СЕКЦИЯ ФИЛЬТРА БЛОЧНОГО ДЛЯ ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЭЛЕКТРОНАСОСА

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована для защиты  погружного скважинного центробежного электронасоса (ЭЦН) от попадания на прием насоса механических примесей при добыче пластовой жидкости (нефти) из скважины.
Известна модульная секция погружного центробежного электронасоса (патент № 68616, F04D 13/10, дата публикации 2007.11.27), содержащая перфорированный корпус с расположенным на нем многосекционным щелевым фильтроэлементом, включающим наружные кольца, снабженные центрирующим элементом, в пазах колец скрыты торцы концов секций щелевого фильтроэлемента. Перфорированный корпус и фильтроэлемент стянуты сверху верхней головкой, а снизу нижним основанием. Вал, установленный во внутреннюю полость модульной секции, имеет возможность вращаться в подшипниках: верхнем, нижнем и дополнительных промежуточных, а его нижний торец снабжен шлицевой муфтой.
Недостатками известной модульной секции являются низкая эксплуатационная надежность устройства из-за размещения щелевого экрана на наружной поверхности перфорированного корпуса, что  приводит к   засорению витков щелевого экрана и его механическому повреждению при спуске устройства в скважину, при подъёме устройства из скважины, при транспортировке и хранении. Также секция щелевого фильтроэлемента, расположенная на перфорированном корпусе, торцы концов которой скрыты в пазах наружных колец, снабженных центрирующим элементом, имеет большое гидравлическое сопротивление потоку жидкости и подвержена засорению частицами мехпримесей, что приводит к снижению пропускной способности устройства в процессе эксплуатации, при низкой возможности самоочистки щелевого фильтроэлемента под действием вибрации.
К недостаткам данной конструкции можно отнести также низкие функциональные возможности модульной секции из-за невозможности изменения расстояния между витками щелевого экрана в зависимости от размера частиц механических примесей, так как фильтроэлемент жестко закреплен между верхней головкой и нижним основанием модульной секции. Для установки другого размера щели фильтроэлемента необходима разборка модульной секции и замена фильтрующего элемента другим фильтрующим элементом, имеющим необходимый  размер щели.
Известна секция фильтра блочного для погружного центробежного электронасоса (патент на изобретение № 2392502, F04D29/70, дата публикации 2010.06.20), взятая в качестве прототипа, содержащая  цилиндрический перфорированный корпус, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения, фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины сжатия и расположенный между корпусом и валом с возможностью регулирования межвиткового зазора, ниппель и переводник с отверстиями для прохода жидкости, установленными с разных концов перфорированного корпуса, шлицевую муфту, установленную на одном конце вала, на другом конце которого выполнены шлицевые элементы, при этом торцы пружины установлены между переводником и ниппелем  в  опорных элементах, выполненных в виде стаканов с центральным отверстием в днище для прохода жидкости,  один из опорных элементов соединен с механизмом перемещения пружины, выполненным в виде толкателя, размещенного в ниппеле с возможностью осевого перемещения, и установочного элемента, один конец которого жестко соединен с толкателем, а другой конец установочного элемента размещен в боковом  отверстии ниппеля с возможностью перемещения его вдоль оси секции фильтра и фиксации в разных положениях.
Недостатком известного устройства является низкая эксплуатационная надежность устройства в виду  выполнения фильтрующего элемента в виде пружины сжатия, так как в процессе эксплуатации устройства возникает вероятность изменения высоты пружины в результате осадки пружины, в связи с этим межвитковые зазоры пружины сжатия уменьшаются, что снижает пропускную способность секции фильтра. Кроме того, с целью обеспечения заданного минимального межвиткового зазора фильтрующего элемента, пружина сжатия должна быть выполнена с повышенной точностью по высоте и количеству витков, что повышает трудоемкость изготовления устройства в целом.
Задача полезной модели – разработка конструкции секции фильтра блочного для погружного центробежного электронасоса, обладающей  повышенной эксплуатационной надежностью.
Технический результат, получаемый в результате решения задачи, состоит в повышении надежности работы устройства.
Технический результат достигается тем, что в секции фильтра блочного для погружного центробежного электронасоса, содержащей цилиндрический перфорированный корпус, вал, установленный в корпусе с возможностью вращения, фильтрующий элемент, выполненный в виде пружины и расположенный между корпусом и валом с возможностью регулирования межвиткового зазора,  ниппель и переводник с отверстиями для прохода жидкости, которые установлены с разных концов перфорированного корпуса, шлицевую муфту, установленную на одном конце вала, на другом конце вала выполнены шлицевые элементы, при этом торцы пружины установлены между переводником и ниппелем  в  опорных элементах, один из опорных элементов соединен с механизмом перемещения пружины, выполненным в виде толкателя, размещенного в ниппеле с возможностью осевого перемещения, и установочного элемента, один конец которого жестко соединен с толкателем, а другой конец установочного элемента размещен в боковом  отверстии ниппеля с возможностью перемещения его вдоль оси секции фильтра и фиксации в разных положениях, согласно полезной модели,  фильтрующий элемент выполнен в виде пружины растяжения,  концы которой установлены в опорных элементах, выполненных в виде    винтовых канавок, при этом одна винтовая канавка выполнена на переводнике, а другая винтовая канавка выполнена на втулке, установленной на толкателе с возможностью вращения втулки вокруг своей оси и исключения её продольного перемещения относительно толкателя.
