RU2369777C1

RU2369777C1 - Multi-stage electric pumping unit

Info

Publication number: RU2369777C1
Application number: RU2008102287/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Игоревич Белоусов (RU); Николай Игоревич Белоусов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2009-10-10
Also published as: RU2008102287A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering hydraulics and may be used as a part of heat control systems in aviation and rocket engineering items. Multi-stage electric pumping unit contains housing 1 and mounted frame 3. In the frame 3 bore 5, there is an electric motor 6 and n [n=2, 3 etc.] of impellers 7, 8, and bushings 10, 11 contacting with internal cylindrical surface 9 of bore. Bushings are provided with hollows 12, 13 to locate impellers 7, 8 and aperture 14 between bushings 10, 11. Aperture are installed in frame of n-1 transition channels 15 connecting outlet 16 of each previous impeller 7 with inlet 17 of each next impeller 8. The pumping unit includes also fixing elements 19, 20 to hold bushings 10, 11 and aperture 14 in corner position with regard the frame 3. Transition channels 15 are implemented as open-end grooves between internal and external cylindrical surfaces 9, 4 of frame 3. There is a stop 18 made inside bore 5 for an utmost bushing 11. Fixing elements 19, 20 are made as dowels 21, 22 located inside bushings 10, 11, apertures 14 and stop 18 of frame 3 bore 5. Dowels 21, 22 are inside internal cylindrical surface 9 of frame 3.

EFFECT: invention is aimed to reduction of radial dimensions and weight and to simplification of structure.

4 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.

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.Known multi-stage electric pump unit (ENA), comprising a housing, an electric motor, three impellers and guide vanes located between them (V. Malyushenko Dynamic pumps. Moscow, Engineering, 1984, sheet 49, Fig. 124). The disadvantage of this ENA is the sectional design, which leads to the presence of a large number of seals between the internal cavity and the atmosphere and an increased likelihood of leakage.

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.This disadvantage is deprived of a multi-stage ENA, comprising a housing with inlet and outlet nozzles installed in it and a cage in contact with it with its outer cylindrical surface, in the bore of which there is an electric motor and n (n = 2) impellers, as well as contacts with its inner cylindrical surface bushings with cavities for placing the impellers and the diaphragm between the bushings, located in the holder of n-1 transfer channels, reporting the output of each previous and the entrance to each subsequent impeller selected in as the closest analogue (RU 2042053 C1, 08.20.1995). It should be noted that in the illustrations to RU 2042053 C1 angular position fixers are not shown explicitly, but their presence is mandatory for any multi-stage ENA.

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.The disadvantage of this ENA is the significant radial dimensions and mass of the ENA caused by the significant thickness of the cage, which is the sum of the depth of the helical groove and the wall thickness between the bottom of the groove and the bore of the cage. The first component is determined based on the cross section of the helical groove, which, in turn, is determined by the flow rate of the ENA and, accordingly, cannot be arbitrarily reduced. The second component is determined by the condition of the strength of the part during processing, and its value also cannot be reduced beyond a certain value, after which breakthroughs, buckling of the cage material during milling of the helical groove can begin. Another disadvantage of the analogue is the design complexity, since the direct control of the gaps between the bushings, the diaphragm and the impellers can be carried out through holes in the cage, specially made for this purpose, which makes the manufacture of ENA more expensive.

Техническим результатом, достигаемым с помощью изобретения, является снижение радиальных габаритов и массы ЭНА и упрощение конструкции.The technical result achieved by the invention is to reduce the radial dimensions and mass of the ENA and simplify the design.

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.This result is achieved due to the fact that in the well-known multi-stage ENA, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a ferrule installed in it and in contact with it by its outer cylindrical surface, in the bore of which an electric motor and n [n = 2, 3, etc. are placed. d.] impellers, as well as bushings in contact with its inner cylindrical surface, with cavities for placing the impellers and the diaphragm between the bushings, located in the holder of n-1 transfer channels communicating the exit of each previous and the entrance to each the subsequent impeller, and the latches of the angular position of the bushings and diaphragms relative to the holder, according to the invention, the transfer channels are made in the form of through grooves made between the inner and outer cylindrical surfaces of the holder, a stop is made in the bore for one of the outer bushings, and the angular position fixers are made in the form the pins located in the bushings, diaphragms and the stop of the bore of the holder, while the pins are placed inside the inner cylindrical surface of the holder. The implementation of the translated channels in the form of through grooves allows to reduce the radial dimensions and mass of the ENA (by reducing the thickness of the casing by the size of the wall thickness between the bottom of the groove and the bore of the cage in comparison with the prototype) and simplify the design, because direct control of the gaps between the bushings, the diaphragm and the impellers can be carried out directly through the through grooves, which eliminates the need for special holes for control.

