ДУБЛИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ
DUPLICATED ELECTRICALLY DRIVEN PUMP UNIT

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, снабженный входным и выходным патрубками, установленные в сквозной расточке корпуса с его противоположных концов два центробежных электронасоса, входные полости которых сообщены с входным патрубком, а выходные полости сообщены с выходным патрубком, а также установленный между входными полостями центробежных электронасосов двусторонний обратный клапан в виде вкладыша и установленного в последнем переключающего элемента, при этом отверстие входного патрубка выполнено выходящим в сквозную расточку корпуса [Патент РФ №2143593 по кл. F04D 13/14, 1999 г.].
Недостатком этого ЭНА являются низкие антикавитационные качества ЭНА, что вызвано повышенным гидравлическим сопротивлением входного тракта.
Этих недостатков лишен выбранный в качестве прототипа дублированный ЭНА, содержащий корпус, снабженный входным и выходным патрубками, установленные в корпусе с его противоположных концов два центробежных электронасоса, входные полости которых сообщены с входным патрубком, а выходная полость каждого электронасоса сообщена с выходным патрубком через переводную канавку и Т-образный канал двустороннего обратного клапана, а также размещенный в сквозной полости Т-образного канала переключающий элемент двустороннего обратного клапана [Патент РФ №2357104 по кл. F04D 13/14, 2009 г. - Прототип]. Двусторонний обратный клапан выполнен во вкладыше в виде диска, размещенного с упором своими торцами в торцы центробежных электронасосов.
Недостатком этого ЭНА является низкая технологичность, вызванная, во-первых, необходимостью выполнения переводных каналов на внутренней поверхности корпуса, что связано с необходимостью использования низкопроизводительного метода электроэрозионной обработки, и, во-вторых, невозможностью независимой установки каждого из электронасосов в корпусе из-за того, что упор их торцов производится в торцы размещенного между ними диска. Поэтому окончательная установка всех деталей центробежных электронасосов достигается только тогда, когда установлены оба электронасоса, что затрудняет контроль правильности установки пакета деталей каждого электронасоса из-за того, что диск не имеет жесткой фиксации к корпусу в осевом направлении, так как со всех сторон окружен герметичным корпусом. Единственно возможным местом установки такого фиксатора, не нарушающего герметичности корпуса, могут быть только внутренние поверхности входного либо выходного патрубка, однако, поскольку их диаметры жестко определены диаметром условного прохода гидросистемы, в которую установлен дублированный ЭНА, установка фиксатора приведет к сужению сечения одного из этих патрубков и соответственно к увеличению гидравлических потерь. Выполнение же диска заодно с корпусом невозможно из-за необходимости размещения внутри диска двустороннего обратного клапана, полностью изолированного от окружающей ЭНА среды.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение технологичности дублированного ЭНА без увеличения его габаритов.
Этот результат достигается за счет того, что в известном дублированном ЭНА, содержащем корпус, снабженный входным и выходным патрубками, установленные в корпусе с его противоположных концов два центробежных электронасоса, входные полости которых сообщены с входным патрубком, а выходная полость каждого электронасоса сообщена с выходным патрубком через переводную канавку и Т-образный канал двустороннего обратного клапана, а также размещенный в сквозной полости Т-образного канала переключающий элемент двустороннего обратного клапана, согласно изобретению, корпус выполнен составным из двух частей, на внешней части корпуса с входным и выходным патрубками выполнена сквозная расточка, ось которой перпендикулярна осям патрубков, а внутренняя часть корпуса выполнена в виде кругового цилиндра с наружным диаметром, равным диаметру сквозной расточки внешней части корпуса, с каждого торца кругового цилиндра выполнена расточка для размещения одного из электронасосов, а Т-образный канал двустороннего обратного клапана выполнен в перемычке между двумя расточками, при этом переводные канавки выполнены на наружной поверхности внутренней части корпуса, а между внешней и внутренней частями корпуса установлен фиксатор их взаимного углового положения. Таким образом, обеспечивается как высокопроизводительная обработка переводных канавок фрезеровкой, так и независимая установка каждого электронасоса в корпус, что повышает технологичность ЭНА. При этом габариты корпуса не увеличиваются.
