МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ
MULTI-STAGE ELECTRIC PUMPING UNIT

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники.
Известен многоступенчатый электронасосный агрегат (ЭНА), содержащий корпус, электродвигатель, три рабочих колеса и направляющие аппараты, размещенные между ними (Малюшенко В.В. Динамические насосы. Москва, Машиностроение, 1984, лист 49, рис.124). Недостатком этого ЭНА является секционная конструкция, что приводит к наличию большого числа уплотнений между внутренней полостью и атмосферой и повышению вероятности утечки.
Этого недостатка лишен многоступенчатый ЭНА, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленную в нем и контактирующую с ним своей наружной цилиндрической поверхностью обойму, в расточке которой размещены электродвигатель и n (n=2) рабочих колес, а также контактирующие с ее внутренней цилиндрической поверхностью втулки с полостями для размещения рабочих колес и диафрагмы между втулками, расположенные в обойме n-1 переводных каналов, сообщающих выход каждого предыдущего и вход в каждое последующее рабочее колесо, выбранный в качестве ближайшего аналога (RU 2042053 C1, 20.08.1995). Следует отметить, что в иллюстрациях к RU 2042053 C1 в явном виде не показаны фиксаторы углового положения, но их наличие является обязательным для любого многоступенчатого ЭНА.
Недостатком такого ЭНА являются значительные радиальные габариты и масса ЭНА, вызванные значительной толщиной обоймы, которая складывается из глубины винтовой канавки и толщины стенки между дном канавки и расточкой обоймы. Первая составляющая определяется исходя из сечения винтовой канавки, которое, в свою очередь, определяется расходом ЭНА и, соответственно, не может быть произвольно уменьшено. Вторая составляющая определяется условием прочности детали при обработке, и ее величина также не может быть снижена далее определенного значения, по достижении которого могут начаться прорывы, выпучивание материала обоймы при фрезеровании винтовой канавки. Еще одним недостатком аналога является сложность конструкции, так как непосредственный контроль зазоров между втулками, диафрагмой и рабочими колесами может быть осуществлен через отверстия в обойме, специально выполненные для этой цели, что удорожает изготовление ЭНА.
Техническим результатом, достигаемым с помощью изобретения, является снижение радиальных габаритов и массы ЭНА и упрощение конструкции.
Этот результат достигается за счет того, что в известном многоступенчатом ЭНА, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, установленную в нем и контактирующую с ним своей наружной цилиндрической поверхностью обойму, в расточке которой размещены электродвигатель и n [n=2, 3 и т.д.] рабочих колес, а также контактирующие с ее внутренней цилиндрической поверхностью втулки с полостями для размещения рабочих колес и диафрагмы между втулками, расположенные в обойме n-1 переводных каналов, сообщающих выход каждого предыдущего и вход в каждое последующее рабочее колесо, и фиксаторы углового положения втулок и диафрагм относительно обоймы, согласно изобретению переводные каналы выполнены в виде сквозных пазов, выполненных между внутренней и наружной цилиндрическими поверхностями обоймы, в расточке выполнен упор для одной из крайних втулок, а фиксаторы углового положения выполнены в виде штифтов, размещенных во втулках, диафрагмах и упоре расточки обоймы, при этом штифты размещены внутри внутренней цилиндрической поверхности обоймы. Выполнение переводных каналов в виде сквозных пазов позволяет снизить радиальные габариты и массу ЭНА (за счет уменьшения толщины обоймы на величину толщины стенки между дном канавки и расточкой обоймы по сравнению с прототипом) и упростить конструкцию, т.к. непосредственный контроль зазоров между втулками, диафрагмой и рабочими колесами может быть осуществлен непосредственно через сквозные пазы, что устраняет необходимость в выполнении специальных отверстий для контроля.
На фиг.1. приведен пример конкретного выполнения ЭНА, продольный разрез, на фиг.2 - то же, поперечное сечение в месте размещения колеса первой ступени ЭНА, на фиг.3 - то же, поперечное сечение в месте размещения колеса второй ступени ЭНА, на фиг.4 - то же, поперечное сечение в месте входа во вторую ступень ЭНА.
