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 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.]. Двусторонний обратный клапан выполнен во вкладыше в виде диска, размещенного с упором своими торцами в торцы центробежных электронасосов. Недостатком этого ЭНА является его значительное гидравлическое сопротивление.
Этих недостатков лишен выбранный в качестве прототипа дублированный ЭНА, содержащий составной из двух частей корпус, внешняя часть которого снабжена входным и выходным патрубками и сквозной расточкой, ось которой перпендикулярна осям патрубков, а внутренняя часть которого имеет вид кругового цилиндра с наружным диаметром, равным диаметру сквозной расточки внешней части корпуса, фиксатор взаимного положения частей корпуса, установленные в расточках внутренней части корпуса с его противоположных концов два центробежных электронасоса, входные полости которых сообщены с входным патрубком через аксиальную полость в перемычке между расточками внутренней части корпуса и радиальное отверстие во внутренней части корпуса, соосное входному патрубку, размещенный в Т-образном канале перемычки между двумя расточками внутренней части корпуса двусторонний обратный клапан, при этом выходная полость каждого электронасоса сообщена с соответствующим отверстием сквозной полости Т-образного канала через переводную канавку на внутренней части корпуса, а глухая полость Т-образного канала сообщена с выходным патрубком [Патент РФ №2511788 по кл. F04D 13/06, 2014 г.].
Недостатком этого ЭНА является его низкая вибропрочность, вызванная отсутствием в его конструкции фиксатора осевого положения частей корпуса между собой - там есть только фиксатор углового положения. Поскольку центробежные электронасосы установлены на внутренней части корпуса, между торцами внешней части корпуса и фланцами электродвигателей электронасосов обязательно существует зазор, вызванный наличием допусков на изготовление деталей, поскольку отсутствие этого зазора (т.е. в случае, если бы фланцы электродвигателей электронасосов упирались в торцы внешней части корпуса) привело бы к возможности осевого перемещения проставок и спиральных отводов, изменению торцевых зазоров этих деталей и рабочих колес и ухудшению энергетических характеристик ЭНА. Наличие же зазора между торцами внешней части корпуса и фланцами электродвигателей электронасосов дает возможность незначительных (в пределах этого зазора) осевых смещений между частями корпуса, что на определенных частотах вибрационных воздействий, неизбежно возникающих при работе двигателей изделий авиационной и особенно ракетной техники, может привести к резонансному усилению вибраций и отказу элементов конструкции ЭНА, в первую очередь - электродвигателей. Другим недостатком этого ЭНА является низкая технологичность, что вызвано конструкцией фиксатора углового положения частей корпуса, который размещен между их цилиндрическими поверхностями на участке между уплотнениями, что создает значительные трудности при сборке, чтобы не повредить уплотнения.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение вибропрочности и технологичности.
Этот результат достигается за счет того, что в известном дублированном ЭНА, содержащем составной из двух частей корпус, внешняя часть которого снабжена входным и выходным патрубками и сквозной расточкой, ось которой перпендикулярна осям патрубков, а внутренняя часть которого имеет вид кругового цилиндра с наружным диаметром, равным диаметру сквозной расточки внешней части корпуса, фиксатор взаимного положения частей корпуса, установленные в расточках внутренней части корпуса с ее противоположных концов два центробежных электронасоса, входные полости которых сообщены с входным патрубком через аксиальную полость в перемычке между расточками внутренней части корпуса и радиальное отверстие во внутренней части корпуса, соосное входному патрубку, размещенный в Т-образном канале перемычки между двумя расточками внутренней части корпуса двусторонний обратный клапан, при этом выходная полость каждого электронасоса сообщена с соответствующим отверстием сквозной полости Т-образного канала через переводную канавку на внутренней части корпуса, а глухая полость Т-образного канала сообщена с выходным патрубком, согласно изобретению на внутренней поверхности входного патрубка со стороны сквозной расточки внешней части корпуса выполнена расточка с диаметром, равным диаметру радиального отверстия, в стенке радиального отверстия выполнена проточка, в которой установлено пружинное стопорное кольцо, а фиксатор взаимного положения частей корпуса выполнен в виде втулки с наружным диаметром, равным диаметру радиального отверстия, размещенной в расточке входного патрубка и радиальном отверстии между торцевой стенкой расточки и торцом пружинного стопорного кольца, при этом аксиальная полость выполнена с поперечным сечением, охватывающим поперечное сечение как втулки, так и пружинного стопорного кольца.
На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения дублированного ЭНА, продольный разрез, на фиг. 2 - то же, поперечный разрез по А-А.
