источник питания для гидравлического привода

Формула изобретения

1. Источник питания для гидравлического привода, содержащий объемный насос с размещенным в корпусе ротором, соединенным с приводным валом, нагнетательную и всасывающую гидролинии, а также компенсационно-поддавливающее устройство, связанное с внутренним объемом корпуса насоса, отличающийся тем, что компенсационно-поддавливающее устройство выполнено в виде сильфона, закрепленного на корпусе насоса с образованием полости, соединенной с внутренним объемом корпуса, и полого поршня, при этом сильфон жестко закреплен с одного края к корпусу, а с другого - к полому поршню, установленному на корпусе с возможностью поступательного перемещения по участку поверхности корпуса и с образованием дифференциальной полости, соединенной с нагнетательной гидролинией.

2. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что полый поршень, закрепленный к сильфону, выполнен с двумя внутренними кольцевыми уплотнениями и установлен с возможностью перемещения по участку поверхности корпуса, выполненному ступенчатым.

3. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что внутренний объем корпуса насоса соединен с полостью сильфона с торца, противоположного приводному валу насоса.

4. Источник питания по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что к внутреннему объему корпуса насоса подключен гидроразъем с возможностью подключения пускового подпорного устройства и выпуска воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидроавтоматики, в частности к объемным источникам рабочей жидкости под давлением, и может быть использовано в конструкциях рулевых электрогидравлических приводов летательных аппаратов, маршрут которых может находиться в разреженных слоях атмосферы.

Известен источник питания для гидравлического привода (в составе электрогидравлического привода), содержащий объемный насос и параллельно подключенные к гидролиниям нагнетания и всасывания насоса рулевые приводы дискретного углового перемещения по числу приводимых исполнительных органов (RU № 2027078, 1995).

Недостатками этого источника питания являются узость диапазона применения, ограничивающая использование в конструкциях рулевых приводов летательных аппаратов, в связи с возможностью возникновения кавитации при работе в условиях разреженной окружающей среды, большие габариты, низкая надежность, ограниченный срок хранения, сложность и высокая трудоемкость регламентного обслуживания и контроля готовности к выполнению работы.

Наиболее близким техническим решением является источник питания для гидравлического привода (в составе электрогидравлического привода), содержащий объемный насос с размещенными в корпусе ротором, соединенным с приводным валом, нагнетательную и всасывающую гидролинии, а также компенсационно-поддавливающее устройство, связанное с внутренним объемом корпуса насоса (RU № 2218486, 2003, прототип).

Недостатками этого привода также являются большие габариты, низкая надежность, связанная с ограниченными возможностями предотвращения кавитации с помощью принятой конструкции компенсационно-поддавливающего устройства, ограниченный срок сохранения готовности к работе в составе летательного аппарата, сложность и высокая трудоемкость контроля готовности к выполнению работы.

Технической задачей изобретения является создание эффективного источника питания для гидравлического привода и расширение арсенала источников питания для гидравлического привода.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в повышении надежности и расширении функциональных возможностей при использовании источника питания для гидравлического привода в разреженной окружающей среде верхних слоев атмосферы за счет недопущения кавитационного режима насоса, уменьшении габаритов и упрощении компоновки на летательном аппарате, снижении трудоемкости контроля готовности к выполнению работы в процессе хранения.

Сущность изобретения состоит в том, что источник питания для гидравлического привода содержит объемный насос с размещенными в корпусе ротором, соединенным с приводным валом, нагнетательную и всасывающую гидролинии, а также компенсационно-поддавливающее устройство, связанное с внутренним объемом корпуса насоса, причем компенсационно-поддавливающее устройство выполнено в виде сильфона, закрепленного на корпусе насоса с образованием полости, соединенной с внутренним объемом корпуса, и полого поршня, при этом сильфон жестко закреплен с одного края к корпусу, а с другой - к полому поршню, установленному на корпусе с возможностью поступательного перемещения по участку поверхности корпуса и с образованием дифференциальной полости, соединенной с нагнетательной гидролинией.

Предпочтительно поршень, закрепленный к сильфону, выполнен с двумя внутренними кольцевыми уплотнениями и установлен с возможностью перемещения по участку поверхности корпуса, выполненному ступенчатым, внутренний объем корпуса насоса соединен с полостью сильфона с торца, противоположного приводному валу насоса. Кроме того, к внутреннему объему корпуса насоса подключен гидроразъем с возможностью подключения пускового подпорного устройства и выпуска воздуха.

На фиг.1 изображена гидравлическая принципиальная схема подключения источника питания к гидролиниям, на фиг.2 - конструктивная схема источника питания для гидравлического привода.

Источник 1 питания для гидравлического привода содержит объемный насос 2 с ротором 3, размещенным в корпусе 4 и соединенным с приводным валом 5, нагнетательную и всасывающую гидролинии 6,7, а также компенсационно-поддавливающее устройство. Компенсационно-поддавливающее устройство выполнено в виде сильфона 8, охватывающего (на части длины) корпус 4 насоса 2. Сильфон 8 закреплен на корпусе 4 с ограниченным ходом и с образованием внутри сильфона 8 полости 9, непосредственно соединенной с внутренним объемом корпуса 4 и полого поршня 10. Сильфон 8 жестко закреплен с одного края к корпусу 4, а с другой - к полому поршню 10. Поршень 10 установлен на корпусе 4 с образованием внутри поршня 10 вокруг корпуса 4 дифференциальной полости 11, соединенной с нагнетательной гидролинией 6. При этом поршень 10 установлен на корпусе 4 с возможностью поступательного перемещения по участку поверхности корпуса 4.

Предпочтительно, полый поршень 10, закрепленный к сильфону 8, выполнен с двумя внутренними кольцевыми уплотнениями 12, 13 и установлен с возможностью перемещения по участку поверхности корпуса 4, выполненному ступенчатым, внутренний объем корпуса 4 насоса 2 соединен с полостью сильфона 8 с торца, противоположного приводному валу 5 насоса 2. К внутреннему объему корпуса 4, связанному с всасывающей гидролинией 7, подключен гидроразъем 15 для подключения, при необходимости, пускового подпорного устройства (не изображено).

Источник электроэнергии (не изображен) для приводного электродвигателя 16 насоса 2 выполнен одноразовым, имеет ограниченную мощность. Гидроразъем 17 предназначен для заполнения корпуса 7 рабочей жидкостью. Гидроразъем 18 предназначен для подачи рабочей жидкости в гидравлический привод. Гидроразъем 15 подключен к внутреннему объему корпуса 4. Поршень 10 выполнен с двум ограничивающими полость 11 поясками 19, 20, в которых размещены внутренние кольцевые уплотнения 12, 13. Внутренний диаметр поясков 19, 20 поршня 10 составляет, например, 60 и 61 мм соответственно.

Источник питания для гидравлического привода работает следующим образом.

Источник 1 питания в составе привода заполняется рабочей жидкостью через гидроразъем 17 и изолируется от окружающего пространства (среды). При этом все технологические отверстия и внешние гидроразъемы заглушены. В состоянии хранения (дежурства) летательного аппарата, которое может продолжаться длительное время (до 20 лет), источник 1 питания в составе привода должен быть готов к включению, т.е. его полости должны быть гарантированно заполнены рабочей жидкостью. Однако в течение времени дежурства в замкнутом объеме источника и привода происходят неизбежные процессы выделения воздуха из рабочей жидкости, а также диффузионного проникновения выделенного воздуха и жидкости через резиновые уплотнения в атмосферу. Кроме того, любое изменение температуры окружающей среды приводит к изменению объема рабочей жидкости в приводе благодаря явлению температурного расширения-сжатия. Наличие сильфона 8, обладающего пружинными свойствами, компенсирует изменение объема рабочей жидкости в источнике 1 питания и в приводе в результате температурного расширения-сжатия. При падении давления в корпусе 4 насоса 2 дифференциальный поршень 10 под действием атмосферного давления смещается, изменяя объем сильфона 8 и поддерживая тем самым постоянное заполнение внутреннего объема (всасывающей полости) насоса 2 рабочей жидкостью.

Таким образом, для обеспечения бескавитационного режима работы насоса 2 при запуске и для компенсации теплового расширения рабочей жидкости в процессе работы и хранения служит сильфон 8, который при увеличении давления в гидролинии 7 всасывания растягивается или сжимается при падении давления.

В результате, включение в схему привода такого источника 1 питания автоматически, без задействования дополнительных источников энергии, исключает возникновение разрежения во внутреннем объеме корпуса 4 и возникновение кавитационного режима работы насоса 2.

Благодаря дифференциальности поясков (ступеней) 19, 20 поршня 10 давление в корпусе 4, являющемся всасывающей полостью насоса 2, редуцируется до оптимального значения и не превышает допустимых значений, например, 4 кгс/см² . Насос 2, ротор 3 которого приводится во вращение электродвигателем 16, в течение времени работы последнего подает рабочую жидкость по гидролинии 6 в гидравлический привод, а по гидролинии 7 рабочая жидкость возвращается на всасывание насоса 2. Наличие давления нагнетания в полости 11 при установившейся работе насоса 2 не допускает возникновения разрежения на его всасывании, т.е. во внутреннем объеме корпуса 4.

В результате изобретения создан эффективный источник питания для гидравлического привода и расширен арсенал источников питания для гидравлического привода.

При этом обеспечено повышение надежности и расширены функциональные возможности для использования источника питания для гидравлического привода в разреженной окружающей среде верхних слоев атмосферы за счет исключения кавитационного режима насоса, уменьшены габариты и упрощена компоновка на летательном аппарате, снижены трудоемкость контроля готовности к выполнению работы в процессе хранения.