專利名稱：潛油電機保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電機保護技術領域，具體涉及一種潛油電機保護裝置。
現有的潛油電泵的電機多采用沉淀式和膠囊式兩種保護器，沉淀式保護器主要是利用水重油輕的原理，并通過上、下兩節(jié)保護器中的機械密封對潛油電機進行隔離保護，使之不立即受井液的浸蝕，從而避免在短期內短路，延長工作壽命。這種保護器的主要缺點是機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，從而使井液進入電機中引起電機絕緣破壞。同時，在含水量大和反復啟動的情況下，其呼吸(即熱脹冷縮)作用強，每次呼吸時，熱脹排出的是電機油，而冷卻時吸進的卻是井液，這將很快導致保護器失效。膠囊式保護器在井中高溫高壓的工作條件下易產生老化和脆裂，工作壽命短，且其機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計一種結構簡單、裝配方便、使用壽命長、能安全可靠地防止井液進入潛油電機的保護裝置。
本實用新型的目的是通過設計一種氣體隔離式的上保護器和將上呼吸改為下呼吸的平衡補償器來實現的，其具體結構如下包括安置在電機上面的上保護器和下保護器，其特征在于所說的上保護器由上接頭、下接頭、中間接頭、殼體、護軸管、轉筒和軸向止推軸承、徑向滑動軸承組成，護軸管套在旋轉軸的外面，其下端固定在中間接頭上，其上端敞開，轉筒套在護軸管外面，其上端固定在旋轉軸上，其下端敞開，中間粗兩端細，止推軸承的動盤安裝在旋轉軸上，靜盤安裝在下接頭上，四副滑動軸承分別設在旋轉軸與上接頭、旋轉軸與中間接頭、轉筒與中間接頭、護軸管內壁上端與旋轉軸之間，所說的下保護器包括由隔筒、沉淀管、護軸管、上接頭、中間接頭和機械密封(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連通的單向閥，在電機的下面設有由上接頭、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，孔下部的凹坑內設有熔通器。
本實用新型采用結構簡單、容易加工制造、效果獨特的非接觸式空氣隔離器代替原有的機械密封式上保護器，使得井液與電機油完全隔離，有較理想的保護效果，并為具有機械密封沉淀式的下保護器提供了較好的工作環(huán)境，延長了保護器的使用壽命。將原有的機械密封結構的上呼吸式方案改為由平衡補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，電機油流失較大，而本實用新型杜絕了這種電機油的損失?？梢?，本實用新型具有結構簡單、裝配方便、使用壽命長、工作安全可靠等優(yōu)點。
本實用新型有如下附圖

圖1保護裝置在油井中連接示意圖圖2潛油電機保護裝置結構示意圖
以下結合附圖對本實用新型作詳細說明。
圖1為本實用新型應用于潛油電泵在油井中的結構示意圖。潛油電泵由底部平衡補償器(24)、潛油電機(27)、下保護器(32)、上保護器(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為本實用新型結構示意圖。為了便于裝配，本實用新型采用了分節(jié)設計的方案，上、下保護器和平衡補償器各為一節(jié)，均設置在殼體內，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。與電機相連接的下保護器32可以按現有技術進行設計，例如可采用機械密封式的沉淀室結構，由一級或二級機械密封組成，每級密封設計成包括由上接頭34、中間接頭29、護軸管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底部設有與電機27相通的單向閥10。
上保護器35由上接頭21、下接頭16、中間接頭37、殼體42、護軸管19、轉筒18和軸向止推軸承8、9、滑動軸承36、17、41、43組成，護軸管19套在旋轉軸44外面，其下端固定在中間接頭37上，工作時不轉動，下端封閉，因而電機油不能從下端外流，其上端是敞開的。轉筒18套在護軸管外面，其上端固定在旋轉軸44上，是封閉的，并可設有靜密封件20，其下端敞開，工作時隨旋轉軸一起轉動。為了保證足夠的空氣貯存量，轉筒具有一定長度，并設計成中間粗、兩頭細的形狀。為了保證工作時轉動平穩(wěn)，與轉筒下端相應的中間接頭上設有滑動軸承17，在護軸管內壁上端也設有滑動軸承41，在上接頭21與旋轉軸44之間設有滑動軸承43，在中間接頭37與旋轉軸44之間設有滑動軸承36。為了支撐上保護器轉子的重力，軸向止推軸承的動盤9安裝在旋轉軸44上，其靜盤8安裝在下接頭16上。護軸管19與轉筒18組成了氣體隔離井液的空氣室40，雖然其結構不太復雜，但其作用很獨特，可將空氣牢牢地約束在其上部，且護軸管與轉筒之間不發(fā)生直接接觸，故使用壽命長而可靠。當充油時，電機油39從護軸管與軸之間的間隙自下往上流，多余的油翻過護軸管頂端向外流，由于轉筒內存在有空氣，它的密度比電機油小，因此，在地面的條件下，流到轉筒內腔的電機油只能通過下面的開口向外流(不能把轉筒內的空氣擠走)，空氣仍留在轉筒內。將潛油電泵下到井中，潛入井液面下幾百米深，此處的壓強有幾個兆巴，壓力逐漸增高的井液38通過轉筒的下端進入轉筒內腔，將原有的空氣向上壓縮，轉筒內的液面逐漸上升，但井液只能位于被壓縮的空氣的下面，不能與護軸管16內的電機油接通，實現了把井液與電機油隔開的目的。當機器受熱后，上保護器35內的電機油(上保護器內存油數量很少)受熱膨脹，這部分電機油翻過護軸管上端向外流，也只能流到空氣的下面和井液的上面；機器冷卻過程中，機內電機油收縮，壓力降低，護軸管內的油位下降，護軸管外的空氣在井液的推動下翻過護軸管上端進入護軸管內，通過計算表明，能進入護軸管內只是一小部分空氣，轉筒內的井液是進不了護軸管的。下一次上保護器內電機油熱脹時，護軸管內的電機油油位升高，把空氣往護軸管外趕，如果油溫與第一次相同，則油面上升與護軸管上端面齊平。冷縮過程所造成的結果和上面所敘述的一樣，井液始終進不到護軸管內部，從而實現了井液被氣體隔離的目的，給下保護器中的動密封創(chuàng)造一個良好的工作環(huán)境，使其工作更可靠，因而大大地加強了對電機的保護。
本實用新型的另一個特征是除了從電機27(其上面有注油孔及堵頭6)上面加以很好的保護外，還將大部分功能(如內外腔壓力平衡、油的熱脹冷縮的呼吸作用、向電機補充油等)巧妙地移到電機的下面，在那里不僅有效空間大，而且處于電機的下面，使由于某種原因而滲入電機內腔的井液(主要是水)，由于其密度大于電機油而沉積在平衡補償器24內，因而減少了電機絕緣遭到破壞的可能性。潛油電機的呼吸作用和電機內外腔的壓力平衡作用主要由設置在電機下面的底部平衡補償器24來完成，當電機油受熱膨脹(隨著電機浸入井液深度的增加井溫逐漸升高，電機起動后其本身發(fā)熱也使電機油油溫升高)油壓將升高，活塞5上、下原有的壓力平衡受到破壞，電機中的電機油推動活塞向下移，直至達到新的壓力平衡；反之，電機停機，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，在該保護器裝置的呼吸過程中電機油是不會損耗的，這就克服了現有沉淀式保護器在正常工作和頻繁起動情況下所存在的電機油日益減少的缺點。
平衡補償器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下部的凹坑內設有熔通器2。下接頭1上設有注油孔，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計方案，在正常情況下兩活塞同向運動，當其中之一發(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，可經受更高的溫度。下部接管22的作用在于當電機油冷縮時，井液通過底部的熔通器2進入下部接管，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償器內的活塞上移給電機補充電機油，其技術方案是在向底部平衡補償器克油時，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油以補充，也就是讓活塞具有繼續(xù)上移的能力，從而維持電機中油位不變，此法操作簡單，但效果明顯。
在平衡補償器的最下部設有熔通器2，例如可設在下接頭1端部的凹坑內，凹坑經過下接頭1中心的通油孔23與彈性套管4內部連通，凹坑內置易熔片，外面可用帶孔螺釘定位，其結構可與高壓鍋的安全閥類似。保護器充滿油時，由于易熔片有一定強度，油不會外泄。平衡補償器連同整個保護裝置下到油井中后，在井下溫度和壓力作用下，易熔片破裂，使平衡補償器與井液相通，以平衡內、外腔壓力。本實用新型適用于油井下長期工作電機的保護。
權利要求1.一種潛油電機保護裝置，包括安置在電機(27)上面的上保護器(35)和下保護器(32)，其特征在于所說的上保護器(35)由上接頭(21)、下接頭(16)、中間接頭(37)、殼體(42)、護軸管(19)、轉筒上端靜密封件(20)、轉筒(18)和軸向止推軸承(8、9)、滑動軸承(36、17、41、43)組成，護軸管(19)套在旋轉軸(44)的外面，其下端固定在中間接頭(37)上，其上端敞開，轉筒(18)套在護軸管(19)外面，其上端固定在旋轉軸(44)上，其下端敞開，中間粗兩端細，止推軸承的動盤(9)安裝在旋轉軸(44)上，靜盤(8)安裝在下接頭(16)上，滑動軸承(43、46)分別設在旋轉軸(44)與上接頭(21)、旋轉軸(44)與中間接頭(37)之間，滑動軸承(17)設在轉筒(18)與中間接頭(37)之間，滑動軸承(41)設在護軸管(19)內壁上端與旋轉軸(44)之間，所說的下保護器(32)包括由隔筒(31)、沉淀管(11)、放氣堵頭(13)、護軸管(12)、上接頭(34)、中間接頭(29)和機械密封(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(27)連通的單向閥(10)，在電機(27)的下面設有由上接頭(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)下部的凹坑內設有熔通器(2)。
2.根據權利要求1所述的潛油電機保護裝置其特征在于所說的彈性套管(4)采用橡膠制作。
3.根據權利要求1所述的潛油電機保護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保護裝置，包括安置在電機上面的上保護器和下保護器，其特征在于所說的上保護器是由上、下接頭、殼體、護軸管、轉筒、滑動軸承和軸向止推軸承組成的氣體隔離式保護器，所說的下保護器沉淀室底部設有單向閥，在電機的下面設有由上、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償器。本實用新型具有結構簡單、裝配方便、使用壽命長、工作安全可靠等優(yōu)點，適用于油井下長期工作電機的保護。
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