ПРОТЕКТОР ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
PROTECTOR FOR HYDRAULIC PROTECTION OF SUBMERSIBLE OIL-FILLED ELECTRIC MOTOR

Предложенное устройство относится к области электромашиностроения, в частности к устройствам гидрозащиты погружных маслозаполненных электродвигателей, предназначенных для привода насосов, используемых в нефтяной промышленности для добычи нефти с пластовой жидкостью.
Известен протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащий цилиндрический корпус, на торцах которого расположены фланцы для соединения с насосом и электродвигателем, установленный по оси корпуса вал с нижним и верхним торцевыми уплотнениями, между которыми размещен, выполненный с возможностью гидравлического соединения с маслозаполненной полостью электродвигателя, узел гидродинамической осевой опоры вала, состоящий из пяты в виде жестко закрепленной на валу ступицы, средняя часть которой выполнена в виде диска, жестко закрепленных на корпусе, надпятника, сопряженного с верхней поверхностью дисковой части ступицы, и подпятника, сопряженного с нижней поверхностью дисковой части ступицы, и установленного с зазором со ступицей.
(см. Патент РФ №2099604, МПК F04D 13/10, от 20.06.96).
Перед работой внутреннюю полость диафрагмы протектора и полость узла осевой опоры вала заполняют электроизоляционного маслом. Нижний конец вала соединяют с валом электродвигателя, верхний конец - с валом насоса при монтаже на скважине. По мере уменьшения количества масла в процессе работы устройства, полость узла осевой опоры вала заполняется пластовой жидкостью. При этом обеспечивается выравнивание давлений в полостях протектора с давлением пластовой жидкости.
Конструкция известного протектора обеспечивает защиту устройства от воздействия механических частиц, содержащихся в пластовой жидкости.
Недостатком данного устройства является низкий ресурс его эксплуатации. При эксплуатации насосной установки имеет место нагрев электроизоляционного масла с последующим снижением его вязкости, переход из-за этого от гидродинамического режима работы осевой опоры в граничный режим смазывания и как результат преждевременный отказ протектора.
Задачей заявляемой разработки является повышение ресурса работы протектора центробежного погружного насоса за счет повышения несущей способности гидродинамической осевой опоры вала.
Технический результат достигается тем, что протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержит цилиндрический корпус, на торцах которого расположены фланцы для соединения с насосом и электродвигателем, установленный по оси корпуса вал с нижним и верхним торцевыми уплотнениями, между которыми размещен, выполненный с возможностью гидравлического соединения с маслозаполненной полостью электродвигателя, узел гидродинамической осевой опоры вала, состоящий из пяты в виде жестко закрепленной на валу ступицы, средняя часть которой выполнена в виде диска, жестко закрепленных на корпусе, надпятника, сопряженного с верхней поверхностью дисковой части ступицы, и подпятника, сопряженного с нижней поверхностью дисковой части ступицы, и установленного с зазором со ступицей, на наружной поверхности ступицы выполнена правая винтовая многозаходная нарезка, а на сопряженной с ней поверхности отверстия подпятника выполнена левая винтовая многозаходная нарезка, при этом величина зазора между этими деталями составляет не более 0,2 мм, а на торцевой поверхности дисковой части ступицы выполнены, симметрично расположенные параллельно оси вала, сквозные отверстия, снабженные закладными калиброванными жиклерами.
Выполнение гидростатической осевой опоры вала с винтовыми нарезками на пяте и подпятнике обеспечивает автоматическую регулировку ее грузоподъемности в зависимости от режима работы насоса, и главное от частоты вращения вала насоса.
Заявляемое устройство поясняется рисунками.
На фиг. 1 представлен общий вид протектора.
На фиг. 2 - фрагмент конструкции протектора в области осевой гидродинамической опоры.
Протектор для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя (фиг. 1), содержит цилиндрический корпус 1, на торцах которого расположены фланцы 2 и 3 для соединения с насосом и электродвигателем (на чертеже не показаны), установленный по оси корпуса вал 4 с нижним и верхним торцевыми уплотнениями (на чертеже не показаны), между которыми размещен узел гидродинамической осевой опоры 5 вала (фиг. 2), выполненный с возможностью гидравлического соединения с маслозаполненной полостью электродвигателя, состоящий из пяты в виде жестко закрепленной на валу ступицы 6, средняя часть которой выполнена в виде диска 7, жестко закрепленных на корпусе, надпятника 8, сопряженного с верхней поверхностью дисковой части ступицы и подпятника 9, сопряженного с нижней поверхностью дисковой части ступицы, и установленного с зазором со ступицей, на поверхности ступицы выполнена правая винтовая многозаходная нарезка 10, а на сопряженной с ней поверхности отверстия подпятника выполнена левая винтовая многозаходная нарезка 11, обе нарезки выполнены полукруглой формы в поперечном сечении, при этом зазор между этими деталями составляет не более 0,2 мм, образуя лабиринтно-винтовой насос, а на торцевой поверхности дисковой части ступицы выполнены, симметрично расположенные параллельно оси вала, сквозные отверстия, снабженные закладными калиброванными жиклерами 12, обеспечивающие требуемую грузоподъемность осевой опоры, причем на контактные поверхности дисковой части пяты, надпятника и подпятника имеют стойкие к износу и задиру упрочненные поверхности. Протектор работает следующим образом.
В собранном виде корпус 1 протектора с помощью фланцев 2 и 3 соединяют с корпусом насоса и электродвигателя, а вал 4, соответственно, с их валами.
В процессе работы протектора при вращении вала 4 в лабиринтно-винтовом насосе гидродинамической осевой опоры 5 в зазоре между правой винтовой многозаходной нарезкой 10 ступицы 6 и левой винтовой многозаходной нарезки 11 подпятника 9 возникает давление, которое создает на пяте осевую силу, противодействующую осевой силе, возникающей на валу насоса. С ростом частоты вращения вала насоса растут противодействующие осевые силы, тем самым устанавливается оптимальный баланс, обеспечивающий минимальные контактные нагрузки в несущем трибосопряжении частей осевой опоры 5. Посредством жиклеров 12 в дисковой части 7 ступицы 6 обеспечивается оптимизация давления в зазоре между винтовыми нарезками лабиринтно-винтового насоса. В случае резкого снижения давления, создаваемого насосом, вызванное газовым фактором пластовой жидкости, может возникать краткосрочный дисбаланс осевых сил вала насоса и, соответственно, осевой опоры, в период которого дисковая часть 7 ступицы может войти в контакт с надпятником 8. Однако в этом случае баланс осевых сил восстанавливается за счет увеличения утечек через трибосопряжение дисковой части ступицы с подпятником 9, которые переводят лабиринтно-винтовой насос в низконапорный режим работы.
Таким образом, заявляемая конструкция устройства повышают надежность и долговечность протектора для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя.