Протектор для гидравлической защиты электродвигателя

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано для гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей насосов для добычи нефти. Протектор содержит корпус, вал с опорными подшипниками и торцевыми уплотнениями, размещенными в зоне ниппелей, узел пяты, головку, основание, систему сброса давления и удаления газов. Имеющие осевые отверстия ниппели и опорные подшипники расположены вдоль вала между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер. Узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания. Система сброса давления и удаления газов содержит нижнюю и верхнюю диафрагмы цилиндрической формы, размещенные соответственно в нижней и верхней гидрозатворных камерах. Нижняя диафрагма отделяет полость электродвигателя от промежуточной полости, а верхняя - промежуточную полость от затрубного пространства. Диафрагмы соединены с ниппелями и зафиксированы пружинами, имеющими усилия, позволяющие приоткрываться диафрагмам при достижении давлений в нижних полостях перед диафрагмами определенного значения, но обеспечивающими герметичное соединение диафрагмам с ниппелями при меньших давлениях. Изобретение направлено на предотвращение повреждения диафрагмы перепадом давлений между разделяемыми ею полостями. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электромашиностроения. Данные устройства применяются для гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей, предназначенных для привода насосов, используемых в нефтяной промышленности для добычи нефти с пластовой жидкостью.

Известен аналог – устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, патент РФ №2031514, 20.03.1995, состоящее из гидравлического компенсатора, размещенного в нижней части электродвигателя, и протектора, установленного в его верхней части и содержащего вал с последовательно установленными на нем верхним, средним и нижним торцевыми уплотнениями и основную эластичную диафрагму, размещенную после нижнего торцового уплотнения в полости, сообщающейся с полостью электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, между средним и нижним торцовыми уплотнениями размещена дополнительная эластичная диафрагма, внутренняя полость которой сообщается с внешней полостью основной диафрагмы, а внешняя полость дополнительной диафрагмы сообщается с полостью между верхним и средним торцовыми уплотнениями.

Недостатком данной конструкции является низкая надежность из-за частых порывов резиновых диафрагм, спровоцированных процессом расширения масла электродвигателя и образования газов в нем.

Также известен протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя - патент РФ № 2099604, 20.12.1997, выбранный в качестве прототипа предлагаемого протектора, содержащий корпус, внутри которого размещена диафрагма, закрепленная на опоре, первый и второй ниппели, между которыми размещен узел пяты, верхнюю и нижнюю головки с фланцами для соединения с насосом и электродвигателем, вал с нижним и верхним торцевыми уплотнениями, клапан и кожух, имеющий фланец и установленный на верхнем торцевом уплотнении, отличающийся тем, что введен отбойник, а первый ниппель и фланец кожуха выполнены с дополнительными совпадающими при установке отверстиями, причем отбойник имеет форму диска и установлен жестко на валу над кожухом, а отверстие последнего имеет сообщение с затрубным пространством, каждый ниппель содержит подшипник скольжения и отверстие для удаления воздуха при заполнении маслом.

Недостатком прототипа является риск повреждения диафрагмы избыточным давлением нагретого масла.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в предотвращении повреждения диафрагмы перепадом давлений между разделяемыми ею полостями.

Решение технической задачи в протекторе для гидравлической защиты электродвигателя, содержащем корпус, вал с торцевыми уплотнениями и опорными подшипниками, ниппели, узел пяты, головку, основание, систему сброса давления и удаления газов, диафрагму, достигается тем, что ниппели имеют осевые отверстия, ниппели и опорные подшипники расположены вдоль вала в осевом направлении между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер, узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания, торцевые уплотнения размещены в зоне ниппелей, система сброса давления и удаления газов содержит две диафрагмы, размещенные в гидрозатворных камерах, причем нижняя диафрагма, размещенная в нижней гидрозатворной камере, отделяет полость электродвигателя от промежуточной полости, а верхняя диафрагма, размещенная в верхней гидрозатворной камере, отделяет промежуточную полость от затрубного пространства диафрагмы, имеющие цилиндрическую форму, соединены с ниппелями, и зафиксированы пружинами, имеющими усилия, позволяющие приоткрываться диафрагмам при достижении давлений в нижних полостях перед диафрагмами определенного значения, но обеспечивающими герметичное соединение диафрагмам с ниппелями при меньших давлениях.

На фиг.1 изображен протектор для гидравлической защиты электродвигателя.

На фиг.2 изображено клапанное соединение диафрагмы с ниппелем.

Протектор для гидравлической защиты электродвигателя содержит корпус 1, вал 2 с торцевыми уплотнениями 3 и опорными подшипниками 4, ниппели 5, узел пяты 6, головку 7, основание 8, систему сброса давления и удаления газов, диафрагмы 9, 10. Ниппели 5 имеют осевые отверстия 11, ниппели 5 и опорные подшипники 4 расположены вдоль вала 2 в осевом направлении между головкой 7 и основанием 8 с образованием гидрозатворных камер 12, 13, узел пяты 6 с опорой вала 14 размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания 8, торцевые уплотнения 3 размещены в зоне ниппелей 5, диафрагмы 9, 10 системы сброса давления и удаления газов размещены в гидрозатворных камерах 12, 13, причем нижняя диафрагма 9, размещенная в нижней гидрозатворной камере 12, отделяет полость электродвигателя от промежуточной полости, а верхняя диафрагма 10, размещенная в верхней гидрозатворной камере 13, отделяет промежуточную полость от затрубного пространства, диафрагмы 9, 10, имеющие цилиндрическую форму, соединены с ниппелями 5, и зафиксированы на них пружинами 15, имеющими усилия, позволяющие приоткрываться диафрагмам 9, 10 при достижении давлений в нижних полостях перед диафрагмами 9, 10 определенного значения, но обеспечивающими герметичное соединение диафрагмам 9, 10 с ниппелями 5 при меньших давлениях.

Рассмотрим пример конкретной реализации протектора для гидравлической защиты электродвигателя. Большинство деталей протектора изготавливаются из нержавеющей стали на токарном станке. Верхние торцевые уплотнения 3 имеют пару трения карбид вольфрама с карбидом вольфрама, благодаря чему хорошо противостоят износу мелкими частицами. Одна из деталей пары трения нижнего торцевого уплотнения 3 выполнена из материала на основе графита. Диафрагмы 9, 10 изготовлены из резины. Пружины 15, обеспечивающие герметичное соединение диафрагм 9, 10 с ниппелями 5 и открытие диафрагмам 9, 10 при достижении давлений в нижних полостях перед диафрагмами 9, 10 определенного значения, изготовлены из пружинной стали. В примере конкретной реализации протектора диафрагмы 9, 10 нижним концом одеты на опоры 16 и зафиксированы на опорах бандажем из проволоки 17 с прокладкой под нее из резины (не показаны). Опора 16 нижней диафрагмы 9 герметично установлена в основание 8. Опора верхней диафрагмы 10 герметично установлена в промежуточный ниппель 5. Верхние концы диафрагм 9, 10 надеты на клапаны 18 и зафиксированы на них пружинами 15. Клапаны 18 установлены на ниппели 5 герметичным разъемным соединением. Каждый клапан 18 функционально является частью ниппеля 5, но выполнен разъемным для обеспечения сборки. Клапан 18 имеет наружную цилиндрическую поверхность для сопряжения с внутренней цилиндрической поверхностью диафрагм 9, 10. Наружная цилиндрическая поверхность клапана 18 имеет две близкорасположенные радиусные канавки 19, а пружина 15 устанавливается на радиусный выступающий участок 20 между канавками 19. Давление срабатывания пружин 15 подобрано таким образом, чтобы исключить разрушение диафрагм 9, 10. Таким образом, соединение диафрагмы 9, 10 с клапаном 18 ниппеля 5 с поджатием пружиной 15 является клапанным устройством.

Рассмотрим протектор в работе. В конструкции погружной насосной установки маслозаполненный электродвигатель находится внизу, его корпус герметично соединен с основанием 8 протектора, а вал с валом 2 протектора. Проникновению пластовой жидкости со стороны головки 7 протектора препятствуют оппозитно расположенные два торцевых уплотнения 3. Гидрозатворные камеры 12, 13 протектора заполнены маслом, нижняя гидразатворная камера 12 сообщается с электродвигателем. Головка 7 протектора соединена с насосом. Протектор во время работы насосной установки обеспечивает герметичность электродвигателя от проникновения пластовой жидкости. В процессе работы насосной установки система сброса давления и удаления газов протектора обеспечивает компенсацию изменения объема масла в электродвигателе и протекторе. Изменение объема масла обусловлено изменением его температуры. Компенсация изменения объема масла в электродвигателе и протекторе осуществляется за счет гибкости диафрагм 9, 10. При увеличении давления масла снизу перед диафрагмой диафрагма 9, 10 расширяется до достижения давления, которое привело бы к разрушению диафрагмы 9, 10. При достижении этого давление срабатывает, клапанное устройство, пружина 15, разжимается, часть масла стравливается в полость, находящуюся выше диафрагмы 9, 10.

Достижение технического результата в предлагаемом устройстве осуществляется благодаря тому, что диафрагмы, имеющие цилиндрическую форму, соединены с ниппелями, и зафиксированы на них пружинами, имеющими усилия, позволяющие приоткрываться диафрагмам при достижении давлений в нижних полостях перед диафрагмами определенного значения, но обеспечивающими герметичное соединение диафрагмам с ниппелями при меньших давлениях.

Предложенное техническое решение предотвращает повреждение диафрагм при избыточном давлении масла, тем самым повышая надежность протектора.


     Протектор для гидравлической защиты электродвигателя, содержащий корпус, вал с торцевыми уплотнениями и опорными подшипниками, ниппели, узел пяты, головку, основание, систему сброса давления и удаления газов, диафрагму, отличающийся тем, что ниппели имеют осевые отверстия, ниппели и опорные подшипники расположены вдоль вала в осевом направлении между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер, узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания, торцевые уплотнения размещены в зоне ниппелей, система сброса давления и удаления газов содержит две диафрагмы, размещенные в гидрозатворных камерах, причем нижняя диафрагма, размещенная в нижней гидрозатворной камере, отделяет полость электродвигателя от промежуточной полости, а верхняя диафрагма, размещенная в верхней гидрозатворной камере, отделяет промежуточную полость от затрубного пространства, диафрагмы, имеющие цилиндрическую форму, соединены с ниппелями и зафиксированы пружинами, имеющими усилия, позволяющие приоткрываться диафрагмам при достижении давлений в нижних полостях перед диафрагмами определенного значения, но обеспечивающими герметичное соединение диафрагмам с ниппелями при меньших давлениях.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области нефтедобычи и может быть применена в установках для гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей центробежных насосов, используемых для добычи пластовой жидкости из скважин.

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

Изобретение относится к погружным электродвигателям, приводящим во вращение насосы для подъема жидкости из скважин, преимущественно к электродвигателям, работающим на повышенных частотах вращения.

Группа изобретений направлена на обеспечение возможности уменьшения потерь электроэнергии, подаваемой по длинным силовым кабелям к электрическому погружному насосу во время работы погружного электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности - нефтехимического, и может быть использовано в приводах герметичных электронасосов и перемешивающих устройств герметичных реакторов с высокими требованиями к герметичности технологических процессов.

Изобретение относится к области электротехники и корабельного электромашиностроения, в частности к погружным электрическим машинам, работающим в морской воде, а также может быть использовано для привода скважных насосов и буровых механизмов в нефтегазовой отрасли.

Изобретение относится к области нефтедобывающего оборудования и может быть применено в насосных установках с высокооборотными вентильными маслонаполненными электродвигателями с гидрозащитой и компенсатором с теплообменником.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к погружным электрическим машинам скважных насосов и буровых механизмов в нефтегазовой отрасли. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к погружным электродвигателям скважных насосов и буровых механизмов в нефтегазовой отрасли. .

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть применено в установках для гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей электроцентробежных насосов для добычи пластовой жидкости из скважин.

Изобретение относится к области производства погружных скважинных электрических насосов и компрессоров. Устройство охлаждения и защиты от твердых частиц торцевого уплотнения погружного электродвигателя, соединенного соединительной муфтой с насосом, имеет на наружной цилиндрической поверхности муфты пескосбрасыватель, а в нижней части муфты - полый цилиндр.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при изготовлении погружных центробежных насосных агрегатов, предназначенных для комплектации насосных установок, используемых в нефтедобывающей и других отраслях при подъеме и перекачивании среды.

Изобретение относится к технике добычи нефти и, в частности, к технике подъема добываемой продукции скважин, а именно газожидкостной смеси. Технический результат - повышение работоспособности и надежности работы установки, снижение вибрации подземного насосного оборудования, вызываемой присутствием газовых включений в откачиваемой продукции.

Подводная скважинная гидравлическая система для работы под водой в водном объекте включает в себя электрическую машину и гидравлическую часть. Электрическая машина содержит ротор и статор, расположенные в первом кожухе в заданных условиях эксплуатации.

Изобретение относится к многоступенчатым погружным насосам для откачки пластовой жидкости из скважин. Установка погружного лопастного насоса компрессионного типа включает электродвигатель, протектор с осевой опорой вала и по меньшей мере одну насосную секцию.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных мультифазных насосах для откачки газожидкостной пластовой смеси. Ступень погружного мультифазного насоса содержит направляющий аппарат с верхним и нижним дисками, между которыми расположены лопатки, образуя каналы, рабочее колесо с основными лопастями, расположенными на верхней поверхности диска рабочего колеса, антифрикционную шайбу на нижней стороне диска и втулку, сопряженную через шпонку с валом.

Группа изобретений относится к электротехнике и может быть использована для защиты насосов от перегрузок и исчезновения воды - «сухого хода». Способ защиты насоса от перегрузки и «сухого хода» заключается в выделении сигнала тока и угла сдвига фаз между током и напряжением (Cos ϕ) и сравнения их произведения с заданными значениями произведения тока и Cos ϕ.

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и, в частности, к погружным насосным установкам, содержащим устройства для отделения твердых частиц от пластовой жидкости, которые защищают погружные нефтяные насосы от абразивного износа.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при стендовых испытаниях погружных центробежных насосов для добычи нефти. Способ испытаний насосов включает осуществление цикла циркуляции модельной вязкой жидкости через исследуемый насос и регулирование режимов работы насоса с одновременным контролем параметров насоса.

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть применено в установках для гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей для электроцентробежных насосов, используемых для добычи пластовой жидкости из скважин. Узел для гидравлической защиты погружного электродвигателя предназначен для установки в верхней части двигателя со стороны насоса и содержит вал, головку, упорный и радиальный подшипники, торцевое уплотнение, по крайней мере, один компенсирующий модуль. В состав модуля входят два ниппеля, соединенных цилиндрическим корпусом, компенсирующий элемент, разделяющий компенсирующий модуль на две полости. Узел снабжен устройством для принудительного движения компенсирующего элемента с использованием энергии сжатого газа. Устройство содержит полость, гидравлически связанную с одной из полостей компенсирующего модуля и составляющую с ней замкнутую область. Изобретение направлено на повышение надежности и ресурса работы узла путем исключения попадания пластовой жидкости в камеру компенсирующего элемента. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано для гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей насосов для добычи нефти. Протектор содержит корпус, вал с опорными подшипниками и торцевыми уплотнениями, размещенными в зоне ниппелей, узел пяты, головку, основание, систему сброса давления и удаления газов. Имеющие осевые отверстия ниппели и опорные подшипники расположены вдоль вала между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер. Узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания. Система сброса давления и удаления газов содержит нижнюю и верхнюю диафрагмы цилиндрической формы, размещенные соответственно в нижней и верхней гидрозатворных камерах. Нижняя диафрагма отделяет полость электродвигателя от промежуточной полости, а верхняя - промежуточную полость от затрубного пространства. Диафрагмы соединены с ниппелями и зафиксированы пружинами, имеющими усилия, позволяющие приоткрываться диафрагмам при достижении давлений в нижних полостях перед диафрагмами определенного значения, но обеспечивающими герметичное соединение диафрагмам с ниппелями при меньших давлениях. Изобретение направлено на предотвращение повреждения диафрагмы перепадом давлений между разделяемыми ею полостями. 2 ил.

Наверх