УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована в конструкциях гидрозащит маслозаполненных электродвигателей погружных насосных агрегатов, предназначенных для добычи нефти.
Известно устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащее корпус, вал с торцовыми уплотнениями и опорными подшипниками, ниппели, узел пяты, головку с приемной сеткой и основание, в котором функцию диафрагмы, разделяющей корпус на внутреннюю и внешнюю камеры выполняют гидрозатворные камеры, сообщенные системой соединительных трубок и обратных клапанов, в зоне расположения ниппельных перегородок вал уплотнен торцовыми уплотнениями, а верхнее торцовое уплотнение выполнено по сдвоенной схеме с оппозитным расположением сильфонов (Патент РФ 2199030 F04D 13/10, Н02К 5/12, 2000).
Недостатком устройства является ненадежная работа обратных клапанов из-за возможности попадания мелких механических частиц в устройство во время эксплуатации.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому является устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащее корпус, внутри которого размещены две и более диафрагмы, внутренняя полость которых посредством канала соединена с внутренними полостями погружного маслозаполненного электродвигателя, вал с радиальными подшипниками, верхний и нижний ниппели, узел осевой опоры, систему сброса давления и компенсации температурного расширения масла, выполненную в виде клапанов пружинного типа, совмещенных с эластичными диафрагмами и установленных на верхней части каждой диафрагмы, сообщающихся между собой посредством осевых отверстий и соединительных трубок. Нижняя часть каждой диафрагмы герметично закреплена на опоре, а верхняя имеет упругое крепление при помощи упругих пружинных колец и эластичной втулки между ними, что позволяет осуществлять регулирование давления при температурных расширениях масла (Патент на полезную модель №68801 РФ, Н02К 5/12, 2007).
Недостатком данного устройства является низкая надежность, т.к. упругое крепление верхней части диафрагмы приводит к стягиванию ее с посадочного места на опоре и нарушает работу системы сброса давления и компенсации температурного расширения масла вплоть до разгерметизации системы. Кроме того, в момент срабатывания системы сброса давления и компенсации температурного расширения масла упругие пружинные кольца растягиваются и смещаются из исходного положения, в результате чего изменяется величина давления последующего срабатывания клапанного устройства.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности работы устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащем корпус с размещенной в нем, по крайней мере, одной эластичной диафрагмой, нижняя часть которой жестко закреплена на опоре, а верхняя часть снабжена упругим креплением с пружинами и каналом, соединяющим внутреннюю полость диафрагмы с внутренними полостями погружного маслозаполненного электродвигателя, вал с радиальными подшипниками, верхний и нижний ниппели и узел осевой опоры, согласно полезной модели, верхняя часть эластичной диафрагмы ниже упругого крепления жестко закреплена на опоре, при этом в опоре между жестким и упругим креплениями выполнен радиальный канал, соединяющей внутреннюю полость диафрагмы с пространством, ограниченным диафрагмой и креплениями.
Пружины упругого крепления могут быть заключены в обойму с направляющими канавками.
На верхней части эластичной диафрагмы могут быть выполнены выступы, ограничивающие смещение пружин упругого крепления в осевом направлении.
На фиг.1 представлен продольный разрез заявляемого устройства для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя; на фиг.2-5 - продольный разрез обоймы с различными формами направляющих канавок; на фиг.6 - продольный разрез верхней части диафрагмы с выступами; на фиг.7 - то же, поперечный разрез.
Устройство содержит корпус 1, внутри которого размещена эластичная диафрагма 2, закрепленная на опоре 3 между верхним ниппелем 4 и нижним ниппелем 5, вал 8 с радиальными подшипниками, образованными втулками 6 и 7, и узел осевой опоры 9, заключенный в корпус 10. К нижней части корпуса 10 привинчено основание 11, предназначенное для соединения с погружным маслозаполненным электродвигателем (не показан). Внутренняя полость диафрагмы 2 соединена с внутренними полостями погружного маслозаполненного электродвигателя с помощью системы каналов в опоре 3, ниппеле 5 и основании 11.
К верхнему ниппелю 4 присоединена головка 12, связывающая его с погружным электроцентробежным насосом. Для герметизации внутренней полости диафрагмы по валу верхний конец вала 8 снабжен, по крайней мере, одним торцовым уплотнением 13 с подвижной частью на валу и неподвижной частью, установленной в верхнем ниппеле 4. Отверстие 19 в верхнем ниппеле 4 соединяет задиафрагменную полость устройства с затрубным пространством.
Нижняя часть диафрагмы 2 жестко закреплена на опоре 3. На верхней части диафрагмы 2 имеется упругое крепление, состоящее из по крайней мере одной браслетной пружины 14, которая прижимает диафрагму 2 к участку опоры 3, и расположенное ниже жесткое крепление 18. Между жестким креплением 18 и браслетной пружиной 14 выполнен радиальный канал 16, который соединяет внутреннюю полость диафрагмы 2 с пространством, ограниченным диафрагмой 2, жестким 18 и упругим креплениями.
Пружины 14 упругого крепления заключены в обойму 15 с направляющими канавками 17. Форма направляющих канавок 17 может иметь полукруглый (фиг.2) треугольный (фиг.3), прямоугольный (фиг.4) или трапециевидный (фиг.5) профиль.
На диафрагме 2 по обе стороны от браслетных пружин 14 расположены выступы 20 (фиг.6), которые могут быть выполнены, например, в виде штырьков или прямоугольников. Выступы 20 предназначены для фиксации браслетных пружин 14 и равномерно расположены по окружности (фиг.7). Выступы 20 и обойма 15 могут быть применены как одновременно, так и по отдельности.
Устройство работает следующим образом. Перед спуском в скважину устройство для гидравлической защиты вместе с погружным электродвигателем заполняется диэлектрическим маслом.
При включении погружного маслозаполненного электродвигателя крутящий момент от вала электродвигателя передается через вал 8 устройства для гидравлической защиты валу погружного центробежного насоса. Защита погружного маслозаполненного электродвигателя от проникновения пластовой жидкости в его внутренние полости обеспечивается герметичными соединениями диафрагмы 2, опоры 3, торцового уплотнения 13 и ниппелей 4 и 5. Компенсация утечек диэлектрического масла и тепловых изменений объема диэлектрического масла при работе погружного маслозаполненного электродвигателя и его остановах осуществляется за счет изменения формы эластичной диафрагмы 2. При тепловом расширении диэлектрического масла и отсутствии возможности компенсации его увеличивающегося объема диафрагмой 2, излишний объем диэлектрического масла сбрасывается через канал 16 в опоре 3, при этом происходит отжатие верхней части диафрагмы 2 от опоры 3 и растяжение браслетных пружин 14 в направлении канавок обоймы 15, после чего верхняя часть диафрагмы 2 под действием сжимающей силы браслетных пружин 14, направляемых канавками 17 обоймы 15, возвращается на свое место плотно прижимаемая к опоре браслетными пружинами 14. Выступы 20 на диафрагме 2 не дают браслетным пружинам 14 сместиться с посадочного места в осевом направлении.
Таким образом, жесткое крепление диафрагмы к опоре ниже упругого крепления предотвращает ее стягивание с посадочного места на опоре вследствие температурных колебаний, а обойма и/или выступы на диафрагме не дают пружинам упругого крепления смещаться из исходного положения, чем достигается сохранение герметичности внутренней полости диафрагмы при тепловых колебаниях и постоянство величины давления срабатывания клапанного устройства. Благодаря этому повышается надежность устройства.