Заглибний заповненний рідиною електродвигун

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для привода центробежных, винтовых и др. насосов при добыче жидкости из скважин, межпластоввй закачке и т.д. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является погружной маслозаполненный электроАВжат.ель, в котором для гидравлической защиты от проникновения пластовой жидкости применен протектор, состоящий из вала, торцовых уплотнений, корпуса, камер, связанных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцовых уплотнений, причем внутренние камеры заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя и в каждой из внутренних камер герметично установлена гибкая диафрагма, охватывающая защитный стакан, закреплонный во фланцах. В отверстии фланца, разделяющего внешнюю камеру и внутренние, установлена трубка, соприкасающаяся с дном последней [1], Во внешней камере протектора имеется тяжелая барьерная жидкость, которая контактирует с окружающей средой. В верхней части каждой из упомянуты х внутренних камер между гибкой диафрагмой и фланцем установлен сбрасывающий клапан, при этом протектор снабжен также трубкой, установленной в отверстии фланца, разделяющего внутренние камеры между собой. Недостатком известной конструкции погружного маслозаполненного электродвигателя является наличие во внутренних . камерах сбрасывающих клапанов. Сбрасывающий клапан в процессе работы создает условия временной разгерметизации камер, защищаемых диафрагмами. В процессе работы клапана происходит механическое перемещение его рабочего органа, который имеет недостаточную долговечность, что снижает надежность электродвигателя в целом. В процессе работы маслозаполненного электродвигателя со сбрасывающими клапанами в комплекте с насосом, например, для добычи нефти из скважин, производят спуско-подъемные операции при монтаже электродвигателя в скважину, а также в процессе эксплуатации. При этом возникает изменение давления, воздействующего на диафрагму, на рабочий орган сбрасывающего клапана, т.е. происходит многократный "гидравлический удар" и эффект подсоса, когда через клапан перемещается жидкость в прямом и обратном направлениях, что приводит ^проникновению окружающей жидкости в полость электродвигателя и выходу его из строя. Кроме того, известная конструкция сложна и недостаточно технологична. В ней помимо сбрасывающих клапанов, которые имеют сложную конструкцию, используются трубки с определенной высотой установки во фланцах, а также применяется барьерная жидкость, заполнение которой протектора требует повышенных условий безопасности для людей и окружающей среды. Задачей, которая была поставлена в процессе создания полезной модели, является усовершенствование погружного заполненного жидкостью электродвигателя, благодаря которому обеспечивается компенсация избыточного давления во внутренних камерах протектора и полости двигателя за счет использования во внутренних камерах протектора заданного объема воздуха, который имеет отличный коэффициент объемного сжатия по сравнению с жидкостью в указанных камерах, что исключает применение сбрасывающих клапанов, упрощает конструкцию лабиринтов из грубок в протекторе что, в свою очередь, повышает надежность устройства. Поставленная задача решается тем, что в погружном заполненном жидкостью электродвигателе, содержащем протектор, состоящий из вала, торцовых уплотнений, составного корпуса, камер, связанных гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцовых уплотнений, причем внутренние камеры заполнены диэлектрической жидкостью электродвигателя и имеют герметично установленные гибкие диафрагмы, охватывающие защитные стаканы, закрепленные во фланцах, а в отверстии фланца, разделяющего внешнюю камеру и внутренние, установлена трубка, соприкасающаяся с дном последней, согласно полезной модели, в стаканах выполнены радиальные сквозные отверстия, причем место расположения отверстий в стакане первой внутренней камеры определено объемом полости, ограниченной диафрагмой со стороны ее верхнего торца, стаканом и плоскостью расположения верхних точек отверстий, который должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во время работы электродвигателя во внутренней полости электродвигателя и первой внутренней камере, ограниченной корпусом, а также первыми диафрагмой и торцовым уплотнением, а месторасположения радиальных отверстий в стакане второй внутренней камеры определено объемом полости, ограниченной второй