Погружной маслозаполненный электродвигатель

Авторы патента:

H02K5/12 - специально предназначенные для работы в среде жидкости или газа (в сочетании с устройствами для охлаждения H02K 9/00)

Владельцы патента RU 2423774:

Лотфуллин Басыр Такиуллович (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к погружным маслозаполненным электродвигателям и направлено на повышение надежности и долговечности погружных маслозаполненных электродвигателей. В полости электродвигателя, за весь период работы поддерживается избыточное давление диэлектрического масла и электродвигатель отключается при полном расходе диэлектрического масла с сохранением работоспособности, для чего к нижней части статора электродвигателя присоединен корпус, внутри которого, смонтированы поршень с размыкателем, пружина на подвижной опоре, которая соединена с приводом подвижной опоры, а «звезда» обмотки статора выполнена разъемной. Когда привод поднимает подвижную опору, сжимая пружину, поршень создает избыточное давление, а при полном расходе масла, поршень с размыкателем поднимается до «звезды» обмотки и разрывает электрическую цепь обмотки статора, в результате чего срабатывает электрическая защита. 1 ил.

Погружные маслозаполненные электродвигатели (ПЭД) широко применяются в народном хозяйстве в качестве привода различных насосов, например, для насосов при добыче нефти из скважин.

Все типы погружных маслозаполненных электродвигателей снабжаются устройствами для компенсации температурного расширения масла (компенсатор) и для защиты от приникновения окружающей ПЭД жидкости по валу электродвигателя (протектор).

Известен маслозаполенный электродвигатель (а.с. СССР №436415, кл. Н02К 5/12. 1971 г.), который для компенсации температурного расширения снабжен компенсатором, размещенным в нижней части электродвигателя, и для защиты от проникновения окружающей ПЭД жидкости снабжен протектором, смонтированным в верхней его части. Компенсатор состоит из корпуса и каркаса, к которому крепится гибкая диафрагма. Внешняя сторона диафрагмы компенсатора имеет непосредственный контакт с окружающей ПЭД жидкостью через отверстие в корпусе. Протектор состоит из корпуса, разделенного диафрагмой на две герметичные камеры, заполненные маслом, промежуточного вала для передачи вращения от вала ПЭД, например, на центробежный насос и торцевые уплотнения вала.

Погружной электродвигатель работает следующим образом. Перед запуском в работу, погружной электродвигатель, компенсатор, протектор заполняются диэлектрическим маслом. После включения в работу ПЭД, диэлектрическое масло начинает нагреваться за счет тепла, выделяющегося от работающего электродвигателя и, расширяясь, раздувает гибкие диафрагмы в компенсаторе и протекторе. Давление диэлектрического масла в полости погружного электродвигателя, компенсатора и протектора становится максимальным, его способны выдерживать гибкие диафрагмы и торцевые уплотнения.

В процессе работы погружного электродвигателя происходит постоянная утечка диэлектрического масла через торцевые уплотнения вала. В результате, давление во внутренних полостях электродвигателя, компенсатора и протектора становится равным, а затем и меньше давления окружающей жидкости. При остановке электродвигателя, диэлектрическое масло в полости электродвигателя, компенсатора и протектора остывает, объем масла при этом уменьшается и давление становится еще меньше, чем давление окружающей жидкости. Снижение давления диэлектрического масла в полости электродвигателя до критического является причиной попадания в полость электродвигателя окружающей жидкости. Так как окружающая жидкость, как правило, является электропроводной, то при попадании ее в полость электродвигателя происходит короткое замыкание обмотки и электродвигатель выходит из строя. Для его восстановления требуется дорогостоящий капитальный ремонт.

Недостатками указанного погружного электродвигателя является следующее.

1. В полости электродвигателя не поддерживается постоянное избыточное давление диэлектрического масла. Оно меняется от максимального, в начале работы, и до критически манимального, в процессе работы и при остановке.

2. При полном расходе диэлектрического масла, электродвигатель не отключается с сохранением работоспособности.

Наиболее близким к предлагаемому погружному электродвигателю является «Маслозаполненный электродвигатель для погружных насосов» (а.с. СССР №237968, кл. Н02К 5/02, 1969 г.). Электродвигатель снабжен протектором и компенсатором. В компенсаторе смонтированы гибкая диафрагма, поршень и пружина сжатия. Пружина одним торцом упирается в поршень, а другим на неподвижную опору.

Указанный электродвигатель работает следующим образом. Полость электродвигателя, компенсатора и протектора заполняется диэлектрическим маслом до полного сжатия пружины поршнем. Таким образом, в полости электродвигателя создается избыточное давление диэлектрического масла. В процессе работы электродвигателя происходит постепенная утечка диэлектрического масла через уплотнения вала. Поршень поднимается вверх под действием пружины до тех пор, пока полностью не разожмется. Избыточное давление диэлектрического масла в полости электродвигателя постепенно, по мере разжатия пружины, уменьшается и становится равным давлению окружающей жидкости. При дальнейшей работе электродвигателя происходит попадание окружающей жидкости в статор электродвигателя, что приводит к полному отказу погружного электродвигателя.

