RU2079721C1

RU2079721C1 - Electric pump unit

Info

Publication number: RU2079721C1
Authority: RU
Inventors: Н.И. Белоусов
Original assignee: Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: temperature control systems in aviation and rocket industries. SUBSTANCE: impeller with hydrostatic relief is mounted on shaft of electric motor arranged in housing. Relief is formed by impeller and stack of bushes mounted in housing. Bushes are interconnected and are mounted in housing for axial displacement. Bush angular position retainer and axial motion limiter are also mounted in housing. Chamber between bush and end of electric motor is hydraulically connected with impeller inlet. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной технике. The invention relates to mechanical engineering hydraulics and can be used as part of thermal control systems for aircraft and rocket technology.

Известен электронасосный агрегат (ЭНА), содержащий корпус, электродвигатель и рабочее колесо, установленное на его валу [1] Недостатком этого электронасосного агрегата является значительная осевая сила, которая воздействуя на подшипник электродвигателя, значительно снижает ресурс ЭНА. Known electric pump unit (ENA), comprising a housing, an electric motor and an impeller mounted on its shaft [1] The disadvantage of this electric pump unit is a significant axial force, which acting on the motor bearing, significantly reduces the ENA resource.

Этого недостатка лишен электронасосный агрегат, содержащий корпус, установленный в нем электродвигатель, на валу которого размещено рабочее колесо с устройством гидростатической разгрузки, образованным рабочим колесом и пакетом втулок, установленных в корпусе, выбранный в качестве прототипа [2] Рабочее колесо второй ступени образует с пакетом втулок две пары дросселей, в результате чего перепад давлений в междроссельных камерах слева и справа рабочего колеса вызывает осевое смешение рабочего колеса и жестко связанного с ним вала электродвигателя до положения, в котором равнодействующая от сил давления, действующих на рабочее колесо, становится равной осевой силе. This drawback is deprived of an electric pump unit containing a housing, an electric motor installed in it, on the shaft of which there is an impeller with a hydrostatic discharge device formed by an impeller and a package of bushings installed in the housing, selected as a prototype [2] The impeller of the second stage forms with a package two pairs of throttles, as a result of which the differential pressure in the inter-throttle chambers on the left and right of the impeller causes axial mixing of the impeller and the electronically rigidly connected shaft of the motor to a position in which the resultant of the pressure forces acting on the impeller becomes equal to the axial force.

Недостатком такого электронасосного агрегата является необходимость специального выполнения электродвигателя с возможностью осевой подвижности ротора, так как только она обеспечивает эффективную разгрузку. Подавляющее большинство серийных электродвигателей не имеют такой подвижности, что существенно снижает возможности проектирования ЭНА по схеме прототипа. Кроме того, прототип характеризуется малой вибропрочностью за счет отсутствия упорных подшипников ротора, что не дает возможности применения прототипа в условиях виброперегрузок, характерных для устройств авиационной и космической техники. The disadvantage of such an electric pump unit is the need for a special design of the electric motor with the possibility of axial mobility of the rotor, since only it provides efficient unloading. The vast majority of serial electric motors do not have such mobility, which significantly reduces the possibility of designing an ENA according to the prototype scheme. In addition, the prototype is characterized by low vibration resistance due to the lack of thrust bearings of the rotor, which makes it impossible to use the prototype in the conditions of vibration overloads typical for aircraft and space technology devices.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является обеспечение эффективной разгрузки ЭНА от осевых сил без специального выполнения электродвигателя, а также повышение вибропрочности. Этот результат достигается за счет того, что в известном электронасосном агрегате, содержащем корпус, установленный в ней электродвигатель, на валу которого размещено рабочее колесо с устройством гидростатической разгрузки образованным рабочим колесом и пакетом втулок, установленных в корпусе, согласно изобретению, втулки соединены между собой и установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения, при этом в корпусе установлен фиксатор углового положения втулок и выполнен ограничитель осевого перемещения, а полость между втулкой и торцем электродвигателя гидравлически соединена с подводом к рабочему колесу. Совокупность всех указанных существенных признаков позволяет обеспечить разгрузку ротора электродвигателя за счет осевой подвижности пакета втулок и существенно повышает вибропрочность за счет применения электродвигателя с подшипниками, фиксирующими ротор в осевом направлении. The technical result achieved by the claimed invention is to ensure effective unloading of the ENA from axial forces without special execution of the electric motor, as well as increasing vibration resistance. This result is achieved due to the fact that in the known electric pump unit comprising a housing, an electric motor installed in it, on the shaft of which an impeller is arranged with a hydrostatic discharge device formed by the impeller and a package of bushings installed in the housing according to the invention, the bushings are interconnected and installed in the housing with the possibility of axial movement, while in the housing is installed a clamp of the angular position of the bushings and an axial movement limiter is made, and the cavity between the sleeve th and the end of the motor is hydraulically connected to the impeller. The combination of all these essential features makes it possible to provide unloading of the rotor of the electric motor due to the axial mobility of the package of bushings and significantly increases vibration resistance due to the use of an electric motor with bearings securing the rotor in the axial direction.

На иллюстрации приведен пример конкретного выполнения ЭНА. The illustration shows an example of a specific implementation of ENA.

Электронасосный агрегат содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 установлен электродвигатель 4 и втулка 5. В корпусе 1 установлен штифт 6, входящий в паз на втулке 5. Во втулке 5 на валу электродвигателя 4 установлено рабочее колесо 7, а также втулка 8, которая фиксируется в осевом направлении пружинным кольцом. Рабочее колесо 7 размещено между втулками 5 и 6 с осевыми зазорами, обозначенными на иллюстрации А1 и А2. Втулка 5 также размещена в корпусе 1 с осевыми зазорами по отношению к корпусу 1 (зазоры Б1 и Б2). Втулка 5 с установленной в ней втулкой 8 может свободно перемещаться в корпус 1 в пределах этих зазоров. Таким образом, крышка и уступ корпуса 1 является ограничителями осевого перемещения втулки 5. При этом должны выполняться условия А1 > Б1 и А2 > Б2 (для любого положения втулки 5). В корпусе 1 выполнен канал 9, соединяющий входную полость ЭНА и полость между электродвигателем 4 и втулкой 5. Во втулке 5 выполнена улитка 10, внешние стороны рабочего колеса 7 спрофилированы таким образом, что образуют со втулками 5 и 8 пары гидравлических дросселей с расположенными между ними междроссельными камерами Г и Д. Электронасосный агрегат работает следующим образом: при вращении вала электродвигателя 4 его вращение передается на колесо 7. Рабочая жидкость проходит через входной патрубок 2 на вход рабочего колеса 7 и под действием лопаток рабочего колеса поступает в улитку 10, а из нее в выходной патрубок 3. Во время работы на колесо 7 действует гидродинамическая нагрузка на наружные стенки рабочего колеса 7. Предположим, что на рабочее колесо 7 воздействует осевая нагрузка F слева направо. Эта нагрузка вызвана разностью давлений в камерах Г и Д, в камере Г оно будет больше, чем в камере Д. Благодаря этой разности давлений на втулку 8 и соединенную с ней втулку 5 будет действовать сила F1, равная по величине силе F и направленная справа налево. Под воздействием силы F1 втулка 5 начнет перемещаться влево, т.к. равнодействующая сил давлений со стороны входной полости и полости B равна нулю, т.к. давления в этих полостях равна благодаря соединяющему их каналу 9. В результате перемещения увеличится зазор А1 и уменьшится зазор А2, что приведет к возрастанию давления в камере Д и уменьшению в камере Г. Втулка 5 остановится, когда сила F1 станет равной нулю, а следовательно, давления в камерах Г и Д сравняются. Очевидно, что и сила F, воздействующая на колесо 7, также станет равна нулю, что приведет к отсутствию осевой нагрузки на подшипники электродвигателя. Аналогично будет работать разгрузка и в случае, когда сила F будет воздействовать на колесо 7 справа налево. В этом случае втулка 5 будет перемещаться вправо до тех пор, пока сила F1 не сравняется нулю. Штифт 6 фиксирует втулку 5 от углового поворота. Величина возможного перемещения втулки 5 определяется зазорами Б1 и Б2. При этом величина зазоров А1 и А2 должна быть больше величины зазоров Б1 и Б2, чтобы исключить контакт между вращающимся колесом 7 с втулками 5 и 8. Обеспечение эффективности разгрузки ЭНА от осевой силы при использовании серийно изготавливаемых электродвигателей существенно повышает возможности проектирования электронасосных агрегатов, а повышение вибропрочности дает возможность применять ЭНА в объектах авиационной и космической техники. The electric pump unit contains a housing 1 with input 2 and output 3 nozzles. An electric motor 4 and a sleeve 5 are installed in the housing 1. A pin 6 is installed in the housing 1, which enters the groove on the sleeve 5. In the sleeve 5, the impeller 7 is installed on the shaft of the electric motor 4, as well as the sleeve 8, which is axially fixed by a spring ring. The impeller 7 is placed between the bushings 5 and 6 with axial clearances indicated in illustrations A1 and A2. The sleeve 5 is also placed in the housing 1 with axial clearances with respect to the housing 