На фиг.1 приведен пример конкретного выполнения дублированного ЭНА, продольный разрез, на фиг.2, 3, 4 - то же, поперечные разрезы по А-А, Б-Б, В-В, на фиг.5 - то же, продольный разрез по Г-Г, показаны только части корпуса ЭНА, переключающий элемент и седла, остальные детали и сборочные единицы условно не показаны.
Дублированный электронасосный агрегат содержит сборный (составной из двух частей) корпус 1, снабженный входным 2 и выходным 3 патрубками, выполненными на внешней части 4 корпуса 1. В сквозной расточке 5 внешней части 4 корпуса 1, ось которой перпендикулярна осям патрубков 2 и 3, размещена внутренняя часть 6 корпуса 1, которая выполнена в виде кругового цилиндра с наружным диаметром, равным диаметру сквозной расточки 5. С каждого из торцов кругового цилиндра выполнены расточки 7 и 8, в которых с противоположных концов дублированного ЭНА установлены центробежные электронасосы 9 и 10 соответственно. Каждый из центробежных электронасосов 9 и 10 содержит соответственно электродвигатель 11 и 12, установленное на его валу рабочее колесо 13 и 14, проставку 15 и 16, проставку 17 и 18 и спиральный отвод 19 и 20, последний выполнен разрезным исходя из требований собираемости. В данном примере конкретного выполнения каждый из центробежных электронасосов выполнен одноступенчатым, однако в общем случае он может быть выполнен из нескольких последовательно соединенных между собой ступеней, что не влияет на реализацию изобретения. Входные полости 21 и 22 центробежных электронасосов 9 и 10 соответственно сообщены с входным патрубком 2, а выходные полости 23 и 24 центробежных электронасосов 9 и 10 соответственно сообщены с выходным патрубком 3. В перемычке 25 между двумя расточками 7 и 8 установлен двусторонний обратный клапан 26 в виде размещенного в сквозной полости 27 Т-образного канала 28, который выполнен в перемычке 25, переключающего элемента 29, выполненного в виде шарика. Глухая полость 30 канала 28 выполнена перпендикулярно сквозной полости 27 и сообщается с ней через ряд отверстий 31. Отверстие входного патрубка 2 выполнено выходящим в сквозную расточку 5 внешней части 4 корпуса 1. В перемычке 25 выполнено отверстие 32, сообщающее входные полости 21 и 22 с входным патрубком 2 через выполненные в перемычке 25 каналы 33 и 34 соответственно. Выходные полости 23 и 24 сообщены с выходным патрубком 3 через переводные канавки 35 и 36 соответственно и Т-образный канал 28 двустороннего обратного клапана 26. Переводные канавки 35 и 36 выполнены на наружной поверхности внутренней части 6 корпуса 1, в данном примере конкретного исполнения сквозные, однако могут быть и глухими, сообщающимися с выходными полостями 23 и 24 через отверстия. Отверстие выходного патрубка 3 выполнено выходящим в сквозную расточку 5 и сообщающимся с глухой полостью 30 канала 28. Между внешней 4 и внутренней 6 частями корпуса установлен фиксатор 37 их взаимного углового положения, размещенный в аксиальных пазах вышеупомянутых частей корпуса 1.
Переводные канавки 35 и 36 сообщают выходные полости 23 и 24 соответственно с выходами 38 и 39 соответственно сквозной полости 27 канала 28 на наружную цилиндрическую поверхность части 6 корпуса 1. Поперечное сечение каждой канавки 35 и 36 выполнено расширяющимся соответственно от выходной полости 23 и 24 соответственно до выхода 38 и 39 соответственно, т.к. канавки 35 и 36 выполняют роль диффузора, в котором часть кинетической энергии жидкости преобразуется в энергию статического давления. Нужная для этого преобразования степень расширения сечения канавок хорошо изучена и известна, см., например, в "Лопастные насосы", под ред. В.А.Зимницкого и В.А.Умова, Л., "Машиностроение", Ленинградское отделение, 1986, стр.63. Переключающий элемент 29, выполненный в виде шарика, может перемещаться под воздействием сил давления в сквозной полости 27 между запрессованными в этой полости конусными седлами 40 и 41. Переключающий элемент может быть выполнен и в другом исполнении, например установленная между двумя седлами тарель на штоке, поэтому в формуле изобретения употребляется обобщающий признак «переключающий элемент». В таком случае полости 27 и 30 могут сообщаться друг с другом непосредственно, а не как в данном примере конкретного исполнения, через ряд отверстий 31 приведенная в примере конструкция позволяет обеспечить невозможность выпадения шарика из полости 27 после запрессовки седел 40 и 41. Фиксация деталей 15, 17, 19, а также 16, 18, 20 от проворота осуществляется фиксаторами 42 и 43 соответственно, размещенными в аксиальных пазах вышеупомянутых деталей и части 6 корпуса 1.
