ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ
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 электронасосный агрегат (ЭНА), содержащий корпус, установленные в нем электродвигатель и двухопорный вал насоса с рабочим колесом, связанный с валом электродвигателя (DE 1653721 А1, 23.12.1971). Недостатком этого ЭНА является низкий ресурс, что вызвано установкой вала электродвигателя непосредственно внутри отверстия вала насоса и сопровождается значительными нагрузками на подшипники этих валов, возникающими из-за их несоосности, неизбежно возникающей вследствие допусков на размеры и отклонения форм и поверхностей деталей.
Этого недостатка частично лишен выбранный в качестве прототипа ЭНА, содержащий корпус, установленные в нем электродвигатель и двухопорный вал насоса, по крайней мере, с одним рабочим колесом, связанный с валом электродвигателя через компенсирующую муфту (WO 9220926 А1, 26.11.1992). Втулка компенсирующей муфты установлена на валу электродвигателя, а торсионный вал муфты размещен в полости вала насоса и соединен с ним свободным концом. В противоположном от электродвигателя конце вала насоса установлен фиксатор осевого положения рабочих колес.
Недостатком этого ЭНА также является недостаточный ресурс, т.к. хотя нагрузки на подшипники валов насоса и электродвигателя снижены за счет введения компенсирующей муфты ее торсионный вал выполнен достаточно коротким и, соответственно, жестким на изгиб. В процессе работы для компенсации несоосности не происходит изгиба торсионного вала, а происходит его перекос, что приводит к быстрому износу его концов, входящих в фигурные отверстия на втулке компенсирующей муфты и в валу насоса. Кроме того, в конструкции отсутствует точная осевая фиксация компенсирующей муфты, что приводит к возможности незначительных осевых перемещений втулки компенсирующей муфты относительно вала электродвигателя, а также торсионного вала относительно втулки и вала насоса, что также способствует износу трущихся поверхностей и снижению ресурса.
Задачей изобретения является повышение ресурса ЭНА без увеличения его габаритов.
Технический результат достигается за счет того, что в известном ЭНА, содержащем корпус, установленные в нем электродвигатель и двухопорный вал насоса, по крайней мере, с одним рабочим колесом, связанный с валом электродвигателя через компенсирующую муфту, втулка которой установлена на валу электродвигателя, а торсионный вал, который размещен в полости вала насоса и соединен с ним свободным концом, и фиксатор осевого положения рабочих колес, установленный в противоположном от электродвигателя конце вала насоса, согласно изобретению втулка выполнена заодно с торсионным валом, вал насоса выполнен выступающим за входной торец наиболее удаленного от электродвигателя рабочего колеса, на выступающем конце вала насоса выполнена наружная резьба, а полость вала насоса выполнена сквозной, фиксатор осевого положения рабочих колес выполнен в виде гайки, установленной на наружной резьбе выступающего конца вала насоса, при этом гайка, вал насоса и торсионный вал соединены вместе посредством штифтового соединения.
На чертеже приведен пример конкретного выполнения ЭНА, продольный разрез.
Электронасосный агрегат содержит сборный корпус 1, снабженный входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 установлены электродвигатель 4 и двухопорный вал 5 насоса, по крайней мере, с одним рабочим колесом 6, размещенный в подшипниках 7 и 8 и связанный с валом 9 электродвигателя 4 через компенсирующую муфту 10, состоящую из втулки 11, выполненной заодно с торсионным валом 12. Втулка 11 компенсирующей муфты 10 установлена на валу 9 электродвигателя 4, а торсионный вал 12 компенсирующей муфты 10 размещен в полости 13 вала 5 насоса, которая выполнена сквозной, и соединен с ним свободным концом 14. Вал 5 насоса выполнен выступающим за входной торец 15 наиболее удаленного от электродвигателя 4 рабочего колеса 6. ЭНА также содержит фиксатор осевого положения рабочих колес, выполненный в виде гайки 16, установленный в противоположном от электродвигателя 4 конце 17 вала 5, выступающем за входной торец 15. На выступающем конце 17 вала 5 насоса выполнена наружная резьба 18, на которой установлена гайка 16. Гайка 16, вал 5 насоса и торсионный вал 12 соединены вместе посредством штифтового соединения - штифта 19, размещенного в совместно обработанных отверстиях деталей 16, 5 и 12. Герметизация корпуса обеспечивается неподвижными уплотнениями 20 и 21, отделение электродвигателя 4 от перекачиваемой жидкости обеспечивается неподвижным уплотнением 22 и подвижным торцовым уплотнением 23.
ЭНА работает следующим образом: при включении электродвигателя 4 его вал 9 приводит во вращение втулку 11 и выполненный с ней заодно торсионный вал 12 компенсирующей муфты 10. Свободный конец 14 торсионного вала 12 передает крутящий момент через штифт 19 на вал 5 насоса и далее - на установленное на последнем рабочее колесо 6, которое перекачивает жидкость. При этом существующая несоосность между валами 5 и 9 выбирается за счет упругой деформации изгиба торсионного вала 12. Так как последний имеет значительную длину, то радиальные усилия, возникающие в местах контакта торсионного вала 12 с валом 5 и втулки 11 с валом 9 незначительны и не приводят к повышенному износу подшипников 7 и 8, а также подшипников электродвигателя 4. Поскольку отсутствуют перемещения конца 14 торсионного вала относительно вала 5 и втулки 10 относительно вала 9, то устраняется износ этих поверхностей. Штифт 19 выступает здесь и как фиксатор осевого положения компенсирующей муфты 10, и как стопор гайки 16 от самоотвинчивания. В данном примере конкретного исполнения на валу 5 установлено одно рабочее колесо 6, однако для реализации изобретения несущественно количество колес. Также не всегда является необходимым наличие уплотнений 22 и 23 - например, при применении в качестве электродвигателя 4 серийно выпускаемых бесконтактных электродвигателей в виде ротора с постоянным магнитом, отделенного от статора тонкостенной металлической перегородкой.
В результате использования изобретения повышается ресурс ЭНА без увеличения его габаритов за счет устранения взаимных перемещений деталей ЭНА и вызванного этим износа трущихся поверхностей. Повышение ресурса особенно ценно для изделий космической техники, характеризующихся значительной стоимостью доставки сменного оборудования и трудностью замены выработавших ресурс агрегатов.