RU169774U1 - Cable entry coupling for connecting submersible motors - Google Patents

Abstract

Полезная модель направлена на повышение герметичности муфты. Муфта содержит корпус с хвостовиком для ввода силового кабеля, внутренняя полость которого заполнена компаундом, размещенные в корпусе опорную шайбу, уплотнитель, нажимной элемент, гайку, фиксирующую сжатие уплотнителя, силовой кабель, установленный в отверстиях уплотнителя, а также штепсельные наконечники, при этом уплотнитель представляет собой набор уплотнительных шайб, состоящий как минимум из двух шайб, выполненных из масло-бензо-теплостойкой резины, между которыми установлена шайба из тепло-морозостойкой резины, притом, что каждая из шайб уплотнителя с натягом установлена в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты, а силовой кабель с натягом установлен в отверстиях шайб уплотнителя, для чего наружный диаметр шайб уплотнителя больше соответствующего внутреннего диаметра корпуса муфты на 0,7-3,0%, а наружный диаметр изоляции силового кабеля больше диаметра отверстий шайб уплотнителя на 0,7-3,0%.The utility model is aimed at improving the tightness of the coupling. The coupling contains a housing with a shank for inputting the power cable, the internal cavity of which is filled with a compound, a support washer, a seal, a pressure element, a nut, fixing the compression of the seal, a power cable installed in the holes of the seal, as well as plug lugs, the seal being a set of sealing washers, consisting of at least two washers made of oil-benzo-heat-resistant rubber, between which a washer of heat-cold-resistant rubber is installed, despite the fact that each I from the seal washers are fitted with an interference fit in the corresponding inner surface of the coupling housing, and the interference power cable is installed in the holes of the seal washers, for which the outer diameter of the seal washers is 0.7-3.0% larger than the corresponding inner diameter of the coupling case, and the outer diameter insulation of the power cable is greater than the diameter of the holes of the washers of the seal by 0.7-3.0%.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для соединения силового кабеля с погружным электродвигателем установки центробежного насоса, предназначенного для работы в нефтяных скважинах, эксплуатируемых преимущественно в осложненных условиях.The utility model relates to electrical engineering and can be used to connect a power cable to a submersible electric motor of a centrifugal pump installation, designed to operate in oil wells operating mainly in difficult conditions.

Известна муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей (RU 34812, опубл. 10.12.2003 г.). Муфта содержит корпус с хвостовиком для ввода силового кабеля, внутренняя полость которого заполнена компаундом, размещенные в корпусе опорную шайбу, уплотнитель, нажимной элемент, гайку, фиксирующую сжатие уплотнителя, силовой кабель, установленный в отверстиях уплотнителя, а также штепсельные наконечники, при этом уплотнитель представляет собой набор уплотнительных шайб, состоящий как минимум из двух шайб, выполненных из масло-бензо-теплостойкой резины, между которыми установлена шайба из тепло-морозостойкой резины.Known cable entry coupling for connecting submersible motors (RU 34812, publ. 10.12.2003). The coupling contains a housing with a shank for inputting the power cable, the internal cavity of which is filled with a compound, a support washer, a seal, a pressure element, a nut, fixing the compression of the seal, a power cable installed in the holes of the seal, as well as plug lugs, the seal being a set of sealing washers, consisting of at least two washers made of oil-benzo-heat-resistant rubber, between which a washer of heat-cold-resistant rubber is installed.

В конструкции известной муфты по RU 34812 каждая из шайб уплотнителя имеет форму плоского диска с тремя цилиндрическими отверстиями под силовой кабель. Наружный диаметр каждой из шайб соответствует внутреннему диаметру корпуса муфты в месте расположения уплотнителя, а внутренний диаметр цилиндрических отверстий под силовой кабель - наружному диаметру жилы кабеля вместе с изоляцией. В этом случае уплотнение обеспечивается за счет создания осевого давления, которое обеспечивается перемещением нажимной шайбы и гайки, фиксирующей сжатие уплотнителя. Конструкция известной муфты направлена на повышение масло-бензостойкости соответствующих уплотнительных шайб в интервале температур от - 50 до +250°С.In the design of the known coupling according to RU 34812, each of the seal washers has the form of a flat disk with three cylindrical holes for the power cable. The outer diameter of each of the washers corresponds to the inner diameter of the coupling housing at the location of the seal, and the inner diameter of the cylindrical holes for the power cable corresponds to the outer diameter of the cable core along with the insulation. In this case, the seal is ensured by the creation of axial pressure, which is provided by the movement of the pressure washer and the nut fixing the compression of the seal. The design of the known coupling is aimed at increasing the oil-gas resistance of the corresponding sealing washers in the temperature range from -50 to + 250 ° C.

Недостатком муфты известной конструкции является возможная потеря ее герметичности при охлаждении в зимних условиях. Так, при осевом давлении 15 кН, при сборке возможна разгерметизация на холоде. Потеря герметичности муфты в этих условиях объясняется объемным температурным сжатием уплотнителя, что приводит к появлению зазора между наружным диаметром шайб уплотнителя и внутренним диаметром корпуса муфты, а также между внутренним диаметром цилиндрических отверстий шайбы под силовой кабель и наружным диаметром изоляции жил кабеля. Применение осевых давлений при сборке больше 15 кН при использовании кабеля со стандартной, широко применяемой изоляцией, может привести к передавливанию изоляции кабельных жил с последующим разрывом в процессе эксплуатации в скважинах с температурой более +120°С.A disadvantage of the coupling of the known design is the possible loss of its tightness during cooling in winter conditions. So, with an axial pressure of 15 kN, depressurization in the cold is possible during assembly. The loss of tightness of the coupling under these conditions is explained by volumetric thermal compression of the sealant, which leads to a gap between the outer diameter of the seal washers and the inner diameter of the coupling housing, as well as between the inner diameter of the cylindrical washer openings under the power cable and the outer diameter of the cable core insulation. The use of axial pressures during assembly of more than 15 kN when using a cable with standard, widely used insulation can lead to overpressing of the insulation of cable cores with subsequent rupture during operation in wells with a temperature of more than + 120 ° С.

Задача настоящего технического решения - создание конструкции муфты, пригодной для работы в нефтяных скважинах, эксплуатируемых преимущественно в осложненных условиях.The objective of this technical solution is to create a coupling design suitable for operation in oil wells, operated mainly in difficult conditions.

Для этого предложена муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, которая, как и известная муфта, содержит корпус с хвостовиком для ввода силового кабеля, внутренняя полость которого заполнена компаундом, размещенные в корпусе опорную шайбу, уплотнитель, нажимной элемент, гайку, фиксирующую сжатие уплотнителя, силовой кабель, установленный в отверстиях уплотнителя, а также штепсельные наконечники, при этом уплотнитель представляет собой набор уплотнительных шайб, состоящий как минимум из двух шайб, выполненных из масло-бензо-теплостойкой резины, между которыми смонтирована шайба из тепло-морозостойкой резины.For this purpose, a cable entry coupling is proposed for connecting submersible electric motors, which, like the known coupling, contains a housing with a shank for inputting a power cable, the internal cavity of which is filled with a compound, a support washer, a seal, a pressure member, a nut fixing the compression of the seal placed in the housing, a power cable installed in the holes of the seal, as well as plug lugs, while the seal is a set of sealing washers, consisting of at least two washers, made and h oil-benzo-heat-resistant rubber, between which a washer of heat-resistant rubber is mounted.

Новая муфта отличается тем, что каждая из шайб уплотнителя с натягом установлена в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты, а силовой кабель с натягом установлен в отверстиях шайб уплотнителя, для чего наружный диаметр шайб уплотнителя больше соответствующего внутреннего диаметра корпуса муфты на 0,7-3,0%, а наружный диаметр изоляции силового кабеля больше диаметра отверстий шайб уплотнителя на 0,7-3,0%.The new coupling is characterized in that each of the seal washers is fitted in an interference fit on the corresponding inner surface of the coupling housing, and the interference power cable is installed in the holes of the seal washers, for which the outer diameter of the seal washers is 0.7-3 greater than the corresponding internal diameter of the coupling case, 0%, and the outer diameter of the insulation of the power cable is greater than the diameter of the holes of the washers of the seal by 0.7-3.0%.

Наружная посадочная поверхность каждой из шайб уплотнителя выполнена с односторонним скосом, на 0,2-0,6 мм уменьшающим ее диаметр по отношению к посадочному диаметру соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты.The outer landing surface of each of the seal washers is made with a one-sided bevel, decreasing its diameter by 0.2-0.6 mm with respect to the landing diameter of the corresponding inner surface of the coupling housing.

Одна из торцевых поверхностей каждой из шайб уплотнителя выполнена со скосом, сопрягающимся с односторонним скосом, выполненным на наружной посадочной поверхности шайбы.One of the end surfaces of each of the seal washers is made with a bevel mating with a one-sided bevel made on the outer seating surface of the washer.

Со стороны торцевой поверхности каждой из шайб уплотнителя, выполненной со скосом, отверстия под силовой кабель выполнены с фаской для захода кабеля.On the side of the end surface of each of the seal washers, made with a bevel, the holes for the power cable are chamfered for cable entry.