диафрагмой со стороны ее верхнего торца, стаканом и плоскостью расположения верхних точек отверстий, который должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во второй внутренней камере, ограниченной двумя указанными диафрагмами, первым и вторым торцовыми уплотнениями, корпусом и нижним фланцем протектора, во время работы электродвигателя. Образование внутренних камер только с помощью гибких диафрагм, торцовых уплотнений и корпуса при соединении гидравлически их с вн утренней полостью электродвигателя позволяет обеспечить их последовательную работу без нарушения герметичности в номинальном режиме. Наличие воздуха во внутренних герметичных камерах в определенных обьемах обеспечиaaer номинальный режим и спускоподъемные операции погружного заполненного жидкостью электродвигателя без разгерметизации через сбрасывающие клапаны и избыточного давления на диафрагмах за счет его компенсации, благодаря различному коэффициенту объемного сжатия воздуха и жидкости, имеющихся в камерах. Кроме этого, наличие определенного объема воздуха во внутренних камерах и гибких диафрагм обеспечивает компенсацию расширения объема жидкости в устройстве также при различных температурных режимах работы электродвигателя и протектора. Таким образом, в погружном заполненном жидкостью электродвигателе за счет применения для защиты от проникновения окружающей жидкости последовательного дублирования торцовых уплотнений и гибких диафрагм, наличия определенных объемов в камерах для уравновешивания давления, исключения создания больших избыточных давлений и компенсации жидкости при изменении тепловых режимов, а также отсутствия сбрасывающих клапанов и трубки во фланце между внутренними камерами и требований по высоте трубок, обеспечивается повышение надежности. Кроме того, упрощается конструкция электродвигателя и повышается технологичность. На чертеже представлен общий вид погружного заполненного жидкостью электродвигателя в разрезе. Устройство включает электродвигатель 1, внутренняя полость 2 которого образована корпусом 3, и протектор 4 для гидравлической защиты электродвигателя 1. Протектор 4 включает первую вн утреннюю герметичную камеру 5, образованную корпусом 6, гибкой диафрагмой 7 и первым торцовым уплотнением 8, установленным во фланце 9. Камера 5 гидравлически соединена с внутренней полостью электродвигателя 1. Последовательно с камерой 5 расположена вторая внутренняя герметичная камера 10, образованная корпусом 11, гибкими диафрагмами 7 и 12, первым торцовым уплотнением 8, установленным во фланце 9, и вторым торцовым уплотнением 13, установленным во фланце 14. Последовательно с камерой 10 расположена третья открытая камера 15, образованная корпусом 16, гибкой диафрагмой 12, третьим уплотнением 17, установленным во фланце 18. Фланцы 14 и 18 могут быть выполнены как одно целое. Вал 19 устройства 4 проходит через камеры 5, 10, имеет защитный стакан 20 в камере 5 и защитный стакан 21 в камере 10. Стаканы 20, 21 установлень! ноподпижно внутри гибких диафрагм 7, 12, гоомвшчно закреплены во фланцах 9. 14, 22. 23 и ял щи-щают диафрагмы 7, 12 от соприкосновения их с валом 19. В стакане 20 выполнены, как минимум одно, отверстия 24, причпм место расположения отверстий 24 опродолено объемом воздуха в полости 25 между гибкой диафрагмой 7 от верхнего ее торца, стаканом 20 и плоскостью 26. в которой рэсполо жены верхние точки отверстий 24, Объем воздуха в полости 25 должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во внутренней полости 2 электродвигателя 1 и первой внутренней камере 5 во время работы электродвигателя. Увеличение объема жидкости в полости 2 и камере 5 рассчитывается, исходя из известных величин, а Именно: объема жидкости в полости 2 и камере 5 до начала работы электродвигателя, коэффициента объемного расширения жидкости, изменения температуры во время работы электродвигателя. В стакане 21. выполнены, как минимум одно, отверстия 27, причем место расположения отверстий 27 определено объемом воздуха в полости 28 между гибкой диафрагмой 21, стаканом 21'и плоскостью 29; в которой расположены верхние точки отверстий 27. Объем воздуха в полости 28 должен быть не менее объема, на который увеличивается жидкость во второй внутренней камере 10 во время работы электродвигателя 1. Увеличение объема жидкости во второй внутренней камере 10 рассчитывается с учетом факторов, указанных выше. Для заполнения погружного электродвигателя жидкостью, например, маслом в конструкции предусмотрены отверстия 30+35 под пробку. Во фланце 18 имеется отверстие 36, которое соосно с трубкой 37, установленной герметично во фланце 14 и соприкасающейся с дном камеры 15. Заполнение погружного электродвигателя предпочтительно проводить в вертикальном положении относительно земли. Полость электродвигателя 2 и первая внутренняя камера 5 заполняются через отверстие 30 при открытом отверстии 31. После появления жидкости из отверстия 31 отверстия 30 и 31 герметично уплотняются, например, пробками с уплотняющими шайбами (не показаны). Вторая внутренняя камера 10 заполняется через отверстие 32 при открытом отверстии 33. После появления жидкости из отверстия 33 отверстия 32 и 33 герметично уплотняются. Третья камера 15 заполняется жидкостью через отверстия 34 при открытом отверстии 35. После получения жидкости из отверстия 35 его необходимо герметично уплотнить и продолжать заполнять камеру 15 до появления жидкости из отверстия 36. после чего отверстие 34 герметично уплотняется. Устройство работает следующим образом. При погружении электродвигателя в скважину окружающая жидкость через отверстие 36 воздействует на гибкую диафрагму 12. Давление окружающей жидкости в камере 15 через гибкую диафрагму 12 и отверстия 27 передается на жидкость в камере 10 и на гибкую диафрагму 7 и через отверстия 24 в камеру 5 и полость 2. Таким образом, давление окружающей жидкости и жидкости во внутренней полости 2 электродвигателя 1 уравновешены, что является наиболее благоприятным условием работы. По мере увеличения давления окружающей жидкости объем воздуха в полостях 25 и 28 уменьшается, гибкие диафрагмы 7, 12 прогибаются в направлении защитных стаканов 20, 21, объем третьей открытой камеры 15 увеличивается и заполняется окружающей жидкостью. При включении электродвигателя 1 в процессе его работы жидкость в камерах 5, 10, 15 и полости 2 нагревается и увеличивается в объеме. Увеличение объема жидкости в камерах 5, 10, полости 2 компенсируется за счет деформации гибких диафрагм 7, 12, т.е. они восстанавливаются в исходное положение, а окружающая жидкость из камеры 15 выталкивается через трубку 37 в отверстие 36. При работе электродвигателя 1 в номинальном режиме устанавливается, практически, постоянный нагрев жидкости в камерах 5, 10, полости 2 и увеличение объема жидкости по сравнению с исходным, т.е. приращенный объем жидкости, занимает место объемов воздуха в полостях 25, 28, а гибкие диафрагмы 7, 12 восстанавливаются в исходном положении. Таким образом, отсутствует механическая нагрузка на гибкие диафрагмы, что является наиболее благоприятным условием работы,. Поверхности трения торцовых уплотнений 8, 13. 17 смазываются за счет расхода жидкости, поступающей из камер 5, 10, 15 под действием центробежной силы торцовых уплотнений, расход незначительный, вследствие отсутствия перепада давления между полостями камер 5, 10, 15, что благоприятно сказывается на длительности и надежности работы электродвигателя. В случае проникновения окружающей жидкости через торцовое уплотнение 17 ограничение ее движения в камеру 10 осуществляется гибкой диафрагмой 12 и торцовым уплотнением 13. а в случае вы хода из строя гибкой диафрагмы 12 или торцового уплотнения 13 ограничение движения окружающей жидкости в полость 2 электродвигателя 1 осуществляется гибкой диафрагмой 7 и торцовым уплотнением 8. Таким образом, указанная конструкция погружного заполненного жидкостью электродвигателя остается работоспособной в случае выхода из строя двух из трех торцовых уплотнений 8, 13, 17 и одной из двух диафрагм 7,12. При остановке электродвигателя 1 в результате остывания и уменьшения объема жидкости в камерах 5, 10 и полости 2 электродвигателя гибкие диафрагмы 7, 12 прижимаются к стаканам 20, 21, а часть камеры 15 заполняется окружающей жидкостью и давление в электродвигателе уравновешивается. Благодаря использования свойств воздуха в полостях 25, 28 герметичных камер 5. 10, отсутствия перепада давлений между камерами 15, 10, 5 и полостью 2 электродвигателя 1, последовательного поступления окружающей жидкости в камеру 15, затем из камеры 15 в камеру 10, затем в камеру 5, последовательности работы торцовых уплотнений 17, 13, 8, а также благодаря отсутствию сбрасывающих клапанов, внутренняя полость 2 электродвигателя 1 окажется длительное время заполненной жидкостью с неизменной диэлектрической прочностью, что позволит повысить надежность погружного заполненного жидкостью электродвигателя.