專利名稱：潛油電機(jī)保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電機(jī)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種潛油電機(jī)保護(hù)裝置。
現(xiàn)有的潛油電泵的電機(jī)多采用沉淀式和膠囊式兩種保護(hù)器，沉淀式保護(hù)器主要是利用水重油輕的原理，并通過上、下兩節(jié)保護(hù)器中的機(jī)械密封對潛油電機(jī)進(jìn)行隔離保護(hù)，使之不立即受井液的浸蝕，從而避免在短期內(nèi)短路，延長工作壽命。這種保護(hù)器的主要缺點(diǎn)是機(jī)械密封的工作封面暴露在含有砂粒的井液中，工作壽命短，易引起泄漏，從而使井液進(jìn)入電機(jī)中引起電機(jī)絕緣破壞。同時，在含水量大和反復(fù)啟動的情況下，其呼吸(即熱脹冷縮)作用強(qiáng)，每次呼吸時，熱脹排出的是電機(jī)油，而冷卻時吸進(jìn)的卻是井液，這將很快導(dǎo)致保護(hù)器失效。膠囊式保護(hù)器在井中高溫高壓的工作條件下易產(chǎn)生老化和脆裂，工作壽命短，且其機(jī)械密封部件也存在暴露在井液中的弊病。
本實用新型的目的是設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、裝配方便、使用壽命長、能安全可靠地防止井液進(jìn)入潛油電機(jī)的保護(hù)裝置。
本實用新型的目的是通過設(shè)計一種氣體隔離式的上保護(hù)器和將上呼吸改為下呼吸的平衡補(bǔ)償器來實現(xiàn)的，其具體結(jié)構(gòu)如下包括安置在電機(jī)上面的上保護(hù)器和下保護(hù)器，其特征在于所說的上保護(hù)器由上接頭、下接頭、中間接頭、殼體、護(hù)軸管、轉(zhuǎn)筒和軸向止推軸承、徑向滑動軸承組成，護(hù)軸管套在旋轉(zhuǎn)軸的外面，其下端固定在中間接頭上，其上端敞開，轉(zhuǎn)筒套在護(hù)軸管外面，其上端固定在旋轉(zhuǎn)軸上，其下端敞開，中間粗兩端細(xì)，止推軸承的動盤安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，靜盤安裝在下接頭上，四副滑動軸承分別設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸與上接頭、旋轉(zhuǎn)軸與中間接頭、轉(zhuǎn)筒與中間接頭、護(hù)軸管內(nèi)壁上端與旋轉(zhuǎn)軸之間，所說的下保護(hù)器包括由隔筒、沉淀管、護(hù)軸管、上接頭、中間接頭和機(jī)械密封(包括密封動環(huán)和密封靜環(huán))組成的沉淀室、下接頭及徑向滑動軸承、軸向止推軸承，沉淀室底部安裝有與電機(jī)連通的單向閥，在電機(jī)的下面設(shè)有由上接頭、殼體、下接頭、活塞、彈性套管、下部接管和熔通器組成的平衡補(bǔ)償器，彈性套管的上端固定在活塞上，其下端固定在活塞行程限位支柱上，下接頭的中心開有通油孔，孔下部的凹坑內(nèi)設(shè)有熔通器。
本實用新型采用結(jié)構(gòu)簡單、容易加工制造、效果獨(dú)特的非接觸式空氣隔離器代替原有的機(jī)械密封式上保護(hù)器，使得井液與電機(jī)油完全隔離，有較理想的保護(hù)效果，并為具有機(jī)械密封沉淀式的下保護(hù)器提供了較好的工作環(huán)境，延長了保護(hù)器的使用壽命。將原有的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的上呼吸式方案改為由平衡補(bǔ)償器提供的下呼吸式方案，由于水重油輕，原來每次呼吸排出的是油，吸入的是井液，電機(jī)油流失較大，而本實用新型杜絕了這種電機(jī)油的損失。可見，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、裝配方便、使用壽命長、工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
本實用新型有如下附圖

圖1保護(hù)裝置在油井中連接示意圖圖2潛油電機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖
以下結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)說明。
圖1為本實用新型應(yīng)用于潛油電泵在油井中的結(jié)構(gòu)示意圖。潛油電泵由底部平衡補(bǔ)償器(24)、潛油電機(jī)(27)、下保護(hù)器(32)、上保護(hù)器(35)、液氣分離器(45)、潛油泵(46)、油管(47)、電纜(48)和油井套管(49)等組成。
圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。為了便于裝配，本實用新型采用了分節(jié)設(shè)計的方案，上、下保護(hù)器和平衡補(bǔ)償器各為一節(jié)，均設(shè)置在殼體內(nèi)，通過各節(jié)的上、下接頭與其它部件連接，這對各節(jié)的裝配和整體的組裝都是十分有利的。與電機(jī)相連接的下保護(hù)器32可以按現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，例如可采用機(jī)械密封式的沉淀室結(jié)構(gòu)，由一級或二級機(jī)械密封組成，每級密封設(shè)計成包括由上接頭34、中間接頭29、護(hù)軸管12、放氣堵頭13、沉淀管11、密封動環(huán)14、密封靜環(huán)15和隔筒31組成的沉淀室30以及下接頭7、滑動軸承28、33、止推軸承8、9，為了安全起見，在沉淀室30底部設(shè)有與電機(jī)27相通的單向閥10。
上保護(hù)器35由上接頭21、下接頭16、中間接頭37、殼體42、護(hù)軸管19、轉(zhuǎn)筒18和軸向止推軸承8、9、滑動軸承36、17、41、43組成，護(hù)軸管19套在旋轉(zhuǎn)軸44外面，其下端固定在中間接頭37上，工作時不轉(zhuǎn)動，下端封閉，因而電機(jī)油不能從下端外流，其上端是敞開的。轉(zhuǎn)筒18套在護(hù)軸管外面，其上端固定在旋轉(zhuǎn)軸44上，是封閉的，并可設(shè)有靜密封件20，其下端敞開，工作時隨旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。為了保證足夠的空氣貯存量，轉(zhuǎn)筒具有一定長度，并設(shè)計成中間粗、兩頭細(xì)的形狀。為了保證工作時轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，與轉(zhuǎn)筒下端相應(yīng)的中間接頭上設(shè)有滑動軸承17，在護(hù)軸管內(nèi)壁上端也設(shè)有滑動軸承41，在上接頭21與旋轉(zhuǎn)軸44之間設(shè)有滑動軸承43，在中間接頭37與旋轉(zhuǎn)軸44之間設(shè)有滑動軸承36。為了支撐上保護(hù)器轉(zhuǎn)子的重力，軸向止推軸承的動盤9安裝在旋轉(zhuǎn)軸44上，其靜盤8安裝在下接頭16上。護(hù)軸管19與轉(zhuǎn)筒18組成了氣體隔離井液的空氣室40，雖然其結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，但其作用很獨(dú)特，可將空氣牢牢地約束在其上部，且護(hù)軸管與轉(zhuǎn)筒之間不發(fā)生直接接觸，故使用壽命長而可靠。當(dāng)充油時，電機(jī)油39從護(hù)軸管與軸之間的間隙自下往上流，多余的油翻過護(hù)軸管頂端向外流，由于轉(zhuǎn)筒內(nèi)存在有空氣，它的密度比電機(jī)油小，因此，在地面的條件下，流到轉(zhuǎn)筒內(nèi)腔的電機(jī)油只能通過下面的開口向外流(不能把轉(zhuǎn)筒內(nèi)的空氣擠走)，空氣仍留在轉(zhuǎn)筒內(nèi)。將潛油電泵下到井中，潛入井液面下幾百米深，此處的壓強(qiáng)有幾個兆巴，壓力逐漸增高的井液38通過轉(zhuǎn)筒的下端進(jìn)入轉(zhuǎn)筒內(nèi)腔，將原有的空氣向上壓縮，轉(zhuǎn)筒內(nèi)的液面逐漸上升，但井液只能位于被壓縮的空氣的下面，不能與護(hù)軸管16內(nèi)的電機(jī)油接通，實現(xiàn)了把井液與電機(jī)油隔開的目的。當(dāng)機(jī)器受熱后，上保護(hù)器35內(nèi)的電機(jī)油(上保護(hù)器內(nèi)存油數(shù)量很少)受熱膨脹，這部分電機(jī)油翻過護(hù)軸管上端向外流，也只能流到空氣的下面和井液的上面；機(jī)器冷卻過程中，機(jī)內(nèi)電機(jī)油收縮，壓力降低，護(hù)軸管內(nèi)的油位下降，護(hù)軸管外的空氣在井液的推動下翻過護(hù)軸管上端進(jìn)入護(hù)軸管內(nèi)，通過計算表明，能進(jìn)入護(hù)軸管內(nèi)只是一小部分空氣，轉(zhuǎn)筒內(nèi)的井液是進(jìn)不了護(hù)軸管的。下一次上保護(hù)器內(nèi)電機(jī)油熱脹時，護(hù)軸管內(nèi)的電機(jī)油油位升高，把空氣往護(hù)軸管外趕，如果油溫與第一次相同，則油面上升與護(hù)軸管上端面齊平。冷縮過程所造成的結(jié)果和上面所敘述的一樣，井液始終進(jìn)不到護(hù)軸管內(nèi)部，從而實現(xiàn)了井液被氣體隔離的目的，給下保護(hù)器中的動密封創(chuàng)造一個良好的工作環(huán)境，使其工作更可靠，因而大大地加強(qiáng)了對電機(jī)的保護(hù)。
本實用新型的另一個特征是除了從電機(jī)27(其上面有注油孔及堵頭6)上面加以很好的保護(hù)外，還將大部分功能(如內(nèi)外腔壓力平衡、油的熱脹冷縮的呼吸作用、向電機(jī)補(bǔ)充油等)巧妙地移到電機(jī)的下面，在那里不僅有效空間大，而且處于電機(jī)的下面，使由于某種原因而滲入電機(jī)內(nèi)腔的井液(主要是水)，由于其密度大于電機(jī)油而沉積在平衡補(bǔ)償器24內(nèi)，因而減少了電機(jī)絕緣遭到破壞的可能性。潛油電機(jī)的呼吸作用和電機(jī)內(nèi)外腔的壓力平衡作用主要由設(shè)置在電機(jī)下面的底部平衡補(bǔ)償器24來完成，當(dāng)電機(jī)油受熱膨脹(隨著電機(jī)浸入井液深度的增加井溫逐漸升高，電機(jī)起動后其本身發(fā)熱也使電機(jī)油油溫升高)油壓將升高，活塞5上、下原有的壓力平衡受到破壞，電機(jī)中的電機(jī)油推動活塞向下移，直至達(dá)到新的壓力平衡；反之，電機(jī)停機(jī)，油溫下降，壓力降低，底部的井液推動活塞向上移動，這兩種過程就實現(xiàn)了在井液完全隔離情況下的壓力平衡和呼吸作用。因而，在該保護(hù)器裝置的呼吸過程中電機(jī)油是不會損耗的，這就克服了現(xiàn)有沉淀式保護(hù)器在正常工作和頻繁起動情況下所存在的電機(jī)油日益減少的缺點(diǎn)。
平衡補(bǔ)償器24由上接頭26、殼體25、下接頭1、活塞5、彈性套管4、下部接管22、熔通器2和活塞行程限位支柱3組成。彈性套管4的上端固定在活塞5上，其下端固定在活塞行程限位支柱3上，下接頭1的中心開有通油孔23，孔23下部的凹坑內(nèi)設(shè)有熔通器2。下接頭1上設(shè)有注油孔，注油后由堵頭6堵死。為了提高工作的可靠性，可以采用兩級活塞的設(shè)計方案，在正常情況下兩活塞同向運(yùn)動，當(dāng)其中之一發(fā)生故障(如泄漏)時，另一個能照常工作。彈性套管4可以采用橡膠制作，與膠囊式保護(hù)器相類似，也可以采用不銹鋼波紋管，以有較長的工作壽命，可經(jīng)受更高的溫度。下部接管22的作用在于當(dāng)電機(jī)油冷縮時，井液通過底部的熔通器2進(jìn)入下部接管，避免井液直接與彈性套管接觸而減少彈性套管受井液腐蝕而損壞的可能性。
本實用新型還可以利用平衡補(bǔ)償器內(nèi)的活塞上移給電機(jī)補(bǔ)充電機(jī)油，其技術(shù)方案是在向底部平衡補(bǔ)償器克油時，不使彈性元件(波紋管4)上端所連的活塞上升至最高位置，使其在完成呼吸作用之外，有余力給由于某種原因而損耗了的電機(jī)油以補(bǔ)充，也就是讓活塞具有繼續(xù)上移的能力，從而維持電機(jī)中油位不變，此法操作簡單，但效果明顯。