1 (clearances B1 and B2). The sleeve 5 with the sleeve 8 installed therein can freely move into the housing 1 within these gaps. Thus, the lid and the ledge of the housing 1 are limiters of the axial movement of the sleeve 5. In this case, the conditions A1> B1 and A2> B2 must be satisfied (for any position of the sleeve 5). A channel 9 is made in the housing 1, connecting the ENA input cavity and the cavity between the electric motor 4 and the sleeve 5. A snail 10 is made in the sleeve 5, the outer sides of the impeller 7 are profiled in such a way that they form pairs of hydraulic throttles with the bushings 5 and 8 located between them between throttle chambers G and D. The electric pump unit operates as follows: when the shaft of the electric motor 4 is rotated, its rotation is transmitted to the wheel 7. The working fluid passes through the inlet pipe 2 to the input of the impeller 7 and under the action of the blades Impeller current flows into the cochlea 10, and therefrom into the outlet pipe 3. During operation of the wheel 7, operates the hydrodynamic loading on the outer wall of the impeller 7. Assume that the impeller 7 acts thrust load F from left to right. This load is caused by the pressure difference in the chambers G and D, in the chamber G it will be greater than in the chamber D. Due to this pressure difference, the force F1 will act on the sleeve 8 and the sleeve 5 connected to it, equal in magnitude to the force F and directed from right to left . Under the influence of the force F1, the sleeve 5 will begin to move to the left, because the resultant of pressure forces from the input cavity and cavity B is zero, because the pressure in these cavities is equal due to the channel connecting them 9. As a result of the movement, the gap A1 will increase and the gap A2 will decrease, which will increase the pressure in the chamber D and decrease in the chamber D. The sleeve 5 will stop when the force F1 becomes zero, and therefore the pressure in chambers G and D are equal. Obviously, the force F acting on the wheel 7 also becomes zero, which will lead to the absence of axial load on the bearings of the electric motor. Unloading will work similarly in the case when the force F acts on the wheel 7 from right to left. In this case, the sleeve 5 will move to the right until the force F1 is equal to zero. Pin 6 fixes sleeve 5 against angular rotation. The magnitude of the possible movement of the sleeve 5 is determined by the gaps B1 and B2. The gaps A1 and A2 should be greater than the gaps B1 and B2 in order to exclude contact between the rotating wheel 7 and the bushings 5 and 8. Ensuring the efficiency of unloading of ENA from axial force when using commercially available electric motors significantly increases the design capabilities of electric pump units, and increasing vibration resistance makes it possible to use ENA in objects of aviation and space technology.

Литература:
1. В.В. Буренин и др. "Конструкция и эксплуатация центробежных герметичных насосов", М. "Машиносроение", 1977, с. 103, рис. 83.Literature:
1. V.V. Burenin and others. "Design and operation of centrifugal sealed pumps", M. "Engineering", 1977, p. 103, fig. 83.

2. В.В. Малюшенко. "Динамические насосы", М. "Машиностроение", 1984, с. 73, рис. 131 (прототип). 2. V.V. Malyushenko. "Dynamic pumps", M. "Mechanical Engineering", 1984, p. 73, fig. 131 (prototype).

Claims

An electric pump unit comprising a housing, an electric motor mounted therein, on the shaft of which an impeller with a hydrostatic unloading device, formed by the impeller and a package of bushings installed in the housing, is located, characterized in that the bushings are interconnected and mounted in the housing with axial movement, at the same time, a clamp for the angular position of the bushings is installed in the housing and an axial displacement limiter is made, and the cavity between the bush and the motor end is hydraulically connected to vodom to the impeller.