Подпружиненное уплотнение для высокотемпературного уплотнения силового кабеля в соединительном устройстве

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству для соединения силового кабеля с компонентом в скважинной насосной установке. Технический результат – повышение качества соединения. Высокотемпературное соединительное устройство для соединения силового кабеля с электродвигателем содержит наружный корпус, внутренний корпус, расположенный в наружном корпусе, кабельный провод, проходящий через внутренний корпус и содержащий жилу и изоляционный слой, окружающий жилу. Кабельный провод содержит также по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение, расположенное вокруг изоляционного слоя кабельного провода. При этом указанное по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение радиально расширяется или сжимается в ответ на сжатие или расширение изоляционного слоя. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к области погружных насосных установок, более конкретно, но не исключительно, к соединительному устройству, используемому для соединения силового кабеля с компонентом в скважинной насосной установке.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Погружные насосные установки часто используют в скважинах для добычи текучих сред на нефтяной основе из подземных резервуаров. Погружная насосная установка в типичном случае содержит ряд компонентов, включающих по меньшей мере один электродвигатель, заполненный текучей средой и соединенный с по меньшей мере одним насосом с высокими эксплуатационными данными. Каждый из компонентов и подкомпонентов погружной насосной установки должен выдерживать неблагоприятные условия, действующие в скважине, в том числе температуру, давление и корродирующие текучие среды, в широком диапазоне.

В типичном случае силовой кабель и кабельный удлинитель обеспечивают подачу электроэнергии к скважинным компонентам через концевую кабельную муфту. В электрических высокотемпературных концевых кабельных муфтах часто используется компрессионное уплотнение, наподобие уплотнительного кольца, для уплотнения изоляции кабеля относительно внутреннего блока корпуса концевой муфты. При расширении изоляции кабеля под действием высоких температур в скважине, например при температуре около 250°C и выше, изоляция упирается в компрессионное уплотнение, которое в результате расширяется до тех пор, пока не войдет в установочную канавку корпуса концевой кабельной муфты. Это расширение также может вызвать вдавливание компрессионного уплотнения в изоляцию кабеля и ее деформирование. При циклическом понижении температуры изоляция сжимается в направлении медной жилы кабеля. Если из-за расширения компрессионного уплотнения произошла деформация изоляции, то оно не сможет обеспечить надлежащее уплотнение изоляции. При отсутствии должного уплотнения находящаяся в скважине текучая среда может просочиться через концевую кабельную муфту в двигатель или другой компонент в скважине. Попадание текучей среды в двигатель может вызвать ухудшение его эксплуатационных характеристик и выход из строя.

Поэтому существует потребность в улучшенном уплотнительном устройстве, которое допускает расширение при высокой температуре без деформирования изоляции кабеля и имеет простую и компактную конструкцию. Изобретение направлено на устранение этих и других недостатков уровня техники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно предпочтительным вариантам осуществления изобретения, предложено высокотемпературное соединительное устройство, используемое для соединения силового кабеля с электродвигателем. Соединительное устройство содержит наружный корпус, внутренний корпус, расположенный в наружном корпусе, и по меньшей мере один кабельный провод, проходящий через внутренний корпус. С целью сохранения уплотнения вокруг кабельного провода при тепловом расширении и сжатии соединительное устройство содержит по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение, расположенное вокруг кабельного провода. Подпружиненное уплотнение допускает расширение и сжатие кабельного провода без его деформирования или без уплотнительного механизма относительно внутреннего корпуса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 изображает вертикальную проекцию погружной насосной установки согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.

Фиг. 2 изображает в перспективе соединительное устройство для соединения кабельного удлинителя с двигателем насосной установки.

Фиг. 2 изображает разрез соединительного устройства, показанного на фиг. 2.

Фиг. 4 изображает вид спереди подпружиненного уплотнения соединительного устройства, показанного на фиг. 2.

