МУФТА КАБЕЛЬНОГО ВВОДА ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПОГРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для соединения силового нефтепогружного кабеля с электродвигателем установки электроцентробежного насоса.
Известна муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей (RU 34813, публ. 2003 г.). Муфта содержит помещенные в корпус уплотнитель и изоляционную колодку с проходящими через них сквозными направляющими отверстиями для жил кабеля и штепсельных наконечников, фланцы которых смонтированы в гнездах направляющих отверстий изоляционной колодки и соединены с токоведущей частью жилы кабеля. Для соединения с колодкой токоввода электродвигателя, изоляционная колодка имеет выступы в виде втулок с наружным диаметром и высотой, соответствующими размерам входных гнезд колодки токоввода. Уплотнитель известной муфты представляет собой набор уплотнительных шайб из маслобензотеплостойкой и тепломорозостойкой резины, при этом одна из крайних шайб прямолинейно граничит с изоляционной колодкой муфты.
Воздействие на изоляционную колодку приводит к сжатию резинового уплотнителя и герметизирующего материала между фланцами наконечников и торцами гнезд. Гайка фиксирует положение колодки, регулируя усилие сжатия уплотнителя. При нормальных условиях эксплуатации скважины и отсутствии резких перепадов температур, известная муфта соответствует требованиям продольной герметичности и надежной электрической изоляции токопроводящих жил как друг от друга, так и от корпуса.
Однако в связи с малой поверхностью соприкосновения каждой из шайб уплотнителя изоляцией кабеля и различной твердостью материалов шайб, происходит деформация последней, что приводит к образованию микрозазоров между отверстиями уплотнителя и изоляцией жил кабеля. Это в свою очередь способствует снижению усилия сжатия уплотнителя и образованию микрозазора по прямолинейной границе между колодкой и уплотнителем, что может привести к разгерметизации муфты при отрицательных температурах и электрическому пробою. При работе в осложненных условиях скважин, когда вследствие действия различных факторов кабельная муфта неоднократно нагревается и остывает, вероятность потери герметичности кабельной муфты повышается. При нагреве муфты давление в уплотнителе возрастает, деформируя изоляцию жил кабеля; при остывании - давление в уплотнителе спадает и между отверстиями уплотнителя и изоляцией кабеля возникает зазор, через который может попадать пластовая жидкость, вызывающая короткое замыкание штепсельных наконечников на корпус муфты.
Задачей настоящего технического решения является повышение надежности муфты при эксплуатации в осложненных условиях нефтяных скважин.
Заявляемая муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, как и известная, содержит, помещенные в корпус уплотнитель из маслобензостойкого тепломорозостойкого эластичного материала и изоляционную колодку с проходящими через них сквозными направляющими отверстиями для жил кабеля и штепсельных наконечников, фланцы которых смонтированы в гнездах направляющих отверстий изоляционной колодки и соединены с токоведущей частью жилы кабеля. Муфта отличается от известной тем, что содержит монолитный уплотнитель, в котором отверстия для жил кабеля со стороны изоляционной колодки выполнено с гнездами, в которые входят выступы изоляционной колодки, при этом изоляция жил кабеля, выходящая из уплотнителя, входит в гнезда для фланцев наконечников.
В отличие от известной муфты, в которой уплотнитель представляет собой набор шайб, в заявленной муфте уплотнитель выполнен цельным, то есть монолитным, что создает равномерное воздействие на изоляцию жил кабеля. Непрямолинейное соединение уплотнителя с изоляционной колодкой, выполненное по принципу «гнездо-выступ» обеспечивает стабильный контакт сопрягаемых поверхностей между колодкой и уплотнителем. Это увеличивает путь потенциального прохождения электрического тока и исключает электрические пробои с фланцев штепсельных наконечников на корпус, которые могут иметь место при возрастании токов.
Кроме того, муфта отличается тем, что отверстия для жил кабеля, проходящие через уплотнитель, имеют гнезда, выполненные с обеих его сторон. При этом, в гнезда отверстий со стороны изоляционной колодки входят выступы изоляционной колодки, что, как сказано выше, обеспечивает стабильный контакт сопрягаемых поверхностей между колодкой и уплотнителем, а в гнезда, расположенные со стороны хвостовика корпуса входит часть свинцовой оболочки, защищающая изоляцию жил кабеля от повреждений пластовой жидкостью.
