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

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в конструкциях гидрозащит маслозаполненных электродвигателей погружных насосных агрегатов, предназначенных для добычи нефти.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, выпускаемое АО «Новомет-Пермь» (ТУ 27.11.25-009-12058737-2019). Внешнюю основу конструкции указанного устройства составляют корпусные детали: корпуса в виде полого цилиндра, ниппеля, основание и головка. Устройство содержит вал, установленный вдоль оси корпуса при помощи радиальных подшипников, размещенных в ниппелях корпуса, который предназначен для передачи крутящего момента от двигателя к насосу, по меньшей мере, одну маслозаполненную камеру, осевую опору для восприятия осевой нагрузки вала и узел компенсации, предотвращающий попадание пластовой жидкости к осевой опоре и далее к электродвигателю.
При монтаже на скважине возникает проблема утечки масла из данного устройства для гидравлической защиты, что требует проведения дополнительных операций по заполнению его маслом для сохранения эффективности работы погружного электродвигателя.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение эффективности работы электродвигателя за счет устранения утечек масла при монтаже устройства для гидравлической защиты и электродвигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, содержащим корпус, выполненный в виде полого цилиндра, головку, основание, вал, установленный вдоль оси корпуса, радиальные подшипники, ниппеля, маслозаполненную камеру, осевую опору и узел компенсации, согласно изобретению, на конце вала в основании установлена подвижная в осевом направлении муфта, выполненная в виде двухступенчатого цилиндра, ступень большего диаметра которого расположена сверху, со стороны верхнего торца ступени большего диаметра вокруг вала установлена пружина, опирающаяся на вмонтированный в основание опорный элемент, основание снизу снабжено внутренним кольцевым выступом с центральным отверстием, на входе которого сформировано кольцевое расширение для размещения в нем ступени большего диаметра муфты с возможностью их герметичного взаимодействия.
Наличие в устройстве муфты, поджатой пружиной и герметично взаимодействующей с центральным отверстием в основании, предотвращает утечки масла при монтаже.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства для гидравлической защиты; на фиг. 2 показан фрагмент устройства для гидравлической защиты в области основания в транспортировочном положении, продольный разрез; на фиг. 3 - стыковка устройства для гидравлической защиты с электродвигателем.
Устройство для гидравлической защиты (фиг. 1) содержит корпус 7, выполненный в виде вертикально ориентированного в рабочем положении устройства полого цилиндра; вал 1 с осевой опорой 3, герметично установленный в корпусе 7 по его оси при помощи радиальных подшипников 8, размещенных в ниппелях 5. Вал 1 снабжен торцевыми уплотнениями 4, препятствующими движению масла по валу, и выполнен с возможностью его соединения с валом 18 погружного электродвигателя или валом соседней секции гидрозащиты внутри полости основания 9, соединенного с нижней частью корпуса 7. К верхнему ниппелю 5 присоединена головка 10, связывающая устройство с погружным электроцентробежным насосом. Внутри корпуса 7 расположен узел компенсации, который содержит эластичную диафрагму 2, формирующую маслозаполненную камеру, выше которой может быть установлен, например, сбрасывающий клапан 6, обеспечивающий отвод излишнего масла, либо лабиринт с трубкой гидрозатвора, обеспечивающий компенсацию в полости лабиринта.
В основании 9 на нижнем конце вала 1 установлена цилиндрическая муфта 11 с возможностью осевого перемещения вдоль вала 1. Муфта 11 снаружи выполнена в виде двухступенчатого цилиндра, у которого ступень большего диаметра расположена сверху, а ступень меньшего диаметра выходит за пределы вала 1. Соединение между валом 1 и муфтой 11 уплотнено резиновыми кольцами (не показано). Полость основания 9 снизу ограничена кольцевым выступом 14, имеющим центральное отверстие 15 (фиг. 2, 3). В отверстии 15 со стороны входа выполнено кольцевое расширение 16, имеющее диаметр, ответный диаметру ступени большего диаметра муфты 11, что дает возможность обеспечить герметичную установку верхней ступени муфты в кольцевом расширении 16. Со стороны верхнего торца ступени большего диаметра муфты 11 установлена пружина 13, расположенная вокруг вала 1 и обеспечивающая поджатие муфты 11 к кольцевому выступу 14. Сверху пружина 13 опирается на опорный элемент 12 в виде диска, который вмонтирован в верхнюю часть основания 9.
Во время транспортировки устройства для гидравлической защиты муфту 11 фиксируют в центральном отверстии 15 (фиг. 2) с помощью пружины 13 и устанавливают защитную крышку (не показана). При посадке муфты 11 верхняя ступень большего диаметра благодаря ответной форме плотно прилегает к кольцевому расширению 16 своими цилиндрической и торцевой поверхностями, образуя с ним герметичное соединение, а между боковой поверхностью ступени меньшего диаметра и стенкой отверстия 15 остается зазор 17. Наличие герметичного соединения в области кольцевого расширения 16 препятствует утечке масла, что исключает необходимость дополнительной прокачки маслом, снижает расход диэлектрического масла, повышает удобство монтажа.
Во время монтажа погружного насосного агрегата (фиг. 3) валы электродвигателя 18 и муфты 11 состыковывают посредством шлицевых соединений. В некоторых вариантах исполнения возможно соединение аналогичным образом вала муфты с валом нижерасположенной секции гидрозащиты. При стыковке вал 18 электродвигателя приподнимает муфту 11, сжимая пружину 13, в результате чего полость основания 9 через зазор 17 соединяется с полостью электродвигателя, происходит разгерметизация устройства для гидравлической защиты и перевод его в рабочее состояние.
Устройство работает следующим образом.
При включении погружного маслозаполненного электродвигателя крутящий момент от вала электродвигателя 18 передается через вал 1 устройства для гидравлической защиты валу погружного центробежного насоса. Защита погружного маслозаполненного электродвигателя от проникновения пластовой жидкости в его внутренние полости обеспечивается герметичным соединением диафрагмы 2, осевой опоры 3, торцевого уплотнения 4 и ниппелей 5. При тепловых изменениях объема диэлектрического масла при работе погружного электродвигателя и его остановах изменяется форма эластичной диафрагмы 2. При отсутствии возможности увеличения объема диафрагмы излишний объем диэлектрического масла сбрасывается через клапан 6.
Таким образом, благодаря наличию в основании устройства узла с муфтой предупреждается утечка масла из данного устройства для гидравлической защиты при монтаже, исключается необходимость дополнительной операции по прокачке масла, снижается расход масла, повышается удобство и сокращается время монтажа при обеспечении эффективной работы погружного электродвигателя.