RU2143593C1

RU2143593C1 - Supercharging plant

Info

Publication number: RU2143593C1
Application number: RU98115827A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Белоусов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева"
Priority date: 1998-08-17
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 1999-12-27

Abstract

FIELD: temperature control units in aeronautical engineering and rocketry. SUBSTANCE: supercharging plant includes housing with inlet and outlet branch pipes and two centrifugal superchargers whose inlet and outlet cavities are combined respectively with inlet and outlet branch pipes; it is also provided with double-acting check valve fitted between inlet cavities of superchargers. Housing has through bore; centrifugal superchargers are mounted at one end of bore coaxially relative to each other with their impellers directed towards each other, thus forming common inlet cavity between superchargers which is connected with inlet branch pipe. Double-acting check valve is made in form of ring immovably mounted relative to housing; it is provided with reciprocating guides for rod coaxially arranged in ring; plates mounted on this rod are located at opposite ends of ring for closing the clearance between plates and respective end faces of ring at extreme positions of rod; ring is provided with passage extending to its inner surface; this passage is used for connecting the inlet branch pipe with common inlet cavity. EFFECT: reduced overall dimensions of plant; facilitated manufacture. 1 dwg

Description

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

Известна нагнетательная установка, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, установленные в нем два центробежных нагнетателя, входные полости которых объединены с входным патрубком, а их выходные полости через обратные клапаны связаны с выходным патрубком [1]. Недостатком этой нагнетательной установки являются значительные габариты и масса, что является следствием наличия двух обратных клапанов, а также наличие общего корпуса наряду с корпусами нагнетателей. Known injection plant comprising a housing with inlet and outlet nozzles, two centrifugal superchargers installed in it, the inlet cavities of which are combined with the inlet nozzle, and their outlet cavities are connected through the check valves to the outlet nozzle [1]. The disadvantage of this discharge installation is the significant dimensions and weight, which is a consequence of the presence of two check valves, as well as the presence of a common casing along with the casing of the superchargers.

Этого недостатка лишена нагнетательная установка, содержащая корпус с входным и выходным патрубками, установленные в нем два центробежных нагнетателя, входные и выходные полости которых объединены соответственно с входным и выходным патрубками, а также двусторонний обратный клапан, установленный между выходными полостями нагнетателей, выбранная в качестве прототипа [2]. Наличие общего корпуса и применение сдвоенного обратного клапана вместо двух обратных клапанов позволяет снизить массу нагнетательной установки - прототипа по сравнению с вышеописанным аналогом. This disadvantage is deprived of the injection installation, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, two centrifugal superchargers installed in it, the inlet and outlet cavities of which are combined with the inlet and outlet nozzles, as well as a two-way check valve installed between the outlet cavities of the superchargers, selected as a prototype [2]. The presence of a common housing and the use of a double non-return valve instead of two non-return valves allows to reduce the mass of the discharge installation - the prototype in comparison with the above analogue.

Недостатком такой нагнетательной установки являются значительные габариты и нетехнологичность конструкции, что весьма серьезно затрудняет компоновку нагнетательной установки в составе контуров терморегулирования космических летательных аппаратов (КЛА) из-за недостатка пространства (обычно зона расположения подобных агрегатов в ракетной технике представляет собой кольцевое пространство значительной длины и малой толщины между наружной цилиндрической оболочкой КЛА и его внутренним цилиндрическим объемом, занимаемый обитаемыми отсеками и/или резервуарами топлива и окислителя, поэтому предпочтительным для агрегатов является минимизация одного либо двух его измерений (высота и ширина), возможно, и за счет увеличения третьего (длина). Нетехнологичность обусловлена наличием сборного корпуса, части которого сопрягаются по поверхности переменного сечения, а также большое число базовых поверхностей. The disadvantage of such an injection unit is its large dimensions and low technological design, which makes it very difficult to assemble the injection unit as part of the spacecraft thermal control circuits (spacecraft) due to the lack of space (usually the location zone of such units in rocketry is an annular space of considerable length and small thickness between the outer cylindrical shell of the spacecraft and its inner cylindrical volume occupied by inhabited sections and / or reservoirs of fuel and oxidizer, therefore, it is preferable for aggregates to minimize one or two of its measurements (height and width), possibly due to an increase in the third (length). Low-tech due to the presence of a prefabricated housing, parts of which are mated over a surface of variable cross-section , as well as a large number of base surfaces.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является снижение габаритов нагнетательной установки и повышение технологичности. The technical result achieved using the claimed invention is to reduce the size of the discharge unit and increase manufacturability.

Этот результат достигается за счет того, что в известной нагнетательной установке, содержащей корпус с входным и выходным патрубками, установленные в нем два центробежных нагнетателя, входные и выходные полости которых объединены соответственно с входным и выходным патрубками, а также двусторонний обратный клапан, установленный между одноименными полостями нагнетателей, согласно изобретению, в корпусе выполнена сквозная расточка, центробежные нагнетатели установлены с каждого торца расточки соосно друг другу и обращены друг к другу рабочими колесами с образованием между нагнетателями общей входной полости, соединенной с входным патрубком, а двусторонний обратный клапан установлен внутри общей входной полости, при этом двусторонний обратный клапан выполнен в виде установленного неподвижно относительно корпуса кольца с направляющими возвратно-поступательного движения для соосно размещенного в кольце штока, на котором установлены тарели, расположенные с противоположных торцев кольца с возможностью перекрытия зазора между тарелями и соответствующими торцами кольца при крайних положениях штока, и в кольце выполнен выходящий на его внутреннюю поверхность канал, соединяющий входной патрубок с общей входной полостью. Признаки "в корпусе выполнена сквозная расточка, центробежные нагнетатели установлены с каждого торца расточки соосно друг другу и обращены друг к другу рабочими колесами с образованием между нагнетателями общей входной полости, соединенной с входным патрубком, а двусторонний обратный клапан установлен внутри общей входной полости" позволяют снизить радиальные габариты и повысить технологичность изготовления устройства. Признаки же "двусторонний обратный клапан выполнен в виде установленного неподвижно относительно корпуса кольца с направляющими возвратно-поступательного движения для соосно размещенного в кольце штока, на котором установлены тарели, расположенные с противоположных торцев кольца с возможностью перекрытия зазора между тарелями и соответствующими торцами кольца при крайних положениях штока, и в кольце выполнен выходящий на его внутреннюю поверхность канал, соединяющий входной патрубок с общей входной полостью", определяющие конструкцию двустороннего обратного клапана, позволяют обеспечить проток рабочего тела через работающий нагнетатель и исключить обратный переток через резервный нагнетатель, поэтому являются необходимыми для включения в формулу изобретения. Таким образом, изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень". Поскольку заявленное техническое решение может быть применено в конструкции как насосной, так и вентиляторной установки, то в названии изобретения использован обобщающий термин "нагнетательная установка". This result is achieved due to the fact that in a known injection installation comprising a housing with inlet and outlet nozzles, two centrifugal superchargers are installed in it, the inlet and outlet cavities of which are combined with the inlet and outlet nozzles, as well as a two-way check valve installed between the same cavities of the superchargers, according to the invention, a through boring is made in the housing, centrifugal superchargers are installed from each end of the boring coaxially to each other and face each other with the right wheels to form a common inlet cavity between the superchargers connected to the inlet pipe, and the two-way check valve is installed inside the common inlet cavity, while the two-way check valve is made in the form of a ring mounted motionless relative to the body with reciprocating guides for the rod coaxially located in the ring on which plates are installed located at opposite ends of the ring with the possibility of overlapping the gap between the plates and the respective ends of the ring kn at the extreme positions of the rod, and in the ring there is a channel extending to its inner surface connecting the inlet pipe with the common inlet cavity. The signs "a through bore is made in the housing, centrifugal superchargers are installed at each end of the bore coaxially with each other and impellers facing each other with the formation of a common inlet cavity connected to the inlet pipe between the blowers, and a two-way check valve installed inside the common inlet cavity" can reduce radial dimensions and increase the manufacturability of the device. Signs "double-sided check valve is made in the form of a motionless mounted relative to the ring body with reciprocating guides for a rod coaxially located in the ring on which plates are installed, located at opposite ends of the ring with the possibility of overlapping the gap between the plates and the respective ends of the ring at extreme positions rod, and in the ring there is made a channel extending onto its inner surface connecting the inlet pipe with the common inlet cavity " The use of a double-sided check valve allows to ensure the flow of the working fluid through the working supercharger and to exclude the reverse flow through the backup supercharger; therefore, they are necessary for inclusion in the claims. Thus, the invention meets the criterion of "inventive step". Since the claimed technical solution can be applied in the design of both a pump and a fan unit, the generic term "discharge unit" is used in the title of the invention.

