Двухступенчатый электронасосный агрегат

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано как электронасосный агрегат (ЭНА) в составе систем терморегулирования самолетов и космических аппаратов. Двуступенчатый ЭНА содержит входной и выходной патрубки и два ЭНА. Каждый ЭНА содержит электродвигатель с герметично разделенными корпусами из титана соответственно для ротора и статора, соединенного по периметру свободной частью корпуса с алюминиевым корпусом насоса. В корпусе насоса на валу ротора электродвигателя закреплены левое и правое рабочие колеса, установленные в расточке обоймы. Полости колес разделены вертикальной диафрагмой и содержат переводные каналы. Соединение корпусов статора электродвигателя и насоса выполнено герметично посредством монолитного переходного биметаллического кольца соответственно с титановой и алюминиевой сторонами. Полость корпуса ротора электродвигателя сообщается с полостью колеса по жидкости через подшипники ротора. Диафрагма выполнена заодно с обоймой герметично по ее внешнему периметру. Один переводной канал выполнен на участках обоймы и втулки и соединяет выход и вход полостей соответственно правого и левого рабочих колес, другой канал выполнен на участках обоймы и корпуса ЭНА и соединяет выход полости левого колеса и выходной патрубок. ЭНА расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через входной и выходной патрубки и шарообразный обратный клапан, установленный на пересечении выходов переводных каналов ЭНА с каналом выходного патрубка. Подпружиненный с наружной стороны выходного патрубка корпус ЭНА выполнен в виде единой конструкции. Изобретение направлено на повышение надежности, увеличение КПД, упрощение конструкции, уменьшение массы, расширение условий применения ЭНА. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано как электронасосный агрегат (ЭНА) в составе систем терморегулирования (СТР) самолетов и космических аппаратов (КА).

Известен многоступенчатый электронасосный агрегат (ЭНА), содержащий корпус, электродвигатель, три рабочих колеса и направляющие движениия жидкости устройства, размещенные между ними (Малюшенко В.В. Динамические насосы. - М.: Машиностроение, 1984, лист 49, рис. 124).

Недостатком этого ЭНА является секционная конструкция, что приводит к наличию большого числа уплотнений между внутренней полостью и атмосферой, повышению вероятности утечек жидкости, к снижению КПД, надежности, повышению массы.

Известен также ЭНА (патент RU №2042053), 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.

Недостатками указанного ЭНА являются: пониженные КПД, надежность, повышенная масса.

Причинами этого являются:

1. 3начительные 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 более определенного значения, при достижении которого может начаться деформация материала обоймы при фрезеровании винтовой канавки.

2. Сложность конструкции, в том числе из-за наличия контроля зазоров между втулками, диафрагмой и рабочими колесами, который может быть осуществлен через отверстия в обойме, специально выполненные для этой цели.

В качестве прототипа выбран «Многоступенчатый электронасосный агрегат» (патент RU №2369777), 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, 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.

В прототипе переводные каналы выполнены в виде сквозных пазов 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.

Недостаток прототипа заключается в недостаточно высокой надежности, низком КПД, в сложности устройства и повышенной массе (в том числе из-за применения в его составе двух втулок), недостаточно широкие условия применения.

Задачи предложенного технического решения: повышение надежности, увеличение КПД, упрощение конструкции, уменьшение массы, расширение условий применения ЭНА.

