Протектор маслонаповненого електродвигуна

1 Протектор маслонаповненого електродвигуна, що містить корпус, розділений перегородками на нижню і верхню камери, а також камеру упорного підшипника, які сполучені між собою і заповнені тим же маслом, що і внутрішня порожнина електродвигуна, а також встановлений на радіальних опорах вал, який має ущільнення, розміщені на виході з верхньої і нижньої камер, в верхній перегородці І фланці головки протектора, де утворена камера скидання масла, яка сполучена з верхньою камерою, при цьому вал замкнений у гільзи, встановлені з зазором для проходження масла і жорстко закріплені в верхній і нижній перегородках, розташованих в нижній частині верхньої і нижньої камер, пробки, що герметично закривають отвори для випуску повітря з камер при їх запов ненні маслом, який відрізняється тим, що в нижній і верхній камерах встановлені циліндри, виконані у формі дзвона, нерухомо закріплені на валу і утворюють спільно з гільзами камери, в яких розташовані конусні втулки, що розширюються в бік нижньої частини камер з центральним отвором для вільного розміщення гільз і отворами на конусній поверхні, втулки нерухомо закріплені на внутрішній поверхні циліндрів так, щоб отвори на їх конусній поверхні були співвісні, а нижня конусна втулка в кожній камері закріплена на гільзі і має тільки центральний отвір. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в камері скидання масла на валу нерухомо і герметично встановлений відбивач, аналогічний за формою нижній втулці, а в нижній частині вказаної камери в корпусі виконаний радіальний отвір. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що пробка для випуску повітря з верхньої камери розташована в верхній частині встановленого в ній циліндра. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що ущільнення вала може бути виконане у вигляді свинцевої набивки. Корисна модель належить до занурювальних електродвигунів, зокрема, до вузлів гідрозахисту. Пропонований протектор доцільно використовувати в електродвигунах, які допускають в деякій мірі обводненість масла. Відомий протектор маслонаповненого електродвигуна, що містить корпус, який герметично розділений еластичною діафрагмою з ущільнюючим пристроєм, що встановлений на валу, на внутрішню камеру, яка заповнена тим же маслом, що і порожнина електродвигуна, і зовнішню, заповнену захисною рідиною. В корпусі протектора розміщений скидальний клапан. (Див. а.с, СРСР №436415, М. кл. Н02К5/12, опубл. 1Э74 р.). В процесі експлуатації такого протектора мають місце часті пориви еластичної діафрагми, спрацювання і руйнування ущільнюючого пристрою і розгерметизація скидального клапана. Для підвищення надійності електродвигуна було запропоноване ртутне ущільнення (див. книгу Богданов А.А. "Погружные центробежные насосы для добычи нефти" ("Занурювальні відцентрові насоси для добутку нафти") М., "Недра" 1968, с. 209-210, рис. 161 -далі ПІ). Відоме ущільнення складається з нерухомої чаші, зовнішня частина якої герметично з'єднана з корпусом двигуна, і зануреного в ртуть циліндра, виконаного у вигляді дзвона, який своєю основою закріплений і ущільнений на валу двигуна і обертається разом з ним. В такій конструкції в процесі обертання вала з дзвоном між маслом в двигуні і пластовою рідиною утворюється ртутний затвор Проте використання ртуті вимагає створення спеціальних компенсаторів або вирівнювачів тиску, наприклад, з еластичних діафрагм, сильфонів, або трубок, що дуже ускладнює конструкцію і знижує її надійність. Така конструкція не є екологічно безпечною. Прототипом пропонованої конструкції можна вважати протектор маслонаповненого електродвигуна, описаний у вказаній вище книзі /1/, с 182, рис. 143. Протектор містить корпус, розділений перегородками на нижню і верхню камери, а також камеру упорного підшипника, які сполучені між со ОЭ О 1048 бою і заповнені тим же маслом, що і внутрішня порожнина електродвигуна, встановлений на радіальних опорах вал який має ущільнення, розміщені на виході з верхньої і нижньої камер в верхній перегородці і фланці головки протектора, де створена камера скиду масла, що сполучається з верхньою камерою, при цьому вал замкнений у гільзи, встановлені з зазором для проходження масла і жорстко закріплені в верхній і нижній перегородках розташованих в нижній частині верхньої і нижньої камер, пробки, що герметично закривають отвори для випускання повітря і масла при заповненні Це - ознаки, які є загальними з пропонованим пристроєм Інші КІНЦІ гільз нерухомо встановлені у верхній перегородці і фланці, закріпленому у ГОЛОВЦІ протектора Для ущільнення вала використовуються торцеві ущільнення Одне торцеве ущільнення вала відомого протектора встановлене з боку електродвигуна в нижн/й перегородці 3 боку насоса у фланці, закріпленому