Выполнение фильтрующего элемента в виде пружины растяжения позволяет исключить самопроизвольное изменение межвиткового зазора пружины в процессе эксплуатации, по сравнению с пружиной сжатия в результате её осадки, что исключает снижение пропускной способности  секции фильтра, повышает надежность работы устройства.
Выполнение опорных элементов в виде винтовых канавок, позволяет производить настройку минимального межвиткового зазора фильтрующего элемента путем вкручивания/выкручивания крайних опорных витков пружины в опорные элементы, что снижает требования по точности изготовления пружины по высоте и количеству витков.
Установка крайних опорных витков пружины растяжения в винтовых канавках опорных элементов с зазором между наружной поверхностью охватываемых витков и внутренней поверхностью стенки винтовой  канавки меньшим, чем размеры частиц механических примесей, исключает попадание этих частиц в зазоры между опорными витками пружины и поверхностями сопрягаемых деталей, с которыми контактирует пружина, исключая попадание механических примесей внутрь фильтрующего элемента, что повышает надежность работы фильтрующей секции.
Установка втулки в выступе толкателя с возможностью её вращения вокруг своей оси и фиксация её от продольного перемещения относительно толкателя с помощью стопорного кольца позволяет повысить удобство и точность настройки необходимого межвиткового зазора пружины, что повышает эксплуатационную надежность     работы устройства.
На чертеже приведен общий вид секции фильтра для погружного центробежного электронасоса ЭЦН.
Секция фильтра блочного содержит перфорированный цилиндрический корпус 1 с отверстиями 2 для прохода пластовой жидкости, один конец корпуса 1 соединен с переводником 3, а другой с ниппелем 4, которые имеют отверстия для прохода жидкости соответственно 5 и 6. В корпусе 1 секции фильтра установлен вал 7 с возможностью вращения в подшипниках 8 и 9, размещенных в переводнике 3 и ниппеле 4 соответственно.  Между корпусом 1 и валом 7 установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде цилиндрической пружины 10 растяжения,  крайние опорные витки которой установлены между переводником 3 и ниппелем 4  в опорных элементах, выполненных в виде винтовых канавок  11 и 12. Канавка 11 выполнена на переводнике 3, а канавка 12  выполнена на втулке 13, установленной в выступе толкателя 14 с возможностью вращения вокруг своей оси и зафиксированной от продольного перемещения относительно толкателя 14 с помощью стопорного кольца 15.
Винтовые канавки 11 и 12 предотвращают  проникновение частиц механических примесей, имеющих размер выше допустимого, от  опорных витков пружины 10 растяжения внутрь фильтрующего элемента.
В ниппеле 4 выполнено сквозное отверстие 16 ступенчатой формы для размещения и фиксации в нем установочного элемента 17, выполненного, в виде винта, который соединен с толкателем 14 для перемещения пружины 10 при установке межвиткового зазора.
На одном конце вала 7 установлена шлицевая муфта 18, для соединения вала 7 фильтрующей секции с  валом предыдущей  фильтрующей секции или с валом основания фильтра, а на другом конце вала 7 выполнены шлицы 19 для соединения с соединительной муфтой  последующей фильтрующей секцией или с соединительной муфтой секции насоса ЭЦН. Переводник 3 и ниппель 4 содержат присоединительные поверхности 20 и 21 для соединения фильтрующей секции с основанием или предыдущей фильтрующей секцией и головкой  или последующей фильтрующей секцией соответственно.
Устройство работает следующим образом.
Пластовая жидкость через отверстия 2 перфорированного корпуса 1 и межвитковые зазоры фильтрующего элемента 10 проходит внутрь секции  и отфильтровывается от механических примесей,  затем жидкость проходит через отверстия толкателя 14, отверстия 6 ниппеля 4, поступает через последующие фильтрующие секции на прием насоса ЭЦН. Крутящий момент от электродвигателя (не показан) передается на вал 7, вращающийся в подшипниках 8 и 9, передается на рабочие органы  ЭЦН, обеспечивая тем самым забор пластовой жидкости из скважины.
Для установки межвиткового зазора пружины 10 растяжения  производят  частичное выкручивание винта 17 из толкателя 14 до выхода  головки винта из соответствующей выемки ступенчатого отверстия 16 и производят перемещение толкателя 14 с втулкой 13, кольцом 15 до установки необходимого межвиткового зазора пружины 10 растяжения (например, 0,1 мм, 0,4 мм, 0,7 мм и др.), далее производят вкручивание винта 17  до упора, обеспечивая при этом расположение и фиксацию головки винта 17 в другой выемке ступенчатого отверстия 16, что позволяет зафиксировать новое значение щелевого отверстия пружины 10 растяжения, которое остается неизменным в течение всего времени эксплуатации секции фильтра блочного, что повышает эксплуатационную надежность работы устройства.