Муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса
Изобретение относится к электротехнике, в частности к концевым соединителям для кабелей, находящихся в жидкой среде, и может быть использовано в конструкциях кабельных вводов для герметичного присоединения кабельной линии к погружным электродвигателям, предназначенным для привода погружных насосов, используемых в нефтяной промышленности для добычи нефти. Муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса содержит закрепленный на конце кабеля корпус, в сквозном отверстии которого расположены концы изолированных проводов кабеля и последовательно установлены нажимная шайба, первая промежуточная шайба, вторая промежуточная шайба и упорная шайба. Отверстия в первой промежуточной шайбы, через которые проходят концы проводов кабеля выполнено с фаской, в которой расположен кольцевой уплотнительный элемент, а в наружной цилиндрической поверхности первой промежуточной шайбы выполнена кольцевая выточка, в которой установлен кольцевой уплотнительный элемент. Вторая промежуточная шайба выполнена с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля, при этом часть каждого провода, расположенная в указанном отверстии, покрыта свинцовой оболочкой, а между другой частью провода и внутренней поверхностью отверстия размещен кольцевой уплотнительный элемент. Каждое из указанных отверстий снабжено фаской, в которой расположен кольцевой уплотнительный элемент. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении надежности муфты кабельного ввода за счет исключения проникновения жидкости по жилам токопроводящих проводов и исключения проникновения жидкости к наружной поверхности изоляции проводов кабеля - удлинителя, с одновременным исключением возможности повреждения изоляции проводов при неконтролируемом сжатии уплотнительного элемента в процессе сборки или ремонта муфты. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к концевым соединителям для кабелей, находящихся в жидкой среде, и может быть использовано в конструкциях кабельных вводов для герметичного присоединения кабельной линии к погружным электродвигателям, предназначенным для привода погружных насосов, используемых в нефтяной промышленности для добычи нефти.
Известна муфта кабельного ввода, описанная в патенте US 6361342 B1, 26.03.2002, Н 01 R 13/52, содержащая закрепленный на конце кабеля корпус, в сквозном отверстии которого расположены концы изолированных проводов кабеля. Штепсельный наконечник каждого провода выполнен с глухим торцевым отверстием, в котором закреплен освобожденный от изоляции конец жилы соответствующего провода. В упомянутом отверстии корпуса последовательно установлены первая уплотнительная шайба, расположенная со стороны штепсельных наконечников, промежуточная шайба и вторая уплотнительная шайба, зафиксированная в отверстии корпуса от осевого перемещения, при этом соответствующие торцевые поверхности первой и второй уплотнительной шайбы прижаты к противоположным торцевым поверхностям промежуточной шайбы. Шайбы выполнена с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля со штепсельными наконечниками.
Недостатком указанного аналога является возможность проникновения жидкости в промежуток между токоведущей жилой и изоляцией провода, так как обрез изоляции провода выходит за пределы корпуса муфты и не герметизирован. Кроме того, не исключена возможность доступа пластовой жидкости к освобожденной от свинцовой оболочки поверхности изоляции проводов кабеля через щель между промежуточной и уплотнительными шайбами, что может вызвать разрушение изоляции и последующую коррозию токоведущих жил. Недостатком указанного аналога является также высокая сложность и недостаточная технологичность конструкции муфты.
Известна муфта кабельного ввода, описанная в патенте US 5700161 А, 23.12.1997, Н 01 R 13/40, содержащая закрепленный на конце кабеля корпус, в сквозном отверстии которого расположены концы изолированных проводов кабеля. В указанном отверстии последовательно установлены уплотнительная шайба, расположенная со стороны штепсельных наконечников, промежуточная шайба, сформированная отверженным эпоксидным герметиком, и свинцовая упорная шайба, зафиксированная в отверстии корпуса от осевого перемещения, при этом соответствующие торцевые поверхности уплотнительной и упорной шайбы прижаты к противоположным торцевым поверхностям промежуточной шайбы. Упорная шайба выполнена с отверстиями, через которые проходят покрытые свинцовой оболочкой концы проводов кабеля, а уплотнительная шайба выполнена с отверстиями, через которые проходят свободные от свинцовой оболочки части концов проводов кабеля со штепсельными наконечниками, при этом отверстия в уплотнительной шайбе выполнены двухступенчатыми, а ступень большего диаметра расположена со стороны, обращенной к промежуточной шайбе. Между наружной поверхностью изоляции провода и внутренней поверхностью указанной ступени каждого из отверстий уплотнительной шайбы установлен уплотнительный элемент. Во внутренней цилиндрической поверхности корпуса в месте расположения уплотнительной шайбы выполнена кольцевая выточка, в которой установлен кольцевой уплотнительный элемент.
Описанная конструкция позволяет обеспечить защиту наружной поверхности изоляции провода от проникновения пластовой жидкости через щель между промежуточной и уплотнительной шайбой, однако не исключена возможность проникновения жидкости в промежуток между токоведущей жилой и изоляцией провода, кроме того, описанная конструкция также отличается высокой сложностью и недостаточной технологичностью.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по совокупности существенных признаков (прототипом) является муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса (см. Международный транслятор УСТАНОВКИ ПОГРУЖНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ, “Нефть и газ”, М., 1999, с.410-412), содержащая закрепленный на конце кабеля корпус, в сквозном отверстии которого расположены концы изолированных проводов кабеля. В указанном отверстии последовательно установлены нажимная шайба, расположенная со стороны штепсельных наконечников, уплотнительная шайба и упорная шайба, зафиксированная в отверстии корпуса от осевого перемещения. Соответствующие торцевые поверхности нажимной и упорной шайбы прижаты к противоположным торцевым поверхностям уплотнительной шайбы, а к наружной торцевой поверхности нажимной шайбы прижато резьбовое кольцо, установленное в отверстии корпуса, соответствующая часть которого выполнена с резьбой. Шайбы выполнены с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля со штепсельными наконечниками.
Конструкция прототипа позволяет восстановить герметичность муфты, в случае ее потери в процессе эксплуатации, путем поджатая уплотнительной шайбы через нажимную шайбу с помощью резьбового кольца. Основными недостатками прототипа является возможность проникновения пластовой жидкости в промежуток между токоведущей жилой и изоляцией провода и через щель между нажимной и уплотнительной шайбами, а также неконтролируемое сжатие уплотнительной шайбы под действием нажимной шайбы, что может привести к повреждению изоляции провода.
Таким образом, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в создании муфты кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса, обеспечивающей герметичное соединение проводов кабеля-удлинителя со штепсельными наконечниками.
Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении надежности муфты кабельного ввода за счет исключения возможности проникновения жидкости по жилам токопроводящих проводов и к наружной поверхности изоляции проводов кабеля-удлинителя, с одновременным исключением возможности повреждения изоляции проводов при неконтролируемом сжатии уплотнительного элемента в процессе сборки или ремонта муфты.
Согласно изобретению муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса содержит закрепленный на конце кабеля корпус, в сквозном отверстии которого расположены концы изолированных проводов кабеля и последовательно установлены нажимная шайба, первая промежуточная шайба, вторая промежуточная шайба и упорная шайба. Нажимная шайба выполнена с отверстиями, в которых установлены диэлектрические установочные втулки, внутри каждой из которых расположен конец одного из проводов и, по меньшей мере, часть соответствующего штепсельного наконечника. К внутренней торцевой поверхности нажимной шайбы прижата первая торцевая поверхность первой промежуточной шайбы, выполненной с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля, при этом со стороны первой торцевой поверхности каждое из указанных отверстий выполнено с фаской, в которой расположен кольцевой уплотнительный элемент, а в наружной цилиндрической поверхности первой промежуточной шайбы со стороны ее второй торцевой поверхности выполнена кольцевая выточка, в которой установлен кольцевой уплотнительный элемент. Ко второй торцевой поверхности первой промежуточной шайбы прижата первая торцевая поверхность второй промежуточной шайбы, выполненной с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля, при этом часть каждого провода, расположенная в указанном отверстии, покрыта свинцовой оболочкой, а между другой частью провода и внутренней поверхностью отверстия размещен кольцевой уплотнительный элемент. Со стороны второй торцевой поверхности каждое из указанных отверстий выполнено с фаской, в которой расположен кольцевой уплотнительный элемент. Ко второй торцевой поверхности второй промежуточной шайбы прижата первая торцевая поверхность упорной шайбы, выполненной с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля, и зафиксированной в отверстии корпуса от осевого перемещения под действием усилия со стороны второй промежуточной шайбы.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения, установочная втулка может быть снабжена буртиком, размещенным в соответствующем углублении, выполненном в первой торцевой поверхности нажимной шайбы.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения, к наружной торцевой поверхности нажимной шайбы может быть прижато резьбовое кольцо, установленное в отверстии корпуса, соответствующая часть которого может быть выполнена с резьбой.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения, корпус может быть может быть закреплен на свинцовой оплетке кабеля, а пространство в корпусе между отверстием, через которое проходит кабель, и упорной шайбой может быть заполнено отверженным эпоксидным герметиком.
На фиг.1 изображен продольный разрез муфты кабельного ввода.
На Фиг.2 изображен увеличенный фрагмент продольного разреза муфты кабельного ввода.
На фиг.3 изображена муфта кабельного ввода (вид сбоку).
Муфта 1 содержит металлический корпус 2, закрепленный на конце кабеля-удлинителя 3, состоящего из трех проводов 4, покрытых изоляцией 5 из полиэтилена высокой плотности, а также прорезиненной тканевой оплеткой 6 и свинцовой оболочки 7. Концы проводов 4 расположены внутри корпуса 2 и на части своей длины освобождены от свинцовой оболочки 7 и тканевой оплетки 6. Конец медной токоведущей жилы 8 каждого провода освобожден от изоляции 5 и закреплен с помощью резьбового соединения в глухом торцевом отверстии штепсельного наконечника 9 таким образом, что торец штепсельного наконечника упирается в обрез изоляции провода, при этом наружный диаметр торца штепсельного наконечника равен наружному диаметру изоляции 5 провода, а поверхность резьбы жилы 8 покрыта припоем для обеспечения надежности электрического контакта.
В отверстии корпуса 2 последовательно установлены нажимная шайба 10, первая промежуточная шайба 11, вторая промежуточная шайба 12 и упорная шайба 13. Нажимная шайба 10 выполнена с отверстиями, в которых установлены диэлектрические установочные втулки 14. Внутри установочной втулки расположен конец провода кабеля и часть соответствующего штепсельного наконечника 9 таким образом, что стык между изоляцией и торцом штепсельного наконечника находится внутри втулки. Установочная втулка 14 снабжена буртиком 15, размещенным в соответствующем углублении, выполненном во внутренней торцевой поверхности нажимной шайбы 10. Это обеспечивает надежную фиксацию установочной втулки 14 и исключает ее перекос, приводящий к повреждению изоляции провода в районе торца установочной втулки. Наличие диэлектрической установочной втулки позволяет дополнительно герметизировать стык изоляции и штепсельного наконечника и обеспечивает требуемое пробивное напряжение диэлектрического промежутка между наружной поверхностью освобожденной от изоляции части жилы 8 и внутренней поверхностью корпуса 2.
По периметру наружной кромки торца штепсельного наконечника 9 выполнена фаска 16 (см. фиг.2), уменьшающая степень неоднородности электрического поля вблизи указанной кромки и, соответственно, максимальную напряженность электрического поля в толще прилегающих к кромке изолирующих элементов конструкции муфты, что исключает возможность местного повреждения изоляции 5 или установочной втулки 14 в процессе работы насоса.
К наружной торцевой поверхности нажимной шайбы 10 прижато резьбовое кольцо 17, установленное в отверстии корпуса 2, соответствующая часть которого выполнена с резьбой, а к внутренней торцевой поверхности нажимной шайбы 10 прижата первая торцевая поверхность первой промежуточной шайбы 11, выполненной с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля. Со стороны первой торцевой поверхности каждое из указанных отверстий снабжено фаской, в которой расположен кольцевой уплотнительный элемент 18, препятствующий проникновению пластовой жидкости к изоляции через щель между нажимной шайбой 10 и первой промежуточной шайбой 11. В наружной цилиндрической поверхности первой промежуточной шайбы 11 со стороны ее второй торцевой поверхности выполнена кольцевая выточка, в которой установлен кольцевой уплотнительный элемент 19, препятствующий проникновению пластовой жидкости к изоляции через щель между промежуточными шайбами.
Ко второй торцевой поверхности первой промежуточной шайбы 11 прижата первая торцевая поверхность второй промежуточной шайбы 12, выполненной с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля. Часть каждого провода, расположенная в указанном отверстии, покрыта свинцовой оболочкой 7, а между другой частью провода и внутренней поверхностью отверстия размещен кольцевой уплотнительный элемент 20, препятствующий проникновению пластовой жидкости к изоляции, а также между изоляцией 5 и тканевой оплеткой 6 через щель между промежуточными шайбами 11 и 12. Со стороны второй торцевой поверхности каждое из отверстий снабжено фаской, в которой расположен кольцевой уплотнительный элемент 21, препятствующий проникновению пластовой жидкости через щель между упорной шайбой 13 и второй промежуточной шайбой 12.
Ко второй торцевой поверхности второй промежуточной шайбы 11 прижата первая торцевая поверхность упорной шайбы 13, выполненной с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля, и зафиксированной в отверстии корпуса 2 от осевого перемещения под действием усилия со стороны второй промежуточной шайбы 12.
Корпус 2 закреплен на свинцовой оплетке 7 кабеля, а пространство в корпусе между отверстием для кабеля и упорной шайбой заполнено отверженным эпоксидным герметиком 22, который заливают через специальное окно в корпусе (на чертеже не показано).
При хранении и транспортировке муфта закрывается герметичной транспортировочной крышкой 23.
При установке муфты 1 на кабель 3 к нажимной шайбе 10 с помощью специальной оснастки прикладывают усилие в осевом направлении, позволяющее упруго деформировать уплотнительные кольца 18, 19, 20 и 21 до упора торцов упорной 13 и промежуточных 11 и 12 шайб, что обеспечивает герметичность соединения кабеля 3 и муфты 1. При этом максимальная величина осевого смещения нажимной шайбы 10 ограничена осевыми размерами упомянутых шайб. Положение нажимной шайбы фиксируется резьбовым кольцом 17.
В случае потери герметичности муфты ее восстанавливают путем поджатая уплотнительных колец через нажимную шайбу 10 с помощью резьбового кольца 17.
1. Муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса, содержащая закрепленный на конце кабеля корпус, в сквозном отверстии которого расположены концы изолированных проводов кабеля и последовательно установлены нажимная шайба, первая промежуточная шайба, вторая промежуточная шайба и упорная шайба, нажимная шайба выполнена с отверстиями, в которых установлены диэлектрические установочные втулки, внутри каждой из которых расположен конец одного из проводов и, по меньшей мере, часть соответствующего штепсельного наконечника, к внутренней торцевой поверхности нажимной шайбы прижата первая торцевая поверхность первой промежуточной шайбы, выполненной с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля, при этом со стороны первой торцевой поверхности каждое из указанных отверстий выполнено с фаской, в которой расположен кольцевой уплотнительный элемент, а в наружной цилиндрической поверхности первой промежуточной шайбы со стороны ее второй торцевой поверхности выполнена кольцевая выточка, в которой установлен кольцевой уплотнительный элемент, ко второй торцевой поверхности первой промежуточной шайбы прижата первая торцевая поверхность второй промежуточной шайбы, выполненной с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля, при этом часть каждого провода, расположенная в указанном отверстии, покрыта свинцовой оболочкой, а между другой частью провода и внутренней поверхностью отверстия размещен кольцевой уплотнительный элемент, со стороны второй торцевой поверхности каждое из указанных отверстий выполнено с фаской, в которой расположен кольцевой уплотнительный элемент, ко второй торцевой поверхности второй промежуточной шайбы прижата первая торцевая поверхность упорной шайбы, выполненной с отверстиями, через которые проходят концы проводов кабеля, и зафиксированной в отверстии корпуса от осевого перемещения под действием усилия со стороны второй промежуточной шайбы.
2. Муфта по п.1, характеризующаяся тем, что установочная втулка снабжена буртиком, размещенным в соответствующем углублении, выполненном во внутренней торцевой поверхности нажимной шайбы.
3. Муфта по п.1 или 2, характеризующаяся тем, что к наружной торцевой поверхности нажимной шайбы прижато резьбовое кольцо, установленное в отверстии корпуса, соответствующая часть которого выполнена с резьбой.
4. Муфта по любому из предыдущих пунктов, характеризующаяся тем, что корпус закреплен на свинцовой оплетке кабеля, а пространство в корпусе между отверстием, через которое проходит кабель, и упорной шайбой заполнено отверженным эпоксидным герметиком.