Шайбы уплотнителя установлены в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты таким образом, что со стороны хвостовика соседние шайбы контактируют между собой торцевыми поверхностями без скоса, а со стороны наконечников - торцевыми поверхностями, выполненными со скосом.The seal washers are installed in the corresponding inner surface of the coupling body in such a way that adjacent washers contact the end surfaces without bevel on the shank side and the bevel end surfaces on the tip side.

Шайбы уплотнителя установлены в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты таким образом, что со стороны хвостовика соседние шайбы контактируют между собой торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена со скосом, а другая - без скоса.The seal washers are installed in the corresponding inner surface of the coupling body in such a way that adjacent washers on the shank side contact end faces, one of which is made with a bevel, and the other without bevel.

То, что в заявленной муфте каждая из шайб уплотнителя с натягом установлена в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты, а силовой кабель с натягом установлен в отверстиях шайб уплотнителя, для чего наружный диаметр шайб уплотнителя больше соответствующего внутреннего диаметра корпуса муфты на 0,7-3,0%, а наружный диаметр изоляции силового кабеля больше диаметра отверстий шайб уплотнителя на 0,7-3,0%, обеспечивает герметичность муфты до -40°С при осевых давлениях при сборке 15 кН. При этом передавливания жил кабеля в процессе эксплуатации в скважинах с температурой более +120°С не происходит.The fact that in the claimed coupling each of the washers of the seal with interference is installed in the corresponding inner surface of the coupling body, and the power cable with interference is installed in the holes of the seal washers, for which the outer diameter of the seal washers is 0.7-3 greater than the corresponding inner diameter of the coupling housing, 0%, and the outer diameter of the insulation of the power cable is greater than the diameter of the holes of the washers of the seal by 0.7-3.0%, ensures tightness of the coupling to -40 ° C at axial pressures during assembly of 15 kN. In this case, there is no crushing of cable cores during operation in wells with a temperature of more than + 120 ° C.

Кроме того, в отличие от цилиндрических плоских шайб, применяемых в муфте по прототипу, в заявленной муфте наружная посадочная поверхность каждой из шайб уплотнителя выполнена с односторонним скосом, на 0,2-0,6 мм уменьшающим ее диаметр по отношению к посадочному диаметру соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты.In addition, in contrast to the cylindrical flat washers used in the coupling according to the prototype, in the claimed coupling the outer seating surface of each of the sealing washers is made with a one-side bevel, decreasing its diameter by 0.2-0.6 mm relative to the landing diameter of the corresponding inner coupling housing surface.

При этом шайбы уплотнителя установлены в корпусе муфты таким образом, что со стороны хвостовика соседние шайбы контактируют торцевыми поверхностями без скоса, то есть плоскостями большего диаметра, а со стороны наконечников - торцевыми поверхностями, выполненными со скосом, то есть плоскостями меньшего диаметра. В этом случае осевая нагрузка от поджимаемой гайкой 8, шайбы 7, применяемой, например, в муфте, изображенной на фиг. 1 или колодки, применяемой, например, в муфте, изображенной на фиг. 2, наиболее эффективно трансформируется в радиальную уплотняющую нагрузку в сторону корпуса и токопроводящих жил. Это создает дополнительный уплотняющий эффект.At the same time, the seal washers are installed in the coupling body in such a way that adjacent washers contact the end surfaces without a bevel on the shank side, that is, planes of a larger diameter, and on the tip side, the end surfaces made with a bevel, that is, planes of a smaller diameter. In this case, the axial load from the compression nut 8, the washer 7, used, for example, in the coupling depicted in FIG. 1 or pads used, for example, in the sleeve of FIG. 2, is most effectively transformed into a radial sealing load in the direction of the housing and conductive cores. This creates an additional sealing effect.

Если же шайбы уплотнителя установить в корпусе муфты таким образом, что со стороны хвостовика соседние шайбы контактируют между собой торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена со скосом, а другая - без скоса, то это облегчит сбору шайб уплотнителя в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты.If the seal washers are installed in the coupling body in such a way that adjacent washers contact the end faces on the shank side, one of which is made with a bevel, and the other without bevel, this will facilitate the collection of the seal washers in the corresponding inner surface of the coupling body.

Новый технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в повышении герметичности муфты.A new technical result achieved by the claimed solution is to increase the tightness of the coupling.