Основными недостатками указанного маслозаполненного электродвигателя является следующее.

1. Так как один торец пружины опирается на неподвижное основание, то избыточное давление, создаваемое поршнем и пружиной, не поддерживается постоянным за весь период работы погружного электродвигателя. Давление максимальное в начале работы погружного электродвигателя и равно давлению окружающей жидкости после расхода диэлектрического масла.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемой конструкции погружного маслозаполненного электродвигателя.

Он состоит из (см. чертеж): статора (1), ротора (2), вала (3), уплотнения вала (4), электрической обмотки статора, у которой «звезда» выполнена разъемной (5). К нижней части статора (1) соединен корпус (6). В корпус (6) смонтирован поршень (7) с уплотнительным кольцом (12), на котором имеется размыкатель (8). Поршень (7) опирается на пружину сжатия (9). Нижний торец пружины сжатия (9) опирается на подвижную опору (10), которая соединена с приводом (11) подвижной опоры. Поршень (7) с уплотнительным кольцом (12) образует в корпусе (6) две полости: «А» и «Б». Полость «А», предназначенная для запаса диэлектрического масла, сообщается с полостью электродвигателя. Полость «Б», через отверстие (13) в корпусе, сообщается с окружающей жидкостью.

Погружной электродвигатель работает следующим образом.

Перед запуском в работу полость «А» под давлением (например, 0,05-0,15 МПа) заполняется диэлектрическим маслом. При этом опора (10) занимает крайнее нижнее положение, а поршень (7) сжимает пружину (9). После включения электродвигателя, диэлектрическое масло начинает нагреваться и увеличиваться в объеме. Создается дополнительное избыточное давление диэлектрического масла, которое еще больше сжимает пружину (9). Давление в полости «А» становится больше 0,05-0,15 МПа. В процессе работы электродвигателя происходит утечка диэлектрического масла через уплотнение вала (4). По мере утечки диэлектрического масла, поршень (7) под действием пружины (9) постепенно поднимается вверх. При этом полость «Б» заполняется окружающей жидкостью через отверстие (13). Поршень (7) поднимается до тех пор, пока давление в полости «А» не станет меньше 0,05 МПа. Тогда, привод (11) приподнимает подвижную опору (10), сжимая пружину (9) и поршень (7) создает давление в полости «А» больше 0,05 МПа. При полном расходе диэлектрического масла, поршень (7) с размыкателем (8) поднимается до «звезды» обмотки электродвигателя. Размыкатель (8) разрывает электрическую цепь обмотки статора (1). В результате срабатывает электрическая защита и подача напряжения в электродвигатель прекращается. Таким образом, обеспечивается своевременное отключение электродвигателя без потери работоспособности после полного расхода диэлектрического масла.

Преимущества предложенного погружного электродвигателя.

1. В процессе работы в полости электродвигателя постоянно поддерживается избыточное давление диэлектрического масла.

2. При полном расходе диэлектрического масла, электродвигатель отключается без потери работоспособности.

3. Обеспечивается надежная работа в экстремальных условиях эксплуатации (высокая температура, агрессивная окружающая жидкость и т.п.).

4. Погружной маслозаполненный электродвигатель представляет моноблок, что намного упрощает процесс подготовки к работе.

Погружной маслозаполненный электродвигатель, отличающийся тем, что, с целью обеспечения постоянного избыточного давления диэлектрического масла в полости электродвигателя и отключения, при полном расходе масла, без потери работоспособности, к нижней части статора электродвигателя соединен корпус, внутри которого смонтированы поршень с размыкателем, пружина на подвижной опоре, причем подвижная опора соединена с приводом подвижной опоры, а «звезда» обмотки статора выполнена разъемной.

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к системам охлаждения закрытых электрических машин с охлаждаемым жидкостью статором. .

Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя // 2394332

Изобретение относится к нефтедобывающей области и может быть применено в установках для гидравлической защиты погружных электроцентробежных насосов, используемых для добычи скважинной жидкости из скважин различных диаметров и глубин, в том числе для наклонных и горизонтальных скважин.

Погружной электродвигатель // 2380810

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения, в частности к погружным электродвигателям для подъема пластовой жидкости. .

Устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя // 2367078

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в погружных маслонаполненных электродвигателях, предназначенных для привода погружных насосов при откачке жидкости из скважин.

Погружной электрический двигатель постоянного тока // 2357345

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения погружных электродвигателей постоянного тока, используемых, в частности, как приводы погружных насосов для скважинной добычи нефти.

Диафрагма с конусно-цилиндрическими горловинами, способ и пресс-форма для ее изготовления // 2344533

Изобретение относится к производству полимерных (например, из вулканизованной резины) изделий типа цилиндрических оболочек с конусно-цилиндрическими горловинами или без горловин, в частности диафрагм гидрозащиты, предназначенных для комплектации погружных электродвигателей, применяемых в нефтедобыче.

Погружной электродвигатель // 2343619

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкциям погружных маслонаполненных электродвигателей для привода насосных установок, используемых для добычи нефти и других пластовых жидкостей.

