ПРОТЕКТОР ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель 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 - протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, патент РФ №2099604, 20.12.1997, 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.
Недостатком аналога является недостаточная герметичность. Данное техническое решение не исключает полностью проникновение мелких частиц механических примесей и песка в полость торцового уплотнения вместе с пластовой жидкостью. Из практики эксплуатации известно, что отверстия в верхнем ниппеле забиваются мелким песком.
Также известен протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя - патент РФ №2199030, 20.02.2003, выбранный в качестве прототипа предлагаемого протектора, содержащий корпус, вал с торцовыми уплотнениями и опорными подшипниками, ниппели, узел пяты, головку с приемной сеткой и основание, отличающийся тем, что ниппели с осевыми отверстиями и опорными подшипниками расположены вдоль вала в осевом направлении между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер, заполненных маслом электродвигателя, узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания, причем система сброса давления и удаления газов выполнена в виде обратных клапанов, сообщающихся между собой посредством осевых отверстий и соединительных трубок, а торцовые уплотнения размещены в зоне ниппелей, причем верхнее торцовое уплотнение выполнено по сдвоенной схеме с оппозитным расположением сильфонов.
Недостатком прототипа является то, что его конструкция не исключает проникновение мелких частиц механических примесей и песка в полость верхних торцовых уплотнений вместе с пластовой жидкостью. Это, вместе с износом вала в зоне торцевых уплотнений, приводит к ускоренному износу торцевых уплотнений и снижению герметичности протектора. Износ вала в местах контактных поверхностей опорных подшипников и в зоне узла пяты увеличивает его люфт, что также снижает герметичность протектора.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является повышение герметичности вала погружного маслозаполненного электродвигателя.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в уменьшении вероятности проникновения мелких частиц механических примесей и песка в полость верхних торцовых уплотнений вместе с пластовой жидкостью.
Решение технической задачи в протекторе для гидравлической защиты электродвигателя, содержащем корпус, вал с торцевыми уплотнениями и опорными подшипниками, ниппели, узел пяты, головку и основание, в котором ниппели с осевыми отверстиями и опорными подшипниками расположены вдоль вала в осевом направлении между головкой и основанием с образованием гидрозатворных камер, заполненных маслом электродвигателя, узел пяты с опорой вала размещен в нижней части протектора и совмещен с узлом основания, имеется система сброса давления и удаления газов, торцевые уплотнения размещены в зоне ниппелей, достигается тем, что над верхним торцевым уплотнением на валу закреплен защитный кожух, имеющий зазоры относительно двух поверхностей ответной неподвижной части ниппеля с образованием лабиринтного уплотнения, а поверхностный слой вала в местах контактных поверхностей опорных подшипников, в зоне торцевых уплотнений и в зоне узла пяты имеет наклеп материала, образованный дробеструйной обработкой.
На фиг. 1 изображен протектор для гидравлической защиты электродвигателя.
На фиг. 2 изображен увеличенный вид протектора для гидравлической защиты электродвигателя в месте установки кожуха.
На фиг. 3 изображен увеличенный вид протектора для гидравлической защиты электродвигателя в месте расположения осевых отверстий ниппеля.
На фиг. 4 изображен увеличенный вид протектора для гидравлической защиты электродвигателя в месте расположения основания.
На фиг. 5 изображено место установки кожуха на валу протектора.
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 и основание 8, в котором ниппели 5 с осевыми отверстиями 9 и опорными подшипниками 4 расположены вдоль вала 2 в осевом направлении между головкой 7 и основанием 8 с образованием гидрозатворных камер 10, заполненных маслом электродвигателя, узел пяты 6 с опорой вала 11 размещен в нижней части протектора и совмещен с основанием 8, имеется система сброса давления и удаления газов, торцовые уплотнения 3 размещены в зоне ниппелей 5, над верхним торцевым уплотнением 3 на валу 2 закреплен защитный кожух 12 с образованием лабиринтного уплотнения с ответной неподвижной частью 13 ниппеля 5, а поверхностный слой вала 2 в местах контактных поверхностей опорных подшипников 4, в зоне торцевых уплотнений 3 и в зоне узла пяты 6 имеет наклеп материала, образованный дробеструйной обработкой.
Рассмотрим пример конкретной реализации протектора для гидравлической защиты электродвигателя. Большинство деталей протектора изготавливаются из нержавеющей стали на токарном станке. Верхние торцевые уплотнения имеют пару трения карбид вольфрама с карбидом вольфрама, благодаря чему хорошо противостоят износу мелкими частицами. Защитный кожух 12 изготовлен на токарном станке из полиамида и установлен на вал 2 по прессовой посадке. Защитный кожух 12 установлен с зазорами 0,2 мм относительно цилиндрической поверхности выступа 13 неподвижной детали 14 ниппеля 5 и относительно плоской поверхности неподвижной части 14 ниппеля 5. Неподвижной частью 13 ниппеля 5 является фланец. Перечисленные зазоры образуют лабиринтное уплотнение. Вал 2 после токарной обработки подвергнут дробеструйной обработке в местах контактных поверхностей опорных подшипников 4, в зоне торцевых уплотнений 3 и в зоне узла пяты 6. Благодаря этому указанные поверхности вала 2 имеют повышенную износостойкость, что предотвращает возникновение люфта вала 2 и увеличение зазоров между защитным кожухом 12 и фланцем 13 ниппеля 5, которые бы снизили герметичность протектора.
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. Гидрозатворные камеры 10 протектора сообщаются с электродвигателем, они также заполнены маслом. 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, основанная на принципе односторонних клапанов, обеспечивает компенсацию изменения объема масла в электродвигателе и протекторе. Изменение объема масла обусловлено изменением его температуры. Проникновению пластовой жидкости со стороны головки 7 протектора препятствуют оппозитно расположенные два торцевых уплотнения 3. Качество выполнения торцевыми уплотнениями 3 своей функции зависит от качества их контактных поверхностей трения, которое может быть нарушено проникновением в зону трения мелких абразивных частиц, присутствующих в составе пластовой жидкости. Проникновению мелких частиц препятствует лабиринтное уплотнение, образованное защитным кожухом 12 и фланцем 14. Мелкие частицы теряют свою скорость и застревают в зазоре лабиринтного уплотнения. Поверхностный слой вала 2 в местах контактных поверхностей опорных подшипников 4, в зоне торцевых уплотнений 3 и в зоне узла пяты 6 подвергается контактному трению, которое приводит к его износу и снижает герметичность протектора. При этом замена вала 2 более дорогостояща, чем замена деталей, которые находятся с валом 2 в контакте, из-за его габаритных размеров. Наклеп вала 2 в перечисленных местах его контакта предотвращает его износ, повышая герметичность протектора.
Достижение технического результата в предлагаемом устройстве осуществляется благодаря:
- наличию защитного кожуха на валу, с зазорами относительно двух поверхностей ответной неподвижной части ниппеля, образующими лабиринтное уплотнение,
- наклепу материала поверхностного слоя вала, образованному дробеструйной обработкой в местах контактных поверхностей опорных подшипников, в зоне торцевых уплотнений и в зоне узла пяты.
Предложенное техническое решение повышает герметичность протектора и снижает эксплуатационные расходы по его обслуживанию и замене деталей.