ДУБЛИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2020 года по МПК F04D13/14 

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

Известен дублированный электронасосный агрегат (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 (М.В. Краев, В.А. Лукин, Б.В. Овсянников, "Малорасходные насосы авиационных и космических систем", М., "Машиностроение", 1985, стр. 20, рис. 1.12). Недостатком этого ЭНА являются низкая надежность, а также низкая точность изготовления из-за изменения положения входного и выходного штуцеров в процессе приварки штуцеров к корпусу.

Этих недостатков лишен выбранный в качестве прототипа дублированный ЭНА, содержащий корпус, снабженный входным и выходным штуцерами, установленные в сквозной расточке корпуса с его противоположных концов два центробежных электронасоса, входные полости которых сообщены с входным штуцером, а выходные полости сообщены с выходным штуцером через двусторонний обратный клапан, установленный между диффузорами электронасосов в цилиндрической полости корпуса, и имеющий вид тарели, закрепленной на штоке, находящемся в центральных отверстиях первого и второго седел, неподвижно установленных в цилиндрической полости корпуса, а выходы диффузоров сообщены с цилиндрическую полостью корпуса (патент Российской федерации №2329401, МПК: F04D 13/14, 2007 г.).

Недостатком этого дублированного ЭНА является низкая технологичность его сборки, поскольку каждое из седел надо фиксировать в цилиндрической полости корпуса, после чего устанавливать две заглушки с противоположных сторон цилиндрической полости и приваривать их. Поскольку установка седел в цилиндрической полости является особо ответственной операцией (в случае неверной установки нарушится работоспособность двустороннего обратного клапана), то значителен и объем технического контроля -проверяется установка обоих седел.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение технологичности сборки дублированного ЭНА.

Технически 1 результат достигается за счет того, что в известном дублированном ЭНА, содержащем корпус, снабженный входным и выходным штуцерами, установленные в сквозной расточке корпуса с его противоположных концов два центробежных электронасоса, входные полости которых сообщены с входным штуцером, а выходные полости сообщены с выходным штуцером через двусторонний обратный клапан, установленный между диффузорами электронасосов в цилиндрической полости корпуса, и имеющий вид тарели, закрепленной на штоке, находящемся в центральных отверстиях первого и второго седел, неподвижно установленных в цилиндрической полости корпуса, а выходы диффузоров сообщены с цилиндрическую полостью корпуса, согласно изобретению, цилиндрическая полость корпуса выполнена глухой и двухступенчатой с диаметрами ступеней D и d<D, ступень диаметром d прилегает к дну глухой полости, а ступень диаметра D выполнена со стороны открытого торца этой полости, седла выполнены с наружным диаметром, равным диаметру большей ступени, первое седло установлено с упором в торец между ступенями, между первым и вторым седлами с упором в их торцы установлена дистанционная втулка с наружным диаметром D и внутренним диаметром

d₁>D_т+2δ, где δ - значение максимально возможного радиального смещения штока в центральных отверстиях седел от соосного цилиндрической полости положения, a D_т - наружный диаметр тарели, и на дистанционной втулке выполнены пазы для прохода жидкости в выходной штуцер.

На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения дублированного электронасосного агрегата, продольный разрез, на фиг. 2 - то же, поперечный разрез по А-А.

Дублированный электронасосный агрегат содержит корпус 1, снабженный входным 2 и выходным 3 штуцерами. В сквозной расточке 4 корпуса 1 с его противоположных концов установлены два центробежных электронасоса 5 и 6. Входные полости 7 и 8 электронасосов сообщены с входным штуцером 2, а выходные полости 9 и 10 сообщены с выходным штуцером 3 через двусторонний обратный клапан 11, установленный между диффузорами 12 и 13 электронасосов в цилиндрической полости 14 корпуса 1. Двусторонний обратный клапан 11 имеет вид тарели 15, закрепленной на штоке 16, находящемся в центральных отверстиях первого 17 и второго 18 седел, неподвижно установленных в цилиндрической полости 14 корпуса 1. Выходы 19 и 20 диффузоров 12 и 13 соответственно сообщены с цилиндрическую полостью 14 корпуса 1. Цилиндрическая полость 14 корпуса 1 выполнена глухой и двухступенчатой с диаметрами ступеней D и d<D, ступень 21 диаметром d прилегает к дну 22 глухой полости 14, а ступень 23 диаметра D выполнена со стороны открытого торца 24 этой полости. Седла 17 и 18 выполнены с наружным диаметром, равным диаметру D большей ступени 23, первое седло 17 установлено с упором в торец 25 между ступенями 21 и 23. Между первым 17 и вторым 18 седлами с упором в их торцы установлена дистанционная втулка 26 с наружным диаметром D и внутренним диаметром

d₁>D_т+2δ, где δ - значение максимально возможного радиального смещения штока 16 в центральных отверстиях седел 17 и 18 от соосного цилиндрической полости 14 положения, a D_т - наружный диаметр тарели 15. На дистанционной втулке 26 выполнены пазы 27 для прохода жидкости в выходной штуцер 3. Технологические отверстия корпуса 1, предназначенные для подвода режущего инструмента при изготовлении диффузоров 12 и 13, заглушены заглушками 28, в цилиндрическую полость 14 со стороны ее открытого торца 24 также установлена заглушка 29, приваренная к корпусу 1. Второе седло 18 фиксируется в осевом положении посредством пружинного кольца 30, установленного в канавке на поверхности цилиндрической полости 14. Каждый из электронасосов 5 и 6 содержит электродвигатель 31 с установленным на его валу рабочим колесом 32, а также неподвижно установленную в корпусе 1 улитку 33. Дистанционная втулка 26 запрессована в корпусе 1 в положении, при котором один из ее пазов 27 охватывает отверстие выходного штуцера 3.

ЭНА работает следующим образом: при включении электродвигателя 31 электронасоса 5 он вращает его рабочее колесо 32 в направлении по часовой стрелке на фиг. 2. Электродвигатель 31 электронасоса 6 при этом не работает. Жидкость через входной штуцер 1, входную полость 7 электронасоса 5 поступает на периферию его рабочего колеса 32, затем через выходную полость 9 в улитке 33 поступает в конический диффузор 12, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию статического давления, и далее - в цилиндрическую полость 14 в зоне его ступени 21 и в выходной штуцер 3, через паз 27 дистанционной втулки 26. При этом тарель 15 двустороннего обратного клапана 11 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого электронасосом 5, поджата к второму седлу 18 (как показано на фиг. 1) и перекрывает проток жидкости через неработающий в данный момент электронасос 6 во входной штуцер 1. При отказе или выработке ресурса электронасоса 5 его выключают и включают электронасос 6. Электродвигатель 31 электронасоса 6 вращает его рабочее колесо 32. Жидкость через входной штуцер 1, входную полость 8 электронасоса 6 поступает на периферию его рабочего колеса 32, затем через выходную полость 10 в улитке 33 поступает в конический диффузор 13, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию статического давления, и далее - в цилиндрическую полость 14 в зоне его ступени 23 и в выходной штуцер 3, через паз 27 дистанционной втулки 26. При этом тарель 15 двустороннего обратного клапана 11 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого электронасосом 6, подожмется к первому седлу 17 и перекроет проток жидкости через неработающий в данный момент электронасос 5 во входной штуцер 1. Неизменное положение паза 27 относительно отверстия выходного штуцера 3 обеспечивается запрессовкой дистанционной втулки 26 в цилиндрическую полость 14. Наиболее просто это осуществляется в процессе тепловой сборки - корпус 1 нагревают, а дистанционную втулку 26 охлаждают, в результате чего в сопряжении втулки с корпусом образуется зазор за счет теплового расширения корпуса и теплового сжатия дистанционной втулки. Возможны и другие способы фиксации углового положения паза 27 - например, установка фиксатора в виде шарика в лунку на наружной поверхности дистанционной втулки 26 и паз на внутренней поверхности цилиндрической полости 14, при этом дистанционную втулку 26 устанавливают по скользящей посадке. Условие «d₁>D_т+2δ» необходимо для обеспечения отсутствия касания тарелью 15 внутренней поверхности дистанционной втулки 26, поскольку обычно посадку штока 16 в отверстиях седел 17 и 18 делают с зазором для обеспечения беззазорного прилегания тарели 15 к седлам 17 или 18 и отсутствия возможности заклинивания штока 16 в отверстиях седел 17 и 18. Значение δ определяется конструктором в зависимости от размеров штока 16 и отверстий седел 17 и 18, допусков на эти размеры и значений отклонений форм поверхностей методами обычного проектирования и расчета. Осевая фиксация седла 18 пружинным кольцом 30 также не является единственным способом - возможна фиксация седла 18 за счет его прессовой посадки - но при любом способе фиксации седла 18 она (фиксация седла 18) однозначно подтверждает и фиксацию седла 17, которое через дистанционную втулку 26 поджато к торцу 25 между ступенями 21 и 23.

В результате использования изобретения существенно повышается технологичность его сборки, поскольку вместо независимой фиксации двух седел в прототипе достаточно установить седло 17 до упора в торец 25, установить с упором в седло 17 дистанционную втулку 26, установить шток 16 в отверстие седла 17 и установить седло 18 с упором в дистанционную втулку 26, после чего установить пружинное кольцо 30. Очевидно, что все эти операции выполняются без каких-либо измерений положения деталей, что упрощает сборку, и финальная установка пружинного кольца 30 свидетельствует о правильной установке как седла 17, так и седла 18. Снижается значителен и объем технического контроля - проверяется установка только седла 18 - если оно установлено верно, что подтверждается установкой пружинного кольца в канавке на поверхности цилиндрической полости 14, то и седло 17 установлено верно - в противном случае кольцо 30 не зашло бы в канавку. Также вдвое снижается объем работ при установке заглушек - вместо двух заглушек, закрывающих обратный клапан в прототипе - устанавливается только одна заглушка 29. Указанное повышение технологичности сборки позволяет рекомендовать заявленную конструкцию дублированного ЭНА к применению в изделиях космической техники.

Изобретение может быть использовано в системах терморегулирования изделий космической техники. Дублированный электронасосный агрегат содержит корпус с входным и выходным штуцерами и установленные в нем два центробежных электронасоса. Выходные полости электронасосов сообщены с выходным штуцером через двусторонний обратный клапан. Клапан установлен между диффузорами электронасосов в цилиндрической полости корпуса и имеет вид тарели, закрепленной на штоке. Шток находится в центральных отверстиях первого и второго седел. Выходы диффузоров сообщены с цилиндрической полостью корпуса. Цилиндрическая полость корпуса выполнена глухой и двухступенчатой с разными диаметрами ступеней. Ступень меньшего диаметра прилегает к дну глухой полости, а большего – выполнена со стороны открытого торца. Наружные диаметры седел равны диаметру большей ступени. Первое седло установлено с упором в торец между ступенями. Между седлами с упором в их торцы установлена дистанционная втулка с пазами для прохода жидкости в выходной штуцер. Изобретение направлено на повышение технологичности сборки. 2 ил.

Дублированный электронасосный агрегат, содержащий корпус, снабженный входным и выходным штуцерами, установленные в сквозной расточке корпуса с его противоположных концов два центробежных электронасоса, входные полости которых сообщены с входным штуцером, а выходные полости сообщены с выходным штуцером через двусторонний обратный клапан, установленный между диффузорами электронасосов в цилиндрической полости корпуса и имеющий вид тарели, закрепленной на штоке, находящемся в центральных отверстиях первого и второго седел, неподвижно установленных в цилиндрической полости корпуса, а выходы диффузоров сообщены с цилиндрической полостью корпуса, отличающийся тем, что цилиндрическая полость корпуса выполнена глухой и двухступенчатой с диаметрами ступеней D и d<D, ступень диаметром d прилегает к дну глухой полости, а ступень диаметра D выполнена со стороны открытого торца этой полости, седла выполнены с наружным диаметром, равным диаметру большей ступени, первое седло установлено с упором в торец между ступенями, между первым и вторым седлами с упором в их торцы установлена дистанционная втулка с наружным диаметром D и внутренним диаметром d₁>D_т+2δ, где δ - значение максимально возможного радиального смещения штока в центральных отверстиях седел от соосного цилиндрической полости положения, a D_т - наружный диаметр тарели, и на дистанционной втулке выполнены пазы для прохода жидкости в выходной штуцер.