ДИАФРАГМА УСТРОЙСТВА ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области электромашиностроения и может быть использована в устройстве гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, используемого в качестве привода центробежного электронасоса для подъема жидкости из скважины.
Известна диафрагма устройства гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, выполненная из маслостойкого эластичного материала, которая размещена в корпусе устройства гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя таким образом, что внутренняя ее полость, заполненная трансформаторным маслом, сообщена с полостью электродвигателя, а полость за диафрагмой сообщена с окружающей средой, (см., например, Международный транслятор «Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти», под научной редакцией В.Ю.Алекперова и В.Я.Кершенбаума, Москва, 1999 г., с.369-373).
При работе двигателя масло, нагреваясь, расширяется и растягивает эластичную диафрагму, которая прижимается к внутренней поверхности корпуса устройства гидравлической защиты. При остановке и охлаждении двигателя объем масла уменьшается и эластичная диафрагма, воспринимая давление окружающей среды, втягивается внутрь, вытесняя масло в полость
двигателя. При последующем включении электродвигателя процесс отслеживания диафрагмой объема масла в двигателе повторяется и таким образом обеспечивается уравновешивание давления в полости двигателя с окружающей средой.
Недостатком известной диафрагмы устройства гидравлической защиты является ее недолговечность, обусловленная работой в осложненных условиях при повышенной температуре и в присутствии попутного газа. Под воздействием этих факторов материал деформирующейся диафрагмы быстро стареет и теряет свои механические свойства. Это приводит к разрывам диафрагмы, выходу из строя устройства гидравлической защиты и погружного электродвигателя.
Деформация диафрагмы при работе устройства гидравлической защиты погружного электродвигателя обусловлена следующими причинами:
- постепенными утечками масла из внутренней диафрагменной полости через уплотнения,
- тепловыми изменениями объема масла при пуске и остановках элнктродвигателя,
- колебанием внешнего давления вследствие изменения динамического уровня пластовой жидкости в скважине и т.д. В результате перечисленных причин, а также при наличии в конструкции устройства гидравлической защиты стравливающего обратного клапана, происходит уменьшение объема масла внутри диафрагменной полости. При втягивании диафрагмы внутрь образуются продольно направленные перегибы, которые в поперечном сечении диафрагмы имеют форму лепестков. При этом материал диафрагмы на участках у вершин лепестков, то есть в местах перегибов, подвергается наиболее интенсивному износу и именно в этих местах часто происходит разрыв диафрагмы.
Известно также использование резиновой (эластичной) диафрагмы в устройстве гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, выполненной в форме цилиндра и закрепленной в
цилиндрическом корпусе (см., например, А.А.Богданов «Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти, издательство «Недра», М., 1968 г., стр.178-182).
В известном устройстве с целью ограничения деформации резиновой диафрагмы установлены вертикальные пружины, которые, воспринимая часть усилий при втягивании диафрагмы внутрь, ограничивают степень ее деформации, способствуя при этом уменьшению износа материала в процессе работы. Однако наличие пружин или каких-либо других ограничителей деформации значительно усложняет процесс сборки устройства гидравлической защиты и снижает надежность его работы.
Было замечено, что в случае, если диафрагма ограничена только внешним корпусом, количество складок, образующихся при перегибах во время деформации, наиболее подверженных износу, обычно равно четырем, а для диафрагмы, установленной с ограничителями деформации, число складок может быть образовано и более четырех.
Вместе с тем теоретически установлено, что при одинаковом изменении объема внутридиафрагменной полости степень деформации материала в местах перегибов прямо пропорциональна суммарному числу перегибов в сечении диафрагмы.
Технический результат, достигаемый при реализации предложенной полезной модели состоит в увеличении срока службы диафрагмы за счет уменьшения степени износа, что приводит к повышению надежности и долговечности работы устройства гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, а также в упрощении сборки устройства.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в диафрагме устройства гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, выполненной из эластичного материала и установленной в цилиндрическом корпусе с образованием внутридиафрагменной и задиафрагменной полостей, изменение объема которых в процессе
эксплуатации приводит к деформации диафрагмы и формированию продольно направленных перегибов, согласно полезной модели, продольно направленные перегибы диафрагмы заданы заранее тремя углубленными участками, которые в поперечном сечении диафрагмы равномерно распределены по окружности, описывающей внешние границы диафрагмы. При этом рекомендуемая величина углубления каждого заданного участка диафрагмы составляет не более 1/40 части диаметра окружности, описывающей внешние границы диафрагмы и не менее двойного значения толщины диафрагмы.
Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлено поперечное сечение диафрагмы устройства гидравлической защиты маслозаполненного электродвигателя в исходном состоянии, а на фиг.2 изображено поперечное сечение диафрагмы устройства гидравлической защиты маслозаполненного электродвигателя в деформированном состоянии.
Диафрагма 1, выполнена из эластичного материала в форме цилиндра и закреплена в корпусе 2 с образованием внутридиафрагменной и задиафрагменной полостей 3 и 4. При этом внутридиафрагменная полость 3 образована между диафрагмой 1 и трубкой 5, размещенной на валу 6 устройства гидравлической защиты, а задиафрагменная полость 4 образована между диафрагмой 1 и корпусом 2. Диафрагма 1 заранее, например, с помощью пресс формы, выполнена с тремя участками продольно направленных перегибов 7. Каждый из трех участков продольно направленных перегибов 7 в поперечном сечении имеет отклонение L, от окружности с диаметром D, которая описывает внешние границы диафрагмы 1. Исходя из условия устойчивости, при наличии случайных факторов (разной толщины и неоднородности свойств материала диафрагмы, овальности и т.п.), рекомендуемое отклонение L должно составлять не более 1/40 части диаметра D, но не менее двойного значения толщины диафрагмы. Указанные ограничения отклонений L являются расчетными и обеспечивают
с одной стороны гарантированное сложение и восстановление диафрагмы, а с другой стороны достаточную ее прочность на разрыв. Более высокие значения отклонения приводят к уменьшению полезного внутреннего объема диафрагмы.
При работе устройства гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя диафрагма 1 деформируется, сжимаясь внутрь по трем заданным участкам 7, и образует одновременно три наружные продольные складки 8 (фиг.2). При этом образующиеся на диафрагме наружные продольные складки 8 будут ограничены внутренней поверхностью корпуса 2, а внутренние продольные складки ограничены трубкой 5.
Таким образом, при одинаковых изменениях объема внутридиафрагменной полости обеспечивается общее уменьшение числа перегибов диафрагмы, что, в свою очередь, приводит к снижению повреждаемости материала, повышению надежности и долговечности работы диафрагмы в условиях ее эксплуатации.