在平衡補(bǔ)償器的最下部設(shè)有熔通器2，例如可設(shè)在下接頭1端部的凹坑內(nèi)，凹坑經(jīng)過下接頭1中心的通油孔23與彈性套管4內(nèi)部連通，凹坑內(nèi)置易熔片，外面可用帶孔螺釘定位，其結(jié)構(gòu)可與高壓鍋的安全閥類似。保護(hù)器充滿油時，由于易熔片有一定強(qiáng)度，油不會外泄。平衡補(bǔ)償器連同整個保護(hù)裝置下到油井中后，在井下溫度和壓力作用下，易熔片破裂，使平衡補(bǔ)償器與井液相通，以平衡內(nèi)、外腔壓力。本實用新型適用于油井下長期工作電機(jī)的保護(hù)。
權(quán)利要求1.一種潛油電機(jī)保護(hù)裝置，包括安置在電機(jī)(27)上面的上保護(hù)器(35)和下保護(hù)器(32)，其特征在于所說的上保護(hù)器(35)由上接頭(21)、下接頭(16)、中間接頭(37)、殼體(42)、護(hù)軸管(19)、轉(zhuǎn)筒上端靜密封件(20)、轉(zhuǎn)筒(18)和軸向止推軸承(8、9)、滑動軸承(36、17、41、43)組成，護(hù)軸管(19)套在旋轉(zhuǎn)軸(44)的外面，其下端固定在中間接頭(37)上，其上端敞開，轉(zhuǎn)筒(18)套在護(hù)軸管(19)外面，其上端固定在旋轉(zhuǎn)軸(44)上，其下端敞開，中間粗兩端細(xì)，止推軸承的動盤(9)安裝在旋轉(zhuǎn)軸(44)上，靜盤(8)安裝在下接頭(16)上，滑動軸承(43、46)分別設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸(44)與上接頭(21)、旋轉(zhuǎn)軸(44)與中間接頭(37)之間，滑動軸承(17)設(shè)在轉(zhuǎn)筒(18)與中間接頭(37)之間，滑動軸承(41)設(shè)在護(hù)軸管(19)內(nèi)壁上端與旋轉(zhuǎn)軸(44)之間，所說的下保護(hù)器(32)包括由隔筒(31)、沉淀管(11)、放氣堵頭(13)、護(hù)軸管(12)、上接頭(34)、中間接頭(29)和機(jī)械密封(14、15)組成的沉淀室(30)、下接頭(7)及滑動軸承(28、33)，止推軸承(8、9)；沉淀室(30)底部安裝有與電機(jī)(27)連通的單向閥(10)，在電機(jī)(27)的下面設(shè)有由上接頭(26)、殼體(25)、下接頭(1)、活塞(5)、彈性套管(4)、下部接管(22)和熔通器(2)組成的平衡補(bǔ)償器(24)，彈性套管(4)的上端固定在活塞(5)上，其下端固定在活塞行程限位支柱(3)上，下接頭(1)的中心開有通油孔(23)，孔(23)下部的凹坑內(nèi)設(shè)有熔通器(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛油電機(jī)保護(hù)裝置其特征在于所說的彈性套管(4)采用橡膠制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛油電機(jī)保護(hù)裝置其特征在于所說的彈性套管(4)采用不銹鋼制作。
專利摘要一種潛油電機(jī)保護(hù)裝置，包括安置在電機(jī)上面的上保護(hù)器和下保護(hù)器，其特征在于所說的上保護(hù)器是由上、下接頭、殼體、護(hù)軸管、轉(zhuǎn)筒、滑動軸承和軸向止推軸承組成的氣體隔離式保護(hù)器，所說的下保護(hù)器沉淀室底部設(shè)有單向閥，在電機(jī)的下面設(shè)有由上、下接頭、殼體、活塞、彈性套管、下部接管和熔通器組成的平衡補(bǔ)償器。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、裝配方便、使用壽命長、工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，適用于油井下長期工作電機(jī)的保護(hù)。
文檔編號H02K5/12GK2244635SQ95216328
公開日1997年1月8日 申請日期1995年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月19日
發(fā)明者丁崇先, 廖聲覺, 郭本余, 王鳳榮, 單聚坤, 焦力華, 滿得全, 齊世杰, 勵建平, 胡玉川 申請人:核工業(yè)理化工程研究院, 勝利石油管理局勝利采油廠