Теплообменник погружного маслозаполненного двигателя

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных маслозаполненных электродвигателях. Технический результат - улучшение теплообмена, уменьшение риска заклинивания вала электродвигателя из-за продуктов механического износа. Теплообменник содержит основание, верхний и нижний ниппели, маслонасос, фильтрующий элемент. В верхнем ниппеле выполнены вертикальный и горизонтальный каналы. В нижнем ниппеле выполнен вертикальный канал. Маслонасос установлен между верхним и нижним ниппелями и соединен через муфту с полым валом погружного маслозаполненного электродвигателя. Между верхним и нижним ниппелями дополнительно установлена трубка, соединяющая канал нижнего ниппеля с полым валом электродвигателя посредством горизонтального канала верхнего ниппеля. Между нижним ниппелем и основанием установлена центральная труба, и концентрично ей установлен теплообменный кожух. Вход маслонасоса соединен с маслозаполненной полостью электродвигателя посредством вертикального канала, выполненного в верхнем ниппеле. Выход маслонасоса соединен с верхней частью центральной трубы, в нижней части которой выполнены по меньшей мере два отверстия с установленным поверх них фильтрующим элементом. 1 ил.

 

Область техники, которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных маслозаполненных электродвигателях, служащих приводом электроцентробежных насосов.

Уровень техники

Известен погружной электродвигатель с теплообменником, содержащий статор, ротор с выполненным в нем, по меньшей мере, одним продольным каналом, установленный в полости корпуса с возможностью вращения насос, установленный на роторе и выполненный с входом, который соединен с выходом выполненного в роторе продольного канала, и с выходом, который соединен с входами каналов магнитопровода статора, а также обратный канал теплообменника с выходом, соединенным с входом выполненного в роторе продольного канала (патент РФ на изобретение №2236742, H02K 9/19, F04D 29/58, F04D 13/08, опубл. 2012).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы, вызванная смешиванием разогретого теплоносителя с охлажденным в месте выхода обратного канала теплообменника и входе в продольный канал статора.

Из уровня техники также известен погружной маслозаполненный электродвигателя, содержащий статор в корпусе, ротор с пустотелым валом, головку, узел токоввода, основание с размещенным в нем фильтром, маслозаполненную полость, элементы для циркуляции масла, тепловую трубу, испаритель которой расположен в маслозаполненной полости, а конденсатор - вне электродвигателя. Маслозаполненная полость расположена в вынесенной за пределы электродвигателя камере, связанной с основанием электродвигателя полым соединительным элементом, внутри элемента с образованием кольцевого зазора установлена центральная труба, верхний конец которой закреплен в основании электродвигателя, а нижний выведен в нижнюю часть камеры, при этом кольцевой зазор между соединительным элементом и центральной трубой служит нагнетательной линией для поступления масла в верхнюю часть камеры, а отверстие в центральной трубе - всасывающей линией для отвода масла из нижней части камеры (патент РФ на изобретение №2287887, H02K 5/10, Е21В 43/00, опубл. 2006).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы, вызванная смешиванием разогретого масла с охлажденным в месте выхода из центральной трубы маслозаполненной полости и входе в пустотелый вал.

Из уровня техники также известен теплообменник для погружного маслозаполненного электродвигателя, состоящий из коаксиально установленных между верхней и нижней втулками труб, образующих цилиндрические и кольцевые каналы, цилиндрический и четные кольцевые каналы через отверстия в верхней втулке сообщены с полостью электродвигателя, каждый из четных кольцевых каналов через отверстия в нижней втулке связан с цилиндрическим каналом с образованием замкнутых контуров для движения масла, нечетные кольцевые каналы через отверстия в нижней и верхней втулках сообщены со скважиной с образованием проточных каналов для пластовой жидкости, отличающийся тем, что цилиндрический и четные кольцевые каналы снабжены интенсифицирующими вставками, выполненными из открытоячеистой металлической пены и скрепленными со стенками труб (патент РФ на изобретение №2301912, F04D 13/08, опубл. 27.06.2007).

Наиболее близким техническим решением является устройство для гидравлической защиты погружного маслонаполненного электродвигателя, содержащее корпус, вал с опорными подшипниками, головку, основание, ниппели, расположенные вдоль вала в осевом направлении с образованием камер, пяту, закрепленную на валу, подпятник, расположенный в верхней части корпуса фильтра-теплобменника, закрепленного в основании и размещенного в камере, образованной ниппелем, основанием и корпусом. Фильтр-теплообменник выполнен в виде ступенчатого цилиндра со сквозным осевым каналом, в нижней цилиндрической части которого выполнена цилиндрическая проточка с двумя рядами радиальных отверстий. Над отверстиями закреплен фильтрующий элемент. На валу в зоне фильтрующего элемента размещен циркуляционный насос, выполненный в виде шнека, причем вспомогательная часть шнека расположена в осевом канале корпуса фильтра-теплообменника в зоне входных радиальных отверстий, а основная часть шнека - в осевом канале, соединяющем входные радиальные отверстия с полостью осевой опоры (патент РФ на полезную модель №122531, H02K 5/12, F04D 13/10, опубл. 27.11.2012).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы, вызванная смешиванием разогретого масла с охлажденным в месте выхода из центральной трубы маслозаполненной полости и входе в пустотелый вал.

Сущность изобретения

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является повышение эффективность работы погружного маслозаполненного электродвигателя

Технический результат заявленного изобретения заключается в интенсифицировании теплообмена, уменьшении риска заклинивания вала электродвигателя из-за продуктов механического износа.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что теплообменник погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащий основание, верхний и нижний ниппели, маслонасос, фильтрующий элемент,

отличается тем, что в верхнем ниппеле выполнены вертикальный и горизонтальный каналы, а в нижнем ниппеле выполнен вертикальный канал, при этом

маслонасос установлен между верхним и нижним ниппелями теплообменника и соединен через муфту, установленную во фланец, присоединенный к верхнему ниппелю, с полым валом погружного маслозаполненного электродвигателя,

а между верхним и нижним ниппелем дополнительно установлена трубка, соединяющая канал нижнего ниппеля с полым валом погружного маслозаполненного электродвигателя посредством горизонтального канала верхнего ниппеля,

причем между нижним ниппелем и основанием установлена центральная труба и концентрично ей с образованием маслозаполненной полости установлен теплообменный кожух,

при этом вход маслонасоса соединен с маслозаполненной полостью погружного маслозаполненного электродвигателя посредством вертикального канала, выполненного в верхнем ниппеле,

а выход маслонасоса соединен с верхней частью центральной трубы, в нижней части которой выполнены по меньшей мере два отверстия с установленным поверх них фильтрующим элементом,

причем на муфте дополнительно установлено торцевое уплотнение.

Краткое описание чертежей

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного устройства с использованием чертежа:

На чертеже позициями обозначены следующие элементы:

1 - верхний ниппель; 2 - нижний ниппель; 3 - основание; 4 - маслонасос; 5 - муфта; 6 - полый вал; 7 - теплообменный кожух; 8 - центральная труба; 9 - канал; 10 - проходник;11 - трубка; 12 - втулка; 13 - фланец; 14 - торцевое уплотнение; 15 - фильтр.

Раскрытие изобретения

Теплообменник погружного маслозаполненного электродвигателя состоит из верхнего (1) и нижнего (2) ниппелей и основания (3). Между верхним (1) и нижним (2) ниппелями установлен маслонасос (4), связанный муфтой (5) с полым валом (6) маслозаполненного электродвигателя.

Между нижним ниппелем (2) и основанием (3) установлен теплообменный кожух (7) и центральная труба (8).

Вход маслонасоса (4) связан с маслозаполненной полостью электродвигателя каналом (9), выход маслонасоса (4) связан с верхней частью центральной трубы (8) проходником (10).

Верхняя часть теплообменного кожуха (7) связана с полым валом (6) трубкой (11).

Муфта (5) опирается на втулку (12), установленную во фланце (13), который закреплен на верхнем ниппеле (1). Между фланцем (13) и муфтой (5) установлено торцевое уплотнение (14). В нижней части центральной трубы (8) расположен фильтр (15).

Теплообменник погружного маслозаполненного электродвигателя работает следующим образом. При спуске в скважину все части теплообменника нагреваются до температуры пластовой жидкости. До этой же температуры нагревается электродвигатель и находящееся в нем масло.

При включении погружного маслозаполненного электродвигателя масло дополнительно разогревается вследствие тепловыделений в обмотке статора, роторе, узлах трения. Нагретое масло из электродвигателя по каналу (9) поступает на вход маслонасоса (4), который обеспечивает принудительную циркуляцию масла и тем самым не допускает большой разницы температур между нагретым и охлажденным маслами.

Далее масло благодаря работе маслонасоса (4) по проходнику (10) поступает в центральную трубу (8) и через фильтр (15), где происходит очистка масла от продуктов механического и температурного износа погружного электродвигателя, попадает в теплообменный кожух (7), где происходит охлаждение масла за счет теплоотдачи в пластовую жидкость, омывающую теплообменник. Охлажденное масло по трубке (11) попадает на вход полого вала (6), по которому поступает в электродвигатель. Схема охлаждения погружного маслозаполненного электродвигателя через его полый вал обеспечивает наиболее быстрое и рациональное охлаждение наиболее нагретых узлов и деталей, в том числе и подшипников, а благодаря установленному фильтру в технологические каналы вала электродвигателя постоянно поступает очищенное масло. Торцевое уплотнение (14) препятствует гидравлическому смешиванию нагретого и охлажденного масла, тем самым увеличивая эффективность охлаждения самих деталей погружного электродвигателя и его подшипников в частности.

Таким образом, теплообменник погружного маслозаполненного электродвигателя с установленным торцевым уплотнением, отделяющим маслозаполненную полость электродвигателя от нижней части полого вала, позволяет повысить эффективность за счет исключения смешивания разогретого и охлажденного масел, а также минимизировать перепад температуры между нагретым и охлаждаемым маслами в результате принудительной циркуляции масла погружного электродвигателя за счет установки масляного насоса, который также позволит быстрее доставлять охлажденное масло до наиболее нагретых деталей и узлов двигателя, а за счет применения фильтра теплообменник обеспечит постоянное поступление чистого масла в технологические каналы вала погружного электродвигателя, тем самым снизится износ трущихся деталей и узлов, например подшипников, а также снижается риск клина вала по причине механического засорения.

Теплообменник погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащий основание, верхний и нижний ниппели, маслонасос, фильтрующий элемент,
отличающийся тем, что в верхнем ниппеле выполнены вертикальный и горизонтальный каналы, а в нижнем ниппеле выполнен вертикальный канал, при этом
маслонасос, установленный между верхним и нижним ниппелями теплообменника, и соединенный через муфту, установленную во фланец, присоединенный к верхнему ниппелю, с полым валом погружного маслозаполненного электродвигателя, предназначен для принудительного перекачивания масла по замкнутой системе электродвигатель - теплообменник для снижения перепада температуры между охлаждаемым и охлажденным маслами и для создания необходимого давления способное перекачивать масло через фильтр,
а между верхним и нижним ниппелем дополнительно установлена трубка, соединяющая канал нижнего ниппеля с полым валом погружного маслозаполненного электродвигателя посредством горизонтального канала верхнего ниппеля,
причем между нижним ниппелем и основанием установлена центральная труба и концентрично ей с образованием маслозаполненной полости герметично установлен теплообменный кожух,
при этом вход маслонасоса соединен с маслозаполненной полостью погружного маслозаполненного электродвигателя посредством вертикального канала, выполненного в верхнем ниппеле,
а выход маслонасоса соединен с верхней частью центральной трубы, в нижней части которой выполнены по меньшей мере два отверстия с установленным поверх них фильтром, выполненным из фильтрующего элемента,
причем между фланцем, установленным на верхний ниппель, и муфтой, соединяющей полый вал погружного электродвигателя и вал маслонасоса, дополнительно герметично установлено торцевое уплотнение.



 

Похожие патенты:

Изобретение касается электрической машины (1, 51), в частности асинхронной машины, и её системы охлаждения. Технический результат - повышение эффективности охлаждения машины.

Изобретение касается динамоэлектрической машины. Технический результат - повышение эффективности охлаждения и упрощение конструкции.