Задачи решаются за счет того, что двуступенчатый электронасосный агрегат (ЭНА), содержит входной и выходной патрубки; и два ЭНА, каждый из которых содержит электродвигатель с герметично разделенными корпусами из титана соответственно для ротора с его валом на подшипниках и статора, соединенного по периметру свободной частью корпуса с алюминиевым корпусом насоса, в корпусе которого на валу ротора электродвигателя закреплены последовательно втулка, левое и правое рабочие колеса, установленные в расточке обоймы; рабочие полости рабочих колес разделены вертикальной диафрагмой и содержат жидкостные переводные каналы, соединение корпуса статора электродвигателя и корпуса насоса выполнено герметично посредством монолитного переходного биметаллического кольца соответственно с титановой и алюминиевой сторонами; полость корпуса ротора электродвигателя выполнена сообщающейся с полостью рабочего колеса по жидкости через подшипники ротора; вертикальная диафрагма выполнена заодно с обоймой герметично по ее внешнему периметру; один переводной канал выполнен на участках обоймы и втулки и соединяет выход рабочей полости правого рабочего колеса и вход рабочей полости левого рабочего колеса, другой переводной канал выполнен на участках обоймы и корпуса ЭНА и соединяет выход рабочей полости левого рабочего колеса и выходной патрубок корпуса ЭНА; электронасосные агрегаты расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через входной патрубок, выходной патрубок и шарообразный обратный клапан, установленный на пересечении выходов переводных каналов электронасосных агрегатов с каналом выходного патрубка; подпружиненный с наружной стороны выходного патрубка корпус ЭНА выполнен в виде единой конструкции.

Предложенное решение - электронасосный агрегат представлен на чертеже - общий вид ЭНА в разрезе.

Предложенный ЭНА содержит с одной стороны электродвигатель с герметично разделенными корпусами 1, 2 из титана соответственно для ротора с его валом 3 на подшипниках и статора, соединенного по периметру свободной частью корпуса 2 с алюминиевым корпусом 4 ЭНА посредством монолитного переходного биметаллического кольца 19 соответственно с титановой и алюминиевой сторонами.

В корпусе насоса 4 на валу 3 ротора электродвигателя закреплены последовательно втулка 8, левое и правое рабочие колеса 9, 10, установленные в расточке обоймы 7. С другой стороны на поверхности корпуса 4 выполнены входной и выходной патрубки 5, 6. Рабочие полости 11, 12 рабочих колес 9, 10 соответственно, разделенные вертикальной диафрагмой 13, содержат жидкостные переводные каналы 14, 15. Канал 14 выполнен на участках обоймы 7 и втулки 8 и соединяет выход 16 полости 12 правого рабочего колеса 10 и вход 17 полости 11 левого рабочего колеса 9. Канал 15 выполнен на участках обоймы 7 и корпуса 4 насоса и соединяет выход 18 полости 11 левого рабочего колеса 9 и выходной патрубок 6 корпуса 4 насоса.

Поставленные задачи для предложенного ЭНА решены за счет того, что:

1. Диафрагма 13 выполнена заодно с обоймой 7 герметично по ее внешнему периметру (это позволило снизить непроизводительные перетекания жидкости внутри насоса из полости 11 рабочего колеса 9 в полость 12 рабочего колеса 10, повысить КПД ЭНА); нижний и верхний жидкостные переводные каналы 14, 15 выполнены в виде герметичных каналов соответственно в обойме 7 и втулке 8 (за счет этого обеспечено снижение непроизводительных перетеканий жидкости внутри насоса и тем самым повышение его КПД). Соединение корпуса 2 статора электродвигателя и корпуса 4 насоса выполнено герметично посредством монолитного переходного биметаллического кольца 19 соответственно с титановой и алюминиевой сторонами и герметичными по замкнутым периметрам сварочными швами 20, 21 соответственно по титану и алюминию (это позволило повысить герметичность ЭНА, его надежность, упростить конструкцию и снизить массу). Полость корпуса 1 ротора электродвигателя выполнена сообщающейся с полостью 11 рабочего колеса 9 по жидкости через подшипники ротора (это позволило повысить надежность работы подшипников за счет вращения их в жидкости).

2. Соосную стыковку отдельных каналов соответствующих деталей и формирование из них жидкостных переводных каналов 14, 15 осуществляют посредством вновь введенных штифтов 22, 23, которые изготовлены с большим диаметром по сравнению с диаметром указанных каналов и с их продольными осями, соосными соответствующим осям стыкуемых каналов. Это позволило обеспечить более плотные торцевые сопряжения жидкостных переводных каналов 14, 15, снизить непроизводительные перетекания жидкости внутри насоса и тем самым повысить его КПД; кроме того, обеспечить фиксацию углового положения втулки 8 относительно обоймы 7 и обоймы 7 относительно корпуса 4 насоса, повысить надежность ЭНА.

3. ЭНА выполнен с симметрично расположенным дополнительным (резервным) электронасосным агрегатом 24, конструктивно аналогичным основному ЭНА. При этом плоскость симметрии проходит через входной патрубок 5, выходной патрубок 6 и шарообразный обратный клапан 25, установленный на пересечении выходов переводных каналов 15, 26 основного и дополнительного агрегатов с каналом выходного патрубка 6. Выходной патрубок 6 выполнен общим для корпусов обоих электронасосных агрегатов, как и входной патрубок 5, а сами корпуса выполнены в виде единой конструкции. Это позволило конструктивно упростить устройство при решении задачи функциональной автономности работы того или иного ЭНА по обеспечению требуемой циркуляции жидкости в замкнутом контуре СТР КА, повысить его надежность, уменьшить массу агрегата.

Обратный клапан 25 устанавливают снаружи через выход выходного патрубка 6. Предварительно к клапану 25 закреплена одним концом пружина, другой конец которой закреплен в выемке, которая выполнена на внутренней боковой цилиндрической поверхности выходного патрубка 6.

Предложенный ЭНА работает следующим образом.

В процессе функционирования ЭНА в составе замкнутого жидкостного контура СТР КА жидкость (жидкостный теплоноситель) под напором, создаваемым одновременным вращением последовательно установленных рабочих колес 10, 9, поступает на входной патрубок 5, далее - на правое рабочее колесо 10 в его полости 12, с выхода 16 которой и через переходной канал 14 поступает на вход 17 полости 11 левого рабочего колеса 9 и далее через переходной канал 15 - на обратный клапан 25 и выходной патрубок 6 насоса. За счет последовательно установленных рабочих колес 10, 9 на одном валу 3 ЭНА создает расход жидкости с повышенным напором. Дополнительный ЭНА работает аналогично. С учетом полученных улучшенных характеристик ЭНА стало возможным расширение его применения в СТР КА как с жидкостным теплоносителем, так и с двухфазным (газожидкостным).

В настоящее время предложенное устройство находится на стадии выпуска конструкторской документации на действующий опытный образец с перспективой его внедрения на КА собственной разработки.

1. Двуступенчатый электронасосный агрегат (ЭНА), содержащий входной и выходной патрубки; и два ЭНА, каждый из которых содержит электродвигатель с герметично разделенными корпусами из титана соответственно для ротора с его валом на подшипниках и статора, соединенного по периметру свободной частью корпуса с алюминиевым корпусом насоса, в корпусе которого на валу ротора электродвигателя закреплены последовательно втулка, левое и правое рабочие колеса, установленные в расточке обоймы; рабочие полости рабочих колес разделены вертикальной диафрагмой и содержат жидкостные переводные каналы, отличающийся тем, что соединение корпуса статора электродвигателя и корпуса насоса выполнено герметично посредством монолитного переходного биметаллического кольца соответственно с титановой и алюминиевой сторонами; полость корпуса ротора электродвигателя выполнена сообщающейся с полостью рабочего колеса по жидкости через подшипники ротора; вертикальная диафрагма выполнена заодно с обоймой герметично по ее внешнему периметру; один переводной канал выполнен на участках обоймы и втулки и соединяет выход рабочей полости правого рабочего колеса и вход рабочей полости левого рабочего колеса, другой переводной канал выполнен на участках обоймы и корпуса ЭНА и соединяет выход рабочей полости левого рабочего колеса и выходной патрубок корпуса ЭНА; электронасосные агрегаты расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через входной патрубок, выходной патрубок и шарообразный обратный клапан, установленный на пересечении выходов переводных каналов электронасосных агрегатов с каналом выходного патрубка и подпружиненный с наружной стороны выходного патрубка; корпус ЭНА выполнен в виде единой конструкции.

