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 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.Known electric pump unit (ENA), comprising a housing, an electric motor installed therein and a two-bearing pump shaft with an impeller connected to an electric motor shaft (DE 1653721 A1, 12/23/1971). The disadvantage of this ENA is its low resource, which is caused by the installation of the motor shaft directly inside the pump shaft bore and is accompanied by significant loads on the bearings of these shafts arising from their misalignment, which inevitably occurs due to tolerances on the sizes and deviations of the shapes and surfaces of the parts.
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.This ENA is partially deprived of the ENA selected as a prototype, comprising a housing, an electric motor installed in it, and a two-bearing pump shaft with at least one impeller connected to the electric motor shaft through a compensating coupling (WO 9220926 A1, 11.26.1992). The sleeve of the compensating coupling is mounted on the motor shaft, and the torsion shaft of the coupling is located in the cavity of the pump shaft and is connected to it by the free end. At the opposite end of the pump shaft from the motor is a clamp for the axial position of the impellers.
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.The disadvantage of this ENA is also an insufficient resource, because although the loads on the bearings of the pump and motor shafts are reduced due to the introduction of a compensating coupling, its torsion shaft is made quite short and, accordingly, rigid to bend. In the process of work, to compensate for misalignment, the torsion shaft does not bend, but it is skewed, which leads to rapid wear of its ends included in the figured holes on the sleeve of the compensating coupling and in the pump shaft. In addition, the design lacks precise axial fixation of the compensating sleeve, which leads to the possibility of slight axial movements of the sleeve of the compensating sleeve relative to the motor shaft, as well as the torsion shaft relative to the sleeve and the pump shaft, which also contributes to the wear of the rubbing surfaces and reduce the resource.
Задачей изобретения является повышение ресурса ЭНА без увеличения его габаритов.The objective of the invention is to increase the life of ENA without increasing its size.
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.The technical result is achieved due to the fact that in the known ENA containing a housing, an electric motor and a two-bearing pump shaft installed in it, at least one impeller connected to the motor shaft through a compensating coupling, the sleeve of which is mounted on the motor shaft, and a torsion a shaft, which is placed in the cavity of the pump shaft and connected to it by a free end, and a clamp of the axial position of the impellers, installed at the opposite end of the pump shaft from the motor, according to the invention of the bushings and it is made integral with the torsion shaft, the pump shaft is protruding beyond the input end of the impeller furthest from the electric motor, the external thread is made on the protruding end of the pump shaft, and the cavity of the pump shaft is made through, the clamp of the axial position of the impellers is made in the form of a nut mounted on the external the thread of the protruding end of the pump shaft, wherein the nut, pump shaft and torsion shaft are connected together by means of a pin connection.
На чертеже приведен пример конкретного выполнения ЭНА, продольный разрез.The drawing shows an example of a specific implementation of the ENA, a longitudinal section.
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.The electric pump unit contains a prefabricated housing 1, equipped with inlet 2 and outlet 3 nozzles. An electric motor 4 and a double support shaft 5 of the pump are installed in the housing 1, with at least one impeller 6 located in the bearings 7 and 8 and connected to the shaft 9 of the electric motor 4 through a compensating coupling 10, consisting of a sleeve 11, integral with the torsion shaft 12. The sleeve 11 of the compensating sleeve 10 is mounted on the shaft 9 of the electric motor 4, and the torsion shaft 12 of the compensating sleeve 10 is placed in the cavity 13 of the pump shaft 5, which is made through, and connected to it by the free end 14. The pump shaft 5 is made protruding beyond the input end 15 naib further away from the electric impeller 4 of the impeller 6. The ENA also contains a clamp for the axial position of the impellers, made in the form of a nut 16, installed in the opposite end of the shaft 5 from the electric motor 4, which extends beyond the input end 15. The outer end 17 of the pump shaft 5 is made thread 18, on which nut 16 is installed. Nut 16, pump shaft 5 and torsion shaft 12 are connected together by a pin connection - a pin 19 located in the jointly machined holes of parts 16, 5 and 12. Sealing the housing provides with stationary seals 20 and 21, the separation of the motor 4 from the pumped liquid is provided by a stationary seal 22 and a movable mechanical seal 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.The ENA works as follows: when the electric motor 4 is turned on, its shaft 9 drives the sleeve 11 and the torsion shaft 12 of the compensating coupling 10 made with it at one time. The free end 14 of the torsion shaft 12 transmits torque through the pin 19 to the pump shaft 5 and then to the installed one on the last impeller 6, which pumps fluid. In this case, the existing misalignment between the shafts 5 and 9 is selected due to the elastic bending of the torsion shaft 12. Since the latter has a significant length, the radial forces arising at the contact points of the torsion shaft 12 with the shaft 5 and the sleeve 11 with the shaft 9 are insignificant and do not lead to increased wear of bearings 7 and 8, as well as bearings of the motor 4. Since there is no movement of the end 14 of the torsion shaft relative to the shaft 5 and the sleeve 10 relative to the shaft 9, the wear of these surfaces is eliminated. The pin 19 acts here both as a retainer of the axial position of the compensating clutch 10, and as a stopper of the nut 16 from self-unscrewing. In this particular embodiment, one impeller 6 is mounted on the shaft 5, however, the number of wheels is not significant for the implementation of the invention. It is also not always necessary to have seals 22 and 23 — for example, when using 4 commercially available non-contact electric motors as a permanent magnet rotor separated from the stator by a thin-walled metal partition as an electric motor.
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.As a result of using the invention, the ENA resource is increased without increasing its dimensions by eliminating the mutual movements of the ENA parts and the resulting wear of the rubbing surfaces. Increasing the resource is especially valuable for space technology products, which are characterized by a significant cost for the delivery of replaceable equipment and the difficulty of replacing resource-used units.