Изобретение относится к электротехнике, к электромашиностроению. Технический результат состоит в повышении удельной мощности и долговечности за счет использования эффективной системы охлаждения.

Изобретение касается электрической машины с жидкостным охлаждением. Технический результат - повышение эффективности охлаждения.

Изобретение касается электрической машины и устройства её охлаждения. Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения вала.

Изобретение относится к системе вращающихся электрических машин, включающей в себя охлаждающее устройство для циркуляции охлаждающей среды через две вращающиеся электрические машины.

Изобретение относится к ветроэлектрической установке, содержащей синхронный генератор, а также к медленно вращающемуся синхронному генератору. Технический результат заключается в улучшении охлаждения генератора.

Изобретение относится к электротехнике, к охлаждению динамоэлектрических машин. Технический результат состоит в улучшении охлаждения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в многопоточной бесступенчатой электромеханической трансмиссии. Технический результат заключается в создании электрической машины с принудительным жидкостным охлаждением, обладающей высокими энергетическими показателями, с низким уровнем шума.

Изобретение относится к электрической машине с постоянным магнитом, содержащей статор и ротор, выполненный с возможностью вращения в статоре, и способу конструирования такой машины.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для создания привода погружного электронасоса для подъема жидкости из нефтедобывающей скважины.

Изобретение относится к электротехнике, к конструкции компенсатора погружных электродвигателей, применяемых в насосных установках для добычи нефти. Компенсатор состоит из цилиндрического корпуса, имеющего основание и головку, присоединяемую к электродвигателю, и компенсирующего элемента, выполненного в виде плавающего поршня, размещенного внутри цилиндрического корпуса.

Изобретение относится к устройствам и способам уплотнения камеры с одновременным сохранением целостности указанной камеры при воздействии на нее термического напряжения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от попадания пластовой жидкости в полость статора. Техническим результатом компенсатора является повышение надежности и срока службы.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано при сборке гидрозащит, входящих в состав погружных электродвигателей. Стенд для сборки гидрозащит погружных электродвигателей содержит станину с направляющими, передвижную регулируемую опору, приспособление для зажима собираемых деталей гидрозащиты и кран для слива масла.

Изобретение относится к средствам питания скважинной аппаратуры. Техническим результатом является повышение надежности и ресурса работы устройства, а также упрощение конструкции и его эксплуатации.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в линейных генераторах волноэнергетических станций. Технический результат состоит в повышении надежности и упрощении эксплуатации.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в двигателях, например, для нефтегазовой промышленности. Техническим результатом является уменьшение общих потерь в электрической машине.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электронасосах с приводом на постоянных магнитах. Технический результат - предотвращение коррозии, вызываемой химической жидкостью, на компонентах герметичного электронасоса.

Изобретение относится к щелевой трубе (39) и способу изготовления такой трубы. Гидравлическая машина и приводной мотор могут быть помещены в корпус, если в электромоторе между ротором и статором осуществляется разделение посредством трубчатой конструктивной части - так называемой щелевой трубы (39).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в нефтяном машиностроении и в погружных маслозаполненных электродвигателях, служащих приводом электроцентробежных насосов.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных маслозаполненных электродвигателях. Технический результат - улучшение теплообмена, уменьшение риска заклинивания вала электродвигателя из-за продуктов механического износа. Теплообменник содержит основание, верхний и нижний ниппели, маслонасос, фильтрующий элемент. В верхнем ниппеле выполнены вертикальный и горизонтальный каналы. В нижнем ниппеле выполнен вертикальный канал. Маслонасос установлен между верхним и нижним ниппелями и соединен через муфту с полым валом погружного маслозаполненного электродвигателя. Между верхним и нижним ниппелями дополнительно установлена трубка, соединяющая канал нижнего ниппеля с полым валом электродвигателя посредством горизонтального канала верхнего ниппеля. Между нижним ниппелем и основанием установлена центральная труба, и концентрично ей установлен теплообменный кожух. Вход маслонасоса соединен с маслозаполненной полостью электродвигателя посредством вертикального канала, выполненного в верхнем ниппеле. Выход маслонасоса соединен с верхней частью центральной трубы, в нижней части которой выполнены по меньшей мере два отверстия с установленным поверх них фильтрующим элементом. 1 ил.

Наверх