Погружной электродвигатель

 

ПОГРУЖНОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, заполненный жид костью, плотность которой больше плотности окружающей среды, компенсационную камеру и камеру-отстойник , последовательно сообщающие полость двигателя с окрутающей средой и отделенные цилиндрическими перегородками от вала ротора, на котором закреплен стаканообразный элемент, установленный над крышкой камеры-отстойника, имеющей отверстие , соединяющее полость камеры с окружающей средой, и отверстие, соддиняющее полость камеры с зазором , образованным валом и цилиндри ческой перегородкой, Ьтличающ и и с я тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения попадания твердьк частиц в полость двигателя, он снабжен полым цилиндрическим элементом, установленным в камере-отстойнике и закрепленным в крышке камеры-отстойника, отверстия , соединяющие камеру-отстойник с окружающей средой и зазором, образованным валом и цилиндрической перегородкой, выполнены в крышке камеры-отстойника внутри полого цилиндрического элемента, в верхней части корпуса камеры-отстойника выполнено отверстие, соединяющее ее с компенсационной камерой, причем двигатель снабжен дополнительной о $ камерой, размещенной между компен (Л сационной камерой и полостью двигателя , отделенной от вала цилиндрической перегородкой, в нижней части которой выполнено отверстие, соединяющее полость этой камеры с зазором , образованным валом и цилиндрической перегородкой, а в нижней масти этой же камеры выполнено отверстие , соединяющее полость этой камеры с полостью двигателя.

СОЮЗ COBETCHHX

Я

РЕСПУБЛИК

us> SU un (51)5 Н 02 К 5/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и дивта скоьм свидьтяльствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3563244/07 (22) 09.03,83 (46) 30.03.91. Бюл. Ф 12 (72) Г.Г.Терновенко, П.И,Чертов, В,С.Чехович, П.М.Удовиченко, Г.П,Федоров, В.Г.Снетков и Г.С.Александров (53) 621 ° 313,17 (088.8) (54) (57) ПОГРУЖНОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, заполненный жидкостью, плотность которой больше плотности окружающей среды, компенсационную камеру и камеру-отстойник, последовательно сообщающие полость двигателя с окрутающей средой и отделенные цилиндрическими перегородками от вала ротора, на котором закреплен стаканообразный элемент, установленный над крышкой камерьг-отстойника, имеющей отверстие, соединяющее полость камеры с окружающей средой, и отверстие, соединяющее полость камеры с зазором, образованным валом и цилиндрической перегородкой, Ь т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыИзобретение .относится к электротехнике, и может, в частности, найти применение в качестве электропривода в погружных электронасосах, предназначенных для подъема из скважин химически агрессивных жидкостеи, содержащих механические примеси, Известны конструкции погружных жидкостнозаполненных (например, водой или маслом) электродвигателей, снабщения надежности за счет уменьшения попадания твердых частиц в полость двигателя, он снабжен полым цилиндрическим элементом, установленным в камере-отстойнике и закрепленным в крышке камеры-отстойника, отверстия, соединяющие камеру-отстойник с окружающей средой и зазором, обра зованным валом и цилиндрической

| перегородкой, выполнены в крышке камеры-отстойника внутри полого цилиндрического элемента, в верхней части корпуса камеры-отстойника выполнено отверстие, соединяющее ее с компенсационной камерой, причем двигатель снабжен дополнительной камерой, размещенной между компенсационной камерой и полостью двигателя, отделенной от вала цилиндрической перегородкой, в нижней части которой выполнено отверстие, соединяющее Полость этой камеры с зазором, образованным валом и цилиндрической перегородкой, а в нижней части этой же камеры выполнено отверстие, соединялщее полость этой камеры с полостью двигателя. женных защитой от механических частиц и окружающей среды, включающих механическое уплотнение вала в виде торцового уплотнения и тепловой компен- ) Ь сатор в виде резинового мешка.

Помимо их сложности, к недостаткам известных конструкций относится низкая надежность в работе. Последнее обусловлено отсутствием надежного обмоточного электропровода, на1 124856 кими перегородками от вала ротора, на котором закреплен стаканообразный элемент, установленный над крышкой камеры-отстойника, имеющей отверстие соединяющее полость камеры с окружающей средой, и отверстие, соединяющее полость камеры с зазором, образованным валом и цилиндрической перегородкой, снабжен полым цилиндрическим элемен— том, установленным в камере †отстойнике и закрепленным в крьппке камерыотстойника, отверстия, соединяющие камеру-отстойник с окружающей средой и зазором,образованным валом и. ци— линдрической перегородкой камерь|,вы45 дежной технологии обмотки статора и его активного пакета.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является по5 гружной электродвигатель, содержащий корпус, заполненный жидкостью, плотность которой больше плотности окружающей среды, компенсационную камеру и камеру-отстойник, последовательно сообщающие полость двигателя с окружающей средой и отделенные цилиндрическими перегордками от вала ротора, на котором закреплен стакано— образный элемент, установленный над крышкой камеры-отстойника, имеющей отверстие, соединяющее полость камеры с окружающей средой, и отвер— стие, соединяющее полость камеры с зазором, образованным валом и цилинд- 20 рической перегородкой, Недостатком его является низкая надежность в работе, обусловленная ненадежной защитой электродвигателя от проникновения в него окружающей 25 среды, механическим износом торцового уплотнения под действием сил трения и механических частиц, засорением фильтрующего элемента этими частицами или в результате отложения в нем солей, содержащихся в окружающей среде.