ЭНА работает следующим образом: при включении одного из электродвигателей (например, электродвигатель 12 центробежного электронасоса 10) он вращает рабочее колесо 14. Электродвигатель 11 центробежного электронасоса 9 при этом не работает. Жидкость через входной патрубок 2, отверстие 32, отверстие 34 и входную полость 22 поступает на вход и далее на периферию рабочего колеса 14, затем через выходную полость 24 поступает в канавку 36, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию статического давления, и далее - в выход 39 сквозной полости 27 на наружную цилиндрическую поверхность части 6 корпуса 1. Далее жидкость поступает внутрь сквозной полости 27, затем через отверстия 31 в глухую полость 30 Т-образного канала 28 и выходной патрубок 3. При этом шарик - переключающий элемент 29 двустороннего обратного клапана 26 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого центробежным электронасосом 10, поджат к седлу 40 - это положение показано на фиг.2 - и перекрывает проток жидкости изнутри сквозной полости 27 через неработающий в данный момент центробежный электронасос 9 во входной патрубок 2. При отказе или выработке ресурса центробежного электронасоса 10 его выключают и включают центробежный электронасос 9. Электродвигатель 11 вращает рабочее колесо 13. Электродвигатель 12 центробежного электронасоса 10 при этом не работает. Жидкость через входной патрубок 2, отверстие 32, отверстие 33 и входную полость 21 поступает на вход и далее на периферию рабочего колеса 13, затем через выходную полость 23 поступает в канавку 35, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию статического давления, и далее - в выход 38 сквозной полости 27 на наружную цилиндрическую поверхность части 6 корпуса 1. Далее жидкость поступает внутрь сквозной полости 27. Под воздействием статического давления жидкости, создаваемого центробежным электронасосом 9, переключающий элемент 29 переместится из положения, показанного на фиг.2, в противоположное до упора в седло 41. Затем через отверстия 31 жидкость поступит в глухую полость 30 и выходной патрубок 3. При этом шарик - переключающий элемент 29 двустороннего обратного клапана 26 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого центробежным электронасосом 9, поджат к седлу 41 и перекрывает проток жидкости изнутри сквозной полости 27 через неработающий в данный момент центробежный электронасос 10 во входной патрубок 2. Полости 27 и 30 Т-образного канала 28 названы «сквозной» и «глухой», по отношению к части 6 корпуса 1 сквозная полость пересекает эту деталь полностью, а глухая выходит только с одной стороны. Признак же «Т-образный канал» поясняет, что обе полости гидравлически соединены через отверстия 31, как в приведенных иллюстрациях или непосредственно, в случае выполнения двустороннего обратного клапана в виде тарели на штоке, перемещающейся по направляющим в седлах.
В результате использования изобретения повышается технологичность ЭНА, т.к. выполнение переводных канавок на наружной поверхности внутренней части корпуса устраняет необходимость использования низкопроизводительного метода электроэрозионной обработки и не требует приобретения дорогостоящего оборудования, для такой обработки канавки в предложенном изобретении могут обрабатываться на универсальном или программном фрезерном станке. Также облегчается установка центробежных электронасосов во внутреннюю часть корпуса, поскольку обеспечивается возможность независимой установки каждого из электронасосов в корпус, т.к. упор их торцов производится в торцы перемычки внутренней части корпуса, что устраняет взаимовлияние одного электронасоса на другой. Это облегчает контроль правильности установки пакета деталей каждого электронасоса. При этом установка фиксатора углового взаимного положения частей корпуса не приводит к сужению сечения одного из патрубков и соответственно не увеличивает гидравлические потери. Поскольку указанные преимущества достигаются без увеличения как радиальных, так и осевых габаритов ЭНА, то заявленное изобретение особенно ценно для изделий космической техники, характеризующихся весьма малыми располагаемыми объемами под компоновку оборудования.