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.In figure 1. an example of a specific embodiment of an ENA is shown, a longitudinal section, in FIG. 2 is the same cross-section at the location of the wheel of the first stage of the ENA, in FIG. 3 is the same cross-section at the location of the wheel of the second stage of the ENA, in FIG. 4 - the same, the cross section at the entrance to the second stage of the ENA.

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).The multi-stage ENA contains a housing 1 with an inlet fitting 2. A holder 3 is installed in the housing 1, which contacts it with its outer cylindrical surface 4. An electric motor 6 is placed in the bore 5 of the holder 3, the impellers 7 and 8 are installed on its shaft, as well as in contact with the internal the cylindrical surface 9 of the cage 3 of the sleeve 10 and 11 with cavities 12 and 13, respectively, to accommodate the impellers 7 and 8 and the diaphragm 14. The cage 3 is connected to the electric motor and the housing via screw connections (not shown). In the holder 3 is a transfer channel 15, made in the form of a through groove between its inner and outer cylindrical surfaces 9, 4 and communicating the output 16 of the impeller 7 with the input 17 of the impeller 8. In the bore 5 there is a stop 18 for the sleeve 11. ENA also contains latches 19 and 20 of the angular position of the bushings 10 and 11 and the diaphragm 14 relative to the holder 3, made in the form of pins 21 and 22, placed in the holes of the sleeve 11 and the grooves of the stop 18 (pin 21) and the sleeve 11 and the diaphragm 14 (pin 22). In this case, the pins 21 and 22 are placed inside the inner cylindrical surface 9 of the casing 3. The bushings 10, 11 and the diaphragm 14 are pressed against the abutment 18 by means of a nut 23. The cage 3 and the electric motor 6 are connected to the housing 1 by screws 24. The housing 1 is also equipped with an outlet pipe 25, in which the diffuser 26 is made. The latches 19 and 20 ensure that the angular position of the bushings 10 and 11 and the diaphragm 14 are constant relative to the casing 3. The placement of the pins 21 and 22 on the one hand in the holes and on the other hand in the grooves ensures the collectability of the ENA (if the pins were placed holes on both sides, there would inevitably be a problem of their combination).

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.The electric pump unit operates as follows: when the electric motor 6 is turned on, it rotates the impellers 7 and 8 mounted on its shaft. The fluid through the inlet fitting 2 enters the inlet of the impeller 7. Next, the fluid enters the perimeter of the sleeve 10 and through the outlet 16 of the impeller 7 into the transfer channel 15, made in the form of a through groove. In the assembled ENA, this transfer channel is bounded externally by the inner cylindrical surface of the housing 11, and from the inside by the outer cylindrical surfaces of the bushings 10 and 11 and the diaphragm 14. There are no holes in the places where the transfer channel 15 passes on the surfaces of these parts (due to the location of the pins inside the inner cylindrical surface of the cage) therefore, the liquid is practically leak-free (leakage in the gaps between the cylindrical surfaces 4 and 9 and the housing 1, the bushings 10 and 11 and the diaphragm 14 are negligible, since the radial The gaps between these parts amount to several tens of microns, that is, they are practically capillary) arrives at the input 17 of the impeller 8, at the perimeter of the sleeve 11 and into the diffuser 26 of the outlet pipe 25. The transfer channel in the form of a through groove also allows for the assembly of ENA direct control of the gaps between the bushings, the diaphragm and the impellers, through the through groove - in the assembled ENA (before mounting the clips in the housing) end joints between the bushings 10, 11 and the diaphragm 14, as well as the gaps between the impellers and the floor walls stey 12 and 13 may be made available for sight collector, and to monitor their probe. This eliminates the need for special inspection holes. In the example of a specific embodiment of a multi-stage ENA, the design of a two-stage ENA is shown, however, it is clear that the formula is valid for any number of stages, therefore, a generalizing attribute “n [n = 2, 3, etc.] impellers” is stated. As a result of the use of the invention, a reduction in the radial dimensions and mass of the ENA and simplification of the design are achieved by providing the ability to control axial clearances directly through the through groove.

Claims

A multi-stage electric pump unit containing a housing with inlet and outlet nozzles, a cage installed in it and a ferrule in contact with it with its outer cylindrical surface, in the bore of which there is an electric motor and n [n = 2, 3, etc.] impellers, as well as contact wheels with its inner cylindrical surface of the sleeve with cavities for placing the impellers and the diaphragm between the bushings, located in the holder of n-1 translated channels, reporting the output of each previous and the entrance to each subsequent impeller, and fix tori of the angular position of the bushings and diaphragms relative to the holder, characterized in that the transfer channels are made in the form of through grooves made between the inner and outer cylindrical surfaces of the holder, a stop is made in the bore for one of the extreme bushings, and the angular position fixers are made in the form of pins placed in the bushings, diaphragms and emphasis of the bore of the holder, while the pins are placed inside the inner cylindrical surface of the holder.