Муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для соединения силового кабеля с погружным электродвигателем установки центробежного насоса, предназначенного для работы в нефтяных скважинах, эксплуатируемых преимущественно в осложненных условиях.
Известна муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей (RU 34812, опубл. 10.12.2003 г.). Муфта содержит корпус с хвостовиком для ввода силового кабеля, внутренняя полость которого заполнена компаундом, размещенные в корпусе опорную шайбу, уплотнитель, нажимной элемент, гайку, фиксирующую сжатие уплотнителя, силовой кабель, установленный в отверстиях уплотнителя, а также штепсельные наконечники, при этом уплотнитель представляет собой набор уплотнительных шайб, состоящий как минимум из двух шайб, выполненных из масло-бензо-теплостойкой резины, между которыми установлена шайба из тепло-морозостойкой резины.
В конструкции известной муфты по RU 34812 каждая из шайб уплотнителя имеет форму плоского диска с тремя цилиндрическими отверстиями под силовой кабель. Наружный диаметр каждой из шайб соответствует внутреннему диаметру корпуса муфты в месте расположения уплотнителя, а внутренний диаметр цилиндрических отверстий под силовой кабель - наружному диаметру жилы кабеля вместе с изоляцией. В этом случае уплотнение обеспечивается за счет создания осевого давления, которое обеспечивается перемещением нажимной шайбы и гайки, фиксирующей сжатие уплотнителя. Конструкция известной муфты направлена на повышение масло-бензостойкости соответствующих уплотнительных шайб в интервале температур от - 50 до +250°С.
Недостатком муфты известной конструкции является возможная потеря ее герметичности при охлаждении в зимних условиях. Так, при осевом давлении 15 кН, при сборке возможна разгерметизация на холоде. Потеря герметичности муфты в этих условиях объясняется объемным температурным сжатием уплотнителя, что приводит к появлению зазора между наружным диаметром шайб уплотнителя и внутренним диаметром корпуса муфты, а также между внутренним диаметром цилиндрических отверстий шайбы под силовой кабель и наружным диаметром изоляции жил кабеля. Применение осевых давлений при сборке больше 15 кН при использовании кабеля со стандартной, широко применяемой изоляцией, может привести к передавливанию изоляции кабельных жил с последующим разрывом в процессе эксплуатации в скважинах с температурой более +120°С.
Задача настоящего технического решения - создание конструкции муфты, пригодной для работы в нефтяных скважинах, эксплуатируемых преимущественно в осложненных условиях.
Для этого предложена муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, которая, как и известная муфта, содержит корпус с хвостовиком для ввода силового кабеля, внутренняя полость которого заполнена компаундом, размещенные в корпусе опорную шайбу, уплотнитель, нажимной элемент, гайку, фиксирующую сжатие уплотнителя, силовой кабель, установленный в отверстиях уплотнителя, а также штепсельные наконечники, при этом уплотнитель представляет собой набор уплотнительных шайб, состоящий как минимум из двух шайб, выполненных из масло-бензо-теплостойкой резины, между которыми смонтирована шайба из тепло-морозостойкой резины.
Новая муфта отличается тем, что каждая из шайб уплотнителя с натягом установлена в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты, а силовой кабель с натягом установлен в отверстиях шайб уплотнителя, для чего наружный диаметр шайб уплотнителя больше соответствующего внутреннего диаметра корпуса муфты на 0,7-3,0%, а наружный диаметр изоляции силового кабеля больше диаметра отверстий шайб уплотнителя на 0,7-3,0%.
Наружная посадочная поверхность каждой из шайб уплотнителя выполнена с односторонним скосом, на 0,2-0,6 мм уменьшающим ее диаметр по отношению к посадочному диаметру соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты.
Одна из торцевых поверхностей каждой из шайб уплотнителя выполнена со скосом, сопрягающимся с односторонним скосом, выполненным на наружной посадочной поверхности шайбы.
Со стороны торцевой поверхности каждой из шайб уплотнителя, выполненной со скосом, отверстия под силовой кабель выполнены с фаской для захода кабеля.
Шайбы уплотнителя установлены в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты таким образом, что со стороны хвостовика соседние шайбы контактируют между собой торцевыми поверхностями без скоса, а со стороны наконечников - торцевыми поверхностями, выполненными со скосом.
Шайбы уплотнителя установлены в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты таким образом, что со стороны хвостовика соседние шайбы контактируют между собой торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена со скосом, а другая - без скоса.