у головці протектора, також встановлене торцеве ущільнення вала Торцеві ущільнення перешкоджають витіканню масла по валу ВІДДІЛЯЮТЬ камери і направляють пластову рідину, що попала до середини протектора, по визначеному шляху через ВІДСТІЙНИКИ і пдрозатвори Камера упорного підшипника розміщається між нижньою і верхньою камерами Камера упорного підшипника зв'язана по каналу, утвореному гільзою і валом, з верхньою камерою через отвір, розташований в Гі верхній частині У свою чергу, верхня камера контактує з пластовою рідиною через отвір у фланці, закріпленому у головці протектора, який зв'язаний трубкою з нижньою частиною верхньої камери Недоліком відомої конструкції можна вважати недостатню надійність і обмежену область застосування У ВІДОМІЙ конструкції можливий режим роботи, коли пластова рідина може досягти отвору у верхній частині верхньої камери і потрапить в канал між валом і гільзою, утворюючи пдрозатвор який затримає пластову рідину Особливо можливий такий режим в загазованих свердловинах Так як вихід бульбашок газу які є в двигуні і протекторі, протікає по лабіринту, утвореному трубками і камерами, і обертових елементів крім кілець торцевих ущільнень, немає процес цей недостатньо ефективний Крім того, нетрадиційне розташування камери упорного підшипника передбачає перенесення упорного підшипника насоса на вал протектора В основу корисної моделі поставлена задача створити такий протектор, в якому при використанні традиційної компоновки, спрощенні конструкції забезпечувалося б підвищення надійності за рахунок більш ефективного виділення повітряних бульбашок з камер протектора Ця задача вирішується тим, що в протекторі маслонаповненого електродвигуна, що містить корпус, розділений перегородками на нижню і верхню камери а також камеру упорного підшипника які сполучені між собою і заповнені тим же маслом що і внутрішня порожнина електродвигуна, а також встановлений на радіальних опорах вал, який має ущільнення, розміщені на виході з верхньої і нижньої камер в верхній перегородці і фланці головки протектора, де утворена камера скиду масла, яка сполучена з верхньою камерою, при цьому вал замкнений у гільзи, встановлені з зазором для проходження масла і жорстко закріплені в верхній і нижній перегородках, розташованих в нижній частині верхньої і нижньої камер, пробки, що герметично закривають отвори для випуску повітря з камер при їх заповненні маслом, ВІДПОВІДНО до корисної моделі, в нижній і верхній камерах встановлені циліндри, виконані у формі дзвона, нерухомо закріплені на валу і утворюють спільно з гільзами камери, в яких розташовані конусні втулки, що розширюються в бік нижньої частини камер з центральним отвором для вільного розміщення гільз і отворами на конусній поверхні, втулки нерухомо закріплені на внутрішній поверхні циліндрів так, щоб отвори на їх конусній поверхні були спіВВІСНІ, а нижня конусна втулка в кожній камері закріплена на ГІЛЬЗІ і має тільки центральний отвір В камері скиду масла на валу нерухомо і герметично встановлений відбивач, аналогічний за формою нижній втулці, а в нижній частині вказаної камери в корпусі виконаний радіальний отвір. Пробка для випуску повітря з верхньої камери розташована в верхній частині встановленого в ній циліндра Ущільнення вала може бути виконане у вигляді свинцевої набивки Конусні втулки на циліндрах і гільзах при обертанні утворюють сепаратор, який створює пдрозатвор, що забезпечує бар'єр для проходження пластової рідини в протектор, і в той же час, сприяє ефективному відділенню повітряних бульбашок в маслі і виведенню з порожнини протектора Така конструкція дозволяє використовувати для ущільнення вала, більш просте за конструкцією ущільнення, наприклад, свинцеву набивку, яка може працювати при температурі 200°С без зниження надійності Пропонована конструкція ілюструється кресленнями, де на фіг 1 і фіг 2 представлений загальний вигляд протектора у розрізі Пристрій містить корпус, що складається з трьох частин 1, 2, 3, які сполучені між собою нижньою 4 і верхньою 5 перегородками До частини З корпусу, з боку насоса 6, навернутий фланець 7, що утворює головку протектора На опорних підшипниках 8, 9, 10, 11 з отворами в корпусі протектора встановлений вал 12 з пробкою 13 для випуску повітря, розміщеною в центральному отворі вала над його верхнім ущільненням 14 Від осьових переміщень вал закріплений в упорному підшипнику (п'яті) 15, розташованому між нижньою перегородкою 4 і нижнім фланцем 16 в частині 1 корпусу Протектор має камеру упорного підшипника А, нижню камеру Б, верхню камеру В, камеру Г скиду масла, утворену в МІСЦІ з'єднання протектора з насосом 6 В нижній і верхній камерах Б і В встановлені циліндри 17 і 18, у формі дзвона Циліндри 17 і 18 нерухомо закріплені на валу 12 і утворюють