Дублированный электронасосный агрегат содержит составной из двух частей корпус 1, внешняя часть 2 которого снабжена входным 3 и выходным 4 патрубками и сквозной расточкой 5, ось которой перпендикулярна осям патрубков 3 и 4. Внутренняя часть 6 корпуса 1 имеет вид кругового цилиндра с наружным диаметром, равным диаметру сквозной расточки 5 внешней части 2 корпуса 1. В расточках 7 и 8 внутренней части 6 корпуса 1 установлены с ее противоположных концов два центробежных электронасоса 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 3 через аксиальную полость 23 в перемычке 24 между расточками 7 и 8 внутренней части 6 корпуса 1 и радиальное отверстие 25 во внутренней части 6 корпуса 1, соосное входному патрубку 2. В перемычке 24 выполнен Т-образный канал 26, в котором размещен двусторонний обратный клапан 27, в виде размещенного в сквозной полости 28 Т-образного канала 26 переключающего элемента 29, выполненного в виде тарели на штоке. Выходные полости 30 и 31 электронасосов 9 и 10 соответственно через переводные канавки 32 и 33 соответственно на внутренней части 6 корпуса 1 сообщены с отверстиями 34 и 35 соответственно сквозной полости 28 Т-образного канала 26. Глухая полость 36 Т-образного канала 26 выполнена перпендикулярно сквозной полости 28 и сообщается с ней, а с другого конца - сообщена с выходным патрубком 4. Переключающий элемент 29, выполненный в виде тарели на штоке, может перемещаться под воздействием сил давления в сквозной полости 28 между запрессованными в этой полости седлами 37 и 38. На внутренней поверхности входного патрубка 3 со стороны сквозной расточки 5 внешней части 2 корпуса 1 выполнена расточка 39 с диаметром, равным диаметру радиального отверстия 25, в стенке радиального отверстия 25 выполнена проточка 40, в которой установлено пружинное стопорное кольцо 41. В расточке 39 входного патрубка 3 и радиальном отверстии 25 между торцевой стенкой 42 расточки 39 и торцом 43 пружинного стопорного кольца 41 установлен фиксатор взаимного положения частей 2 и 6 корпуса 1, который выполнен в виде втулки 44 с наружным диаметром, равным диаметру радиального отверстия. Аксиальная полость 23 выполнена с поперечным сечением, охватывающим поперечное сечение как втулки 44, так и пружинного стопорного кольца 41.
ЭНА работает следующим образом: при включении одного из электродвигателей (например, электродвигатель 11 центробежного электронасоса 9) он вращает рабочее колесо 13. Электродвигатель 12 центробежного электронасоса 10 при этом не работает. Жидкость через входной патрубок 3, радиальное отверстие 25, аксиальную полость 23 и входную полость 21 поступает на вход и далее на периферию рабочего колеса 13, затем через выходную полость 30 поступает в переводную канавку 32 и далее - в отверстие 34 сквозной полости 28, затем в глухую полость 36 Т-образного канала 26 и выходной патрубок 4. При этом тарель на штоке - переключающий элемент 29 двустороннего обратного клапана 27 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого центробежным электронасосом 9, поджат к седлу 38 - это положение показано на фиг. 2 - и перекрывает проток жидкости изнутри сквозной полости 28 через неработающий в данный момент центробежный электронасос 10 во входной патрубок 3. При отказе или выработке ресурса центробежного электронасоса 9 его выключают и включают центробежный электронасос 10. Электродвигатель 12 вращает рабочее колесо 14. Электродвигатель 11 центробежного электронасоса 9 при этом не работает. Жидкость через входной патрубок 3, радиальное отверстие 25, аксиальную полость 23 и входную полость 22 поступает на вход и далее на периферию рабочего колеса 14, затем через выходную полость 31 поступает в переводную канавку 33 и далее - в отверстие 35 сквозной полости 28. Под воздействием статического давления жидкости, создаваемого центробежным электронасосом 10, переключающий элемент 29 переместится из положения, показанного на фиг. 2, в противоположное - до упора в седло 37. Затем жидкость поступит в глухую полость 36 Т-образного канала 26 и выходной патрубок 4, при этом переключающий элемент 29 перекрывает проток жидкости изнутри сквозной полости 28 через неработающий в данный момент центробежный электронасос 9 во входной патрубок 3. Полости 28 и 36 Т-образного канала 26 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. Неизменность взаимного положения частей 2 и 6 корпуса 1 обеспечивается фиксатором их взаимного положения - втулкой 44, которая, касаясь своей наружной поверхностью внутренних поверхностей расточки 39 и радиального отверстия 25, обеспечивает их неизменное положение как в угловом, так и в аксиальном направлениях. Сама же втулка 44 удерживается в неизменном положении упором своих торцов в торцевую стенку 42 расточки 39 и торец 43 пружинного стопорного кольца 41. Признак «аксиальная полость выполнена с поперечным сечением, охватывающим поперечное сечение как втулки, так и пружинного стопорного кольца» необходим для того, чтобы обеспечить возможность установки втулки 44 и пружинного стопорного кольца 41 изнутри части 2 корпуса через аксиальную полость 23.
В результате использования изобретения повышается вибропрочность ЭНА, т.к. взаимное расположение частей 2 и 6 корпуса 1 точно зафиксировано втулкой 44. Повышается и технологичность ЭНА, поскольку наружный диаметр втулки 44 и диаметры расточки 39 и радиального отверстия 25 могут быть выполнены токарной обработкой с высокой точностью, а монтаж втулки 44 и пружинного стопорного кольца 41 никоим образом не затрагивает состояние уплотнений между частями 2 и 6 корпуса 1. 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.