Целью изобретения является повышение надежности за счет уменьшения попадания твердых частиц в полость двигателя.

Цель достигается тем, что погруж— ной электродвигатель, содержащий корпус, заполненный жидкостью, плотность которой больше плотности окружающей 40 среды, компенсационную камеру и камеру-отстойник, последовательно сообщающие полость двигателя с окружаю— щей средой и отделенные цилиндричес— полнены в крышке камеры-отстойника, внутри полого цилиндрического элемента, в верхней части корпуса камерыотстойника выполнено отверстие,соединяющее ее с компенсационной камерой, причем двигатель снабжен дополнительной камерой, размещенной между компенсационной камерой и полостью двигателя, отдаленной от вала цилиндрической перегородкой, в нижней части которой выполнено отверстие,соединяющее полость этой камеры с зазором, образованным валом и цилиндрической перегородкой, а в нижней части этой же камеры выполнено отверстие, соединяющее полость этой камеры с полостью двигателя.

На чертеже приведен продольный разрез электродвигателя ° Рабочее положение электродвигателя-вертикальное, с расположением рабочего конца вала вверх.

Ногружной электродвигатель включает в себя корпус 1, переходный соединительный узел 2, статор 3, ротор

4 с валом 5, систему подшипников 6 и устроиство для зашиты электродвигателя от механических частиц и окружающей среды и одновременно для компенсации тепловых расширений тяжелой жидкости, в которое входят три камеры: верхняя камера-отстойник 7, средняя компенсационная камера 3 и дополнительная нижняя камера 9. Переходной узел ограничен сверху фланцем

10 и снизу фланцем 11; полость 12 открыта снаружи; нал уплотнен кольцеными щелями !3 и 14, образованными вокруг вала втулкой 15,установленной н корпусе 16 вкладыша верхнего подшипника. Камерl 7 закрыта сверху фланцем !7 и крышкой 18, изготовленной заодно с цилиндрической перегородкой 19, ограничивающей камеры 7 и 3 со стороны нала, и выполненной с кольцевым выступом 20 и системой отверстий 21 и 22. Внутренняя ступень крышки 18 вместе с кольцевым выступом 20 входит в полость колпака

23 и образует в нем канал лабиринтного типа из камеры 7 в зазор 24 и гидроуплотнение в виде кольцевого зазора 25. 1 .олость в камере 7 при помощи полого цилиндрического элемента 26 разделена в верхней части на внутреннюю и наружную, сообщающиеся между собой внизу общей зоной. Внутренняя зона соединена с одной сто11 24856,роны с полостью в нижней камере 9 средствами сообщения, в которые входят система отверстий 21, лабиринтный канал в колпаке 23 зазор 24 заФ Ф

5 зор 13 и отверстия 27 одновременно с зоной 28, расположенной в полости статора-ротора, зазором 14, и с другой стороны — с полостью 12, системой отверстий 22, зазором 29,образованным вокруг вала при помощи элемента 30 и средствами сообщения лабиринтного типа, образованными концом элемента 30 во втором колпаке 3l,óñтановленном на соединительной муфте

32, имеющим на наружной поверхности лопасти, например зубцы 33, чередующиеся с пазами 34, и образующим вместе с фланцем 10 гидроуплотнение.

Наружная зона камеры 7 также соедине- 20 на с полостью камеры 9 отверстиями

35, кольцевой полостью Зб,отверстиями 37, полостью в камере 8 и кольце1 вым зазором 38 и одновременно с зоми 40. Электродвигатель заполняется тяжелой жидкостью, плотность которой больше плотности окружающей среды (например, жидкостью Б1 ОСТ 95419-79), при этом полость в камере 8 и зазор

24 заполняются этой жидкостью частич— но, до уровня, указанного на чертеже.

Полости, расположенные над уровнем тяжелой жидкости, заполняются окружающей средой, свободной от механических примесей, перед погружением электродвигателя в скважину.Во время работы электродвигателя положение уровня тяжелой жидкости в камере 8 определяется температурой этой жидкости. При нагревании электродвига35

40 теля и соответственно тяжелои жидкости уровень повышае тся и окружаюшая среда над уровнем тяжелой жидкости вытесняется из электродвигателя через д5 открытую полость 12, а при охлаждении уровень понижается и окружаюшая среда через ту же открытую полость засасывается обратно. Возможность беспрепятственного изменения положения уровня тяжелой жидкости в полости камеры 8 обеспечивает компенсацию ее объемных изменений при нагревании и охлаждении электродвигателя.Наибольшее количество вытесняемой из защитного устройства окружающей среды имеет место при нагревании элект,родвигателя от окружающей до макси мальной рабочей температуры, а заса50 ной 39 в полости двигателя отверстия- 25 сываемой обратно — при его охлаждении от максимальной рабочей температуры до окружающей. Попадание механических частиц в полости камер 7,8 и зазор 24 возможно только вместе с окружающей средой, следовательно, только при засасывании последней в упомянутые полости и зазор, т.е. при остановках, сопровождающихся охлаждением электродвигателя. Во время работы электродвигателя окружающая среда вблизи наружной поверхности колпака

3! приводится последним во вращательное движение. Возникающие при этом центробежные силы отбрасывают содержащиеся в оКружающей среде механические примеси к периферии открытой снаружи полости 12. В результате этого окружающая колпак 31 масса жидкости оказывается в значительной мере очищенной уже к моменту остановки электродвигателя. Эффективность очистки окружающей среды, обеспечиваемая вращающимся колпаком 31, увеличена путем изготовления на наружной поверхности колпака лопастей в виде зубцов 33,чередующихся с пазами 34, Благодаря наличию гидроуплотнения, полость 12 является для окружающей среды практически непроточной. В остановленном электродвигателе во время охлаждения, сопровождающегося засасыванием в электродвигатель окружающей среды, очистка этой среды в полости 12 продолжается путем осаждения содержащихся в ней частиц под действием их собственного веса.

При пуске электродвигателя полость

12 самоочищается от механических частиц, осевших в ней за период охлаждения, под действием центробежных сил, создаваемьм вращающимся колпаком. Полость 12 вместе с колпаком

31 и втулкой 30 является первой ступенью защиты электродвигателя от механических частиц, содержащихся в окружающей среде. Вращение окружающей среды, вызываемое вращением колпака 23 в работающем электродвигателе, не может передаться жидкости в камере 7 и в отверстиях 21. Этому препятствует перемычки между отверстиями 21 и 22.

Благодаря этому окружающая среда, заполняющая пблость камеры 7,остается в покое не только во время остановки электродвигателя, но и во время, его работы, что обеспечивает условия

1124856 для наиболее полной и тонкой очистки окружающей среды в камере 7 от механических частиц в результате их осаждения под действием собственного иеса.

Изготовление зазора 25 поперечным сечением, меньшим поперечного сечения отверстий 21 и 22, обеспечивает обмен окружающей средой между полостью 12 и зазором 24 главным образом через внутреннюю зону камеры 7 и систему отверстий 21, причем тем в большей мере, чем поперечное сечение зазора 25 меньше поперечных сечений отверстий 21 и 22.

Изготовление зазора 24 на участке перемещения тяжелой жидкости при температурных изменениях не более величины, необходимои для обеспечения собираемости и работы электродвигателя без задеваний вращающихся поверхностей на неподвижные, позволяет ограничить обмен окружающей среды между зазором 24 и камерой 7 минимальным объемом.

Изложеннсе выше позволяет очистить окружающую среду, поступающую иэ камеры 7 в зазор 24 и в полость камеры 8, от всех механических частиц, кроме частиц, способных находиться в ней во взвешенном состоянии неограниченно долго. Камера 7 функ5 ционально дополняет полость 12 и является второй ступенью защиты электродвигателя от механических частиц,Ни сама окружающая среда, ни механические частицы, находящиеся в ней во взвешенном состоянии неограниченно долго, не могут проникнуть ниже уровня тяжелой жидкости в зазоре 24 и камере 8, плотность которой больше плотности окружающей среды.

В работающем электродвигателе условия в закрытой со всех сторон камере 8 в сравнении с условиями,обеспечиваемыми в остановленном электродвигателе, не изменяются, Перетечки тяжелой жидкости, обусловленные раз— режением на поверхности вала в зоне

28, возникающим под действием центробежных сил, создаваемых вращающимся

25 валом в этой зоне, и замыкающиеся по трассе: полость 39, отверстия в перегородке камер, полость в камере 9, отверстия 27 и зазор 14 влияния на состояние жидкости в камере 8 не ока3() зывает.

1124856

Л

Я !

2

23

1f

Я

Общи у в5ень анжелпд и юц)ужпюшей с е3ы

28

3 г и

Редактор 0.10ркова

Корректор M.Ìàêñèìèmèíåè

Техред А.Кравчук

Заказ 1062 Тираж 342 Подписное

ВКИИПК Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101