ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2003 года по МПК F04D13/06 F04D29/44 

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий ракетно-космической техники.

Известен электронасосный агрегат (ЭНА), содержащий установленную в корпусе с входным и выходным штуцерами обойму, в которой размещены электродвигатель с рабочими колесами, втулки с расточками и диафрагмы между втулками, а между выходом последнего колеса и отверстием выходного штуцера выполнен диффузор [1] . Диффузор выполнен в виде конусного отверстия в выходном штуцере.

Недостатком такого ЭНА являются значительные радиальные габариты и масса, что является следствием значительной длины выходного штуцера, вызванной расположением в нем диффузора в виде конуса. Этот недостаток весьма серьезно затрудняет компоновку ЭНА в составе контуров терморегулирования космических летательных аппаратов из-за недостатка пространства.

Этого недостатка лишен ЭНА, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, имеющий цилиндрическую оболочку и торцовую стенку, установленные в корпусе электродвигатель с n (n=1, 2, и т.д.) рабочими колесами, а также обойму, в расточке которой, эксцентричной наружной цилиндрической поверхности обоймы, размещены n втулок с расточками под рабочие колеса и n-1 диафрагм между втулками, при этом в обойме выполнен диффузор в виде канавки между выходным отверстием из втулки последней ступени на внутреннюю поверхность обоймы и отверстием выходного штуцера на внутренней поверхности корпуса, выбранный в качестве прототипа [2]. Поперечное сечение канавки диффузора монотонно возрастает от сечения выходного отверстия до сечения отверстия выходного штуцера.

Недостатком такого ЭНА является неудобство монтажа при установке или замене его в составе системы терморегулирования, т.к. входной и выходной штуцеры взаимно перпендикулярны, что вызывает необходимость значительных деформаций подходящих к ЭНА трубопроводов системы терморегулирования и усложняет конструкцию этой системы. Другим недостатком прототипа является значительное гидравлическое сопротивление выходной ветви ЭНА - поток жидкости, вытекающей из ЭНА, претерпевает искривление на угол порядка 180^o в канавке диффузора и последующий резкий поворот на 90^o в выходной штуцер.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение удобства монтажа ЭНА и снижение его гидравлического сопротивления.

Этот результат достигается за счет того, что в известном электронасосном агрегате, содержащем корпус с входным и выходным штуцерами, имеющим цилиндрическую оболочку и торцовую стенку, установленные в корпусе электродвигатель с n (n=1, 2, и т.д.) рабочими колесами, а также обойму, в расточке которой, эксцентричной наружной цилиндрической поверхности обоймы, размещены n втулок с расточками под рабочие колеса и n-1 диафрагм между втулками, при этом в обойме выполнен диффузор между выходным отверстием из втулки последней ступени на внутреннюю поверхность обоймы и отверстием выходного штуцера на внутренней поверхности корпуса с поперечным сечением полости диффузора, монотонно возрастающим от сечения выходного отверстия до сечения отверстия выходного штуцера, причем входной штуцер размещен на торцовой стенке и соосен электродвигателю, согласно изобретению цилиндрическая оболочка и торцовая стенка соединены между собой фланцами, выходной штуцер размещен на торцовой стенке параллельно входному, обойма выполнена разъемной по плоскости, проходящей через ось выходного штуцера и ось выходного отверстия, диффузор выполнен с осью в виде лежащей в указанной плоскости гладкой кривой, один конец которой соосен выходному отверстию, а другой конец соосен выходному штуцеру, при этом центры кривизны для всех точек указанной кривой лежат со стороны входного штуцера по отношению к этой кривой. Поскольку заявленная совокупность существенных признаков позволяет получить указанный технический результат, то заявленное решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 приведен пример конкретного выполнения ЭНА, продольный разрез, на фиг.2 - то же, поперечный разрез по А-А (по срединной плоскости последней ступени ЭНА), на фиг.3 - то же, сечение по плоскости разъема обоймы, повернуто, на фиг.4 и 5 - сечения диффузора возле его начала и окончания.

