Устройство и способ центрирования и уплотнения подвижной части линейной электропогружной насосной установки
DEVICE AND METHOD FOR CENTERING AND SEALING MOVABLE PART OF LINEAR ELECTRIC SUBMERSIBLE PUMPING UNIT

Устройство и способ центрирования и уплотнения подвижной части линейной электропогружной насосной установки
Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к погружным насосным установкам с линейным приводом.
Из уровня техники известны погружные насосные установки с линейным приводом, обеспечивающим возвратно-поступательное движение плунжеров насоса. Так же известно, что в процессе работы подвижная часть линейного электродвигателя воспринимает различного рода динамические нагрузки, что приводит к ее износу и уменьшению ресурса электродвигателя.
В известных насосных установках связь плунжеров погружного насоса с подвижной частью электродвигателя линейной, реализуют посредством соединительного узла включающего соединительный шток, выполненным с возможностью уплотнения и передачи возвратно-поступательного движения от подвижной части линейного погружного электродвигателя к плунжеру насосной установки.
Из патента на изобретение RU 2549381 от 27.04.2015 МПК F04B 47/06; H02K 41/02 известен погружной линейный электродвигатель, который содержит подвижный шток с соединительной штангой с резьбой для соединения штока с плунжером насоса, а также активный слайдер. Штанга и слайдер соединены резьбовым соединением, выполненным в соединительной муфте, на которой, в верхней части установлен отбойник. Слайдер содержит последовательно установленные в трубе из нержавеющей стали, аксиально
намагниченные магниты, выполненные из сплава неодим-железо-бор, и полюсы из конструкционной стали. Магниты и полюсы разделены на технологические пакеты, которые соединены между собой муфтами. Герметичность магнитов и полюсов обеспечена уплотнительными резиновыми кольцами. В нижней части штока установлен концевой элемент с нижним отбойником, который закреплен на концевом элементе болтом.
К недостаткам описанного технического решения можно отнести то, что подвижный элемент линейного привода (слайдер) испытывает значительные динамические нагрузки и подвержен деформации, при достижение крайних точек хода, что может привести к уменьшению ресурса работы насосной установки.
Также из заявки на изобретение WO2015096086A1 от 02.07.2015 МПК H02K 41/02; H02K 5/12 известен погружной линейный электродвигатель, содержащий неподвижную часть – статор и подвижную часть – слайдер, перемещающийся в линейном направлении. Слайдер помещен в полость направляющей трубы и содержит множество постоянных магнитов, магнитных колец и изнашивающихся колец. Постоянные магниты расположены между указанными кольцами. Множество изнашиваемых колец образуют пару трения с внутренней трубой статора. Указанная погружная насосная установка с линейным приводом, содержат уплотнительный соединительный узел, включающий соединительный подвижный шток, выполненный с возможностью передачи возвратно-поступательного движения от подвижной части линейного привода (слайдера) к плунжеру насосной установки. Также соединительный узел содержит, уплотнительное звено с маслосъемными кольцами, расположенное между внутренней стенкой соединительного штока и внешним цилиндром, которое препятствует попаданию жидкости, осадка и других загрязнений в двигатель.
К недостаткам описанного технического решения можно отнести наличие системы уплотнительных элементов, что усложняет технологию изготовления, а также эксплуатационные характеристики, связанные с необходимостью периодической замены указанных уплотнительных элементов. Также указанная конструкция на обеспечивает достаточную компенсацию динамических нагрузок при возвратно поступательном движении подвижной части линейного привода, допуская его деформации в крайних точках хода.
Принимаем описанное техническое решение за ближайший аналог.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что соединительное звено для передачи возвратно-поступательного движения от подвижной части линейного погружного электродвигателя к плунжеру насосного узла, выполняют в виде заключенного в отдельный цилиндрический корпус промежуточного элемента представленного в виде пары трения, которую устанавливают между подвижной частью линейного электродвигателя и плунжером насосной установки. Подвижный шток, указанной пары трения, выполняют равным по диаметру с подвижно частью линейного электродвигателя и частично помещают в полость ее направляющей трубы, посредством чего обеспечивают центрирование возвратно поступательного движения указанной подвижной части, относительно траектории перемещения подвижного штока. Продольные размеры и длину хода подвижного штока, подбирают таким образом, что бы скомпенсировать радиальные нагрузки на подвижную часть линейного электродвигателя. Также пару трения выполняют, обеспечивая достаточно необходимую точность обработки контактных поверхностей, для формирования области лабиринтного уплотнения и обеспечения защиту от попадания механических примесей в полость направляющей трубы подвижной части линейного электродвигателя.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения соединительное звено выполнено виде пары трения, образованной полым корпусным элементом с подвижным штоком внутри. Диаметр подвижного штока равен диаметру подвижной части линейного погружного электродвигателя, при этом продольные размеры и длина хода подвижного штока, установлены с возможностью обеспечения его частичного позиционирование в полости направляющей трубы подвижной части линейного погружного электродвигателя.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является реализация способа центрирования и уплотнения подвижной части линейной электропогружной насосной установки, с исключением ее деформаций при возвратно-поступательном движении, а также не допущением попадания механических примесей в полость направляющей трубы указанной подвижной части.
Технический результат, достигнутый от реализации заявляемого технического решения заключается в увеличении ресурса подвижной части линейного электродвигателя, путем упрощения конструкции соединительного узла, а также исключения попадания механических примесей в полость направляющей трубы подвижной части линейного электродвигателя с исключением ее деформаций, посредством оптимально установленной длинны хода подвижного элемента и повышения точности обработки контактных поверхностей пары трения.
Сущность заявляемого технического решения поясняется, но не ограничивается следующими графическими материалами:
фиг.1 – схема линейной электрпогружной насосной установки, общий вид;
фиг.2 – подвижная часть линейной электропогружной насосной установки, в разрезе.
На фиг.1 представлена электропогружная насосная установка 1 которая содержит модули линейного электродвигателя 2, гидрокомпенсатора 3, телеметрии 4 связанной с наземным блоком управления 5. В верхней части линейного электродвигателя установлен насосный узел 6, который может быть выполнен в виде объемного насоса двунаправленного либо однонаправленного действия.
Подвижная часть (слайдера) 7 (фиг.2) связана с плунжерами 8 насосного узла 6 посредством уплотнительного соединительного звена 9. Указанное соединительное звено выполняют в виде заключенного в отдельный цилиндрический корпус 10 промежуточного элемента состоящего из пары трения, которую устанавливают между подвижной частью линейного электродвигателя 7 и плунжером 8 насосного узла, с возможностью центрирования и уплотнения подвижной части линейного электродвигателя. Пара трения состоит из цилиндрического корпусного элемента (направляющей) 10, с помещенным внутрь соединительным штоком 11 с максимально точной посадкой трущихся поверхностей и выполненным с возможностью передачи возвратно-поступательного движения от подвижной части 7 линейного электродвигателя 2 к плунжеру насосного узла 6. Также указанный подвижный шток выполнен с возможность частичного позиционирования в полости направляющей трубы 12  подвижной части электродвигателя. Длинна хода и продольные размеры подвижного штока 11 обеспечивают компенсацию деформаций подвижной части электродвигателя, возникающих под воздействие радиальных нагрузок.
Основанный на применении описанного технического решения, способ центрирования и уплотнения подвижной части 7 линейной электропогружной насосной установки (фиг. 2), заключается в том, что:
- соединительное звено 9 выполняют в виде заключенного в отдельный цилиндрический корпус 10 промежуточного элемента представленного в виде пары трения;
- указанную пару трения устанавливают между подвижной частью 7 линейного электродвигателя 2  и плунжерами 8 насосного узла 6;
- подвижный шток 11 указанной пары трения, выполняют равным по диаметру с подвижной частью 7 линейного электродвигателя 2;
- подвижный шток 11 частично помещают в полость направляющей трубы 12 подвижной части 7, посредством чего обеспечивают центрирование возвратно поступательного движения элементов конструкции, относительно траектории движения подвижного штока 11;
- продольные размеры и длину хода подвижного штока, подбирают таким образом, что бы скомпенсировать радиальные нагрузки на подвижную часть линейного электродвигателя;
- пару трения выполняют, обеспечивая достаточно необходимую точность  обработки контактных поверхностей, для формирования область лабиринтного уплотнения чем также обеспечиваю защиту от попадания механических примесей в полость направляющей трубы подвижной части линейного привода.
Реализация заявляемого технического решения способствует достижению указанного технического результата, обеспечивая увеличение рабочего ресурса подвижной части линейного электродвигателя (слайдера), путем применения соединительного уплотнительного звена, упрощенной конструкции, с реализацией эффективного уплотнения и защиты от динамических нагрузок, возникающих при возвратно-поступательном движении подвижной части линейного электродвигателя.