спільно з гільзами 19 і 20 камери, в яких розміщені конусні втулки 21 і 22, що розширюються в бік нижньої частини камер з центральним отвором для вільної установки гільз, і отворами 23 і 24 на КОНІЧНІЙ поверхні Втулки нерухомо закріплені на внутрішній поверхні циліндрів 17 і 18 так, щоб отвори 23 і 24 були СПІВВІСНІ Нижні конусні втулки 25 1048 і 26 закріплені на гільзах 19 і 20 і в них відсутні отвори на конічній поверхні. Циліндри 17 і 18 нерухомо зафіксовані на валу стопорними кільцями 27, 28 і ущільнені ущільненнями 29 і 14, які можуть бути, наприклад, свинцевими набивками. Гільза 19 приварена до нижньої перегородки 4, а гільза 20 до верхньої перегородки 5. Для випуску повітря, при заповненні верхньої камери, в верхній частині циліндра 18 виконаний отвір під пробку ЗО. Протектор за допомогою фланця 16 кріпиться до електродвигуна 31, а фланцем 7 до насоса 6. Обертання від електродвигуна 31 до насоса передається за допомогою шліцьових муфт 32, 33 і вала 12. Отвори в підшипниках 8, 9, 10, 11 призначені для проходу масла. Для виходу повітря передбачений радіальний отвір 34 на стінці вала і центральний отвір 35 під пробку 13. Ущільнення 14 і 29 ущільнюються між валом 12 і циліндрами 17 і 18 гайками 36, 37. Над підшипником 11 на валу 12 встановлений відбивач 38 для вилучення механічних включень через радіальний отвір 39 в нижній частині камери Г у фланці 7. Протектор заповнюється тим же маслом, що і внутрішня порожнина електродвигуна 31. Масло в протектор поступає через отвір в підшипнику 8 в камеру упорного підшипника А, а потім через підшипник 9 по зазору між валом 12 І гільзою 19 в нижню камеру Б. При цьому повітря, що знаходиться в порожнині Б, виходить через радіальний отвір 36 і центральний отвір 35 вала 12 під пробку 13. Після припинення виділення повітряних бульбашок пробка 13 герметично закривається. Далі виконується заповнення камери В Масло поступає через отвір в підшипнику 10 і зазор, утворений валом 12 і гільзою 20, в камеру В. Повітря по мірі заповнення порожнини В маслом видаляється через отвір під пробку ЗО. Після припинення виділення повітряних бульбашок пробка ЗО герметично закривається При занурюванні електронасоса в пластову рідину вона заповнює порожнину Г протектора. На зовнішній конусній поверхні втулок 21, 22 можуть бути нерухомо закріплені по твірній ребра, які забезпечують рівномірний зазор між втулками (на кресленні показано спрощено). Відбивач 38 має конічну форму, укріплений на валу і ущільнений відносно нього аналогічно до кріплення циліндрів 17, 18 до вала 12 (на кресленні показано спрощено), Рідина може протікати вільно між нижнім торцем відбивача 38 і торцем фланця 7. Принцип дії протектора полягає ось в чому. Під час роботи електродвигуна 31, в результаті його нагріву відбувається розширення масла, яке переміщається з порожнини електродвигуна через отвір в підшипнику 8, камеру А упорного підшипника 15, отвори в підшипнику 9, зазор між валом 12 і гільзою 19, камеру Б, отвори 23 втулок 21, зазор між корпусом 2 і циліндром 17, потім через отвори в підшипнику 10, зазор між валом 12 і гільзою 20, камеру В, отвори 24 втулок 22, зазор між корпусом 3 і циліндром 18, отвори в підшипнику 11 в камеру Г, через отвір 39 у фланці 7 в свердловину. Після зупинки електронасоса двигун остигає. В результаті чого об'єм масла в електродвигуні зменшується Пластова рідина через отвір 39 у фланці 7 і отвори в підшипнику 11, зазор між частиною корпусу 3 і циліндром 18, отвори 24 втулок 22 поступає в камеру В. В камеру В поступає об'єм пластової рідини, що дорівнює об'єму температурного стиску, інша частина камери буде заповнена маслом, яке знаходиться над пластовою рідиною, як більш легке, і утворює гідрозатвор для проходження пластової рідини. При повторному вмиканні електронасоса електродвигун знову нагрівається, при цьому масло, розширюючись, витісняє пластову рідину з камери В, тим же шляхом, що і при заповненні. Додатково в процесі обертання електронасоса за допомогою відбивача 38 механічні домішки і інші важкі фракції відцентровою силою витісняються в свердловину через отвір 39 у фланці 7. При обертанні електродвигуна за допомогою циліндра 18, гільзи 20 і втулок 22 утворюється гідрозатвор, при цьому рідина в порожнині В сепарується, відбувається відділення від масла пластової рідини, яка у деякій кількості витісняється. Якщо порожнина В все-таки заповнюється пластовою рідиною, гідрозатвор утворюється в циліндрі 17 камери Б і не дозволяє проникнути їй у порожнину електродвигуна. 1048 ФІГ. 1 Фіг. 2 1048 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку /б 0/, 2002 р. Формат 60x84J/8 Обсяг d&S~ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам. УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул Горького, 180. (044) 268-25-22