НАГНЕТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК F04D13/14 

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

Известна нагнетательная установка, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, установленные в нем два центробежных нагнетателя, входные полости которых объединены с входным патрубком, а их выходные полости через обратные клапаны связаны с выходным патрубком [1]. Недостатком этой нагнетательной установки являются значительные габариты и масса, что является следствием наличия двух обратных клапанов, а также наличие общего корпуса наряду с корпусами нагнетателей.

Этого недостатка лишена нагнетательная установка, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, установленные в нем два центробежных нагнетателя, входные и выходные полости которых объединены соответственно с входным и выходным патрубками, а также двусторонний обратный клапан, установленный между выходными полостями нагнетателей, выбранная в качестве прототипа [2]. Наличие общего корпуса и применение сдвоенного обратного клапана вместо двух обратных клапанов позволяет снизить массу нагнетательной установки - прототипа по сравнению с вышеописанным аналогом.

Недостатком такой нагнетательной установки являются значительные габариты и нетехнологичность конструкции, что весьма серьезно затрудняет компоновку нагнетательной установки в составе контуров терморегулирования космических летательных аппаратов (КЛА) из-за недостатка пространства (обычно зона расположения подобных агрегатов в ракетной технике представляет собой кольцевое пространство значительной длины и малой толщины между наружной цилиндрической оболочкой КЛА и его внутренним цилиндрическим объемом, занимаемый обитаемыми отсеками и/или резервуарами топлива и окислителя, поэтому предпочтительным для агрегатов является минимизация одного либо двух его измерений (высота и ширина), возможно, и за счет увеличения третьего (длина). Нетехнологичность обусловлена наличием сборного корпуса, части которого сопрягаются по поверхности переменного сечения, а также большое число базовых поверхностей.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является снижение габаритов нагнетательной установки и повышение технологичности.

Этот результат достигается за счет того, что в известной нагнетательной установке, содержащей корпус с входным и выходным патрубками, установленные в нем два центробежных нагнетателя, входные и выходные полости которых объединены соответственно с входным и выходным патрубками, а также двусторонний обратный клапан, установленный между одноименными полостями нагнетателей, согласно изобретению, в корпусе выполнена сквозная расточка, центробежные нагнетатели установлены с каждого торца расточки соосно друг другу и обращены друг к другу рабочими колесами с образованием между нагнетателями общей входной полости, соединенной с входным патрубком, а двусторонний обратный клапан установлен внутри общей входной полости, при этом двусторонний обратный клапан выполнен в виде установленного неподвижно относительно корпуса кольца с направляющими возвратно-поступательного движения для соосно размещенного в кольце штока, на котором установлены тарели, расположенные с противоположных торцев кольца с возможностью перекрытия зазора между тарелями и соответствующими торцами кольца при крайних положениях штока, и в кольце выполнен выходящий на его внутреннюю поверхность канал, соединяющий входной патрубок с общей входной полостью. Признаки "в корпусе выполнена сквозная расточка, центробежные нагнетатели установлены с каждого торца расточки соосно друг другу и обращены друг к другу рабочими колесами с образованием между нагнетателями общей входной полости, соединенной с входным патрубком, а двусторонний обратный клапан установлен внутри общей входной полости" позволяют снизить радиальные габариты и повысить технологичность изготовления устройства. Признаки же "двусторонний обратный клапан выполнен в виде установленного неподвижно относительно корпуса кольца с направляющими возвратно-поступательного движения для соосно размещенного в кольце штока, на котором установлены тарели, расположенные с противоположных торцев кольца с возможностью перекрытия зазора между тарелями и соответствующими торцами кольца при крайних положениях штока, и в кольце выполнен выходящий на его внутреннюю поверхность канал, соединяющий входной патрубок с общей входной полостью", определяющие конструкцию двустороннего обратного клапана, позволяют обеспечить проток рабочего тела через работающий нагнетатель и исключить обратный переток через резервный нагнетатель, поэтому являются необходимыми для включения в формулу изобретения. Таким образом, изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень". Поскольку заявленное техническое решение может быть применено в конструкции как насосной, так и вентиляторной установки, то в названии изобретения использован обобщающий термин "нагнетательная установка".

На иллюстрации приведен пример конкретного выполнения нагнетательной установки, продольный разрез.

