по трубке 4, а частично и по полости диафрагмы 5, к центробежному сепаратору 18, откуда по каналу 17 к газовому фильтру 16. Пройдя газовый фильтр, благодаря меньшей на порядок, чем у жидкости, вязкости газ поступает в полость 15, через трубку 10 и отверстие 12 в затрубное пространство.

При остановке электродвигателя и относительном остывании масла диафрагмы 5 и 9 уменьшаются в объеме и часть пластовой жидкости через отверстие 12 попадает в верхнюю камеру. Диэлектрическая жидкость, имеющая меньшую плотность, будет находиться в верхней части камеры, препятствуя проникновению пластовой жидкости в полость 15.

При подъеме всего агрегата на поверхность и уменьшении гидростатического давления небольшая часть газа во внутренней полости диафрагмы 5 вызовет ее расширение без порывов и повреждений, а другая часть газа выделится через фильтр 16, вызывая уменьшение или стабилизацию объема диафрагмы 9.

Поскольку по имеющимся литературным данным [3] газовые фильтры различной толщины выдерживают различные перепады давления жидкостей и газа, то следует провести подбор и испытание имеющихся газовых фильтров в соответствующих средах.

Формула изобретения

Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащее корпус, вал с опорным подшипником, не менее трех камер, расположенных вдоль вала, две из которых разделены эластичной диафрагмой на внутреннюю и внешнюю полости, разделительные фланцы с каналами для гидравлической связи и заполнения камер диэлектрической жидкостью, торцевые уплотнения, отличающееся тем, что опорный подшипник имеет отверстия вокруг вала, за которым расположены в первой камере газосборная трубка и центробежный сепаратор, а во внешней полости последующей камеры установлен связанный с ними каналом газовый фильтр.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.09.2005        БИ: 25/2005

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.01.2006

Дата публикации: 27.12.2011

---