На иллюстрации приведен пример конкретного выполнения нагнетательной установки, продольный разрез. The illustration shows an example of a specific implementation of the injection unit, a longitudinal section.

Нагнетательная установка (в данном примере - электронасосный агрегат) содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 выполнена сквозная расточка 4, с каждого торца расточки установлены центробежные нагнетатели 5 и 6 (нагнетатели представляют собой электродвигатели с установленными на их валах рабочими колесами), размещенные соосно друг другу и обращенные друг к другу своими рабочими колесами 7 и 8. Между нагнетателями образована общая входная полость 9. Внутри общей входной полости 9 установлен двусторонний обратный клапан 10, выполненный в виде установленного неподвижно относительно корпуса 1 кольца 11 с направляющими 12 возвратно-поступательного движения для соосно размещенного в кольце 11 штока 13. В данном примере неподвижная установка кольца 11 относительно корпуса 1 обеспечивается его запрессовкой в расточке 4, однако возможны и другие способы установки - например, фиксация кольца 11 пружинными кольцами, установленными в канавках, выполненных на расточке 4. На штоке 13 установлены посредством запрессовки на нем тарели 14 и 15 (возможны и другие способы закрепления тарелей, например, с использованием штифтовых или резьбовых соединений), расположенные с противоположных торцев кольца 11 с возможностью перекрытия зазора между тарелями и соответствующими торцами кольца при крайних положениях штока 13. В кольце 11 выполнен выходящий на его внутреннюю поверхность канал 16, соединяющий входной патрубок 2 с общей входной полостью 9. Входные полости 17 и 18 нагнетателей 5 и 6 объединены с входным патрубком 2 через общую входную полость 9, сообщающуюся с патрубком 2 через канал 16, а выходные полости 19 и 20 нагнетателей 5 и 6 объединены с выходным патрубком 3 через диффузорные каналы 21 и 22. Нагнетательная установка работает следующим образом: при включении электродвигателя одного из нагнетателей (например, нагнетателя 5) он вращает колесо 7. Рабочая жидкость под воздействием колеса 7 поступает из патрубка 2 через канал 16, обратный клапан 10 по зазору между тарелью 14 и верхним (на иллюстрации) торцем кольца 11 в верхнюю часть полости 9 и входную полость 17. Пройдя через рабочее колесо 7, жидкость поступает в выходную полость 19 нагнетателя 5 (выполненную в виде спирального отвода) и далее через диффузорный канал 21 в выходной патрубок 3. Поскольку давление жидкости в патрубке 3 больше, нежели в патрубке 2, а давление в нижней части полости 9, полостях 18, 20 и канале 22 при отсутствии течения жидкости через нагнетатель 6 равно давлению в патрубке 3, то тарель 15 за счет разности этих давлений поджимается к нижнему торцу кольца 11, исключая обратный переток жидкости через резервный нагнетатель 6 в полость 9. При отключении основного нагнетателя 5 и включении резервного 6 он вращает колесо 8, которое создает разрежение в полости 8 и нижней части полости 9, в момент включения нагнетателя 6 изолированной от входного патрубка 2 тарелью 15. За счет разности давлений на торцах тарели 15 она вместе со штоком 13 и тарелью 14 смещается относительно показанного на иллюстрации положения вниз до упора тарели 14 в верхний торец кольца 11. Рабочая жидкость под воздействием колеса 8 поступает из патрубка 2 через канал 16, обратный клапан 10 по зазору между тарелью 15 и нижним торцем кольца 11 в нижнюю часть полости 9 и входную полость 18. Пройдя через рабочее колесо 8, жидкость поступает в выходную полость 20 нагнетателя 6 (выполненную в виде спирального отвода) и далее через диффузорный канал 22 в выходной патрубок 3. Поскольку давление жидкости в патрубке 3 больше, нежели в патрубке 2, а давление в верхней части полости 9, полостях 17, 19 и канале 21 при отсутствии течения жидкости через нагнетатель 5 равно давлению в патрубке 3, то тарель 14 за счет разности этих давлений поджимается к верхнему торцу кольца 11, исключая обратный переток жидкости через основной нагнетатель 5 в полость 9. Величина хода тарелей и штока определяется в основном проходным сечением нагнетателей (в первом приближении можно принять площадь кольцевого зазора между тарелью и кольцом в открытом состоянии равной площади сечения входного или выходного патрубков), и определение хода и диаметра тарелей являются задачей обычного инженерного расчета. За счет выполнения корпуса в виде одной детали с центральной расточкой и расположения нагнетателей соосно в этой расточке существенно снижаются поперечные размеры установки, особенно в направлении, перпендикулярном плоскости сечения на иллюстрации, что существенно облегчает монтаж нагнетательной установки. Вышеописанное выполнение установки существенно повышает технологичность обработки корпуса (выполнение одной базовой сквозной расточки, что позволяет также производить обработку диффузорных каналов с подводом инструмента через торцы этой расточки) и устраняет необходимость выполнения корпуса сборным. Таким образом, в результате использования изобретения наряду с повышением технологичности достигается снижение массы и габаритов, что особенно ценно для изделий космической техники. The discharge unit (in this example, an electric pump unit) comprises a housing 1 with inlet 2 and outlet 3 nozzles. A through bore 4 is made in the housing 1, centrifugal blowers 5 and 6 are installed on each end of the bore (the blowers are electric motors with impellers mounted on their shafts), placed coaxially to each other and facing each other with their impellers 7 and 8. Between the blowers a common inlet cavity 9 is formed. Inside the common inlet cavity 9, a two-way check valve 10 is installed, made in the form of a ring 11 fixedly mounted relative to the housing 1 with reciprocating guides 12 movement for the rod 13 coaxially placed in the ring 11. In this example, the fixed installation of the ring 11 relative to the housing 1 is provided by pressing it in the bore 4, however, other installation methods are also possible - for example, fixing the ring 11 with spring rings installed in the grooves made on the bore 4. On the rod 13 installed by pressing on it plates 14 and 15 (other methods of securing plates, for example, using pin or threaded connections, are possible) located at opposite ends of the ring 11 with the possibility of overlapping the gap between the plates and the respective ends of the ring at the extreme positions of the rod 13. In the ring 11 there is a channel 16 extending to its inner surface, connecting the inlet pipe 2 with a common inlet cavity 9. The inlet cavities 17 and 18 of the superchargers 5 and 6 are combined with the inlet pipe 2 through the common inlet cavity 9, communicating with the pipe 2 through the channel 16, and the output cavities 19 and 20 of the blowers 5 and 6 are combined with the output pipe 3 through the diffuser channels 21 and 22. The discharge installation operates as follows m: when the electric motor of one of the superchargers (for example, supercharger 5) is turned on, it rotates the wheel 7. Under the influence of the wheel 7, the working fluid enters from the pipe 2 through the channel 16, the check valve 10 through the gap between the plate 14 and the upper (in the illustration) end of the ring 11 in the upper part of the cavity 9 and the inlet cavity 17. Having passed through the impeller 7, the fluid enters the outlet cavity 19 of the blower 5 (made in the form of a spiral outlet) and then through the diffuser channel 21 to the outlet pipe 3. Since the fluid pressure in the pipe 3 is greater, tender whether in the pipe 2, and the pressure in the lower part of the cavity 9, the cavities 18, 20 and channel 22 in the absence of fluid flow through the blower 6 is equal to the pressure in the pipe 3, then the plate 15 is pressed against the lower end of the ring 11 due to the difference of these pressures, except fluid flow through the backup supercharger 6 into the cavity 9. When the main supercharger 5 is turned off and the backup 6 is turned on, it rotates the wheel 8, which creates a vacuum in the cavity 8 and the lower part of the cavity 9, at the moment the supercharger 6 is turned on, the plate 15. is isolated from the inlet pipe 2. count t of the pressure difference at the ends of the plate 15, it, together with the stem 13 and the plate 14, is shifted relative to the position shown in the illustration to the stop of the plate 14 to the upper end of the ring 11. The working fluid under the influence of the wheel 8 comes from the pipe 2 through the channel 16, the check valve 10 the gap between the plate 15 and the lower end of the ring 11 to the lower part of the cavity 9 and the inlet cavity 18. Having passed through the impeller 8, the fluid enters the outlet cavity 20 of the blower 6 (made in the form of a spiral outlet) and then through the diffuser channel 22 to the outlet tubes 3. Since the pressure of the liquid in the pipe 3 is greater than in the pipe 2, and the pressure in the upper part of the cavity 9, cavities 17, 19 and channel 21 in the absence of fluid flow through the blower 5 is equal to the pressure in the pipe 3, then the plate 14 due to the difference of these pressures is pressed to the upper end of the ring 11, excluding the backflow of fluid through the main blower 5 into the cavity 9. The size of the stroke of the plates and the rod is determined mainly by the bore of the blowers (as a first approximation, we can take the area of the annular gap between the plate and the Tzom open state equal to the sectional area of the input or output nozzles), and determining the diameter and stroke are tareli conventional engineering design task. Due to the housing in the form of a single part with a central bore and the location of the superchargers coaxially in this bore, the transverse dimensions of the installation are substantially reduced, especially in the direction perpendicular to the section plane in the illustration, which greatly facilitates the installation of the discharge installation. The above-described installation performance significantly increases the manufacturability of the processing of the body (the execution of one basic through boring, which also allows the processing of diffuser channels with the supply of the tool through the ends of this boring) and eliminates the need for the body to be prefabricated. Thus, as a result of using the invention, along with an increase in manufacturability, a reduction in mass and dimensions is achieved, which is especially valuable for space technology products.

Литература:
1. Авторское свидетельство СССР N 155399 по кл. F 04 D 13/14, 1963 г.Literature:
1. USSR author's certificate N 155399 according to class. F 04 D 13/14, 1963

2. Патент Российской Федерации N 2013663 по кл. F 04 D 25/10, 1994 г. (прототип). 2. Patent of the Russian Federation N 2013663 according to cl. F 04 D 25/10, 1994 (prototype).

Claims

A blower installation comprising a housing with inlet and outlet nozzles, two centrifugal blowers installed in it, the inlet and outlet cavities of which are combined with the inlet and outlet nozzles respectively, as well as a two-way check valve installed between the blower cavities of the same name, characterized in that the housing is made through boring, centrifugal superchargers are installed at each end of the boring coaxially with each other and facing each other by impellers with the formation between the superchargers a common inlet cavity connected to the inlet pipe, and a two-way check valve is installed inside the common inlet cavity, while the two-way check valve is made in the form of a ring fixed with the guides of the reciprocating movement for a rod coaxially located in the ring on which the plates are mounted, located on opposite ends of the ring with the possibility of overlapping the gap between the plates and the corresponding ends of the ring at the extreme positions of the rod, and in the ring is made in A channel extending to its inner surface connecting the inlet pipe with a common inlet cavity.