Электронасосный агрегат содержит сборный корпус 1, имеющий цилиндрическую оболочку 2 и торцовую стенку 3, соединенные между собой фланцами посредством винтов 4. На торцовой стенке 3 выполнены параллельные друг другу входной 5 и выходной 6 штуцеры. В корпусе 1 установлен электродвигатель 7 с n (n= 2) рабочими колесами 8 и 9 и обойма 10 с эксцентричной по отношению к наружной цилиндрической поверхности обоймы расточкой 11. В расточке 11 размещены две втулки 12 и 13 с расточками под рабочие колеса 8 и 9 соответственно и одна диафрагма 14 между втулками. Входной штуцер 5 соосен электродвигателю 7. Обойма 10 выполнена разъемной по плоскости 15, делящей ее на части 16 и 17, и фиксируется от проворота внутри цилиндрической оболочки 2 тем, что установленная в ней втулка 13 базируется также в отверстии детали 2. Эта фиксация может быть осуществлена и другими средствами, например установкой штифта между деталями 2 и 16, поэтому приведенная на иллюстрациях фиксация не отражена в формуле изобретения. В обойме 10 выполнен диффузор 18 между отверстием 19 выходного штуцера 6 на внутренней поверхности торцовой стенки 3 корпуса 1 и выходным отверстием 20 из втулки 13 последней ступени на внутреннюю поверхность обоймы 10. Плоскость 15 проходит через ось 21 выходного штуцера 6 и ось 22 выходного отверстия 20. Поперечное сечение полости диффузора 18 выполнено монотонно возрастающим от сечения выходного отверстия 20 до сечения отверстия 19 выходного штуцера 6, что проиллюстрировано на фиг.4 и 5. Диффузор 18 выполнен с осью в виде гладкой кривой 23, размещенной в плоскости 15, один конец 24 этой кривой соосен выходному отверстию 20, а другой конец 25 соосен выходному штуцеру 6. Центры кривизны для всех точек кривой 23 лежат со стороны входного штуцера 5 по отношению к этой кривой - сверху и правее ее на фиг.3. Последнее условие обеспечивает монотонность изменения кривой 23 и отсутствие точек перегиба на ней. Соосность одного конца 24 кривой 23 выходному отверстию 20, а другого конца 25 - выходному штуцеру 6 обеспечивают изменение угла наклона кривой 23 на 90^o, а вышеописанное расположение центров кривизны обеспечивает исключение промежуточных противоположнонаправленных изгибов кривой 23 между ее концами.

Электронасосный агрегат работает следующим образом: при включении электродвигателя 7 он вращает установленные на своем валу колеса 8 и 9. Жидкость из входного штуцера 5, проходя последовательно через рабочие колеса 8 и 9, поступает через выходное отверстие 20 в диффузор 18. При течении жидкости через диффузор часть ее кинетической энергии преобразуется в энергию давления, т.к. поперечное сечение диффузора увеличивается с продвижением от одного конца 24 к другому концу 25. Монотонность изменения кривой 23 и отсутствие точек перегиба на ней, обеспечиваемое тем, что центры кривизны для всех точек кривой 23 лежат по одну сторону этой кривой, со стороны штуцера 5, позволяет минимизировать гидравлические потери в диффузоре, т.к. суммарный угол поворота потока жидкости составляет 90^o. В конце диффузора 18 жидкость поступает в отверстие 19 штуцера 6 и далее - в гидравлическую сеть (не показана). Нужная степень расширения сечения диффузора, соответствующая известным рекомендациям [3], обеспечивается программой обработки диффузора 18 в деталях 16 и 17 на фрезерном станке. В формуле изобретения упомянуто n рабочих колес, поскольку все признаки, касающиеся выполнения диффузора, относятся к последнему колесу и не зависят от количества колес. В примере конкретного выполнения приведен частный случай при n=2. При установке или замене ЭНА в составе системы терморегулирования параллельность входного и выходного штуцеров позволяет избежать деформаций подходящих к ЭНА трубопроводов системы терморегулирования, т.к. монтаж ЭНА осуществляют перемещением ЭНА в направлении, параллельном осям штуцеров. Это упрощает конструкцию этой системы за счет возможности устранения из нее компенсирующих узлов. Кроме того, в результате использования изобретения существенно снижается гидравлическое сопротивление выходной ветви ЭНА - поток жидкости, вытекающей из ЭНА, претерпевает искривление только на угол 90^o вместо двух изгибов в прототипе: порядка 180^o в канавке диффузора и на 90^o при переходе в выходной штуцер.

Достигнутые преимущества - повышение удобства монтажа ЭНА и снижение его гидравлического сопротивления - позволяет рекомендовать заявленное изобретение к внедрению в изделиях космической техники.

Литература
1. Патент Российской Федерации 2042053, МПК F 04 D 1/06, 1995 г.

2. Патент Российской Федерации 2162548, МПК F 04 D 13/06, 2001 г.

Изобретение может быть использовано в системах терморегулирования изделий ракетно-космической техники. Электронасосный агрегат содержит корпус с входным и выходным штуцерами, цилиндрической оболочкой и торцовой стенкой. В корпусе установлены электродвигатель с n (n=1, 2, и т.д.) рабочими колесами и обойма с расточкой. В расточке обоймы размещены n втулок с расточками под рабочие колеса и n-1 диафрагм между втулками. В обойме выполнен диффузор между выходным отверстием из втулки последней ступени на внутреннюю поверхность обоймы и отверстием выходного штуцера на внутренней поверхности корпуса с поперечным сечением полости диффузора, монотонно возрастающим от сечения выходного отверстия до сечения отверстия выходного штуцера. Входной штуцер размещен на торцовой стенке и соосен с электродвигателем. Цилиндрическая оболочка и торцовая стенка соединены между собой фланцами, выходной штуцер размещен на торцовой стенке параллельно входному. Обойма выполнена разъемной по плоскости, проходящей через ось выходного штуцера и ось выходного отверстия. Диффузор выполнен с осью в виде лежащей в указанной плоскости гладкой кривой, один конец которой соосен с выходным отверстием, а другой - с выходным штуцером. Центры кривизны для всех точек указанной кривой лежат со стороны входного штуцера по отношению к этой кривой. Изобретение направлено на повышение удобства монтажа агрегата и снижение его гидравлического сопротивления. 5 ил.

Электронасосный агрегат, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, имеющий цилиндрическую оболочку и торцовую стенку, установленные в корпусе электродвигатель с n (n=1, 2, и т.д.) рабочими колесами, а также обойму, в расточке которой, эксцентричной наружной цилиндрической поверхности обоймы, размещены n втулок с расточками под рабочие колеса и n-1 диафрагм между втулками, при этом в обойме выполнен диффузор между выходным отверстием из втулки последней ступени на внутреннюю поверхность обоймы и отверстием выходного штуцера на внутренней поверхности корпуса с поперечным сечением полости диффузора, монотонно возрастающим от сечения выходного отверстия до сечения отверстия выходного штуцера, причем входной штуцер размещен на торцовой стенке и соосен с электродвигателем, отличающийся тем, что цилиндрическая оболочка и торцовая стенка соединены между собой фланцами, выходной штуцер размещен на торцовой стенке параллельно входному, обойма выполнена разъемной по плоскости, проходящей через ось выходного штуцера и ось выходного отверстия, диффузор выполнен с осью в виде лежащей в указанной плоскости гладкой кривой, один конец которой соосен с выходным отверстием, а другой конец соосен с выходным штуцером, при этом центры кривизны для всех точек указанной кривой лежат со стороны входного штуцера по отношению к этой кривой.