ДИАФРАГМА КОМПЕНСАТОРА ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО МАСЛОЗАПОЛНЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области электромашиностроения и может быть использована в компенсаторе гидрозащиты погружного маслозаполненного электродвигателя, служащего приводом центробежного погружного насоса, используемого в нефтяной промышленности для добычи нефти.
Уровень техники
Гидрозащита является ответственным узлом погружного электродвигателя, определяющим его надежность в процессе эксплуатации, и как следствие надежность всего погружного агрегата. Гидрозащита предназначена для уравновешивания давления внутри электродвигателя с давлением окружающей среды, сокращения утечки масла из двигателя и компенсации потери масла вследствие утечки, компенсации изменения объема масла вследствие изменения температуры внутри двигателя.
Опыт эксплуатации гидрозащиты показал, что наиболее частой причиной отказов в ее работе является разрыв эластичной диафрагмы компенсатора.
Причиной разрыва эластичной диафрагмы является то, что по условиям работы гидрозащиты диафрагма компенсатора подвергается значительной деформации (сжатию и растяжению), при этом в процессе ее сжатия образуется большое количество резких перегибов и складок, создающих условия для разрыва.
В настоящее время применяются эластичные диафрагмы, выполненные в форме ступенчатой трубы, образующей совместно с поверхностью цилиндрической трубки герметичную полость (см..например, патент RU2194349 C 1 кл. Н 02 К 5/12, Н 02 К 5/132 публ. 10.12.2002, "Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти: Международный транслятор", Москва, изд. "Технонефтегаз", 1999, стр.370, рис.4.16.).
Недостаток используемых в настоящее время диафрагм заключается в следующем. По условиям работы гидрозащиты в герметичную полость периодически поступает разряжение, под действием которого диафрагма стремится сжаться до прилегания к поверхности цилиндрической трубки. Величина этой поверхности более чем на 50% меньше величины поверхности диафрагмы и, следовательно, такое же количество материала диафрагмы деформируется с образованием складок и перегибов, создающих условие для разрыва.
Для ограничения деформации эластичной диафрагмы при ее сжатии предусмотрено выполнение ограничивающих вертикальных пружин, которые крепятся при помощи кронштейнов, приваренных к цилиндрической трубке (см. А.А.Богданов "Погружные центробежные насосы для добычи нефти",
Москва, изд. "Недра", 1968, стр.178, 179, рис.141).
Недостаток данного технического решения заключается в усложнении изготовления всего протекторного узла за счет введения дополнительных элементов. Кроме того, использование дополнительных пружин не исключает возможность образования складок и перегибов при сжатии диафрагмы, а также способствует истиранию эластичного материала в местах контакта диафрагмы с ограничивающими пружинами.
Также известно техническое решение, представляющее собой диафрагму, выполненную из эластичного материала в виде "дышащих мешков", которое по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату может быть принято в качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели (см. А.А.Богданов "Погружные центробежные насосы для добычи нефти", Москва, изд. "Недра", 1968, стр.178, 180, рис.142).
Недостатки данного технического решения заключаются в том, что создается возможность разрыва "мешков» при растяжении, т.к. в конструкции отсутствуют поверхности, ограничивающие перемещение при растяжении; обеспечивается неполное использование объема компенсатора, предназначенного для размещения диафрагмы; технологическая сложность изготовления "мешков";
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении надежности работы гидрозащиты погружного маслозаполненного электродвигателя.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении надежности диафрагмы гидрозащиты за счет уменьшения ее деформации в сторону складывания, что приводит к уменьшению образования складок и углов перегибов и, как следствие, к снижению вероятности разрыва.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что диафрагма компенсатора гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя изготовлена из эластичного материала и представляет собой единую деталь, состоящую из внутренней и наружной части, между которыми образована кольцевая полость, причем внутренняя часть выполнена с возможностью растяжения, а наружная с возможностью сжатия.
Отличительной особенностью заявляемой полезной модели является то, что диафрагма представляет собой единую деталь, которая состоит из внутренней и наружной части, между которыми образована кольцевая полость, причем внутренняя часть выполнена с возможностью растяжения, а наружная с возможностью сжатия.
Выполнение диафрагмы в виде единой детали, состоящей из внутренней и наружной части, между которыми образована кольцевая полость, обеспечивает при ее деформации (сжатии или растяжения),
возникающей в результате работы, перемещение не одной части, а двух. При этом внутренняя часть подвергается деформации растяжения, что вообще исключает образование складок и перегибов, а наружная -складывается незначительно, при этом количество образовавшихся в ней складок и углов перегибов существенно меньше, чем в конструкциях диафрагм, применяющихся в настоящее время.
Также поставленный технический результат достигается за счет того, что диафрагма компенсатора гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, изготовленная из эластичного материала, выполнена состоящей из двух частей, внутренней и наружной, между которыми образована кольцевая полость, причем внутренняя и наружная часть представляют собой отдельные детали, выполненные с возможностью соединения между собой, при этом внутренняя часть выполнена с возможность растяжения, а наружная с возможностью сжатия.
Отличительной особенностью заявляемой полезной модели является то, что диафрагма выполнена состоящей из двух частей, внутренней и наружной, между которыми образована кольцевая полость, причем внутренняя и наружная часть представляют собой отдельные детали, выполненные с возможностью соединения между собой, при этом внутренняя часть выполнена с возможность растяжения, а наружная с возможностью сжатия.
В отличие от первого варианта исполнения в данной случае внутренняя и наружная часть представляют собой отдельные детали,
выполненные с возможностью соединения между собой, что также обеспечивает повышение надежности диафрагмы за счет исключения образования складок и углов перегибов, а кроме того упрощается технология изготовления диафрагмы по сравнению с первым вариантом исполнения.
При проведении поиска по патентным и научно-техническим источникам информации не было обнаружено решений, содержащих всей совокупности существенных признаков независимых пунктов формулы, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «новизна».
Осуществление полезных моделей
Фиг.1 - диафрагма компенсатора гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя.
Фиг.2 - диафрагма компенсатора гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя (вариант).
Фиг.3 - диафрагма компенсатора гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя в работе.
Диафрагма компенсатора гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя, изготовленная из эластичного материала, выполнена в виде единой детали и состоит из наружной (2) части
и внутренней (1) части, между которыми образована кольцевая полость, причем наружная (2) часть выполнена с возможностью сжатия, а внутренняя (1) с возможностью растяжения.
На наружной (2) и внутренней (1) части выполнены выступы (3), которые исключают слипание частей при сжатии диафрагмы, причем выступы расположены напротив друг друга. Крепление диафрагмы в корпусе компенсатора осуществляется при помощи бандажей (4) и (5). (см. фиг.1).
В другом варианте исполнения внутренняя (1) и наружная (2) части диафрагмы выполняются в виде отдельных деталей, соединенных между собой при помощи бандажа (6) и подвижного кольца (7), причем части (1) и (2) выполняются гофрированными, что обеспечивает возможность их перемещения при деформации диафрагмы не только в радиальном, но и в осевом направлении (фиг.3).
Для обеспечения наиболее оптимальных режимов деформации диафрагмы в любом из вариантов целесообразно выполнение толщины внутренней части диафрагмы меньше толщины наружной части. В качестве эластичного материала для изготовления диафрагмы может быть использована теплостойкая резина.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
В кольцевой полости, образованной внутренней (1) и наружной (2) частью, по условиям работы гидрозащиты периодически создается
разряжение, поскольку при остановке и охлаждении двигателя объем масла уменьшается, и диафрагма, воспринимая давление окружающей среды, сжимается в радиальном направлении и пополняет маслом полость двигателя. Таким образом, полный рабочий ход диафрагмы при деформации создается перемещением не одной поверхности диафрагмы, что имеет место в существующих конструкциях, а двумя частями - внутренней (2) и наружной (1). При этом внутренняя (2) часть подвергается деформации растяжения, что вообще исключает образование складок, а наружная (1) часть сжимается незначительно (фиг.3), при этом количество образующихся складок и углов перегибов существенно меньше, чем в конструкциях, применяющихся в настоящее время. Ориентировочно величина поверхности материала диафрагмы, образующего складки, составляет при этом 15-20%, по сравнение с 50% в существующих конструкциях.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность диафрагмы компенсатора и, следовательно, повысить надежность работы, и увеличить срок службы гидрозащиты в целом.
Техническое решение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость", поскольку его реализацию можно осуществить с использованием известных средств и методов.