2. Двуступенчатый электронасосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что соосную стыковку отдельных каналов соответствующих деталей и формирование из них жидкостных переводных каналов осуществляют посредством штифтов, которые изготовлены с большим диаметром по сравнению с диаметром указанных каналов и с их продольными осями, соосными соответствующим осям стыкуемых каналов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным насосным установкам, предназначенным для перекачивания жидкостей. Одноступенчатый центробежный насосный агрегат включает центробежный одноступенчатый насос двухстороннего входа, приводной электродвигатель, муфту, соединяющую их валы, опорную раму для крепления насоса и электродвигателя, корпус, состоящий из основания и крышки, входной и выходной патрубки, ротор с закрепленным на нем рабочим колесом, установленный в опорных подшипниках, и спиральный отвод.

Изобретение относится к нефтепогружному оборудованию, а именно к погружным насосным агрегатам перевернутого типа, спускаемым в скважины малого диаметра. Погружной насосный агрегат, спускаемый на грузонесущем кабеле в дополнительную колонну внутри обсадной колонны, содержит маслонаполненный погружной электродвигатель, гидрозащиту, выкидной модуль, электроцентробежный насос, всасывающий канал, обратный клапан и уплотнитель между электроцентробежным насосом и дополнительной колонной.

Группа изобретений относится к добыче нефти из скважин с помощью электронасосов. Каждая секция (1) насоса имеет центральную ось и содержит по меньшей мере две ступени (7) насоса.

Узел вентилятора включает в себя корпус, вмещающий импеллер и электродвигатель, приводящий в действие импеллер для создания воздушного потока. Сопло установлено на корпус для выброса воздушного потока.

Группа изобретений относится к центробежным насосам. Рабочее колесо (2) для центробежного насоса, включающее в себя имеющий лопатки (8) первый закрывающий диск (4) и присоединенный посредством сварки к первому закрывающему диску (4) второй закрывающий диск (6).

Изобретение предназначено для закачки воды в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления и в качестве питательного насоса на нефтяных месторождениях.

Группа изобретений относится к перегородке для непроницаемого по текучей среды уплотнения между отсеком двигателя и соединительным отсеком погружной машины. Перегородка (8) содержит разделительную стенку (10), имеющую гнездо, и, по меньшей мере, один соединительный узел (12), размещенный в упомянутом гнезде, при этом соединительный узел (12) является доступным с первой стороны перегородки и со второй стороны перегородки.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для защиты и крепления кабеля или кабельного удлинителя к секции погружного насоса. Протектор содержит цельный кожух, имеющий боковые стенки, снабженные отверстиями, и болт с конической частью, пропущенный через отверстия и при завинчивании гайки закрепляющий кожух на основании насосной секции с образованием паза для укладки кабеля.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для добычи нефти посредством установок электроцентробежных насосов из глубоких и сверхглубоких скважин и большим газосодержанием.

Изобретение может быть использовано как электронасосный агрегат в составе систем терморегулирования самолетов и космических аппаратов. Агрегат содержит электродвигатель (1) с корпусом из титана, соединенным с алюминиевым корпусом (2) насоса.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах терморегулирования изделий космической техники. Электронасосный агрегат содержит металлический корпус, установленный на корпусе электродвигатель, размещенные на его валу колеса.

Изобретение относится к насосам необъемного вытеснения и может быть использовано на АЭС в главных циркуляционных насосных агрегатах первого контура теплоносителя ядерной энергетической установки.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения зданий. Термоэлектронасос содержит подающий трубопровод (1) с термоэлектрическим блоком (3), соединенным электропроводкой с инвертором (4), аккумулятором (5) и электродвигателем насоса (6), установленным в трубопроводе (2).

