熱水井用潛水電機的製作方法
2023-10-17 02:13:14 1
專利名稱：熱水井用潛水電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種潛水電機，尤其是在熱水條件下使用的溼式潛水電機。
背景技術：
習知的潛水電機，電機軸伸部分採用單端面機械密封，電機內部採用滑動軸承系統，定子繞組採用塑料絕緣尼龍護套的電磁線。這種結構的電機內部充滿水，電機在不高於70℃的水中工作，因電機內外都是水介質，對於密封沒有過高的要求，塑料絕緣的電磁線便可滿足密封和絕緣性能。隨著地熱資源不斷的開發應用，水溫也不斷升高，一般潛水電機便不能適應，為此業界做出了不少的努力。
中國專利97204373.X公開了一種井用潛水電機與井用潛水泵相配套。它是由電纜護套4、端蓋5、「0」環7和12、機械密封總成8、電纜頭9、電機頭10、軸套11、上連接頭13、電機殼體14、定子卡簧15、轉子卡簧16、電機軸18、轉子20、扶正軸承22、止推軸承29、膠囊35、彈簧38、止推軸承座41等組裝而成。它的轉子採用多節轉子20和扶正軸承22組合結構，採用了波紋管式機械密封總成8和定子卡簧15結構。
中國專利00263300.0公開了一種冷熱通用高效泵，適合抽送冷、熱水使用。它主要由「C」型運水槽12和凹凸密封槽4的泵體1、具有鬥狀葉片3和凹凸密封槽4的葉輪2、橡膠密封圈5、支架6、機械密封圈7、脫水膠片8、電機9、入水口10及出水口11組成。
但前述的已知技術均不能很好的解決如下問題首先，機械密封問題，機械密封暴露在高溫地下水中的容易結垢(碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣、硫酸鎂)，電機內部水汽化體積膨脹過大超出電機尾部膠囊的呼吸量後，對機械密封形成較大反向壓力，這些都會使機械密封失效。機械密封失效後，地下水進入電機內部亦會結垢而損壞電機。
再有，電機內部水的高溫汽化問題，水在高溫下汽化後會使滑動軸承尤其是電機上部軸承產生幹研而損壞，而且軸承幹研產生高溫會加速水的汽化，造成更大損壞。
又有，電磁線耐溫問題，塑料絕緣的電磁線雖然耐水性能好，但耐溫低，最高一般不超過90℃(熱水溫度+電機溫升)，無法滿足更高水溫工況環境要求。
發明內容
本發明所要解決的問題在於克服前述技術存在的上述缺陷，而提供一種可在高水溫工況環境下正常運行的熱水井用潛水電機。
本發明解決其技術問題是採取以下技術方案來實現的，依據本發明提供的一種熱水井用潛水電機，包括自上而下依次連接的法蘭、上導軸承裝配、定子、下導軸承裝配、止推軸承座和底座，轉子裝在定子內，其轉軸靠上導軸承裝配、下導軸承裝配及止推軸承進行徑向和軸向定位，止推軸承裝於止推軸承座上，其中，在上導軸承裝配中，上導軸承座上部設置一機械密封腔，在其外部固裝一膠囊，在該機械密封腔上部裝有上密封蓋，構成彈性密封腔，並充滿潤滑油；所述機械密封腔內裝有雙端面機械密封，在彈性密封腔外部裝置電機法蘭，法蘭內徑與前述的膠囊留有一定的間隙。
本發明解決其技術問題還可以採取以下技術方案進一步實現前述的熱水井用潛水電機，其中，所述雙端面機械密封的彈性元件設置為波紋管。
前述的熱水井用潛水電機，其中，所述上密封蓋內徑裝置軸瓦，並設置注油孔和排氣孔，一防砂帽固裝在電機軸上，與上密封蓋結合；所述在法蘭中部開有兩孔，正對著上密封蓋的注油孔和排氣孔，在法蘭底部開有洩沙孔。
前述的熱水井用潛水電機，其中，所述膠囊為氟橡膠或矽橡膠、矽氟橡膠、改性丁晴橡膠材料，其彈性模量在延伸率為100％時大於1.5Mpa。
前述的熱水井用潛水電機，其中，所述機械密封腔，的外園呈內凹部，該腔體四周開有通液孔。
前述的熱水井用潛水電機，其中，電機內部充滿專用電機油；前述定子設置耐溫指數H級的耐油電磁線繞組。
前述的熱水井用潛水電機，其中，所述的止推軸承座下部，固裝一膠囊袋腔體，膠囊袋腔體與電機底座匹配安裝，共同構成膠囊袋腔室，其內裝置一可翻轉的膠囊袋，且留有讓膠囊袋膨脹、翻轉呼吸的允許空間。
本發明與現有技術相比具有顯著的優點和有益效果。
由以上技術方案可知，本發明在優異的結構配置下，至少有如下的優點本發明設置特有的密封形式，電機上部設置彈性的機械密封腔體，腔體內裝有雙端面波紋管式的機械密封，並充滿潤滑油。當電機在高溫下工作時，潤滑油膨脹，但又受到腔體膠囊約束，使其腔體內部壓力高於外部壓力，機械密封在正向壓力下工作，避免此種機械密封遭受一定反向壓力而失效；在電機底部設置一膠囊袋，其碗狀構造使其具有較大呼吸量，可調節電機內電機油的熱脹和冷縮，保證電機內外壓力平衡，避免機械密封承受反向壓力。使潛水電機在熱水條件工作機械密封更可靠，使潛水電機可有效避免結垢問題。
本發明在彈性機械密封腔體外部，設有法蘭腔體，保護機械密封腔膠囊，並使其均勻膨脹。在法蘭腔體底部設有洩沙孔，防止在機械密封腔與法蘭腔體之間堆積泥沙，影響密封腔膠囊正常呼吸；本發明設置扶正軸瓦和防砂帽，以保證機械密封的正常工作；本發明在電機內採用滑動軸承並充滿專用電機油，定子繞組採用耐溫等級為H級(180℃)的繞包電磁線，以滿足電機耐溫絕緣和潤滑要求，由於電機油不容易產生汽化，從而解決了電機在熱水條件下工作出現汽化問題本發明的優異構造，加之電機及內充盈專用電機油，使電機可在水溫高達120℃的條件下正常工作，避免高溫汽化等業界一直難以解決的問題。本發明技術巧妙，製造方法簡單，易於被市場接受，完全實現了前述的各項發明目的。
本發明的具體實施方式
由以下最佳實施例詳細給出。
圖1為本發明的整體構造示意圖；圖2為本發明I局部放大示意圖；圖3為本發明II局部放大示意圖。
具體實施例方式
以下結合較佳實施例，對依據本發明提供的具體實施方式
、特徵及其功效，詳細說明如後；為了簡單和清楚的目的，下文恰當的省略了公知技術的描述，以免那些不必要的細節影響對本技術方案的描述。
請見圖1-3，一種熱水井用潛水電機，主要是由法蘭7、雙端面機械密封40、上導軸承裝配4、定子1、轉子2、下導軸承裝配5、止推軸承座50、膠囊袋52、膠囊腔體51、底座53等部件組成，它包括自上而下依次連接的法蘭7、上導軸承裝配4、定子1、下導軸承裝配5、止推軸承座50和底座53，而轉子2裝在定子1內，其轉軸21靠上導軸承裝配、下導軸承裝配及止推軸承進行徑向和軸向定位。止推軸承裝於止推軸承座50上。