Заявленная муфта иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1, 2 изображены муфты с уплотнителем из шайб заявленной конструкции; на фиг. 3 - уплотнительная шайба в общем виде с местным разрезом; на фиг. 4 - выносной элемент Б в увеличенном виде; на фиг. 5, 6 - схемы сборки шайб уплотнителя муфты.The claimed clutch is illustrated by drawings, where in FIG. 1, 2 depict couplings with a seal of washers of the claimed design; in FIG. 3 - a sealing washer in general form with a local cut; in FIG. 4 - remote element B in an enlarged form; in FIG. 5, 6 - assembly diagrams of the washers of the coupling seal.

Муфта, изображенная на фиг. 1, 2 содержит металлический корпус 1, внутренняя полость хвостовика 2 корпуса муфты имеет переменное сечение, уменьшающееся в сторону отверстия для ввода кабеля. В корпусе 1 последовательно размещены: пластмассовая опорная шайба 3, набор уплотнительных шайб 4, 5, 6, нажимной элемент 7 в качестве которого муфта содержит шайбу (фиг. 1) или изоляционную колодку (фиг. 2), гайка 8, фиксирующая сжатие уплотнителя. Уплотнитель муфты представляет собой набор из трех шайб, крайние из которых 4 и 6 выполнены из масло-бензо-теплостойкой резины марки С-М-3 по ТУ 2512-001-98270346-09 или марки ИРП 1287 по ТУ 38-106-646-78 или из других марок резины с аналогичными свойствами, а шайба 5, что находится между ними, выполнена из тепло-морозостойкой резины марки С-СИЛ по ТУ 2512-001-98270346-09 или из других марок резины с аналогичными свойствами.The clutch depicted in FIG. 1, 2 contains a metal housing 1, the inner cavity of the shank 2 of the coupling housing has a variable cross section, decreasing towards the cable entry hole. In the housing 1 are sequentially placed: a plastic support washer 3, a set of sealing washers 4, 5, 6, a pressure element 7 in which the coupling contains a washer (Fig. 1) or an insulating block (Fig. 2), a nut 8 that fixes the compression of the seal. The coupling seal is a set of three washers, the last of which 4 and 6 are made of oil-benzo-heat-resistant rubber grade S-M-3 according to TU 2512-001-98270346-09 or grade IRP 1287 according to TU 38-106-646- 78 or from other brands of rubber with similar properties, and the washer 5 that is between them is made of heat-and-cold resistant rubber of the S-SIL brand according to TU 2512-001-98270346-09 or from other brands of rubber with similar properties.

Со стороны хвостовика 2 наружный диаметр шайбы выполнен со скосом 9, который сопрягается со скосом 10, выполненным на боковой поверхности 11 шайбы, а отверстия под силовой кабель, выполненные в шайбе, имеют входную фаску 12 для захода кабеля. Шайбы 4, 5, 6 уплотнителя установлены в корпусе муфты таким образом, что соседние шайбы 4, 5, расположенные со стороны хвостовика, контактируют между собой торцевыми поверхностями, выполненными без скоса, а соседние шайбы 5, 6, расположенные со стороны наконечников - торцевыми поверхностями, выполненными со скосом. В ином варианте шайбы 4, 5, 6 уплотнителя установлены в корпусе муфты таким образом, что соседние шайбы 4, 5, расположенные со стороны хвостовика, контактируют между собой торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена со скосом, а другая - без скоса.On the side of the shank 2, the outer diameter of the washer is made with a bevel 9, which is mated with a bevel 10 made on the side surface 11 of the washer, and the holes for the power cable made in the washer have an input chamfer 12 for cable entry. The washers 4, 5, 6 of the seal are installed in the coupling body in such a way that adjacent washers 4, 5 located on the side of the shank contact each other with end surfaces made without bevel, and adjacent washers 5, 6 located on the side of the tips with end surfaces made with a bevel. In another embodiment, the washers 4, 5, 6 of the seal are installed in the coupling body in such a way that adjacent washers 4, 5, located on the shank side, are in contact with end surfaces, one of which is made with a bevel, and the other without bevel.

Через отверстия опорной шайбы, набора уплотнительных шайб, нажимного элемента, в корпус муфты входит нефтепогружной силовой кабель 13. На концах жил кабеля смонтированы штепсельные наконечники 14. Внутренняя полость хвостовика корпуса муфты заполнена компаундом 15.Through the holes of the support washer, set of sealing washers, pressure element, an oil immersed power cable 13 enters into the coupling body. Plug ends are mounted at the ends of the cable cores 14. The inner cavity of the shank of the coupling housing is filled with compound 15.

Полезная модель применима для муфт с различным исполнением нажимного элемента, как, например, муфта, изображенная на фиг.1, или муфта, изображенная на фиг.2.The utility model is applicable for couplings with different designs of a pressure element, such as, for example, the clutch depicted in FIG. 1 or the clutch depicted in FIG. 2.

Таким образом, заявляемая муфта, уплотнитель которой обладает масло-бензостойкостью и повышенной герметичностью, пригодна для работы в нефтяных скважинах, эксплуатируемых преимущественно при температуре более +120°С.Thus, the inventive coupling, the sealant of which has oil-gas resistance and increased tightness, is suitable for use in oil wells, operated mainly at temperatures above + 120 ° C.

Claims (6)

1. Муфта кабельного ввода для подключения погружных электродвигателей, содержащая корпус с хвостовиком для ввода силового кабеля, внутренняя полость которого заполнена компаундом, размещенные в корпусе опорную шайбу, уплотнитель, нажимной элемент, гайку, фиксирующую сжатие уплотнителя, силовой кабель, установленный в отверстиях уплотнителя, а также штепсельные наконечники, при этом уплотнитель представляет собой набор уплотнительных шайб, состоящий как минимум из двух шайб, выполненных из масло-бензо-теплостойкой резины, между которыми установлена шайба из тепло-морозостойкой резины, отличающаяся тем, что каждая из шайб уплотнителя с натягом установлена в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты, а силовой кабель с натягом установлен в отверстиях шайб уплотнителя, для чего наружный диаметр шайб уплотнителя больше соответствующего внутреннего диаметра корпуса муфты на 0,7-3,0%, а наружный диаметр изоляции силового кабеля больше диаметра отверстий шайб уплотнителя на 0,7-3,0%.1. A cable entry coupling for connecting submersible electric motors, comprising a housing with a shank for inputting a power cable, an internal cavity of which is filled with a compound, a support washer, a seal, a pressure member, a nut fixing a compression of the seal, a power cable installed in the seal openings, as well as plug lugs, wherein the seal is a set of sealing washers consisting of at least two washers made of oil-benzo-heat-resistant rubber, between which and a washer made of heat-and-frost-resistant rubber is installed, characterized in that each of the seal washers is fitted in an interference fit on the corresponding inner surface of the coupling body, and the interference power cable is installed in the holes of the seal washer, for which the outer diameter of the seal washers is larger than the corresponding internal diameter of the coupling case by 0.7-3.0%, and the outer diameter of the insulation of the power cable is greater than the diameter of the holes of the washers of the seal by 0.7-3.0%. 2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что наружная посадочная поверхность каждой из шайб уплотнителя выполнена с односторонним скосом, на 0,2-0,6 мм уменьшающим ее диаметр по отношению к посадочному диаметру соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты.2. The coupling according to claim 1, characterized in that the outer seating surface of each of the seal washers is made with a one-side bevel, decreasing its diameter by 0.2-0.6 mm relative to the landing diameter of the corresponding inner surface of the coupling housing. 3. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что одна из торцевых поверхностей каждой из шайб уплотнителя выполнена со скосом, сопрягающимся с односторонним скосом, выполненным на наружной посадочной поверхности шайбы.3. The coupling according to claim 1, characterized in that one of the end surfaces of each of the seal washers is made with a bevel mating with a one-side bevel made on the outer landing surface of the washer. 4. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что со стороны торцевой поверхности каждой из шайб уплотнителя, выполненной со скосом, отверстия под силовой кабель выполнены с фаской для захода кабеля.4. The coupling according to claim 1, characterized in that on the side of the end surface of each of the seal washers made with a bevel, the holes for the power cable are chamfered for cable entry. 5. Муфта по пп. 1-4, отличающаяся тем, что шайбы уплотнителя установлены в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты таким образом, что со стороны хвостовика соседние шайбы контактируют между собой торцевыми поверхностями без скоса, а со стороны наконечников - торцевыми поверхностями, выполненными со скосом.5. The coupling according to paragraphs. 1-4, characterized in that the seal washers are installed in the corresponding inner surface of the coupling body in such a way that adjacent washers contact end faces without bevel on the shank side and end faces made with bevel on the tip side. 6. Муфта по пп. 1-4, отличающаяся тем, что шайбы уплотнителя установлены в соответствующей внутренней поверхности корпуса муфты таким образом, что со стороны хвостовика соседние шайбы контактируют между собой торцевыми поверхностями, одна из которых выполнена со скосом, а другая - без скоса.6. The coupling according to paragraphs. 1-4, characterized in that the seal washers are installed in the corresponding inner surface of the coupling body in such a way that, from the shank side, adjacent washers contact each other with end surfaces, one of which is made with a bevel, and the other without bevel.

Images