ДУБЛИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2008 года по МПК F04D13/14 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах терморегулирования изделий авиационной и космической техники, а также в других областях техники.

Известен дублированный электронасосный агрегат (ЭНА), содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, установленные в нем два электронасоса, входные полости которых объединены с входным штуцером, а их выходные полости через обратные клапаны связаны с выходным штуцером (SU 155399 А, 01.08.1963). Недостатками этого ЭНА являются значительные габариты и масса, что является следствием наличия двух обратных клапанов, а также наличие общего корпуса наряду с корпусами электронасосов.

Этих недостатков лишен выбранный в качестве прототипа дублированный ЭНА, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, в котором установлены два центробежных электронасоса, при этом входные полости электронасосов сообщены с входным штуцером, а выходные полости сообщены с выходным штуцером через двусторонний обратный клапан, установленный между диффузорами электронасосов (Краев М.В., Лукин В.А., Овсянников Б.В. Малорасходные насосы авиационных и космических систем. Москва, Машиностроение, 1985, с.18, 19, рис.1.11).

Недостатками этого ЭНА являются повышенные радиальные габариты, что вызвано, во-первых, условием расположения электронасосов параллельно рядом и ограничивает минимальный размер в плоскости осей электронасосов двумя диаметрами фланцев соседствующих электродвигателей. Во-вторых, повышенный габарит между диффузорами электронасосов, измеренный вдоль оси двустороннего обратного клапана, обусловлен размерами самого обратного клапана. И, в-третьих, значительный габарит вдоль оси выходного штуцера вызван тем, что диффузоры электронасосов направлены параллельно выходному штуцеру. Так как длина диффузоров определяется минимизацией гидравлических потерь в нем, то конусность диффузоров не может быть произвольно увеличена (длина диффузоров не может быть произвольно уменьшена), и этим определяется значительный габарит в направлении выходного штуцера. В современных космических летательных аппаратах, характеризующихся высокой насыщенностью разнообразными системами и агрегатами, ЭНА, выполненные по конструктивной схеме прототипа, находят крайне ограниченное применение. Снижение радиальных габаритов ЭНА при сохранении их энергетических параметров является крайне актуальной задачей. Другим недостатком конструкции прототипа является применение в ней рабочих колес разного вращения, что компенсирует момент от вращения насосов при их совместной работе, но снижает технологичность изготовления, т.к. рабочие колеса не унифицированы.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является снижение радиальных габаритов и повышение технологичности дублированного ЭНА.

Технический результат достигается за счет того, что в известном дублированном ЭНА, содержащем корпус, снабженный входным и выходным штуцерами, установленные в расточках корпуса два центробежных электронасоса, оси валов электродвигателей которых параллельны, входные полости электронасосов сообщены с входным штуцером, а выходные полости - с выходным штуцером через двусторонний обратный клапан, установленный между диффузорами электронасосов в цилиндрической полости корпуса, согласно изобретению центробежные электронасосы установлены с размещением торцов валов их электродвигателей в противоположные стороны, фланцы электродвигателей центробежных электронасосов присоединены к противоположным торцам фланца корпуса, а ось цилиндрической полости корпуса размещена параллельно осям валов электродвигателей центробежных электронасосов.

На фиг.1 приведен пример конкретного выполнения дублированного электронасосного агрегата, главный вид, на фиг.2 - то же, продольный разрез по А-А, на фиг.3, 4, 5, 6 - то же, поперечные разрезы по Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д соответственно, при этом сечения корпусов электродвигателей условно заштрихованы, как твердотельная деталь.

Дублированный ЭНА содержит корпус 1, снабженный входным 2 и выходным 3 штуцерами. В расточках 4 и 5 корпуса 1 установлены два центробежных электронасоса 6 и 7 соответственно. Центробежные электронасосы 6 и 7 содержат электродвигатели 8 и 9 соответственно, оси валов 10 и 11 которых параллельны, установленные на этих валах рабочие колеса 12 и 13 соответственно, а также улитки 14 и 15 и проставки 16 и 17 соответственно. Входные полости 18 и 19 центробежных электронасосов 6 и 7 соответственно сообщены с входным штуцером 2 посредством выполненных в корпусе 1 методом электроэрозионной обработки каналов 20 и 21. Центробежные электронасосы 6 и 7 установлены с размещением торцов 22 и 23 валов 10 и 11 их электродвигателей 8 и 9 в противоположные стороны. Фланцы 24 и 25 электродвигателей 8 и 9 центробежных электронасосов 6 и 7 присоединены к противоположным торцам фланца 26 корпуса 1. В корпусе 1 выполнена цилиндрическая полость 27, ось которой размещена параллельно осям валов 10 и 11 электродвигателей 8 и 9 центробежных электронасосов 6 и 7. В цилиндрической полости 27 установлен двусторонний обратный клапан 28, выполненный в виде штока 29 с тарелью 30, установленного в запрессованных в полость 27 седлах 31 и 32. Двусторонний обратный клапан 28 установлен между диффузорами 33 и 34 электронасосов 6 и 7. Каналы 20 и 21 выходят в расточку 35, являющуюся продолжением отверстия входного штуцера 2. К корпусу 1 в торцах цилиндрической полости 27 приварены заглушки 36, что необходимо для монтажа в цилиндрической полости 27 двустороннего обратного клапана 28. Выходные полости 37 и 38 центробежных электронасосов 7 и 6 соответственно сообщены диффузорами 34 и 33 соответственно с выходным штуцером 3 через двусторонний обратный клапан 28. В данном примере центробежные электронасосы выполнены одноступенчатыми, однако в общем случае они могут быть выполнены из нескольких последовательно соединенных между собой ступеней. Рабочие колеса 12 и 13, а также улитки 14 и 15 и проставки 16 и 17 выполнены идентичными (разные позиционные обозначения на иллюстрациях присвоены идентичным деталям во избежание неясностей при описании работы устройства).

Дублированный ЭНА работает следующим образом. При включении электродвигателя одного из центробежных электронасосов - например, электродвигателя 9 центробежного электронасоса 7 - он вращает установленное на валу 11 рабочее колесо 13 против часовой стрелки, смотря по фиг.3 и 4. Электродвигатель 8 центробежного электронасоса 6 при этом не работает. Жидкость через входной штуцер 2, канал 21 и входную полость 19 поступает на рабочее колесо 13, затем в выходную полость 37 и через диффузор 34, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию статического давления в цилиндрическую полость 27 и выходной штуцер 3. При этом тарель 30 двустороннего обратного клапана 28 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого центробежным электронасосом 7, поджата к седлу 32 и перекрывает проток жидкости из цилиндрической полости 27 через диффузор 33 и неработающий в данный момент центробежный электронасос 6 во входной штуцер 2. Иллюстрация на фиг.2 показывает положение двустороннего обратного клапана 28 именно для описанного выше функционирования ЭНА. При отказе или выработке ресурса центробежного электронасоса 7 его выключают и включают центробежный электронасос 6. Электродвигатель 8 центробежного электронасоса 6 вращает установленное на валу 10 рабочее колесо 12 по часовой стрелке, смотря по фиг.5. Электродвигатель 9 центробежного электронасоса 7 при этом не работает. Жидкость через входной штуцер 2, канал 20 и входную полость 18 поступает на рабочее колесо 12, затем в выходную полость 38 и через диффузор 33, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию статического давления - в цилиндрическую полость 27 и выходной штуцер 3. При этом тарель 30 двустороннего обратного клапана 28 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого центробежным электронасосом 7, поджата к седлу 31 и перекрывает проток жидкости из цилиндрической полости 27 через диффузор 34 и неработающий в данный момент центробежный электронасос 7 во входной штуцер 2. В случае необходимости увеличения энергетических параметров ЭНА - например, при нештатных ситуациях - включают оба центробежных электронасоса 6 и 7. Жидкость при этом перекачивается каждым из центробежных электронасосов 6 и 7, тарель 30 устанавливается в среднее положение между седлами 31 и 32. Так как колеса 12 и 13 идентичны друг другу и вращаются с одинаковой угловой скоростью в противоположных направлениях, то суммарный реактивный момент от вращения электродвигателей 8 и 9 на корпусе 1 равен нулю. В результате использования изобретения снижаются радиальные габариты двухступенчатого ЭНА. Так, в направлении в плоскости осей электронасосов 6 и 7 (т.е. вдоль вертикальной оси на фиг.1, 3) минимально возможный габаритный размер может быть снижен за счет сближения фланцев электронасосов и их некоторого перекрытия, т.к. эти фланцы размещены в разных плоскостях. Например, при использовании электродвигателей БК-2524 с диаметром фланца 75 мм и диаметром посадочной части 50 мм минимально возможный размер в указанном направлении для прототипа составлял 150 мм, а для заявленной конструкции он может быть снижен до 140 мм, т.е. на 7%. Существенно снижен размер в этом же направлении в зоне расположения двустороннего обратного клапана, т.к. ось его теперь параллельна осям электронасосов. Снижен также радиальный габарит в направлении выходного штуцера, т.к. ось двустороннего обратного клапана приближена к плоскости осей электродвигателей за счет наклонного по отношению к оси выходного штуцера расположения диффузоров электронасосов при сохранении их длины. Достигнуто снижение габаритов без какого-либо изменения геометрии проточной части насосов, за счет чего сохранены энергетические параметры и к.п.д. ЭНА особенно ценные для изделий космической техники, характеризующихся весьма малыми располагаемыми объемами под компоновку оборудования. Кроме того, использование в обоих центробежных электронасосах идентичных деталей повышает технологичность их производства.

Изобретение может быть использовано в системах терморегулирования изделий авиационной и космической техники. Дублированный электронасосный агрегат содержит корпус с входным и выходным штуцерами, установленные в расточках корпуса два центробежных электронасоса, оси валов электродвигателей которых параллельны, и двусторонний обратный клапан. Клапан установлен между диффузорами электронасосов в цилиндрической полости корпуса. Центробежные электронасосы установлены с размещением торцов валов их электродвигателей в противоположные стороны. Фланцы электродвигателей присоединены к противоположным торцам фланца корпуса, а ось цилиндрической полости корпуса размещена параллельно осям валов электродвигателей насосов. Изобретение направлено на снижение радиальных габаритов и повышение технологичности. 6 ил.

Дублированный электронасосный агрегат, содержащий корпус, снабженный входным и выходным штуцерами, установленные в расточках корпуса два центробежных электронасоса, оси валов электродвигателей которых параллельны, входные полости электронасосов сообщены с входным штуцером, а выходные полости - с выходным штуцером через двусторонний обратный клапан, установленный между диффузорами электронасосов в цилиндрической полости корпуса, отличающийся тем, что центробежные электронасосы установлены с размещением торцев валов их электродвигателей в противоположные стороны, фланцы электродвигателей центробежных электронасосов присоединены к противоположным торцам фланца корпуса, а ось цилиндрической полости корпуса размещена параллельно осям валов электродвигателей центробежных электронасосов.