Нагнетательная установка (в данном примере - электронасосный агрегат) содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 выполнена сквозная расточка 4, с каждого торца расточки установлены центробежные нагнетатели 5 и 6 (нагнетатели представляют собой электродвигатели с установленными на их валах рабочими колесами), размещенные соосно друг другу и обращенные друг к другу своими рабочими колесами 7 и 8. Между нагнетателями образована общая входная полость 9. Внутри общей входной полости 9 установлен двусторонний обратный клапан 10, выполненный в виде установленного неподвижно относительно корпуса 1 кольца 11 с направляющими 12 возвратно-поступательного движения для соосно размещенного в кольце 11 штока 13. В данном примере неподвижная установка кольца 11 относительно корпуса 1 обеспечивается его запрессовкой в расточке 4, однако возможны и другие способы установки - например, фиксация кольца 11 пружинными кольцами, установленными в канавках, выполненных на расточке 4. На штоке 13 установлены посредством запрессовки на нем тарели 14 и 15 (возможны и другие способы закрепления тарелей, например, с использованием штифтовых или резьбовых соединений), расположенные с противоположных торцев кольца 11 с возможностью перекрытия зазора между тарелями и соответствующими торцами кольца при крайних положениях штока 13. В кольце 11 выполнен выходящий на его внутреннюю поверхность канал 16, соединяющий входной патрубок 2 с общей входной полостью 9. Входные полости 17 и 18 нагнетателей 5 и 6 объединены с входным патрубком 2 через общую входную полость 9, сообщающуюся с патрубком 2 через канал 16, а выходные полости 19 и 20 нагнетателей 5 и 6 объединены с выходным патрубком 3 через диффузорные каналы 21 и 22. Нагнетательная установка работает следующим образом: при включении электродвигателя одного из нагнетателей (например, нагнетателя 5) он вращает колесо 7. Рабочая жидкость под воздействием колеса 7 поступает из патрубка 2 через канал 16, обратный клапан 10 по зазору между тарелью 14 и верхним (на иллюстрации) торцем кольца 11 в верхнюю часть полости 9 и входную полость 17. Пройдя через рабочее колесо 7, жидкость поступает в выходную полость 19 нагнетателя 5 (выполненную в виде спирального отвода) и далее через диффузорный канал 21 в выходной патрубок 3. Поскольку давление жидкости в патрубке 3 больше, нежели в патрубке 2, а давление в нижней части полости 9, полостях 18, 20 и канале 22 при отсутствии течения жидкости через нагнетатель 6 равно давлению в патрубке 3, то тарель 15 за счет разности этих давлений поджимается к нижнему торцу кольца 11, исключая обратный переток жидкости через резервный нагнетатель 6 в полость 9. При отключении основного нагнетателя 5 и включении резервного 6 он вращает колесо 8, которое создает разрежение в полости 8 и нижней части полости 9, в момент включения нагнетателя 6 изолированной от входного патрубка 2 тарелью 15. За счет разности давлений на торцах тарели 15 она вместе со штоком 13 и тарелью 14 смещается относительно показанного на иллюстрации положения вниз до упора тарели 14 в верхний торец кольца 11. Рабочая жидкость под воздействием колеса 8 поступает из патрубка 2 через канал 16, обратный клапан 10 по зазору между тарелью 15 и нижним торцем кольца 11 в нижнюю часть полости 9 и входную полость 18. Пройдя через рабочее колесо 8, жидкость поступает в выходную полость 20 нагнетателя 6 (выполненную в виде спирального отвода) и далее через диффузорный канал 22 в выходной патрубок 3. Поскольку давление жидкости в патрубке 3 больше, нежели в патрубке 2, а давление в верхней части полости 9, полостях 17, 19 и канале 21 при отсутствии течения жидкости через нагнетатель 5 равно давлению в патрубке 3, то тарель 14 за счет разности этих давлений поджимается к верхнему торцу кольца 11, исключая обратный переток жидкости через основной нагнетатель 5 в полость 9. Величина хода тарелей и штока определяется в основном проходным сечением нагнетателей (в первом приближении можно принять площадь кольцевого зазора между тарелью и кольцом в открытом состоянии равной площади сечения входного или выходного патрубков), и определение хода и диаметра тарелей являются задачей обычного инженерного расчета. За счет выполнения корпуса в виде одной детали с центральной расточкой и расположения нагнетателей соосно в этой расточке существенно снижаются поперечные размеры установки, особенно в направлении, перпендикулярном плоскости сечения на иллюстрации, что существенно облегчает монтаж нагнетательной установки. Вышеописанное выполнение установки существенно повышает технологичность обработки корпуса (выполнение одной базовой сквозной расточки, что позволяет также производить обработку диффузорных каналов с подводом инструмента через торцы этой расточки) и устраняет необходимость выполнения корпуса сборным. Таким образом, в результате использования изобретения наряду с повышением технологичности достигается снижение массы и габаритов, что особенно ценно для изделий космической техники.

Литература:
1. Авторское свидетельство СССР N 155399 по кл. F 04 D 13/14, 1963 г.

2. Патент Российской Федерации N 2013663 по кл. F 04 D 25/10, 1994 г. (прототип).

Нагнетательная установка может быть использована в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники. Нагнетательная установка содержит корпус с входным и выходным патрубками, установленные в нем два центробежных нагнетателя, входные и выходные полости которых объединены соответственно с входным и выходным патрубками, а также двусторонний обратный клапан, установленный между входными полостями нагнетателей. В корпусе выполнена сквозная расточка, центробежные нагнетатели установлены с каждого торца расточки соосно друг с другом и обращены друг к другу рабочими колесами с образованием между нагнетателями общей входной полости, соединенной с входным патрубком. Двусторонний обратный клапан выполнен в виде установленного неподвижно относительно корпуса кольца с направляющими возвратно-поступательного движения для соосно размещенного в кольце штока, на котором установлены тарели, расположенные с противоположных торцев кольца с возможностью перекрытия зазора между тарелями и соответствующими торцами кольца при крайних положениях штока, и в кольце выполнен выходящий на его внутреннюю поверхность канал, соединяющий входной патрубок с общей входной полостью. Такое выполнение установки снижает ее габариты и повышает технологичность конструкции. 1 ил.

Нагнетательная установка, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, установленные в нем два центробежных нагнетателя, входные и выходные полости которых объединены соответственно с входным и выходным патрубками, а также двусторонний обратный клапан, установленный между одноименными полостями нагнетателей, отличающаяся тем, что в корпусе выполнена сквозная расточка, центробежные нагнетатели установлены с каждого торца расточки соосно друг с другом и обращены друг к другу рабочими колесами с образованием между нагнетателями общей входной полости, соединенной с входным патрубком, а двусторонний обратный клапан установлен внутри общей входной полости, при этом двусторонний обратный клапан выполнен в виде установленного неподвижно относительно корпуса кольца с направляющими возвратно-поступательного движения для соосно размещенного в кольце штока, на котором установлены тарели, расположенные с противоположных торцов кольца с возможностью перекрытия зазора между тарелями и соответствующими торцами кольца при крайних положениях штока, и в кольце выполнен выходящий на его внутреннюю поверхность канал, соединяющий входной патрубок с общей входной полостью.