Фиг. 5 изображает в перспективе подпружиненное уплотнение, показанное на фиг. 4.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, показанная на фиг. 1 насосная установка 100 прикреплена к эксплуатационной насосно-компрессорной колонне 102 и расположена в стволе 104 скважины. Насосная установка 100 содержит множество скважинных компонентов, например электродвигатель 106, уплотнительную секцию 108, насос 110 и силовой кабель 112.

Насосная установка 100 также содержит кабельный удлинитель 114 и соединительное устройство 116 концевой кабельной муфты. Кабельный удлинитель 114 предпочтительно выполнен с более низким профилем, чем силовой кабель 112, так как он находится внутри меньшего кольцевого пространства между насосной установкой 100 и стволом 104 скважины. Кабельный удлинитель 114 может иметь броню и экран для защиты от повреждения при контакте с насосной установкой 100. Силовой кабель 112 проходит в скважину и нижним концом присоединен к кабельному удлинителю 114, который, в свою очередь, присоединен к соединительному устройству 116 концевой муфты, прикрепляющему его к двигателю 106. Как вариант, силовой кабель 112 может проходить с поверхности непосредственно к соединительному устройству 116.

Хотя на фиг. 1 силовой кабель 112 и кабельный удлинитель 114 соединены с двигателем 106, они могут быть соединены с другими компонентами насосной установки 100 через соединительное устройство 116. Кроме того, компоненты насосной установки могут использоваться не только в погружной, но и в наземной насосной установке, а насосная установка 100 может быть расположена не в вертикальном, а в горизонтальном или наклонном стволе 104 скважины.

Согласно фиг. 2 и 3, соединительное устройство 116 содержит наружный корпус 118, внутренний корпус 120, стяжную гайку 122 и имеет фланцы для соединения с двигателем 106 болтами или другими крепежными средствами (не показаны). Наружный корпус 118 предпочтительно изготовлен из коррозионно-стойкого металла, керамики или термостойкой пластмассы. Внутренний корпус 120 изготовлен из металла с подходящим коэффициентом теплового расширения или из электроизоляционного термостойкого полимера, такого как полиэфирэфиркетон (PEEK), или из керамики. Стяжная гайка 122 закрепляет внутренний корпус 120 внутри наружного корпуса 118.

Соединительное устройство 116 содержит также по меньшей мере один кабельный провод 124, проходящий через стяжную гайку 122 и внутренний корпус 120. В предпочтительном варианте выполнения соединительное устройство 116 содержит три кабельных провода 124 для трех фаз электроэнергии, подаваемой к трехфазному электродвигателю 106.

Каждый кабельный провод 124 содержит жилу 126, изоляционный слой 128 и оболочку 130. Жила 126, как правило, состоит из меди или другого токопроводящего материала для обеспечения электрического соединения с двигателем 106 или другим компонентом насосной установки 100. Изоляционный слой 128 выполнен из изоляционного материала, такого как мономер этилена, пропилена и диена (EPDM), полиэфирэфиркетон (PEEK) или эпитаксиально закристаллизованный перфторполимер. Оболочка 130 служит барьером для защиты кабельных проводов 124 от высоких температур в скважине. Каждый кабельный провод 124 может быть соединен с кабельным удлинителем 114 и внутренней проводкой двигателя 106.

Соединительное устройство 116 содержит по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение 132, а также может содержать по меньшей мере одно уплотнительное кольцо 134. Количество подпружиненных уплотнений и уплотнительных колец зависит от разности между тепловым расширением внутреннего корпуса120 и тепловым расширением наружного корпуса 118. Как показано на фиг. 4 и 5, подпружиненное уплотнение 132 содержит по меньшей мере две уплотнительные манжеты 136 и расположенную между ними пружину 138. В предпочтительном варианте выполнения пружина 138 представляет собой витую или скрученную в спираль металлическую проволоку или полосу. Упругость пружины 138 позволяет уплотнению 132 многократно расширяться и сжиматься без возникновения остаточной деформации.

