ДУБЛИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ
DOUBLED ELECTRIC 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 с входным и выходным патрубками, в котором установлены два центробежных электронасоса, при этом входные полости электронасосов сообщены с входным патрубком, а выходные полости сообщены с выходным патрубком через двусторонний обратный клапан, установленный между диффузорами электронасосов (КРАЕВ М.В. и др. Малорасходные насосы авиационных и космических систем. М.: Машиностроение, 1985, с.20, рис.1.12).
Недостатком этого ЭНА являются низкая технологичность конструкции ЭНА, так как размещение двустороннего обратного клапана требует применения сварочных операций, а также повышенный радиальный габарит, вызванный наличием протяженных конических диффузоров в каждом электронасосе.
Этих недостатков лишен наиболее близкий к изобретению дублированный 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 одноименными 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 (RU 2143593 С1, 27.09.1999).
Недостатком этого ЭНА являются низкие антикавитационные качества ЭНА, что вызвано повышенным гидравлическим сопротивлением входного тракта, что, в частности, отмечено в кн. БОБКОВА А.В. Центробежные насосы систем терморегулирования космических аппаратов. Владивосток, Дальнаука, 2003, с.196, абзац 4.
Задачей изобретения является повышение антикавитационных качеств дублированного ЭНА без увеличения его габаритов.
Технический результат достигается за счет того, что в известном дублированном ЭНА, содержащем 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 одноименными 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, согласно изобретению вкладыш выполнен в виде диска, контактирующего своей наружной цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью сквозной расточки корпуса, в диске выполнены сквозное радиальное отверстие, первая радиальная расточка, сообщающаяся со сквозным радиальным отверстием в его средней части, и вторая радиальная расточка, при этом отверстие выходного патрубка выполнено выходящим в сквозную расточку корпуса и сообщающимся с первой радиальной расточкой, а отверстие входного патрубка выполнено сообщающимся со второй радиальной расточкой, на внутренней поверхности сквозной расточки корпуса выполнены две канавки, каждая из которых сообщает выход одного из центробежных электронасосов с одним из выходов сквозного радиального отверстия на наружную цилиндрическую поверхность диска, причем поперечное сечение каждой канавки выполнено расширяющимся от выхода из центробежного электронасоса до выхода сквозного радиального отверстия на наружную цилиндрическую поверхность диска, диск размещен в сквозной расточке корпуса с упором своими торцами в торцы центробежных электронасосов, а со стороны каждого из торцев диска выполнены отверстия, сообщающие входные полости центробежных электронасосов со второй радиальной расточкой, при этом переключающий элемент размещен в сквозном радиальном отверстии. Таким образом, двусторонний обратный клапан размещен между выходными полостями центробежных электронасосов, и за счет этого устранено дополнительное гидравлическое сопротивление на входе ЭНА, что приводит к повышению его антикавитационных качеств.
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.1, на фиг.5 - то же, продольный разрез по Г-Г, показан только корпус ЭНА, остальные детали и сборочные единицы условно не показаны.
Дублированный электронасосный агрегат содержит корпус 1, снабженный входным 2 и выходным 3 патрубками. В сквозной расточке 4 корпуса 1 с его противоположных концов установлены два центробежных электронасоса 5 и 6. Каждый из центробежных электронасосов 5 и 6 содержит соответственно электродвигатель 7 и 8, установленное на его валу рабочее колесо 9 и 10, проставку 11 и 12, проставку 13 и 14 и спиральный отвод 15 и 16, 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 17 и 18 центробежных электронасосов 5 и 6 соответственно сообщены с входным патрубком 2, а выходные полости 19 и 20 центробежных электронасосов 5 и 6 соответственно сообщены с выходным патрубком 3. Между одноименными (по данному изобретению - выходными 19 и 20) полостями центробежных электронасосов 5 и 6 также установлен двусторонний обратный клапан 21, состоящий из вкладыша в виде диска 22 и установленного в последнем переключающего элемента 23, выполненного в виде шарика. Отверстие входного патрубка 2 выполнено выходящим в сквозную расточку 4 корпуса 1. Вкладыш в виде диска 22 контактирует своей наружной цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью сквозной расточки 4 корпуса 1, в диске 22 выполнены сквозное радиальное отверстие 24, первая радиальная расточка 25, сообщающаяся со сквозным радиальным отверстием 24 в его средней части через ряд отверстий 26, и вторая радиальная расточка 27. Отверстие выходного патрубка 3 выполнено выходящим в сквозную расточку 4 корпуса 1 и сообщающимся с первой радиальной расточкой 25, а отверстие