Погружной многосекционный насосный агрегат

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности для подъема жидкости из скважин или ее закачки в скважину в установках пластового давления. Агрегат состоит из последовательно соединенных между собой секций насоса, электродвигателя и гидрозащиты. Корпуса секций в месте их сочленения выполнены, по крайней мере, с тремя одинаковыми наружными выступами, равномерно расположенными по окружности концевой части каждого корпуса, и соединены между собой муфтой, концевые части которой выполнены с равномерно распределенными по окружности внутренними выступами. Профиль последних повторяет профиль выступов на корпусах секций. Выступ на одной концевой части муфты расположен от выступа другой ее концевой части на расстоянии, обеспечивающем размещение между указанными выступами выступов сочленяемых корпусов секций. Секции совмещены заранее так, что нижние поверхности выступов на корпусе одной секции прилегают к верхним поверхностям выступов на корпусе другой секции. Прилегающие друг к другу выступы двух корпусов сочленяемых секций и выступы муфты совмещены друг с другом в осевом направлении, а впадины между выступами образуют щелевые пространства, в которые установлены вкладыши, обеспечивающие предотвращение перемещений выступов в радиальном направлении. Изобретение направлено на создание надежного соединения секций агрегата при упрощении его конструкции и технологии изготовления. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для перекачки жидкостей, в том числе, для подъема жидкости из скважин или закачки жидкости в скважину в установках пластового давления.

Известен погружной многосекционный насосный агрегат, состоящий из последовательно соединенных между собой корпусов секций насоса, электродвигателя и гидрозащиты [1, 2]. В известных конструкциях используются фланцевые соединения корпусов секций агрегата с помощью болтов и шпилек, которые не обеспечивают надежности соединения секций как при спуске агрегата в искривленные и наклонно направленные скважины, так и при работе агрегата.

При спуске погружного многосекционного насосного агрегата в искривленную или наклонно направленную скважину болты или шпильки подвергаются большим деформациям под воздействием растягивающих нагрузок, что приводит к ослаблению соединения фланцев. При работе агрегата, под действием возникающей вибрации, болты развинчиваются и обрываются, секции агрегата разъединяются и падают на забой скважины. Кроме того, фланцевое соединение требует продолжительного монтажа агрегата из-за большого количества болтов, гаек и шайб.

Известен центробежный высоконапорный насос, содержащий секции насоса и погружного электродвигателя с гидрозащитой, соединенные последовательно специальным фланцевым соединением, исключающим использование болтов и шпилек [3] . В этом случае на фланце верхней секции установлены сегментные кулачки, входящие в пазы упорного бурта на фланце нижней секции. После поворота верхней секции на 60^o, сегментные кулачки, размещаясь под упорным буртом, сочленяют корпусы секций. Соединение зафиксировано планкой, которая установлена в пазы на наружных поверхностях фланцев верхней и нижней секций, и закреплено винтом. Однако такое известное устройство сложно как по своему конструктивному решению, так и по технологии изготовления, поскольку при его использовании требуется специальное изготовление верхнего и нижнего фланцев на корпусе каждой секции агрегата.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в создании надежного соединения секций погружного многосекционного насосного агрегата при упрощении его конструктивного решения и технологии изготовления.

Для достижения технического результата в погружном многосекционном насосном агрегате, состоящем из последовательно соединенных между собой корпусов секций насоса, электродвигателя и гидрозащиты, корпусы секций, в месте их сочленения, выполнены, по крайней мере, с тремя одинаковыми наружными выступами, равномерно распределенными по окружности концевой части каждого корпуса, соединенных между собой муфтой, концевые части которой выполнены с равномерно распределенными по окружности внутренними выступами, поперечный профиль которых повторяет поперечный профиль выступов на корпусах секций, причем каждый из внутренних выступов одной концевой части муфты расположен на расстоянии от соответствующего выступа другой концевой части муфты, обеспечивающем размещение выступов сочленяемых корпусов секций, совмещенных заранее таким образом, что нижние поверхности выступов на корпусе одной секции прилегают к верхним поверхностям выступов на корпусе другой секции, при этом прилегающие друг к другу выступы двух корпусов сочленяемых секций и выступы муфты совмещены друг с другом в осевом направлении, а впадины между выступами образуют щелевые пространства, в которые установлены вкладыши, обеспечивающие предотвращение перемещений выступов в радиальном направлении, в свою очередь вкладыши зафиксированы крепежным элементом, обеспечивающим предотвращение свободных перемещений вкладышей в осевом направлении.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлен погружной многосекционный насосный агрегат, общий вид; на фиг.2 - продольный разрез А-А агрегата в месте соединения секции; на фиг.3 - продольный разрез муфты; на фиг.4 - поперечный разрез муфты и профиль внутренних выступов; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.6 - продольный разрез концевых частей корпусов; на фиг.7 - профиль наружных выступов на корпусах секций; на фиг.8 - вид Г на фиг.6.

Погружной многосекционный насосный агрегат состоит из секций 1, 2 насоса, секции 3 гидрозащиты и секции 4 электродвигателя (фиг.1). Корпусы секций 1, 2, 3, 4 соединены между собой муфтой 5 с вкладышами 6. Нижняя часть корпуса 7 каждой секции выполнена с кольцевой проточкой 8, длина которого соответствует длине вкладыша 6, а верхняя часть корпуса 9 сочленяемой секции с кольцевой проточкой 10 (фиг.2 и 6). Оба корпуса в вместе их сочленения выполнены с наружными выступами 11 и 12, равномерно расположенными по окружности на концевых частях корпусов (фиг.6 и 8). Для обеспечения устойчивого и прочного соединения количество выступов выбрано не менее трех. Концевые части муфты 5 выполнены также с равномерно расположенными по окружности внутренними выступами 13 и 14, поперечный профиль которых повторяет поперечный профиль выступов 11 и 12 на корпусах секций (фиг.4). Расстояние L между внутренними выступами 13 и 14 муфты (фиг.3) определено размерами совмещенных между собой выступов 11 и 12 таким образом, что нижние поверхности 15 выступов 11 на корпусе 7 одной секции прилегают к верхним поверхностям 16 выступов 12 на корпусе 9 другой секции. Все выступы 11, 12, 13, 14 прилегают друг к другу в осевом направлении, а впадины между выступами, также совмещенные между собой вдоль оси, образуют щелевые пространства 17, в которые установлены стопорящие вкладыши 6 (фиг.3). Причем впадины выполнены с большими размерами, чем выступы, обеспечивающими свободное перемещение выступов по впадинам. На наружной поверхности муфты 5 выполнен специальный паз 18 (фиг. 4) для прокладки кабеля 19 к секции 4 электродвигателя. Кабель 19 крепится к корпусам секций агрегата крепежным элементом 20, например, поясом, который может быть использован и для фиксации вкладышей 6 (фиг.2 и 5).

Сборка предлагаемого погружного многосекционного насосного агрегата осуществляется следующим образом. Муфту 5 устанавливают в кольцевой проточке 8 на корпусе 7 и совмещают выступы на муфте с выступами на корпусе 7 таким образом, чтобы выступы 14 были прижаты в осевом направлении к выступам 11. Затем корпус 7, вместе с уплотнительным кольцом 21 и муфтой 5, вставляют в расточку 22 корпуса 9 и поворачивают его до совмещения нижних поверхностей 15 выступов 11 на корпусе 7 с верхними поверхностями 16 выступов 12 на корпусе 9 (фиг.6). После этого муфту 5 поворачивают до совпадения ее выступов 13 и 14 с впадинами между выступами 11 и 12 на корпусах секций и перемещают муфту до упора в торцевую часть корпуса 9 таким образом, чтобы ее выступы проходили по впадинам между выступами на корпусах секций. Далее муфту 5 поворачивают до совмещения выступов 13 и 14 с выступами 11 и 12 на корпусах 7 и 9 таким образом, что боковые поверхности 23 выступов муфты (фиг.4) совмещаются с боковыми поверхностями 24 выступов на корпусах секций (фиг.7) в осевом направлении, то есть выступы на корпусах секций оказываются точно расположенными между выступами на муфте. При этом впадины между выступами 11, 12, 13, 14, соответственно, также совмещаются между собой вдоль оси и образуют щелевые пространства 17, в которые устанавливают стопорящие вкладыши 6 (фиг. 5), предотвращающие перемещение выступов в радиальном направлении. Для предотвращения возможных перемещений вкладышей 6 в осевом направлении, они фиксируются крепежным элементом 20, в качестве которого может быть использован пояс для крепления кабеля 19 к корпусам секций агрегата.

Разборка секций агрегата осуществляется в обратном порядке. Сначала снимают пояс 20 и вынимают вкладыши 6, которые для удобства разборки выполнены с буртами в верхней части. Поворачивают муфту 5 так, чтобы ее выступы 13 и 14 совпали с впадинами между выступами 11 и 12 на корпусах 7 и 9 секций, перемещают ее до упора в кольцевой проточке 8 корпуса 7 секции агрегата и разъединяют сочлененные корпусы 7 и 9.

Предлагаемая конструкция погружного многосекционного насосного агрегата имеет следующие преимущества: - повышается надежность и долговечность соединения секций агрегата за счет того, что выступы, воспринимающие нагрузку, выполнены как одно целое с соединяемыми корпусами секций;
- упрощается технология изготовления, поскольку выступы на муфте и вкладыши можно выполнить методом протягивания;
- упрощается технология сборки, которая сводится, по существу, к простым операциям: совмещению выступов на корпусах секций, перемещению вдоль оси и поворачиванию муфты, установке и закреплению вкладыша.

Источники информации
1. Богданов А.А. "Погружные центробежные насосы для добычи нефти", М., 1968, с. 82-83, рис.66.

2. Описание к авт. свид. СССР 116118, F 04 D 13/08, 1958.

3. Описание к патенту РФ 2030643, F 04 D 13/10, 1992.06.29.

Формула изобретения

1. Погружной многосекционный насосный агрегат, состоящий из последовательно соединенных между собой секций насоса, электродвигателя и гидрозащиты, отличающийся тем, что корпуса секций в месте их сочленения выполнены, по крайней мере, с тремя одинаковыми наружными выступами, равномерно расположенными по окружности концевой части каждого корпуса, и соединены между собой муфтой, концевые части которой выполнены с равномерно распределенными по окружности внутренними выступами, профиль которых повторяет профиль выступов на корпусах секций, причем каждый из внутренних выступов на одной концевой части муфты расположен на расстоянии от соответствующего выступа другой концевой части муфты, обеспечивающем размещение между указанными выступами выступов сочленяемых корпусов секций, совмещенных заранее так, что нижние поверхности выступов на корпусе одной секции прилегают к верхним поверхностям выступов на корпусе другой секции, при этом прилегающие друг к другу выступы двух корпусов сочленяемых секций и выступы муфты совмещены друг с другом в осевом направлении, а впадины между выступами образуют щелевые пространства, в которые установлены вкладыши, обеспечивающие предотвращение перемещений выступов в радиальном направлении.

2. Погружной многосекционный насосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что вкладыши зафиксированы крепежным элементом, обеспечивающим предотвращение свободного перемещения вкладыша в осевом направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8