其中，在上導軸承裝配4中，上導軸承座41上部設置一機械密封腔體410，該腔體外園呈內凹部414，該腔體410四周開有通液孔413，在其外部裝有膠囊42並用卡箍固定，在其上部裝有上密封蓋44，這樣就構成一個彈性密封腔；在機械密封腔410內裝有雙端面機械密封40，其彈性元件選用波紋管，它的兩個靜環分別裝在機械密封腔體底部410和上密封蓋44上，它的兩個動環和彈性元件裝在電機軸21上，這樣使彈性密封腔成為一個完全密閉的腔體；通過上密封蓋上的注油孔441和排氣孔442向彈性密封腔內注滿潤滑油，並可用螺釘和鉛墊對這兩個孔進行封堵；在上密封蓋內還裝有軸瓦440，加強對電機軸的扶正作用，在上密封蓋上部有一止口446，它與裝在電機軸上的防沙帽46配合安裝，構成防沙構造；在彈性密封腔外部是電機法蘭7，法蘭內徑與前述的膠囊留有一定的間隙，在法蘭中部開有兩孔70，正對著上密封蓋的注油孔和排氣孔，利於注油、排氣，在法蘭底部開有洩沙孔72。
在電機內部，採用滑動軸承系統(包括上導軸承、下導軸承、止推軸承)並充滿專用電機油，定子繞組採用耐溫等級為H級(180℃)的耐油電磁線。前述的彈性密封腔內充盈潤滑油。
在止推軸承座50下部，裝一膠囊袋腔體(51)，膠囊袋腔體與電機底座(53)匹配安裝，共同構成膠囊袋腔室(513)，其內裝置一盆狀膠囊袋(52)，膠囊袋的外緣邊口設置凸起的卡邊(圖中未標示)，藉此卡邊裝在膠囊腔體下法蘭面與底座上法蘭面的凹槽503內，並靠法蘭上的螺釘夾緊。膠囊袋腔室留有讓膠囊袋(52)膨脹、翻轉呼吸的允許空間。
前述的膠囊(42)應使用耐油耐高溫材料，最好選用彈性模量在延伸率100％時大於1.5Mpa的氟橡膠或矽橡膠、耐氟橡膠、改性丁晴橡膠材料。
本發明設置特有的彈性密封腔。使機械密封在潤滑油中工作，避免了熱水對機械密封造成的損害，並且採用雙端面機械密封使電機具有雙重的動密封保護。當電機在熱水中工作時，腔內的潤滑油膨脹，但又受到膠囊的約束，使其內部壓力高於外部壓力，機械密封在正向壓力下工作，避免此種機械密封遭受一定反向壓力而失效。此外機械密封腔體外園具有內凹形狀，增大了膠囊由於潤滑油熱脹冷縮的呼吸量，補償機械密封微量洩露所造成的容積損失，在上密封蓋內的軸瓦加強了對電機軸的扶正作用，增加機械密封工作的可靠性。
在上密封蓋上部止口與隨軸旋轉的防沙帽配合，可有效防止熱水中的沙子對機械密封的損壞。在彈性密封腔外的法蘭可以起到保護密封腔膠囊的作用，並使其均勻膨脹。在法蘭底部的洩沙孔可防止彈性密封腔外堆積泥沙，影響膠囊的正常呼吸。
在電機內部充滿電機油可以改善滑動軸承的潤滑，更重要的是電機油不容易產生汽化，可避免在熱水中工作時出現因汽化產生的軸承幹研問題。定子繞組採用耐溫等級為H級(180℃)，且耐油的電磁線可滿足電機在溫度高於120℃條件下工作的要求。
在電機底部裝有盆狀膠囊，可隨著電機內部因溫度變化而造成電機油體積變化而進行調整。它的一個重要特點是可以實現凸面向上或向下的翻轉，具有較大的呼吸量，可避免由電機內腔向機械密封施加反向壓力。
在詳細說明的較佳實施例之後，熟悉該項技術人士可清楚的了解，在不脫離下述申請專利範圍與精神下可進行各種變化與修改，且本發明亦不受限於說明書中所舉實施例的實施方式。
權利要求
1.一種熱水井用潛水電機，包括自上而下依次連接的法蘭(7)、上導軸承裝配(4)、定子(1)、下導軸承裝配(5)、止推軸承座(50)和底座(53)，轉子(2)裝在定子(1)內，其轉軸靠上導軸承裝配、下導軸承裝配及止推軸承進行徑向和軸向定位，止推軸承裝於止推軸承座(50)上，其特徵在於，在上導軸承裝配(4)中，上導軸承座(41)上部設置一機械密封腔(410)，在其外部固裝一膠囊(42)，在該機械密封腔上部裝有上密封蓋(44)，構成彈性密封腔，並充滿潤滑油；所述機械密封腔內裝有雙端面機械密封(40)；在彈性密封腔外部裝置電機法蘭(7)，法蘭內徑與前述的膠囊留有一定的間隙。