Муфта отличается тем, что монолитный уплотнитель из маслобензостойкого тепломорозостойкого эластичного материала выполнен с компенсационными полостями, компенсирующими изменения в объеме материала, которые могут быть вызваны перепадами температур и изменениями усилия сжатия уплотнителя. Компенсация объемного расширения материала уплотнителя приводит к стабилизации давления, оказываемого им на изоляцию жил кабеля. Стабильность давления уплотнителя исключает повреждение изоляции жил кабеля и надежно герметизирует муфту, защищая токопроводящие элементы от попадания на них пластовой жидкости, вызывающей их короткое замыкание на корпус.
Для создания лабиринтного уплотнения между корпусом и монолитным уплотнителем на цилиндрической поверхности корпуса муфты выполнены кольцевые канавки.
Для обеспечения дополнительной герметизации муфты, в конструкции предусмотрены эластичные кольца, смонтированные между цилиндрическими поверхностями гнезд изоляционной колодки и фланцев наконечников, изоляционной колодки и корпуса. Для исключения короткого замыкания штепсельных наконечников на корпус, на поверхность изоляционной колодки, обращенную к колодке токоввода электродвигателя, установлена изоляционная шайба.
Новый технический результат, достигаемый заявленной муфтой кабельного ввода, заключается в повышении ее герметичности и исключении электрических пробоев.
Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 изображена муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей в сборе, на фиг.2 - конструкция монолитного уплотнителя, на фиг.3 - конструкция изоляционной колодки, на фиг.4 - иллюстрация сборки муфты. Муфта содержит металлический корпус 1, цилиндрическая поверхность которого имеет кольцевые канавки 2, в хвостовую часть корпуса введен предварительно разделанный и сформированный должным образом конец нефтепогружного кабеля 3. Для соединения токопроводящих жил кабеля 4 со штепсельными наконечниками 5 разделывают конец кабеля, удаляя броню, тканевую подушку, часть свинцовой оболочки 6 и часть изоляции 7. Внутри корпуса 1 помещен монолитный уплотнитель 8, расположенный между упором корпуса и сжимающей его изоляционной колодкой 9. Через монолитный уплотнитель 8 и изоляционную колодку 9 проходят три сквозных отверстия для жил кабеля. При этом отверстия в уплотнителе выполнены с гнездами 10 и 11. В гнезда 10 выступами 12 входит изоляционная колодка 9, а часть изоляции жил 7 входит в гнездо 13 для фланцев наконечника 5. В гнездо 11 уплотнителя 8 входит часть неудаленной свинцовой оболочки 6 жилы кабеля. Монолитный уплотнитель 8, выполненный из маслобензостойкого тепломорозостойкого эластичного материала, имеет три компенсационных полости 14. Изоляционная колодка 9 представляет собой цельнолитое изделие из электропрочного материала на цилиндрической поверхности которой предусмотрена кольцевая канавка под эластичное кольцо 15. Штепсельные наконечники 5, соединенные с токопроводящими частями 4 жил кабеля, зафиксированы в колодке при помощи стопорных колец 16. На цилиндрической поверхности фланцев наконечников предусмотрена кольцевая канавка под эластичное кольцо 17.
Для фиксации положения кабеля в корпусе 1 внутренняя полость хвостовика залита компаундом 18. Положение изоляционной колодки 9 зафиксировано в корпусе 1 упорным кольцом 19. Для регулирования усилия сжатия монолитного уплотнителя 8 может быть использована нажимная гайка. С целью исключения короткого замыкания штепсельных наконечников 5 на корпус 1 на поверхности, обращенной к колодке токоввода электродвигателя, установлена изоляционная шайба 20.
Муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей работает следующим образом. При эксплуатации в скважине, муфта кабельного ввода, находясь в среде пластовой жидкости, испытывает температурные перепады. Имеющиеся на изоляционной колодке 9 выступы 12, вставленные в гнезда 10 монолитного уплотнителя 8 исключают электрические пробои с фланцев штепсельных наконечников 5 на корпус 1, которые будут иметь место при возрастании токов. За счет компенсационных полостей 14 монолитного уплотнителя 8 происходит стабилизация изменяющегося в нем давления, вызванного температурными перепадами. Таким образом, заявленное решение, обеспечивает надежную герметизацию муфты и защиту ее токопроводящих элементов от попадания пластовой жидкости, вызывающей их короткое замыкание на корпус.