Изобретение относится к транспортировке углеводородного и другого сырья по проложенным по морскому дну трубопроводам большой протяженности. Интегрированный перекачивающий агрегат для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам включает охранный кожух, электродвигатель, компрессор, магнитные подшипники, отсек, в котором расположены система управления электродвигателем, система управления магнитными подшипниками, преобразователь частоты и силовые элементы магнитных подшипников.

Изобретение относится к системам управления центробежными насосными агрегатами. Система содержит блок задания параметра регулирования, выход которого соединен с первым входом блока сравнения.

Изобретение может быть использовано как электронасосный агрегат в составе систем терморегулирования самолетов и космических аппаратов. Агрегат содержит электродвигатель (1) с корпусом из титана, соединенным с алюминиевым корпусом (2) насоса.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано во вращающихся электрических машинах. Технический результат - повышение точности коррекции ошибки смещения магнитного потока в разомкнутой системе управления вращающейся электрической машине.

Изобретение относится к герметичным электронасосным агрегатам (ЭНА) для систем терморегулирования космических аппаратов. Корпусы электродвигателя и насоса ЭНА из алюминиевого сплава герметично соединены и разделены цилиндрической немагнитной экранирующей оболочкой из титанового сплава.

Группа изобретений направлена на обеспечение возможности уменьшения потерь электроэнергии, подаваемой по длинным силовым кабелям к электрическому погружному насосу во время работы погружного электродвигателя.

Изобретение относится к бессальниковому экранированному электронасосу, в частности, стойкому к коррозии и содержащему устройство контроля подшипника. Технический результат заключается в повышении жесткости неподвижного вала экранированного электронасоса с двигателем на постоянных магнитах, своевременном обнаружении износа подшипника, повышении срока службы.

Изобретение относится к области насосостроения. Насос содержит входной патрубок, центростремительное рабочее колесо, состоящее из ведущего и покрывного дисков, радиальных лопастей (4), изогнутых по дуге окружности радиусом (rл) с центром изгиба (О2), смещенным относительно центра вращения (О1), и совмещенного с ним начала ортогональной системы координат радиально по оси (Y) на расстояние (Yo) и по оси (X) в направлении вращения от оси (Y) на расстояние (Xо), и конической втулки с уменьшающимся диаметром; подвод, отвод и вал, приводимый от асинхронного электрического двигателя.

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано как электронасосный агрегат в составе систем терморегулирования самолетов и космических аппаратов. Двуступенчатый ЭНА содержит входной и выходной патрубки и два ЭНА. Каждый ЭНА содержит электродвигатель с герметично разделенными корпусами из титана соответственно для ротора и статора, соединенного по периметру свободной частью корпуса с алюминиевым корпусом насоса. В корпусе насоса на валу ротора электродвигателя закреплены левое и правое рабочие колеса, установленные в расточке обоймы. Полости колес разделены вертикальной диафрагмой и содержат переводные каналы. Соединение корпусов статора электродвигателя и насоса выполнено герметично посредством монолитного переходного биметаллического кольца соответственно с титановой и алюминиевой сторонами. Полость корпуса ротора электродвигателя сообщается с полостью колеса по жидкости через подшипники ротора. Диафрагма выполнена заодно с обоймой герметично по ее внешнему периметру. Один переводной канал выполнен на участках обоймы и втулки и соединяет выход и вход полостей соответственно правого и левого рабочих колес, другой канал выполнен на участках обоймы и корпуса ЭНА и соединяет выход полости левого колеса и выходной патрубок. ЭНА расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через входной и выходной патрубки и шарообразный обратный клапан, установленный на пересечении выходов переводных каналов ЭНА с каналом выходного патрубка. Подпружиненный с наружной стороны выходного патрубка корпус ЭНА выполнен в виде единой конструкции. Изобретение направлено на повышение надежности, увеличение КПД, упрощение конструкции, уменьшение массы, расширение условий применения ЭНА. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх