ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 1997 года по МПК F04D13/06 F04D29/04 

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной технике.

Известен электронасосный агрегат (ЭНА), содержащий корпус, электродвигатель и рабочее колесо, установленное на его валу [1] Недостатком этого электронасосного агрегата является значительная осевая сила, которая воздействуя на подшипник электродвигателя, значительно снижает ресурс ЭНА.

Этого недостатка лишен электронасосный агрегат, содержащий корпус, установленный в нем электродвигатель, на валу которого размещено рабочее колесо с устройством гидростатической разгрузки, образованным рабочим колесом и пакетом втулок, установленных в корпусе, выбранный в качестве прототипа [2] Рабочее колесо второй ступени образует с пакетом втулок две пары дросселей, в результате чего перепад давлений в междроссельных камерах слева и справа рабочего колеса вызывает осевое смешение рабочего колеса и жестко связанного с ним вала электродвигателя до положения, в котором равнодействующая от сил давления, действующих на рабочее колесо, становится равной осевой силе.

Недостатком такого электронасосного агрегата является необходимость специального выполнения электродвигателя с возможностью осевой подвижности ротора, так как только она обеспечивает эффективную разгрузку. Подавляющее большинство серийных электродвигателей не имеют такой подвижности, что существенно снижает возможности проектирования ЭНА по схеме прототипа. Кроме того, прототип характеризуется малой вибропрочностью за счет отсутствия упорных подшипников ротора, что не дает возможности применения прототипа в условиях виброперегрузок, характерных для устройств авиационной и космической техники.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является обеспечение эффективной разгрузки ЭНА от осевых сил без специального выполнения электродвигателя, а также повышение вибропрочности. Этот результат достигается за счет того, что в известном электронасосном агрегате, содержащем корпус, установленный в ней электродвигатель, на валу которого размещено рабочее колесо с устройством гидростатической разгрузки образованным рабочим колесом и пакетом втулок, установленных в корпусе, согласно изобретению, втулки соединены между собой и установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения, при этом в корпусе установлен фиксатор углового положения втулок и выполнен ограничитель осевого перемещения, а полость между втулкой и торцем электродвигателя гидравлически соединена с подводом к рабочему колесу. Совокупность всех указанных существенных признаков позволяет обеспечить разгрузку ротора электродвигателя за счет осевой подвижности пакета втулок и существенно повышает вибропрочность за счет применения электродвигателя с подшипниками, фиксирующими ротор в осевом направлении.

На иллюстрации приведен пример конкретного выполнения ЭНА.

Электронасосный агрегат содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 установлен электродвигатель 4 и втулка 5. В корпусе 1 установлен штифт 6, входящий в паз на втулке 5. Во втулке 5 на валу электродвигателя 4 установлено рабочее колесо 7, а также втулка 8, которая фиксируется в осевом направлении пружинным кольцом. Рабочее колесо 7 размещено между втулками 5 и 6 с осевыми зазорами, обозначенными на иллюстрации А1 и А2. Втулка 5 также размещена в корпусе 1 с осевыми зазорами по отношению к корпусу 1 (зазоры Б1 и Б2). Втулка 5 с установленной в ней втулкой 8 может свободно перемещаться в корпус 1 в пределах этих зазоров. Таким образом, крышка и уступ корпуса 1 является ограничителями осевого перемещения втулки 5. При этом должны выполняться условия А1 > Б1 и А2 > Б2 (для любого положения втулки 5). В корпусе 1 выполнен канал 9, соединяющий входную полость ЭНА и полость между электродвигателем 4 и втулкой 5. Во втулке 5 выполнена улитка 10, внешние стороны рабочего колеса 7 спрофилированы таким образом, что образуют со втулками 5 и 8 пары гидравлических дросселей с расположенными между ними междроссельными камерами Г и Д. Электронасосный агрегат работает следующим образом: при вращении вала электродвигателя 4 его вращение передается на колесо 7. Рабочая жидкость проходит через входной патрубок 2 на вход рабочего колеса 7 и под действием лопаток рабочего колеса поступает в улитку 10, а из нее в выходной патрубок 3. Во время работы на колесо 7 действует гидродинамическая нагрузка на наружные стенки рабочего колеса 7. Предположим, что на рабочее колесо 7 воздействует осевая нагрузка F слева направо. Эта нагрузка вызвана разностью давлений в камерах Г и Д, в камере Г оно будет больше, чем в камере Д. Благодаря этой разности давлений на втулку 8 и соединенную с ней втулку 5 будет действовать сила F1, равная по величине силе F и направленная справа налево. Под воздействием силы F1 втулка 5 начнет перемещаться влево, т.к. равнодействующая сил давлений со стороны входной полости и полости B равна нулю, т.к. давления в этих полостях равна благодаря соединяющему их каналу 9. В результате перемещения увеличится зазор А1 и уменьшится зазор А2, что приведет к возрастанию давления в камере Д и уменьшению в камере Г. Втулка 5 остановится, когда сила F1 станет равной нулю, а следовательно, давления в камерах Г и Д сравняются. Очевидно, что и сила F, воздействующая на колесо 7, также станет равна нулю, что приведет к отсутствию осевой нагрузки на подшипники электродвигателя. Аналогично будет работать разгрузка и в случае, когда сила F будет воздействовать на колесо 7 справа налево. В этом случае втулка 5 будет перемещаться вправо до тех пор, пока сила F1 не сравняется нулю. Штифт 6 фиксирует втулку 5 от углового поворота. Величина возможного перемещения втулки 5 определяется зазорами Б1 и Б2. При этом величина зазоров А1 и А2 должна быть больше величины зазоров Б1 и Б2, чтобы исключить контакт между вращающимся колесом 7 с втулками 5 и 8. Обеспечение эффективности разгрузки ЭНА от осевой силы при использовании серийно изготавливаемых электродвигателей существенно повышает возможности проектирования электронасосных агрегатов, а повышение вибропрочности дает возможность применять ЭНА в объектах авиационной и космической техники.

Литература:
1. В.В. Буренин и др. "Конструкция и эксплуатация центробежных герметичных насосов", М. "Машиносроение", 1977, с. 103, рис. 83.

2. В.В. Малюшенко. "Динамические насосы", М. "Машиностроение", 1984, с. 73, рис. 131 (прототип).

Использование: в системах терморегулирования изделий авиационной и ракетной промышленности. Сущность изобретения: в корпусе установлен электродвигатель, на валу которого размещено рабочее колесо с устройством гидрастатической разгрузки. Устройство образовано колесом и пакетом втулок, установленных в корпусе. Втулки соединены между собой и установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения. В корпусе установлен фиксатор углового положения втулок и выполнен ограничитель осевого перемещения. Полость между втулкой и торцем электродвигателя гидравлически соединена с подводом к колесу. 1 ил.

Электронасосный агрегат, содержащий корпус, установленный в нем электродвигатель, на валу которого размещено рабочее колесо с устройством гидростатической разгрузки, образованным рабочим колесом и пакетом втулок, установленных в корпусе, отличающийся тем, что втулки соединены между собой и установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения, при этом в корпусе установлен фиксатор углового положения втулок и выполнен ограничитель осевого перемещения, а полость между втулкой и торцом электродвигателя гидравлически соединена с подводом к рабочему колесу.