Устройство для защиты насосной системы и насосная система, включающая такое устройство // 2331798

Биротативный электрогенератор // 2329377

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам, и предназначено для использования в генераторах питания скважинной аппаратуры. .

Биротативный скважинный электрогенератор // 2326238

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в электрогенераторах питания скважной аппаратуры и передающих устройств забойной телеметрической системы.

Электропривод // 2442268

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроприводам, и может быть использовано в составе изделий космической техники

Скважинный генератор // 2453698

Изобретение относится к электрическим машинам

Электрогенератор станка-качалки скважины // 2472278

Электрическая машина // 2476974

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может найти применение во всех типах закрытых электрических машин, эксплуатирующихся в условиях окружающей среды с высокой относительной влажностью и запыленностью

Погружной водонаполненный синхронный генератор вертикального исполнения // 2483417

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, а именно к конструкции погружных водонаполненных синхронных генераторов вертикального исполнения

Погружной электродвигатель с повышенным коэффициентом мощности // 2485660

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода погружного электронасоса для подъема жидкости из нефтяных скважин

Электрическая машина, в частности, погружной электродвигатель с защищенным статором // 2512876

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в погружном электродвигателе с защищенным статором. Техническим результатом является повышение прочности и коэффициента полезного действия. Электрическая машина имеет корпус (4) статора и окружающий ротор (2) электрической машины (1) пакет (11) обмотки, который расположен в корпусе (4) статора и имеет проходящую в осевом направлении зону (16) действия, которая предназначена для электродинамического взаимодействия пакета (11) обмотки с ротором (2), при этом корпус (4) статора на обращенной к ротору (2) стороне имеет окружной открытый зазор, который по своей осевой длине соответствует осевой длине зоны (16) действия пакета (11) обмотки и в котором установлена электрически непроводящая разделительная труба (19) электрической машины (1), которая относительно корпуса (4) статора герметизирована так, что пакет (11) обмотки герметично отделен от ротора (2), при этом разделительная труба (19) проходит в осевом направлении лишь в зоне (16) действия пакета (11) обмотки. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя // 2520128

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к протекторам для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя. Протектор содержит корпус 1, вал 4 с нижним и верхним торцовыми уплотнениями 6, опору 5 вала 4, ниппели, узел пяты, верхнюю и нижнюю головки 2 с фланцами 3 для соединения соответственно с насосом и электродвигателем. Протектор содержит рабочее колесо 7 центробежного насоса, смонтированное на валу 4 между торцовым уплотнением 6 и фланцем для соединения с насосом. Внутренний диаметр D диска 9 рабочего колеса 7, обращенного к торцовому уплотнению 6, выполнен больше диаметра d вала 4. Наружный диаметр D1 диска 9 выполнен меньше наружного диаметра D2 противоположно расположенного диска 8 рабочего колеса 7. Центрирование рабочего колеса 7 относительно вала 4 осуществляется по внутреннему диаметру d колеса 7. Изобретение направлено на упрощение конструкции протектора с уплотнительным устройством, а также обеспечение высокой степени защиты электродвигателя от пластовой жидкости. 2 ил.

Усовершенствованное уплотнение скважинного электрического погружного насоса // 2524590

Группа изобретений относится к погружным скважинным насосам и к узлам уплотнения, используемым вместе с приводными двигателями насосов. Узел уплотнения между электродвигателем и насосом скважинной электрической погружной насосной установки включает корпус с полостью, нижний конец которой соединен с двигателем, а верхний конец - с насосом. Узел включает впускное отверстие, соединенное с полостью и областью снаружи корпуса, отверстие связи, соединенное с полостью для флюида электродвигателя, нижний и верхний осевые каналы для введения в него концов приводного вала. Узел имеет трубку связи, нижний конец которой соединен с отверстием связи, а верхний конец проходит в корпус. Внутри полости корпуса расположен сильфон, и в него входит верхний конец трубки связи с обеспечением прохождения флюида. Узел имеет нижний и верхний уплотнительные элементы, расположенные внутри нижнего и верхнего осевых каналов соответственно для герметизации границ между нижним и верхним каналами и приводным валом. Изобретения направлены на увеличение срока службы двигателя путем предотвращения попадания в него вредных веществ. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Система крепления катушки статора для не покрытых лаком статоров // 2525233

Изобретение относится к усовершенствованию скважинных генераторов и в частности, к поддержке и ограничению перемещения катушек статора, размещённых в корпусе двигателя. Технический результат заключается в создании устройства и способа крепления не покрытых лаком катушек статора внутри корпуса двигателя. Устройство скважинного электродвигателя имеет вытянутый в продольном направлении трубчатый корпус; часть статора, расположенную в трубчатом корпусе; катушечную обмотку статора, закольцованную в статоре торцевым витком, имеющим вершину; и соединительное устройство, соединяющее, по меньшей мере, одну из катушечных обмоток и конец корпуса, примыкающий к концу части статора, поддерживая, таким образом, обмотку. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.