При работе двигателя 106 на соединительное устройство 116 действует циклическое повышение и понижение температуры. Во время этих термоциклов изоляционный слой 128 кабельных проводов 124 подвергается периодическому попеременному расширению и сжатию вокруг жилы 126. При расширении изоляционный слой 128 давит в направлении наружу на подпружиненное уплотнение 132. Уплотнение 132 реагирует на расширение и сжатие изоляционного слоя 128, сохраняя уплотнение для текучей среды внутри соединительного устройства 116.

Более конкретно, при расширении изоляционного слоя 128 пружина 138 в уплотнении 132 сжимается в радиальном направлении, позволяя изоляционному слою 128 кабельных проводов 124 расширяться в направлении к внутреннему корпусу 120 соединительного устройства 116 без деформирования изоляционного слоя 128. При понижении температуры и сжатии изоляционного слоя 128 пружина 138 расширяется и прижимает уплотнительные манжеты 136 обратно к изоляционному слою 128. Таким образом, подпружиненное уплотнение 132 сохраняет уплотнение вокруг кабельных проводов 124, препятствуя прохождению находящейся в скважине текучей среды через внутренний корпус 120 соединительного устройства 116 в двигатель 106.

Хотя многочисленные характеристики и преимущества различных вариантов осуществления изобретения были рассмотрены в настоящем описании вместе с деталями конструкции и функциями различных вариантов осуществления изобретения, это описание служит лишь для иллюстрации изобретения и допускаются изменения, особенно в отношении конструкции и расположения элементов, в рамках принципов данного изобретения, выраженных в полной мере общепринятыми широкими значениями терминов, указанных в формуле изобретения. Специалистам в данной области должно быть очевидно, что основные идеи изобретения применимы к другим установками без отклонения от его объема и сущности.

1. Высокотемпературное соединительное устройство для соединения силового кабеля с электродвигателем, содержащее

наружный корпус,

внутренний корпус, расположенный в наружном корпусе,

кабельный провод, проходящий через внутренний корпус и содержащий:

жилу и

изоляционный слой, окружающий жилу, и

по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение, расположенное вокруг изоляционного слоя кабельного провода, при этом указанное по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение радиально расширяется или сжимается в ответ на сжатие или расширение изоляционного слоя.

2. Устройство по п. 1, в котором указанное по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение содержит

по меньшей мере две уплотнительные манжеты и пружину, проходящую между ними.

3. Устройство по п. 2, в котором пружина представляет собой спиральное металлическое кольцо.

4. Устройство по п. 3, в котором пружина прикладывает силу в радиальном направлении наружу.

5. Устройство по п. 1, которое содержит множество кабельных проводов и в котором каждый из множества кабельных проводов содержит

наружную оболочку, окружающую изоляционный слой.

6. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее стяжную гайку для закрепления внутреннего корпуса в наружном корпусе.

7. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее по меньшей мере одно кольцевое уплотнение, расположенное между внутренним корпусом и наружным корпусом.

8. Скважинная насосная установка, содержащая

электродвигатель,

насос, работающий от электродвигателя,

силовой кабель и

соединительное устройство, присоединенное между силовым кабелем и электродвигателем,

причем соединительное устройство содержит

наружный корпус,

внутренний корпус, расположенный в наружном корпусе,

кабельный провод, проходящий через внутренний корпус и содержащий

жилу и

изоляционный слой, окружающий жилу, и

по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение, расположенное вокруг изоляционного слоя кабельного провода, при этом указанное по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение радиально сжимается между внутренним корпусом и изоляционным слоем в ответ на расширение изоляционного слоя.

9. Скважинная насосная установка по п. 8, в которой указанное по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение содержит

по меньшей мере две уплотнительные манжеты и

пружину, проходящую между ними.

10. Скважинная насосная установка по п. 9, в которой пружина представляет собой спиральное металлическое кольцо.

11. Скважинная насосная установка по п. 10, в которой пружина прикладывает силу в радиальном направлении наружу.

