Занурювальний маслозаповнений електродвигун
Власники патенту UA 2423774:
Винахід відноситься до галузі електротехніки, зокрема до занурювальних маслозаповнених електродвигунів і спрямоване на підвищення надійності та довговічності занурювальних маслозаповнених електродвигунів. У порожнині електродвигуна, за весь період роботи підтримується надлишковий тиск діелектричного масла і електродвигун відключається при повній витраті діелектричного масла зі збереженням працездатності, для чого до нижньої частини статора електродвигуна приєднаний корпус, всередині якого змонтовані поршень з розмикачем, пружина на рухомій опорі, яка з'єднана з приводом рухомої опори, а «зірка» статора обмотки виконана роз'ємною. Коли привід піднімає рухливу опору, стискаючи пружину, поршень створює надлишковий тиск, а при повній витраті масла поршень з розмикачем піднімається до «зірки» обмотки і розриває електричний ланцюг обмотки статора, в результаті чого спрацьовує електричний захист. 1 іл.
Занурювальні маслозаповнені електродвигуни (ПЕД) широко застосовуються в народному господарстві як привод різних насосів, наприклад, для насосів при видобутку нафти зі свердловин.
Всі типи занурювальних маслозаповнених електродвигунів забезпечуються пристроями для компенсації температурного розширення олії (компенсатор) та для захисту від приникнення навколишньої ПЕД рідини по валу електродвигуна (протектор).
Відомий маслозаповнений електродвигун (а.с. СРСР №436415, кл. Н02К 5/12. 1971 р.), який для компенсації температурного розширення забезпечений компенсатором, розміщеним у нижній частині електродвигуна, і для захисту від проникнення навколишнього ПЕД рідини забезпечений протектором, змонтований у верхній частині. Компенсатор складається з корпусу та каркасу,до якого кріпиться гнучка діафрагма. Зовнішній бік діафрагми компенсатора має безпосередній контакт з навколишньою ПЕД рідиною через отвір у корпусі. Протектор складається з корпусу, розділеного діафрагмою на дві герметичні камери, заповнені маслом, проміжного валу для передачі обертання від валу ПЕД, наприклад, відцентровий насос і торцеві ущільнення валу.
Занурювальний електродвигун працює наступним чином. Перед запуском, занурювальний електродвигун, компенсатор, протектор заповнюються діелектричним маслом. Після включення в роботу ПЕД діелектричне масло починає нагріватися за рахунок тепла, що виділяється від працюючого електродвигуна і, розширюючись, роздмухує гнучкі діафрагми в компенсаторі і протекторі. Тиск діелектричного масла в порожнині занурювального електродвигуна, компенсатора та протектора стає максимальним, його здатні витримувати гнучкі діафрагми та торцеві ущільнення.
У процесі роботи занурювального електродвигуна відбувається постійний витік діелектричного масла через торцеві ущільнення валу. В результаті тиск у внутрішніх порожнинах електродвигуна, компенсатора і протектора стає рівним, а потім і менше тиску навколишньої рідини. При зупинці електродвигуна, діелектричне масло в порожнині електродвигуна, компенсатора і протектора остигає, обсяг масла при цьому зменшується і тиск стає ще меншим, ніж тиск навколишньої рідини. Зниження тиску діелектричного масла в порожнині електродвигуна до критичного є причиною влучення в порожнину електродвигуна навколишньої рідини. Так як навколишня рідина, як правило, є електропровідною, то при попаданні її в порожнину електродвигуна відбувається коротке замикання обмотки і виходить електродвигунз ладу. Для його відновлення потрібний дорогий капітальний ремонт.
Недоліками зазначеного занурювального електродвигуна є таке.
1. У порожнині електродвигуна не підтримується постійний надлишковий тиск діелектричного масла. Воно змінюється від максимального, на початку роботи, і до критично манімального, у процесі роботи та при зупинці.
2. При повному витраті діелектричного масла електродвигун не відключається із збереженням працездатності.
Найбільш близьким до пропонованого занурювального електродвигуна є «Маслозаповнений електродвигун для занурювальних насосів» (а.с. СРСР №237968, кл. Н02К 5/02, 1969). Електродвигун забезпечений протектором та компенсатором. У компенсаторі змонтовані гнучка діафрагма, поршень та пружина стиснення. Пружина одним торцем упирається в поршень, іншим на нерухому опору.
Зазначений електродвигун працює наступним чином. Порожнина електродвигуна, компенсатора та протектора заповнюється діелектричним маслом до повного стиснення пружини поршнем. Таким чином, у порожнині електродвигуна створюється надлишковий тиск діелектричного масла. У процесі роботи електродвигуна відбувається поступовий витік діелектричного масла через ущільнення валу. Поршень піднімається вгору під дією пружини, поки повністю не розіжметься. Надлишковий тиск діелектричного масла в порожнині електродвигуна поступово, у міру розтискання пружини, зменшується і стає рівним тиску навколишньої рідини. При подальшій роботі електродвигуна відбувається попадання навколишньої рідини в статор електродвигуна, що призводить до повної відмови занурювального електродвигуна.
Основними недоліками зазначеного маслозаповненого електродвигуна є таке.
1. Оскільки один торець пружини спирається на нерухому основу, то надлишковий тиск, що створюється поршнем і пружиною, не підтримується постійним за весь період роботи занурювального електродвигуна. Тиск максимальний на початку роботи занурювального електродвигуна і дорівнює тиску рідини, що оточує, після витрати діелектричного масла.
2. При повному витраті діелектричного масла електродвигун не відключається із збереженням працездатності.
Зазначені недоліки усуваються в пропонованій конструкції занурювального маслозаповненого електродвигуна.
Він складається з (див. креслення): статора (1), ротора (2), валу (3), ущільнення валу (4), електричної обмотки статора, у якої «зірка» виконана роз'ємною (5). До нижньої частини статора (1) з'єднаний корпус (6). У корпус (6) змонтований поршень (7) з кільцем ущільнювача (12), на якому є розмикач (8). Поршень (7) спирається на пружину стиснення (9). Нижній торець пружини стиснення (9) спирається на рухому опору (10), яка з'єднана з приводом (11) рухомої опори. Поршень (7) з кільцем ущільнювача (12) утворює в корпусі (6) дві порожнини: «А» і «Б». Порожнина "А", призначена для запасу діелектричного масла, повідомляється з порожниною електродвигуна. Порожнина «Б», через отвір (13) у корпусі, повідомляється з навколишньою рідиною.
Занурювальний електродвигун працює наступним чином.
Перед запуском у роботу порожнину "А" під тиском (наприклад, 0,05-0,15 МПа) заповнюється діелектричним маслом. При цьому опора (10) займає крайнє нижнє положення, а поршень (7) стискає пружину (9). Після включення електродвигуна діелектричне масло починає нагріватися і збільшуватися в обсязі. Створюється додатковий надлишковий тиск діелектричного масла, яке ще більшестискає пружину (9). Тиск у порожнині "А" стає більше 0,05-0,15 МПа. У процесі роботи електродвигуна відбувається витік діелектричного масла через ущільнення валу (4). У міру витоку діелектричного масла поршень (7) під дією пружини (9) поступово піднімається вгору. При цьому порожнина "Б" заповнюється навколишньою рідиною через отвір (13). Поршень (7) піднімається доти, доки тиск у порожнині «А» не стане меншим за 0,05 МПа. Тоді, привід (11) піднімає рухому опору (10), стискаючи пружину (9) і поршень (7) створює тиск у порожнині "А" більше 0,05 МПа. При повному витраті діелектричного масла поршень (7) з розмикачем (8) піднімається до «зірки» обмотки електродвигуна. Розмикач (8) розриває електричний ланцюг статора обмотки (1). В результаті спрацьовує електричний захист та подача напруги в електродвигун припиняється. Таким чином забезпечується своєчасне відключення електродвигуна без втрати працездатності після повної витрати діелектричного масла.
Переваги запропонованого занурювального електродвигуна.
1. У процесі роботи у порожнині електродвигуна постійно підтримується надлишковий тиск діелектричного масла.
2. При повному витраті діелектричного масла електродвигун відключається без втрати працездатності.
3. Забезпечується надійна робота в екстремальних умовах експлуатації (висока температура, агресивна навколишня рідина тощо).
4. Занурювальний маслозаповнений електродвигун представляє моноблок, що набагато спрощує процес підготовки до роботи.
Занурювальний маслозаповнений електродвигун, який відрізняється тим, що, з метою забезпечення постійного надлишкового тиску діелектричного масла в порожнині електродвигуна і відключення,повному витраті масла, без втрати працездатності, до нижньої частини статора електродвигуна з'єднаний корпус, всередині якого змонтовані поршень з розмикачем, пружина на рухомій опорі, причому рухома опора з'єднана з приводом рухомої опори, а «зірка» статора обмотки виконана роз'ємною.