входного патрубка 2 выполнено сообщающимся со второй радиальной расточкой 27. Диск 22 размещен в сквозной расточке 4 корпуса 1 с упором своими торцами 28 и 29 в торцы центробежных электронасосов 5 и 6 соответственно. Со стороны каждого из торцев 28 и 29 диска 22 выполнены соответственно отверстия 30 и 31, сообщающие входные полости 17 и 18 центробежных электронасосов 5 и 6 со второй радиальной расточкой 27. На внутренней поверхности сквозной расточки 4 корпуса 1 выполнены две канавки 32 и 33, каждая из которых сообщает выход одного из центробежных электронасосов 5 и 6 соответственно с одним из выходов 34 и 35 сквозного радиального отверстия 24 на наружную цилиндрическую поверхность диска 22. Поперечное сечение каждой канавки 32 и 33 выполнено расширяющимся соответственно от выхода из центробежного электронасоса 5 и 6 до выхода 34 и 35 сквозного радиального отверстия 24 на наружную цилиндрическую поверхность диска 22, т.к. канавки 32 и 33 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 кн. Лопастные насосы. Под ред. В.А.Зимницкого и В.А.Умова, Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1986, с.63. Канавки 32 и 33 выполняются методом электроэрозионной обработки. Переключающий элемент 23 размещен в сквозном радиальном отверстии 24, в котором также запрессованы конусные седла 36 и 37. Переключающий элемент может быть выполнен и в другом исполнении, например, в виде установленной между двумя седлами тарели на штоке. Фиксация деталей с 11 по 16 включительно, а также диска 22 от проворота осуществляется фиксатором 38, размещенным в аксиальных пазах вышеупомянутых деталей и корпуса 1.
ЭНА работает следующим образом: при включении одного из электродвигателей (например, электродвигатель 8 центробежного электронасоса 6) он вращает рабочее колесо 10. Электродвигатель 7 центробежного электронасоса 5 при этом не работает. Жидкость через входной патрубок 2, вторую радиальную расточку 27, отверстие 31 и входную полость 18 поступает на вход и далее на периферию рабочего колеса 10, затем через выходную полость 20 поступает в канавку 33, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию статического давления, и далее - в выход 35 сквозного радиального отверстия 24 на наружную цилиндрическую поверхность диска 22. Далее жидкость поступает внутрь сквозного радиального отверстия 24, затем через отверстия 26 в первую радиальную расточку 25 и выходной патрубок 3. При этом шарик - переключающий элемент 23 двустороннего обратного клапана 21 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого центробежным электронасосом 6, поджат к седлу 36 - это положение показано на фиг.2 перекрывает проток жидкости изнутри сквозного радиального отверстия 24 через неработающий в данный момент центробежный электронасос 5 во входной патрубок 2. При отказе или выработке ресурса центробежного электронасоса 6 его выключают и включают центробежный электронасос 5. Электродвигатель 7 вращает рабочее колесо 9. Электродвигатель 8 центробежного электронасоса 6 при этом не работает. Жидкость через входной патрубок 2, вторую радиальную расточку 27, отверстие 30 и входную полость 17 поступает на вход и далее на периферию рабочего колеса 9, затем через выходную полость 19 поступает в канавку 32, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию статического давления, и далее - в выход 34 сквозного радиального отверстия 24 на наружную цилиндрическую поверхность диска 22. Далее жидкость поступает внутрь сквозного радиального отверстия 24. Под воздействием статического давления жидкости, создаваемого центробежным электронасосом 5, переключающий элемент 23 переместится из положения, показанного на фиг.2 в противоположное - до упора в седло 37. Затем через отверстия 26 жидкость поступит в первую радиальную расточку 25 и выходной патрубок 3. При этом шарик - переключающий элемент 23 двустороннего обратного клапана 21 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого центробежным электронасосом 5, поджат к седлу 37 и перекрывает проток жидкости изнутри сквозного радиального отверстия 24 через неработающий в данный момент центробежный электронасос 6 во входной патрубок 2. Первая радиальная расточка 25 сообщена со сквозным радиальным отверстием 24 не непосредственно, а с помощью ряда отверстий 26, чтобы избежать попадания шарика в первую радиальную расточку. Однако это не является обязательным для реализации изобретения и поэтому не нашло отражения в формуле изобретения - например, при выполнении переключающего элемента в виде тарели на штоке, установленной между двумя седлами, можно непосредственно сообщать расточку 25 с отверстием 24.
В результате использования изобретения двусторонний обратный клапан размещен между выходными полостями центробежных электронасосов, и за счет этого устранено дополнительное гидравлическое сопротивление на входе ЭНА, что приводит к повышению его антикавитационных качеств. Поскольку это достигается 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.