То, что в заявленной муфте каждая из шайб уплотнителя с натягом установлена в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты, а силовой кабель с натягом установлен в отверстиях шайб уплотнителя, для чего наружный диаметр шайб уплотнителя больше соответствующего внутреннего диаметра корпуса муфты на 0,7-3,0%, а наружный диаметр изоляции силового кабеля больше диаметра отверстий шайб уплотнителя на 0,7-3,0%, обеспечивает герметичность муфты до -40°С при осевых давлениях при сборке 15 кН. При этом передавливания жил кабеля в процессе эксплуатации в скважинах с температурой более +120°С не происходит.
Кроме того, в отличие от цилиндрических плоских шайб, применяемых в муфте по прототипу, в заявленной муфте наружная посадочная поверхность каждой из шайб уплотнителя выполнена с односторонним скосом, на 0,2-0,6 мм уменьшающим ее диаметр по отношению к посадочному диаметру соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты.
При этом шайбы уплотнителя установлены в корпусе муфты таким образом, что со стороны хвостовика соседние шайбы контактируют торцевыми поверхностями без скоса, то есть плоскостями большего диаметра, а со стороны наконечников - торцевыми поверхностями, выполненными со скосом, то есть плоскостями меньшего диаметра. В этом случае осевая нагрузка от поджимаемой гайкой 8, шайбы 7, применяемой, например, в муфте, изображенной на фиг. 1 или колодки, применяемой, например, в муфте, изображенной на фиг. 2, наиболее эффективно трансформируется в радиальную уплотняющую нагрузку в сторону корпуса и токопроводящих жил. Это создает дополнительный уплотняющий эффект.
Если же шайбы уплотнителя установить в корпусе муфты таким образом, что со стороны хвостовика соседние шайбы контактируют между собой торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена со скосом, а другая - без скоса, то это облегчит сбору шайб уплотнителя в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты.
Новый технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в повышении герметичности муфты.
Заявленная муфта иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1, 2 изображены муфты с уплотнителем из шайб заявленной конструкции; на фиг. 3 - уплотнительная шайба в общем виде с местным разрезом; на фиг. 4 - выносной элемент Б в увеличенном виде; на фиг. 5, 6 - схемы сборки шайб уплотнителя муфты.
Муфта, изображенная на фиг. 1, 2 содержит металлический корпус 1, внутренняя полость хвостовика 2 корпуса муфты имеет переменное сечение, уменьшающееся в сторону отверстия для ввода кабеля. В корпусе 1 последовательно размещены: пластмассовая опорная шайба 3, набор уплотнительных шайб 4, 5, 6, нажимной элемент 7 в качестве которого муфта содержит шайбу (фиг. 1) или изоляционную колодку (фиг. 2), гайка 8, фиксирующая сжатие уплотнителя. Уплотнитель муфты представляет собой набор из трех шайб, крайние из которых 4 и 6 выполнены из масло-бензо-теплостойкой резины марки С-М-3 по ТУ 2512-001-98270346-09 или марки ИРП 1287 по ТУ 38-106-646-78 или из других марок резины с аналогичными свойствами, а шайба 5, что находится между ними, выполнена из тепло-морозостойкой резины марки С-СИЛ по ТУ 2512-001-98270346-09 или из других марок резины с аналогичными свойствами.
Со стороны хвостовика 2 наружный диаметр шайбы выполнен со скосом 9, который сопрягается со скосом 10, выполненным на боковой поверхности 11 шайбы, а отверстия под силовой кабель, выполненные в шайбе, имеют входную фаску 12 для захода кабеля. Шайбы 4, 5, 6 уплотнителя установлены в корпусе муфты таким образом, что соседние шайбы 4, 5, расположенные со стороны хвостовика, контактируют между собой торцевыми поверхностями, выполненными без скоса, а соседние шайбы 5, 6, расположенные со стороны наконечников - торцевыми поверхностями, выполненными со скосом. В ином варианте шайбы 4, 5, 6 уплотнителя установлены в корпусе муфты таким образом, что соседние шайбы 4, 5, расположенные со стороны хвостовика, контактируют между собой торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена со скосом, а другая - без скоса.
Через отверстия опорной шайбы, набора уплотнительных шайб, нажимного элемента, в корпус муфты входит нефтепогружной силовой кабель 13. На концах жил кабеля смонтированы штепсельные наконечники 14. Внутренняя полость хвостовика корпуса муфты заполнена компаундом 15.
Полезная модель применима для муфт с различным исполнением нажимного элемента, как, например, муфта, изображенная на фиг.1, или муфта, изображенная на фиг.2.
Таким образом, заявляемая муфта, уплотнитель которой обладает масло-бензостойкостью и повышенной герметичностью, пригодна для работы в нефтяных скважинах, эксплуатируемых преимущественно при температуре более +120°С.