2.如權利要求1所述的熱水井用潛水電機，其特徵在於前述雙端面機械密封的彈性元件設置為波紋管。
3.如權利要求1或2所述的熱水井用潛水電機，其特徵在於所述上密封蓋內徑裝置軸瓦(45)，並設置注油孔(441)和排氣孔(442)，一防砂帽(46)固裝在電機軸(21)上，與上密封蓋結合；所述在法蘭(7)中部開有兩孔(70)，正對著上密封蓋的注油孔和排氣孔，在法蘭底部開有洩沙孔(72)。
4.如權利要求3所述的熱水井用潛水電機，其特徵在於前述的膠囊(42)為氟橡膠或矽橡膠、矽氟橡膠、改性丁晴橡膠材料，其彈性模量在延伸率為100％時大於1.5Mpa。
5.如權利要求4所述的熱水井用潛水電機，其特徵在於所述機械密封腔(410)，的外園呈內凹部(414)，該腔體(410)四周開有通液孔(413)。
6.如權利要求1或5所述的熱水井用潛水電機，其特徵在於電機內部充滿專用電機油；前述定子(1)設置耐溫指數H級的耐油電磁線繞組。
7.如權利要求3所述的熱水井用潛水電機，其特徵在於電機內部充滿專用電機油；前述定子(1)設置耐溫指數H級的耐油電磁線繞組。
8.如權利要求1或5所述的熱水井用潛水電機，其特徵在於所述的止推軸承座(50)下部，固裝一膠囊袋腔體(51)，膠囊袋腔體與電機底座(53)匹配安裝，共同構成膠囊袋腔室(513)，其內裝置一可翻轉的膠囊袋(52)，且留有讓膠囊袋(52)膨脹、翻轉呼吸的允許空間。
9.如權利要求3所述的熱水井用潛水電機，其特徵在於所述的止推軸承座(50)下部，固裝一膠囊袋腔體(51)，膠囊袋腔體與電機底座(53)匹配安裝，共同構成膠囊袋腔室(513)，其內裝置一可翻轉的膠囊袋(52)，且留有讓膠囊袋(52)膨脹、翻轉呼吸的允許空間。
10.如權利要求6所述的熱水井用潛水電機，其特徵在於所述的止推軸承座(50)下部，固裝一膠囊袋腔體(51)，膠囊袋腔體與電機底座(53)匹配安裝，共同構成膠囊袋腔室(513)，其內裝置一可翻轉的膠囊袋(52)，且留有讓膠囊袋(52)膨脹、翻轉呼吸的允許空間。
全文摘要
一種熱水井用潛水電機，尤其適用於在熱水條件使用，包括自上而下依次連接的法蘭、上導軸承裝配、定子、下導軸承裝配、止推軸承座和底座，轉子裝在定子內，止推軸承裝於止推軸承座上，其中上導軸承座上部設置一機械密封腔體，在其外部固裝一膠囊，在該腔體上部裝有上密封蓋，構成彈性密封腔；所述腔體內裝有雙端面機械密封，前述的上密封蓋上設置注油孔和排氣孔；在上密封蓋內還裝有軸瓦，在上密封蓋上部有一與防沙帽配合安裝的止口；在彈性密封腔外部是電機法蘭，法蘭內徑與前述的膠囊留有一定的間隙，本發明潛水電機可適用於在120℃熱水中正常運轉，避免密封失效及高溫造成的汽化、結垢帶來的損壞。
文檔編號H02K5/12GK1592042SQ200310117830
公開日2005年3月9日 申請日期2003年12月22日 優先權日2003年12月22日
發明者李彭年, 張殿強, 李莉 申請人:天津市富蘭克電機工程有限公司