Многоступенчатый ЭНА содержит корпус 1 с входным штуцером 2. В корпусе 1 установлена обойма 3, контактирующая с ним своей наружной цилиндрической поверхностью 4. В расточке 5 обоймы 3 размещены электродвигатель 6, на валу которого установлены рабочие колеса 7 и 8, а также контактирующие с внутренней цилиндрической поверхностью 9 обоймы 3 втулки 10 и 11 с полостями 12 и 13 соответственно для размещения рабочих колес 7 и 8 и диафрагма 14. Обойма 3 присоединена к электродвигателю и корпусу посредством винтовых соединений (не показаны). В обойме 3 расположен переводной канал 15, выполненный в виде сквозного паза между ее внутренней и наружной цилиндрическими поверхностями 9, 4 и сообщающий выход 16 рабочего колеса 7 с входом 17 в рабочее колесо 8. В расточке 5 выполнен упор 18 для втулки 11. ЭНА также содержит фиксаторы 19 и 20 углового положения втулок 10 и 11 и диафрагмы 14 относительно обоймы 3, выполненные в виде штифтов 21 и 22, размещенные в отверстиях втулки 11 и пазах упора 18 (штифт 21) и втулки 11 и диафрагмы 14 (штифт 22). При этом штифты 21 и 22 размещены внутри внутренней цилиндрической поверхности 9 обоймы 3. Втулки 10, 11 и диафрагма 14 поджаты к упору 18 посредством гайки 23. Обойма 3 и электродвигатель 6 присоединены к корпусу 1 винтами 24. Корпус 1 также снабжен выходным патрубком 25, в котором выполнен диффузор 26. Фиксаторы 19 и 20 обеспечивают неизменность углового положения втулок 10 и 11 и диафрагмы 14 относительно обоймы 3. Размещение штифтов 21 и 22 с одной стороны в отверстиях, а с другой стороны в пазах позволяет обеспечить собираемость ЭНА (если бы штифты были размещены с двух сторон в отверстиях, неминуемо бы возникла проблема их совмещения).
Электронасосный агрегат работает следующим образом: при включении электродвигателя 6 он вращает рабочие колеса 7 и 8, установленные на его валу. Жидкость через входной штуцер 2 поступает на вход рабочего колеса 7. Далее жидкость поступает на периметр втулки 10 и через выход 16 рабочего колеса 7 - в переводной канал 15, выполненный в виде сквозного паза. В собранном ЭНА этот переводной канал снаружи ограничен внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 11, изнутри - наружными цилиндрическими поверхностями втулок 10 и 11 и диафрагмы 14. В местах прохождения переводного канала 15 на поверхностях этих деталей (благодаря расположению штифтов внутри внутренней цилиндрической поверхности обоймы) нет никаких отверстий, поэтому жидкость практически без утечек (утечки по зазорам между цилиндрическими поверхностями 4 и 9 и корпусом 1, втулками 10 и 11 и диафрагмой 14 пренебрежимо малы, т.к. радиальные зазоры между этими деталями составляют несколько десятков мкм, т.е. практически являются капиллярными) поступает на вход 17 рабочего колеса 8, на периметр втулки 11 и в диффузор 26 выходного патрубка 25. Выполнение переводного канала в виде сквозного паза позволяет также осуществлять при сборке ЭНА непосредственный контроль зазоров между втулками, диафрагмой и рабочими колесами, через сквозной паз - в собранном ЭНА (до монтажа обоймы в корпус) торцовые стыки между втулками 10, 11 и диафрагмой 14, а также зазоры между рабочими колесами и стенками полостей 12 и 13 могут быть доступны как для взгляда сборщика, так и для контроля их щупом. Это устраняет необходимость в выполнении специальных отверстий для контроля. В примере конкретного исполнения многоступенчатого ЭНА приведена конструкция двухступенчатого ЭНА, однако понятно, что формула справедлива для любого количества ступеней, поэтому заявлен обобщающий признак «n [n=2, 3 и т.д.] рабочих колес». В результате использования изобретения достигается снижение радиальных габаритов и массы ЭНА и упрощение конструкции за счет обеспечения возможности контроля осевых зазоров непосредственно через сквозной паз.