Муфта кабельного ввода для погружного электродвигателя

Полезная модель направлена на повышение надежности, увеличение срока службы и безопасности кабельного ввода за счет улучшения герметичности соединения кабеля с корпусом муфты. Кроме того, обеспечивает определение температур в глубоких нефтяных скважинах в интервале от 90°С до 260°С, что позволяет значительно повысить потребительские свойства муфты кабельного ввода. Указанный технический результат достигается тем, что в муфте кабельного ввода для погружного электродвигателя, содержащей корпус, в котором расположены закрепленный при помощи герметизирующего компаунда кабель с жилами, опорный элемент, уплотнители и поджатую к уплотнителям гайкой колодку с выполненными в ней отверстиями для размещения штепсельных наконечников и присоединенных к ним жил кабеля, уплотнители выполнены из упругих материалов с различными эластичными качествами и отделены друг от друга промежуточными шайбами с герметизирующими слоями, а на внешней поверхности фланца корпуса расположена группа плавких термоиндикаторов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к концевым соединителям для кабелей, находящихся в жидкой среде, и может быть использована в конструкциях вводов напряжения для погружных электродвигателей, используемых в качестве приводов погружных насосов для добычи пластовой жидкости.

Известна муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного электродвигателя (см. Международный транслятор установки погружных центробежных электродвигателей для добычи нефти, М.: "Нефть и газ", 1999, с.410-412), содержащая закрепленный на кабеле корпус, в отверстии которого расположены концы изолированных проводов кабеля со штепсельными наконечниками. В отверстии корпуса закреплен уплотнительный элемент, выполненный с отверстиями, через которые проходят провода кабеля. Первая торцевая поверхность уплотнительного элемента прижата к упорному элементу корпуса, а ко второй торцевой поверхности уплотнительного элемента прижата нажимная шайба, выполненная с отверстиями, через которые проходят провода кабеля. К противоположной торцевой поверхности нажимной шайбы прижато резьбовое кольцо, установленное на резьбе, выполненной в отверстии корпуса.

Основным недостатком известного технического решения является возможность проникновения жидкости в промежуток между токоведущей жилой и изоляцией провода, вызывающую коррозию токоведущих жил, так как обрез изоляции провода выходит за пределы корпуса муфты и негерметизирован. Кроме того, известная муфта не может быть использована для целей контроля за температурным режимом в условиях, когда доступ к объекту контроля затруднен.

Нефтяные скважины относятся к одним из наиболее сложных объектов для определения температур. Это обусловлено их глубиной, направлением - зачастую бурят наклонные скважины, наличием в скважинах различного оборудования, а также тем, что температура в каждой точке скважины может со временем изменяться - повышаться или снижаться, а при выборе оборудования для скважин и его диагностике, необходимо контролировать температуру в месте его нахождения. Этим и обусловлены специфические требования к конструкциям устройств (датчикам термоиндикации) для определения температуры в нефтяных скважинах.

Известна также конструкция термоиндикатора, состоящего из корпуса в виде болта с головкой (резьбовой пробки) и резьбой для крепления в спускаемом элементе (установки погружного центробежного насоса) в теле головки выполнены углубления, в которые помещены пломбы из сплава металлов с заданной температурой плавления (Патент РФ на полезную модель 32595, G01K 11/06, G01K 07/00, опубликован 20.09.2003). Недостатком такого термоиндикатора является то что, при его установке вместо пробки в обратный клапан электродвигателя плавкое вещество из сплавов металлов с заданной температурой плавления фиксирует среднюю температуру между корпусом электродвигателя и окружающей средой, а также при кратковременном нагреве велика вероятность отсутствия какой либо фиксации нагрева, а при его установке во внутреннюю полость погружного маслонаполненного электродвигателя, работая вертикально плавкое вещество из сплавов металлов с заданной температурой плавления вытечет из своего углубления и велика вероятность попадания в обмотку двигателя или в зону работы подшипников, что может привести к преждевременному выходу из строя электродвигателя.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому при использовании полезной модели техническому результату является муфта кабельного ввода для установки погружного центробежного насоса, описанная в патенте РФ на изобретение 2215351, МПК H02G 15/02, опубликованном 27.10.2003. Известная муфта содержит корпус, в котором расположены закрепленный при помощи герметизирующего компаунда кабель с жилами, опорный элемент, уплотнители и поджатую к уплотнителям гайкой колодку с выполненными в ней отверстиями для размещения штепсельных наконечников и присоединенных к ним жил кабеля. Однако в этой конструкции не достигается необходимая герметичность и прочность соединения кабеля с корпусом муфты при этом воздух, попавший во внутреннюю полость корпуса во время монтажа сборной конструкции муфты, образует полости, которые увеличиваются под действием повышенной температуры при работе электродвигателя, а это приводит к образованию и росту внутренних дефектов, приводящим, в свою очередь, к электрическим пробоям. Указанные недостатки снижают надежность и срок службы муфты кабельного ввода погружного электродвигателя. Кроме того, известная муфта не обеспечивает определение температур в глубоких нефтяных скважинах.

Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, заключается в создании муфты кабельного ввода для погружного электродвигателя, обеспечивающей герметичное соединение проводов кабеля с корпусом муфты и расширение функциональных возможностей.

Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, состоит в повышении надежности, увеличении срока службы и безопасности кабельного ввода за счет улучшения герметичности соединения кабеля с корпусом муфты. Кроме того, технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в обеспечении возможности определения температуры в интервале от 90°С до 260°С, что позволяет значительно повысить потребительские свойства муфты кабельного ввода.

Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением заявленного технического результата, решается тем, что в муфте кабельного ввода для погружного электродвигателя, содержащей корпус, в котором расположены закрепленный при помощи герметизирующего компаунда кабель с жилами, опорный элемент, уплотнители и поджатую к уплотнителям гайкой колодку с выполненными в ней отверстиями для размещения штепсельных наконечников и присоединенных к ним жил кабеля, уплотнители выполнены из упругих материалов с различными эластичными качествами и отделены друг от друга промежуточными шайбами с герметизирующими слоями, а на внешней поверхности фланца корпуса расположена группа плавких термоиндикаторов.

Кроме того, уплотнительные элементы, выполнены в виде группы шайб с отверстиями, через которые проходят покрытые пленкой части проводов кабеля, при этом часть уплотнителей изготовлена из резиновой смеси на основе фторкаучука, а другая - из резиновой смеси PC-СИЛ.

Кроме того, промежуточные шайбы выполнены из текстолита, а герметизирующие слои - из тиксотропного силиконового эластомера, полимеризующегося при комнатной температуре.

Кроме того, плавкие термоиндикаторы выполнены с заданной температурой плавления из сплава металлов на основе цинка, олова, висмута и свинца.

Выполнение уплотнительных элементов в виде группы шайб из упругих материалов с различными эластичными качествами позволяет увеличить объем резины, что соответственно повышает герметизацию муфты.

Установка промежуточных шайб с герметизирующими слоями обеспечивает равномерное сжатие резины, ее дополнительную герметизацию и уменьшает возможность образования конденсата оставшихся пузырьков воздуха при частых перепадах температур окружающей среды.

Расположение на внешней поверхности фланца корпуса группы плавких термоиндикаторов позволяет констатировать факт работы оборудования в реальных температурных режимах (от 90 до 260°С).

Предпочтительные варианты исполнения полезной модели описываются далее на основе представленных чертежей, где:

- на фиг.1 изображен продольный разрез муфты кабельного ввода;

- на фиг.2 - то же, вид сбоку;

- на фиг.3 изображена муфта кабельного ввода, вид сверху (без транспортировочной крышки).

Муфта кабельного ввода для погружного электродвигателя содержит корпус 1, в котором расположены кабель 2, разъединенный внутри корпуса на составляющие его отдельные провода 3 с частично снятой с них изоляцией и, закрепленный при помощи герметизирующего компаунда 4, опорный элемент (опорная шайба) 5, уплотнительные элементы 6, 7 и поджатую к ним гайкой 8 колодку 9 с выполненными в ней отверстиями для размещения штепсельных наконечников 10 и присоединенных к ним проводов 3 кабеля 2.

Уплотнительные элементы 6 и 7 выполнены в виде группы шайб из упругих материалов с различными эластичными качествами и отверстиями, через которые проходят покрытые пленкой части проводов кабеля, при этом часть уплотнительных элементов 6 изготовлена из резиновой смеси на основе фторкаучука, а другие уплотнительные элементы 7 - из резиновой смеси PC-СИЛ. Кроме того, уплотнительные элементы 6 и 7 отделены друг от друга текстолитовыми промежуточными шайбами 11 с герметизирующими слоями 12, выполненными из тиксотропного силиконового эластомера, полимеризующегося при комнатной температуре.

На внешней поверхности фланца корпуса 1 расположена группа плавких термоиндикаторов 13, выполненных в виде расположенных в углублениях пломб с заданной температурой плавления из сплава металлов на основе цинка, олова, висмута и свинца (см., например, Тихонов Б.С. Справочник «Тяжелые цветные металлы и сплавы». Т 1. М.: ЦНИМЭИцветмет. 1999 г. С 407-410).

Муфта кабельного ввода для погружного электродвигателя снабжена транспортировочной крышкой 14, которая стыкуется с корпусом 1 посредством уплотнительных элементов 15 и 16.

Муфту кабельного удлинителя кабельной линии погружного электродвигателя собирают в следующей последовательности. Сначала подготавливают концы кабеля 2 для соединения с наконечниками 10, для чего выгибают жилы 3 кабеля 2 под формовочный блок, обрезают концы кабеля на равном расстоянии от брони, сравнивают длину всех жил кабеля и удаляют с жилы изоляцию. На каждой жиле нарезают резьбу, после чего осуществляют соединение жил 3 кабеля 2 и наконечников 10 и устанавливают корпус 1 муфты. После этого в корпус 1 муфты устанавливают опорный элемент 5 и уплотнительные элементы 6 и 7, количество которых определяется исходя из технологических особенностей изготовления и использования этих устройств, а также из условий их работы. При этом уплотнительные элементы 6 и 7 отделяют друг от друга промежуточными шайбами 12 с герметизирующими слоями. Устанавливают на наконечники 9 и 10 колодку 6. Для устранения воздуха и улучшения электроизоляционных свойств все провода и их соединения смазывают маслостойким герметизирующим адгезивом. Надевают транспортировочную крышку 14 и затягивают крепежными элементами. После сборки устройство проверяется на герметичность и проходит проверку высоким напряжением. После чего с помощью специальной оснастки для фиксации помещают в заливочное устройство (на чертеже не показано) и производят заливку всей внутренней полости муфты кабельного ввода до опорного элемента 5 герметизирующим компаундом, в качестве которого может быть выбрана любая из известных эпоксидных смол.

При сборке предложенной муфты кабельного ввода для погружного электродвигателя, по желанию заказчика, применяется термоусаживаемая трубка, что дает дополнительную прочность от механических повреждений при протягивании кабеля через подвесной ролик.

Предприятием ООО «Технойл» разработана документация и запущено производство муфты КМТ-250 с термоиндикацией для передачи электрической энергии к погружным двигателям любых отечественных производителей.

1. Муфта кабельного ввода для погружного электродвигателя, содержащая корпус, в котором расположены закрепленный при помощи герметизирующего компаунда кабель с жилами, опорный элемент, уплотнители и поджатую к уплотнителям гайкой колодку с выполненными в ней отверстиями для размещения штепсельных наконечников и присоединенных к ним жил кабеля, отличающаяся тем, что уплотнители выполнены из упругих материалов с различными эластичными качествами и отделены друг от друга промежуточными шайбами с герметизирующими слоями, а на внешней поверхности фланца корпуса расположена группа плавких термоиндикаторов.

2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что уплотнительные элементы выполнены в виде группы шайб с отверстиями, через которые проходят покрытые пленкой части проводов кабеля, при этом часть уплотнительных элементов изготовлена из резиновой смеси на основе фторкаучука, а другая - из резиновой смеси PC-СИЛ.

3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что промежуточные шайбы выполнены из текстолита, а герметизирующие слои - из тиксотропного силиконового эластомера, полимеризующегося при комнатной температуре.

4. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что плавкие термоиндикаторы выполнены с заданной температурой плавления из сплава металлов на основе цинка, олова, висмута и свинца.