Фланцевое соединение

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к погружным центробежным насосам, а также к сборке фланцевых соединений. Фланцевое соединение содержит две идентичные части разъемной втулки, одно цельное ограничительное кольцо и три манжетных уплотнительных кольца, изготовленных из упругоэластичного материала. На верхней части разъемной втулки изготовлены стопорные элементы, предотвращающие ход ограничительного кольца вверх. На нижней части содержится буртик, препятствующий ходу ограничительного кольца вниз. Боковые поверхности соединяемых фланцев выполнены в виде конусов, обращенных друг к другу. Между торцами фланцев установлена одна прокладка (кольцо) и два прокладочных кольца на внешней стороне фланцев. Благодаря такому выполнению устраняется необходимость применения болтов, а вместе с ними и изготовление отверстий на фланцах. Конструкция проста и экономична в изготовлении, повышает надежность устройства. 5 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к погружным центробежным насосам, а также к фланцевым соединениям.

Известна конструкция фланцевых соединений (авторское свидетельство СССР N 1774115, кл. F 16 L 23/02, F 04 D 13/10, 1989 г.), включающая фланцы, упругую прокладку с головкой и резьбовым участком крепежного элемента, полую составную обойму.

Недостатком известной конструкции является самоотвинчивание крепежных болтов в ходе работы устройства, сложность в изготовлении конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является быстроразъемное соединение трубопроводов (авторское свидетельство СССР N 577349 кл. F 16 L 37/14 1977 г.).

Недостатком данного соединения является то, что такая конструкция имеет жесткость соединения, низкую надежность при вибрации, сложна в изготовлении.

Задачей изобретения является увеличение производительности и ресурса работы электроцентробежного насоса (ЭЦН), устранение вибронагрузок, прочное и надежное соединение фланцев, создание возможности работы в наклонных скважинах при упрощении конструкции.

Для решения этой задачи фланцевое соединение содержит разъемную втулку с внутренним пазом, стопорный элемент и ограничительное кольцо, а внутренний паз втулки соответствует наружным габаритам соединяемых фланцев с тремя манжетными кольцами, изготовленными из упруго-эластичного материала, при этом два манжетных кольца расположены на внешней стороне фланцев, а одно - между фланцами, наружная часть втулки снабжена буртиком с наружным диаметром, большим наружного диаметра ограничительного кольца, стопорные элементы расположены в теле втулки, боковые поверхности соединяемых фланцев выполнены в виде конусов, обращенных друг к другу, а на буртике выполнен продольный паз с фиксатором.

На фиг. 1 показан общий вид фланцевого соединения входного модуля 8ЭЦН с протектором 9, с одной частью разъемной втулки, на фиг. 2 показан вид разъемной втулки с двумя идентичными частями. На фиг. 3 показан вид разъемной втулки, наружная верхняя часть которой выполнена с некоторым утоньшением 12, а фланцы снабжены стопором 10, на фиг. 4 - вид А-А поперечного разреза разъемной втулки, на фиг. 5 - то же, вид поперечного разреза.

Фланцевое соединение состоит из двух идентичных частей разъемной втулки 1, в совокупности которых торцевые части образуют форму непрерывного круга, одного цельного ограничительного кольца 2 и трех манжетных уплотнительных колец 3, 3а. Боковые поверхности 4 соединяемых фланцев выполнены в виде конусов, обращенных друг к другу. Нижняя часть разъемной втулки 1 содержит буртик 5.

На двух идентичных частях разъемной втулки выполнены стопорные элементы 6 хода ограничительного кольца 2. В данном случае стопорными элементами являются болты, закрепляемые на разъемной втулке 1. Возможны другие конструкции стопорных элементов, например в виде подпружиненного стопора или "карабина", а также небольшого буртика на теле втулки и другие. На буртике 5 выполнен продольный паз 7 для электрического кабеля.

Устройство собирают следующим образом: на фланцы 4 надевают уплотнительные манжетные кольца 3. Для более надежной герметизации располагают уплотнительную прокладку 3а между фланцами. Затем боковые стороны фланцев заключают в две идентичные части разъемной втулки 1, имеющей в ее полости паз, соответствующий наружным габаритам фланцев и трем уплотнительным кольцам. Далее сверху одевают плотно ограничительное кольцо, заранее продетое через верхний фланец (например, входного модуля ЭЦН) и находящееся выше разъемной втулки. Ограничительное кольцо надевают до буртика 5, наружный диаметр которого больше наружного диаметра стопорного кольца. Такое исполнение буртика 5 защищает ограничительное кольцо 2 от механического износа и зацеплений при опускании установки ЭЦН в скважину. После того как установили ограничительное кольцо 2, закрепляют стопорные элементы 6 для подстраховки выхода ограничительного кольца 2 из разъемной втулки 1.

Боковые поверхности фланцев 4, выполненные виде конуса, позволяют использовать ЭЦН в скважинах со значительной криволинейностью. Электрический кабель помещают в продольный паз 7 на буртике 5. Фиксатор служит для соединения электрического кабеля к пазу тела буртика. Он может быть в виде шины, закрепленной двумя болтами и т.п. (не показан).

Для устранения проворачивания секций ЭЦН во фланцах при его работе возможно изготовление углубления на боковых поверхностях фланцев для расположения в них стопора 10 (фиг. 3), а также изготовление фланцев и внутреннего гнезда в форме эллипса (фиг. 4), или в форме неполного круга (фиг. 5) и других ограничителей крутящего момента.

Для более полной герметичности в зазор между частями разъемной втулки устанавливают прокладки 11 из упругоэластичного материала. А утоньшение 12 на боковых поверхностях разъемной втулки облегчает сдавливание прокладки 11 при опускании ограничительного кольца 2 до буртика 5.

Манжетные кольца благодаря своим свойствам упругости гасят вибронагрузки, возникающие в рабочих органах насоса. Манжетное кольцо, находящееся между фланцами, служит также и для герметичности соединения внутренних органов насоса, а именно не позволяет рабочей жидкости проникнуть между фланцами. Манжетные кольца, сдавливаясь от веса установки ЭЦН, частично заполняют зазор между боковыми поверхностями фланцев и внутренним пазом втулки, отчего происходит центровка фланцев в пазу, а также смягчается боковое биение. Зазор между двумя идентичными частями разъемной втулки должен быть минимальным в собранном виде, так как, если зазор будет большим, возникает вероятность выдавливания манжетных колец. Ограничительное кольцо должно быть соответствующим наружным габаритам посадочного места и надеваться плотно, не оставляя зазора между двумя идентичными частями разъемной втулки.

Такой способ фланцевых соединений устраняет необходимость применения болтов и, соответственно, изготовления отверстий во фланцах. Установка манжетных колец позволяет частично устранить вибрацию, которая приводила к большим перегрузкам рабочих органов насоса, а впоследствии - к выходу из строя всей установки, а также смягчить пусковой и крутящие моменты. Кроме того, стало возможным использование ЭЦН в наклонных скважинах, сокращается время, затрачиваемое на сборку и на межремонтный период в целом. Конструкция проста и экономична в изготовлении, повышает надежность в работе устройства.

Формула изобретения

Фланцевое соединение, включающее разъемную втулку с внутренним пазом, стопорный элемент и ограничительное кольцо, отличающееся тем, что внутренний паз втулки соответствует наружным габаритам соединяемых фланцев с тремя манжетными кольцами, изготовленными из упругоэластичного материала, при этом два манжетных кольца расположены на внешней стороне фланцев, а одно - между фланцами, наружная часть втулки снабжена буртиком с наружным диаметром, большим наружного диаметра ограничительного кольца, стопорные элементы расположены в теле втулки, боковые поверхности соединяемых фланцев выполнены в виде конусов, обращенных друг к другу, а на буртике выполнен продольный паз с фиксатором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5