12. Скважинная насосная установка по п. 8, в которой соединительное устройство содержит множество кабельных проводов и в которой каждый из множества кабельных проводов содержит

наружную оболочку,

изоляционный слой и

токопроводящую жилу.

13. Скважинная насосная установка по п. 8, дополнительно содержащая стяжную гайку для закрепления внутреннего корпуса в наружном корпусе.

14. Скважинная насосная установка по п. 8, дополнительно содержащая по меньшей мере одно кольцевое уплотнение, расположенное между внутренним корпусом и наружным корпусом.

15. Скважинная насосная установка по п. 8, дополнительно содержащая кабельный удлинитель, присоединенный между силовым кабелем и соединительным устройством.

16. Узел электродвигателя для использования в скважинной насосной установке, содержащий

электродвигатель, заполненный текучей средой,

кабельный удлинитель, соединенный с силовым кабелем, и

соединительное устройство, соединяющее кабельный удлинитель с двигателем, заполненным текучей средой, причем соединительное устройство содержит

наружный корпус,

внутренний корпус, расположенный в наружном корпусе,

кабельный провод, проходящий через внутренний корпус и содержащий:

жилу и

изоляционный слой, окружающий жилу, и

по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение, расположенное вокруг изоляционного слоя кабельного провода, при этом указанное по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение радиально сжимается между внутренним корпусом и изоляционным слоем в ответ на расширение изоляционного слоя.

17. Узел электродвигателя по п. 16, в котором указанное по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение содержит

по меньшей мере две уплотнительные манжеты и

пружину, проходящую между ними.

18. Узел электродвигателя по п. 16, в котором соединительное устройство содержит множество кабельных проводов и в котором каждый из множества кабельных проводов содержит наружную оболочку, изоляционный слой и токопроводящую жилу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к бесщеточному двигателю с герметичной электроникой и с открытым корпусом для рассеивания тепла. Технический результат – улучшение защиты электроники управления от воздействия тепла.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности.

Изобретение относится к электрической машине и статору машины. Технический результат – обеспечение защиты электрической машины от воздействий окружающей среды.

Изобретение относится к ротору электромотора с наружным ротором, состоящему из колокола ротора с периферийной стенкой и по меньшей мере одного одностороннего днища ротора для покрытия статора, особенно в качестве части корпуса мотора с высокой степенью защиты оболочки, например IP54 по DIN/IEC-EN 60034 - Часть 5.

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполонения электроприборов, в частности электроинструментов, с двигательным узлом.

Изобретение относится к корпусной насадке для электрической машины. Корпусная насадка (10) имеет первую свисающую кромку (28), которая таким образом расположена на первой ограничительной стенке (19), что вода (47), находящаяся на среднем участке (20) на первой ограничительной стенке (19), позднее стекает каплями на первой свисающей кромке (28).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автомобилях. .

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электродвигателей, которые могут использоваться, например, в бумажной промышленности и снабжены защитой от жидкостей и порошков.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в различных механизмах, где требуется высокая надежность электродвигателя. .

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электродвигателей для электрических вентиляторов, а также способа их сборки.

Изобретение относится к определению целостности соединителей. Электрическая соединительная система содержит соединитель, образующий поверхность соединителя, основание и уплотнительную прокладку, расположенную между основанием и поверхностью соединителя.

Изобретение относится к определению целостности соединителей. Электрическая соединительная система содержит соединитель, образующий поверхность соединителя, основание и уплотнительную прокладку, расположенную между основанием и поверхностью соединителя.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным соединителям, используемым в взрывоопасной среде. Высоковольтный соединитель включает в себя электрический зажим и гнездо, удлиненное в первом направлении вдоль продольной оси упомянутого соединителя, концевая поверхность электрического зажима закреплена на проксимальной концевой поверхности упомянутого удлиненного гнезда, при этом соответствующие направления осей упомянутого гнезда и упомянутого соединителя параллельны, причем упомянутый высоковольтный соединитель содержит участок внешнего электрического соединения для соединения с внешним электрическим зажимом, удлиненное гнездо в дистальном конце приспособлено для приема по меньшей мере одного силового кабеля для внутреннего электрического соединения упомянутого по меньшей мере одного силового кабеля с участком внутреннего соединения упомянутого электрического зажима, Высоковольтный соединитель включает в себя герметизирующий корпус, который охватывает электрический зажим и удлиненное гнездо в первом направлении, и упомянутый герметизирующий корпус образует замкнутое пространство между упомянутым корпусом и упомянутым гнездом.3 н.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным соединителям, используемым в взрывоопасной среде. Высоковольтный соединитель включает в себя электрический зажим и гнездо, удлиненное в первом направлении вдоль продольной оси упомянутого соединителя, концевая поверхность электрического зажима закреплена на проксимальной концевой поверхности упомянутого удлиненного гнезда, при этом соответствующие направления осей упомянутого гнезда и упомянутого соединителя параллельны, причем упомянутый высоковольтный соединитель содержит участок внешнего электрического соединения для соединения с внешним электрическим зажимом, удлиненное гнездо в дистальном конце приспособлено для приема по меньшей мере одного силового кабеля для внутреннего электрического соединения упомянутого по меньшей мере одного силового кабеля с участком внутреннего соединения упомянутого электрического зажима, Высоковольтный соединитель включает в себя герметизирующий корпус, который охватывает электрический зажим и удлиненное гнездо в первом направлении, и упомянутый герметизирующий корпус образует замкнутое пространство между упомянутым корпусом и упомянутым гнездом.3 н.

Изобретение относится к морской подводной технике, а именно к передаче электрической энергии и информационных потоков из одного замкнутого герметичного объема в другой замкнутый герметичный объем.

Изобретение относится к соединительному узлу, образуемому электрическими или волоконно-оптическими соединителями. Устройство включает гнездовой штекерный соединитель (20) для соединения с гнездовым соединителем (30) для образования водонепроницаемого соединителя.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для подсоединения подводных электрических кабелей водолазом, выполняющим работы под водой, например для подсоединения одножильных кабелей комплекса технических средств подводно-подледного обустройства нефтегазовых месторождений.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении и удешевлении изготовления.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности защиты от окружающей среды.

В заявке описан датчик (10) для определения по меньшей мере одного свойства анализируемого газа в заполненном им пространстве. Такой датчик (10), имеющий корпус (12) с отверстием (14), через которое из корпуса (12) выведен по меньшей мере один соединительный провод (18), и по меньшей мере один уплотнительный элемент (20), прежде всего проходную втулку, который по меньшей мере частично окружает соединительный провод (18) и имеет по меньшей мере один первый участок (28) и по меньшей мере один второй участок (30), из которых первый участок (28) обладает большей деформируемостью, чем второй участок (30), отличающийся тем, что уплотнительный элемент (20) выполнен из по меньшей мере одного полимерного материала, содержащего по меньшей мере один пластификатор, при этом первый участок (28) и второй участок (30) содержат пластификатор в полимерном материале в разном количестве.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей отрасли, в частности к погружным скважинным насосам с приемным фильтром. Устройство содержит приводной вал, цилиндрический корпус, соединенный телескопически с фильтром.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству для соединения силового кабеля с компонентом в скважинной насосной установке. Технический результат – повышение качества соединения. Высокотемпературное соединительное устройство для соединения силового кабеля с электродвигателем содержит наружный корпус, внутренний корпус, расположенный в наружном корпусе, кабельный провод, проходящий через внутренний корпус и содержащий жилу и изоляционный слой, окружающий жилу. Кабельный провод содержит также по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение, расположенное вокруг изоляционного слоя кабельного провода. При этом указанное по меньшей мере одно подпружиненное уплотнение радиально расширяется или сжимается в ответ на сжатие или расширение изоляционного слоя. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх