RU2160389C1

RU2160389C1 - Reserved electric pump unit

Info

Publication number: RU2160389C1
Application number: RU99110855A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Белоусов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Priority date: 1999-05-24
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2000-12-10

Abstract

FIELD: hydraulic machine engineering, possibly aircraft and aerospace vehicle equipment, other industry branches. SUBSTANCE: doubled electric pump unit includes housing having inlet and outlet unions and embedding two centrifugal electric pumps. Inlet cavities of electric pumps are communicated with inlet union, their outlet cavities are communicated with outlet union through double check valve mounted between diffusers of electric pumps. Each electric pump is in the form of cylindrical casing for placing pump unit and electric motor. Diffuser of pump unit is in the form of variable cross section groove on outer surface of casing. In housing there are turnings for each casing and cylindrical duct joining them for communicating diffusers of both electric pumps one with another and with outlet union. Check valve is placed in sleeve having sealed outer surface and mounted in said cylindrical duct. EFFECT: enhanced manufacturability and reduced size of electric pump unit. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники, а также в других областях техники. The invention relates to mechanical engineering and can be used in thermal control systems for aircraft and rocket technology, as well as in other fields of technology.

Известен дублированный электронасосный агрегат (ЭНА), содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, установленные в нем два электронасоса, входные полости которых объединены с входным штуцером, а их выходные полости через обратные клапаны связаны с выходным штуцером [1]. Недостатком этого ЭНА являются значительные габариты и масса, что является следствием наличия двух обратных клапанов, а также наличие общего корпуса наряду с корпусами электронасосов. Known double electric pump unit (ENA), comprising a housing with inlet and outlet fittings, two electric pumps installed in it, the input cavities of which are combined with the inlet fitting, and their outlet cavities are connected through the check valves to the outlet fitting [1]. The disadvantage of this ENA is its 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 electric pumps.

Этого недостатка лишен выбранный в качестве прототипа дублированный ЭНА, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, в котором установлены два центробежных электронасоса, при этом входные полости электронасосов сообщены с входным штуцером, а выходные полости сообщены с выходным штуцером через двусторонний обратный клапан, установленный между диффузорами электронасосов [2]. The duplicated ENA, selected as a prototype, is deprived of this drawback, containing a housing with inlet and outlet fittings, in which two centrifugal electric pumps are installed, while the input cavities of the electric pumps are in communication with the inlet fitting, and the outlet cavities are in communication with the outlet fitting through a two-way check valve installed between the diffusers electric pumps [2].

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. The disadvantage of this ENA is the low manufacturability of the ENA design, since the placement of a two-way check valve requires the use of welding operations, as well as the increased radial dimension caused by the presence of extended conical diffusers in each electric pump.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение технологичности дублированного ЭНА и снижение радиальных габаритов. The technical result achieved using the claimed invention is to increase the manufacturability of a duplicated ENA and reduce the radial dimensions.

Этот результат достигается за счет того, что в дублированном ЭНА, содержащем корпус с входным и выходным штуцерами, в котором установлены два центробежных электронасоса, при этом входные полости электронасосов сообщены с входным штуцером, а выходные полости сообщены с выходным штуцером через двусторонний обратный клапан, установленный между диффузорами электронасосов, согласно изобретению каждый электронасос выполнен в виде цилиндрической обоймы, в которой установлены насосный блок и электродвигатель, диффузор насосного блока выполнен в виде канавки переменного сечения на наружной поверхности обоймы, при этом в корпусе выполнены расточки под каждую обойму и соединяющий их цилиндрический канал, сообщающий диффузоры обоих электронасосов друг с другом и с выходным штуцером, а в канале размещена уплотненная по наружной поверхности втулка, внутри которой размещен двусторонний обратный клапан. Выполнение электронасосов в виде цилиндрической обоймы, в которой установлены насосный блок и электродвигатель, и выполнение диффузора насосного блока в виде канавки переменного сечения на наружной поверхности обоймы известны в технике (см. , например, [3]), однако только в совокупности с сообщением расточек корпуса относительно коротким цилиндрическим каналом и размещением в нем двустороннего обратного клапана это приводит к повышению технологичности дублированного ЭНА и снижению радиальных габаритов. Так как заявленная совокупность существенных признаков устройства позволяет получить указанный технический результат, то заявленное устройство соответствует критерию "изобретательский уровень". This result is achieved due to the fact that in a duplicated ENA containing a housing with inlet and outlet fittings, in which two centrifugal electric pumps are installed, while the inlet cavities of the electric pumps are in communication with the inlet fitting, and the outlet cavities are in communication with the outlet fitting through a two-way check valve installed between the diffusers of the electric pumps, according to the invention, each electric pump is made in the form of a cylindrical cage in which the pump unit and the electric motor are installed, the diffuser of the pump unit is made it is in the form of grooves of variable cross-section on the outer surface of the cage, while in the case there are bores for each cage and a cylindrical channel connecting them, communicating the diffusers of both electric pumps with each other and with the outlet fitting, and a sleeve sealed on the outer surface is placed in the channel, inside of which two-way check valve placed. The implementation of electric pumps in the form of a cylindrical cage, in which the pump unit and the electric motor are installed, and the implementation of the diffuser of the pump unit in the form of grooves of variable cross-section on the outer surface of the cage are known in the art (see, for example, [3]), but only in conjunction with the message bore the housing with a relatively short cylindrical channel and the placement of a two-way check valve in it, this leads to an increase in the manufacturability of a duplicated ENA and a decrease in radial dimensions. Since the claimed combination of essential features of the device allows to obtain the specified technical result, the claimed device meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения дублированного электронасосного агрегата, продольный разрез, на фиг. 2 - то же, поперечный разрез по рабочим колесам. In FIG. 1 shows an example of a specific embodiment of a duplicated electric pump unit, a longitudinal section, in FIG. 2 - the same, cross section along the impellers.

Дублированный электронасосный агрегат содержит корпус 1, в котором установлены два центробежных электронасоса 2 и 3, а также двусторонний обратный клапан 4. Каждый из электронасосов 2 и 3 выполнен в виде цилиндрической обоймы 5, в которой установлены насосный блок 6 и электродвигатель 7. В данном примере конкретного выполнения насосный блок состоит из рабочего колеса 8, установленного на валу электродвигателя 7, однако в общем случае насосный блок может быть выполнен из нескольких последовательно соединенных между собой ступеней, что и объясняет использование в формуле изобретения обобщающего термина "насосный блок". Диффузор каждого насосного блока 6 выполнен в виде канавки 9 переменного сечения на наружной поверхности обоймы 5, при этом в корпусе 1 выполнены расточки 10 под каждую обойму 5 и соединяющий их цилиндрический канал 11, сообщающий диффузоры обоих электронасосов друг с другом. В канале 11 размещена уплотненная по наружной поверхности втулка 12, внутри которой размещен двусторонний обратный клапан 4. Он выполнен в виде шарика 13, размещенного между коническими седлами 14 и 15. Во втулке 12 выполнены отверстия 16. В корпусе 1 выполнены входной штуцер 17, сообщенный с входными полостями 18 электронасосов 2 и 3 посредством каналов 19, и выходной штуцер 20, сообщенный с выходными полостями 21 электронасосов 2 и 3 через двусторонний обратный клапан 4, а более конкретно - через его отверстия 16. Втулка 12 уплотнена по своей наружной поверхности посредством резиновых колец 22. В каждой из обойм 5 выполнено отверстие 23, сообщающее канавку 9 с внутренней полостью обоймы 5. The duplicated electric pump unit contains a housing 1 in which two centrifugal electric pumps 2 and 3 are installed, as well as a two-way check valve 4. Each of the electric pumps 2 and 3 is made in the form of a cylindrical cage 5, in which the pump unit 6 and the electric motor 7 are installed. In this example a specific implementation of the pump unit consists of an impeller 8 mounted on the shaft of an electric motor 7, however, in the General case, the pump unit can be made of several stages connected in series with each other, as explained The use of the generic term "pumping unit" in the claims. The diffuser of each pump unit 6 is made in the form of grooves 9 of variable cross-section on the outer surface of the cage 5, while in the housing 1 there are bores 10 for each cage 5 and a cylindrical channel 11 connecting them, communicating the diffusers of both electric pumps to each other. In the channel 11 there is a sleeve 12 sealed on the outer surface, inside of which a two-way check valve 4 is placed. It is made in the form of a ball 13 located between the conical seats 14 and 15. The holes 12 are made in the sleeve 12. The input fitting 17 made with inlet cavities 18 of electric pumps 2 and 3 through channels 19, and an outlet fitting 20 in communication with output cavities 21 of electric pumps 2 and 3 through a two-way check valve 4, and more specifically through its openings 16. The sleeve 12 is sealed on its outer surface spine by rubber rings 22. In each of the yokes 5, an opening 23 informing groove 9 with the inner cavity 5 cage.

ЭНА работает следующим образом. При включении одного из электродвигателей 7 (например, верхнего электронасоса 2) он вращает его колесо 8. Электродвигатель 7 нижнего электронасоса 3 при этом не работает. Жидкость через входной штуцер 17, верхний канал 19 и входную полость 18 электронасоса 2 поступает на периферию его колеса 8, затем через отверстие 23 поступает в диффузор - канавку 9 на наружной поверхности обоймы 5, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в энергию статического давления, и далее - в верхнюю выходную полость 21 электронасоса 2. Далее жидкость поступает внутрь втулки 12 и через отверстия 16 в выходной штуцер 20. При этом шарик 13 двустороннего обратного клапана 4 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого электронасосом 2, поджат к седлу 15 и перекрывает проток жидкости изнутри втулки 12 через неработающий в данный момент нижний электронасос 3 во входной штуцер 17. При отказе или выработке ресурса электронасоса 2 его выключают и включают электронасос 3. Электродвигатель 7 электронасоса 3 вращает его колесо 8. Электродвигатель 7 верхнего электронасоса 2 при этом не работает. Жидкость через входной штуцер 17, нижний канал 19 и входную полость 18 электронасоса 3 поступает на периферию его колеса 8, затем через отверстие 23 поступает в диффузор - канавку 9 на наружной поверхности обоймы 5 и в нижнюю выходную полость 21 электронасоса 3. Далее жидкость поступает внутрь втулки 12. Шарик 13 двустороннего обратного клапана 4 под воздействием статического давления жидкости, создаваемого электронасосом 3, отходит от седла 15 и поджимается к седлу 14. Жидкость через отверстия 16 поступает в выходной штуцер 20. Шарик 13 перекрывает проток жидкости изнутри втулки 12 через неработающий в данный момент верхний электронасос 2 во входной штуцер 17. Цилиндрический канал 11, в котором размещена втулка 12, выполнен методом электроэрозионной обработки, позволяющим получить диаметр канала 11 с точностью от двенадцатого до четырнадцатого квалитетов. С учетом малой величины перепада давлений между выходным и входным штуцерами центробежных ЭНА (для изделий космической техники этот перепад не превышает 0,2 МПа) такая точность вполне достаточна для обеспечения уплотнения втулки 12 посредством резиновых колец 22. Сам обратный клапан 4 (шарик 13 между седлами 14 и 15) может быть изготовлен запрессовкой одной цилиндрической детали в другую (на иллюстрациях втулка 12 условно показана единой, чтобы не перегружать их подробностями, не относящимися непосредственно к работе заявленного устройства), что является более технологичным по сравнению с прототипом, ибо позволяет избежать сварочных операций. Полученное снижение габаритов особенно ценно для изделий космической техники, характеризующихся весьма малыми располагаемыми объемами под компоновку оборудования. ENA works as follows. When you turn on one of the electric motors 7 (for example, the upper electric pump 2), it rotates its wheel 8. The electric motor 7 of the lower electric pump 3 does not work. The liquid through the inlet fitting 17, the upper channel 19 and the inlet cavity 18 of the electric pump 2 enters the periphery of its wheel 8, then through the hole 23 it enters the diffuser - groove 9 on the outer surface of the casing 5, where the kinetic energy of the liquid is converted to static pressure energy, and further, in the upper outlet cavity 21 of the electric pump 2. Next, the liquid enters the sleeve 12 and through the openings 16 into the outlet fitting 20. In this case, the ball 13 of the double-sided check valve 4 under the influence of the static pressure of the liquid creates pump 2, is pressed to the seat 15 and closes the fluid flow from inside the sleeve 12 through the currently inactive lower pump 3 into the inlet fitting 17. If the pump 2 fails or is exhausted, it is turned off and the pump 3 is turned on. Electric motor 7 of the pump 3 rotates its wheel 8 The motor 7 of the upper electric pump 2 does not work. The fluid through the inlet fitting 17, the lower channel 19 and the inlet cavity 18 of the electric pump 3 enters the periphery of its wheel 8, then through the hole 23 it enters the diffuser - groove 9 on the outer surface of the casing 5 and into the lower outlet cavity 21 of the electric pump 3. Next, the liquid enters bushings 12. The ball 13 of the two-way check valve 4, under the influence of the static fluid pressure generated by the electric pump 3, departs from the seat 15 and is pressed to the seat 14. The fluid through the holes 16 enters the outlet fitting 20. Ball 13 closes the duct fluid from the inside of the sleeve 12 through the currently inactive upper electric pump 2 into the inlet fitting 17. The cylindrical channel 11 in which the sleeve 12 is placed is made by the method of electric discharge machining, which makes it possible to obtain the diameter of the channel 11 with an accuracy of twelfth to fourteenth. Given the small pressure drop between the outlet and inlet nozzles of centrifugal ENA (for space technology products, this difference does not exceed 0.2 MPa), this accuracy is quite sufficient to ensure sealing of the sleeve 12 by means of rubber rings 22. The check valve 4 itself (ball 13 between the seats 14 and 15) can be made by pressing one cylindrical part into another (in the illustrations, sleeve 12 is conventionally shown as a single one so as not to overload them with details not directly related to the operation of the claimed device) It is more technologically advanced compared to the prototype, for avoiding welding operations. The resulting reduction in size is especially valuable for space technology products, characterized by very small available volumes for the layout of the equipment.

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. М. В. Краев, В.А. Лукин, Б.В. Овсянников, "Малорасходные насосы авиационных и космических систем", М., "Машиностроение", 1985, стр. 18, рис. 1.11. 2. M.V. Kraev, V.A. Lukin, B.V. Ovsyannikov, "Low-flow pumps of aviation and space systems", M., "Mechanical Engineering", 1985, p. 18, Fig. 1.11.

3. Патент РФ N 2103556 по классу F 04 D 13/06, 1998 г. 3. RF patent N 2103556 in class F 04 D 13/06, 1998

Claims

A duplicated pump assembly comprising a housing with inlet and outlet fittings, in which two centrifugal pumps are installed, the inlet cavities of the electric pumps in communication with the inlet fitting, and the outlet cavities in communication with the outlet fitting through a two-way check valve installed between the diffusers of the electric pumps, characterized in that each electric pump is made in the form of a cylindrical cage, in which the pump unit and electric motor are installed, the diffuser of the pump unit is made in the form of a groove cross-section on the outer surface of the cage, while in the housing there are bores for each cage and a cylindrical channel connecting them, communicating the diffusers of both electric pumps with each other and with the outlet fitting, and a sleeve sealed on the outer surface of the sleeve, inside of which there is a bilateral check valve .