DE3931938A1

DE3931938A1 - Water pump with mechanical seal - has drain from chamber between seal and bearing to collector chamber below

Info

Publication number: DE3931938A1
Application number: DE3931938A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Eguchi; Minoru Kinbara; Atsushi Ohmi; Naoki Minamoto
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1989-09-25
Publication date: 1990-04-05
Anticipated expiration: 2009-09-26
Also published as: JPH0623760Y2; DE3931938C2; JPH0250096U

Abstract

The water pump has a bladed impeller (17) fixed to the end of a shaft (14) in a bearing (13) in the housing (11). There is a mechanical seal (18) between impeller and bearing. A chamber (19) between seal and bearing has a drain hole (22) for steam and condensate which has penetrated past the seal, leading to a collector chamber (22a) formed in the housing below. A plug (23) fits in a lateral opening in this chamber, an overflow drilling (24) being formed in the housing at the top of it. ADVANTAGE - Protects other components from leaking anti-freeze solution, particularly in an automitive engine.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wasserpumpe, insbesondere auf eine Wasserpumpe, die zum Kühlen einer, vorwiegend als Motor für Kraftfahrzeuge eingesetzten luftgekühlten Verbren nungskraftmaschine (VKM) benutzt wird.The invention relates to a water pump, in particular on a water pump designed to cool one, predominantly as Air-cooled engine used for motor vehicles machine (VKM) is used.

Bei einer herkömmlichen Wasserpumpe für eine VKM, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, wird ein Gehäuse 1 mit Schrauben durch einen Flansch 1 a an einem Motorblock 2 angeflanscht; eine Welle 4 wird vom Gehäuse 1 über ein Lager 3 getragen. An einem Ende der Welle 4 sitzt fest verbunden eine Antriebsscheibe 5; am anderen Ende sitzt fest verbunden ein Flügelrad 10. Zwischen dem Flügelrad und dem Lager 3 ist eine mechanische Dichtung 9 eingesetzt.In a conventional water pump for an ICE, as shown in Fig. 2, a housing 1 is flanged with screws through a flange 1 a to an engine block 2 ; a shaft 4 is carried by the housing 1 via a bearing 3 . At one end of the shaft 4 sits a drive pulley 5 ; an impeller 10 is firmly connected at the other end. A mechanical seal 9 is inserted between the impeller and the bearing 3 .

In Abhängigkeit vom Einsatz der Pumpe dringt Wasserdampf durch einen schmalen Spalt 9 a zwischen der mechanischen Dichtung 9 und der Welle 4 in einen Hohlraum 6 ein, der zwischen der mechanischen Dichtung 9 und dem Lager 3 liegt. Deshalb führt im Gehäuse 1 eine Dampfauslaßöffnung 7 vom Hohlraum 6 schräg nach oben in die Antriebsscheibe 5, um den Wasserdampf entweichen zu lassen. Weiterhin ist eine Abflußöffnung 8 in ähnlicher Weise vorgesehen, die schräg nach unten in die Antriebsscheibe 5 führt; sie verhindert, daß der kondensierte Wasserdampf in die Lagerung 3 eindringt.Depending on the use of the pump, water vapor penetrates through a narrow gap 9 a between the mechanical seal 9 and the shaft 4 into a cavity 6 which lies between the mechanical seal 9 and the bearing 3 . Therefore, in the housing 1, a steam outlet opening 7 leads obliquely upwards from the cavity 6 into the drive disk 5 in order to let the water vapor escape. Furthermore, a drain opening 8 is provided in a similar manner, which leads obliquely down into the drive pulley 5 ; it prevents the condensed water vapor from entering the bearing 3 .

Es ist festgestellt worden, daß der Leckverlust durch die mechanische Dichtung verursacht wird und nicht vollkommen beseitigt werden kann; so fließt die Wassermenge, die durch die mechanische Dichtung 9 sickert gesammelt direkt aus der Abflußöffnung 8. Im Ergebnis hinterläßt dies am Gehäuse 1 und an anderen Bauteilen durch die abtropfende Wassermenge eine Spur. Es ist weiterhin zu befürchten, daß wenn Gefrierschutz mittel verwendet wird, die Komponenten eines Alkoholgemisches andere Bauteile negativ beeinflußen. Die mechanische Dichtung hat Eigenschaften wie diese, daß der Wasserverlust von der Inbetriebnahme an bis zu einem bestimmten Zeitpunkt abrupt ansteigt und sich dann stabilisiert; dies nennt man eine Anfangs-Leckage. Die Höhe des Wasserverlustes hängt vom ver wendeten Erzeugnis ab und kann als ein Nachteil der Pumpe selbst beurteilt werden.It has been found that the leakage is caused by the mechanical seal and cannot be completely eliminated; the amount of water that seeps through the mechanical seal 9 flows directly from the drain opening 8 . As a result, this leaves a trace on the housing 1 and on other components due to the amount of water dripping off. It is also to be feared that if anti-freeze agents are used, the components of an alcohol mixture adversely affect other components. The mechanical seal has properties such as that the water loss increases abruptly from commissioning until a certain point in time and then stabilizes; this is called an initial leak. The amount of water lost depends on the product used and can be seen as a disadvantage of the pump itself.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wasserpumpe zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile herkömmlicher Technik vermeidet.The invention has for its object to a water pump create the more conventional disadvantages mentioned above Avoids technology.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Wasserpumpe zu schaffen, bei der eine bestimmte Verlustwassermenge gesammelt wird und nicht nach außen fließen kann, solange sie nicht eine bestimmte Grenze überschreitet.It is another object of the invention to provide a water pump create at which a certain amount of lost water is collected will and cannot flow outwards unless it is one exceeds a certain limit.

Entsprechend der Erfindung besitzt eine Wasserpumpe:According to the invention, a water pump has:

ein Flügelrad, das fest am einen Ende einer Welle steht, die durch ein Lager am Gehäuse abgestützt ist sowie eine mechanische Dichtung, die zwischen dem Flügelrad und der Lagerung angeordnet ist; durch Drehung der Welle mit Hilfe einer außerhalb liegender Energiequelle wird das Kühlwasser in Umlauf gebracht. Im Gehäuse ist eine Abflußöffnung vorgesehen, um die durch die mechanische Dichtung dringende dampfförmige und kondensierte Wassermenge abzuführen. Die Abflußöffnung ist vom Hohlraum aus schräg nach unten gerichtet und steht mit einer Sammelkammer in Verbindung, die im unteren Bereich des Gehäuses vorgesehen ist. Von der Sammelkammer führt seitlich eine Öffnung weg, in die ein Stopfen eingesetzt ist; eine Überlaufbohrung ist am Gehäuse im oberen Bereich des Stopfens angebracht. Dementsprechend wird eine gewisse Wassermenge in der Sammelkammer aufgefangen.an impeller that stands firmly at one end of a shaft that is supported by a bearing on the housing and a mechanical seal between the impeller and the Storage is arranged; by rotating the shaft with the help An outside energy source turns the cooling water into Brought into circulation. A drain opening is provided in the housing, around the vaporous penetrating through the mechanical seal and drain the condensed water. The drain opening is directed obliquely downwards from the cavity and stands with a collection chamber in connection, which in the lower area of the Housing is provided. From the collection chamber leads to the side an opening away into which a plug is inserted; a Overflow hole is on the housing in the upper area of the plug appropriate. Accordingly, a certain amount of water is in caught in the collection chamber.

Die Aufgabe wie auch die Ziele sowie die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnung Bezug nehmende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes deutlich.The task as well as the goals as well as the characteristics and advantages The invention will become apparent from the following drawing Reference description of the preferred embodiment of the subject of the invention clearly.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen Wasserpumpe; und Fig. 1 shows a cross section of a preferred embodiment of a water pump according to the invention; and

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, die jedoch eine herkömmliche Wasserpumpe zeigt. Fig. 2 is a view similar to Fig. 1, but showing a conventional water pump.

Bezugnehmend auf Fig. 1, die eine der Erfindung entsprechende Wasserpumpe zeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 11 ein Gehäuse, welches mit Hilfe eines Bolzens fest mit einem Motorblock 12 verschraubt ist. Das Gehäuse 11 trägt über ein Lager 13 eine Welle 14. Mittels eines Scheibenträgers 16 ist eine Antriebsscheibe 15 am einen Ende der Welle 14 befestigt; am anderen Ende der Welle ist ein Flügelrad 17 befestigt.Referring to FIG. 1, which shows a water pump according to the invention, the reference numeral 11 denotes a housing which is bolted to an engine block 12 by means of a bolt. The housing 11 carries a shaft 14 via a bearing 13 . A drive disk 15 is fastened to one end of the shaft 14 by means of a disk carrier 16 ; At the other end of the shaft, an impeller 17 is attached.

Zwischen das Flügelrad 17 und dem Lager 13 ist eine mechanische Dichtung 18 eingesetzt, zwischen der und dem Lager 13 ein Hohlraum 19 liegt. Durch einen schmalen Spalt 20 zwischen der mechanischen Dichtung 18 und der Welle 14 dringt eine Wasserdampfmenge in den Hohlraum 19 ein. Einerseits gibt es eine Dampfausflußöffnung 21, die den dampfförmigen Anteil des Wassers nach schräg oben entweichen läßt; andererseits gibt es eine Abflußöffnung 22, die den kondensierten Anteil des Wassers nach schräg unten abfließen läßt.A mechanical seal 18 is inserted between the impeller 17 and the bearing 13 , between which and the bearing 13 there is a cavity 19 . A quantity of water vapor penetrates into the cavity 19 through a narrow gap 20 between the mechanical seal 18 and the shaft 14 . On the one hand, there is a steam outflow opening 21 which allows the vaporous portion of the water to escape obliquely upwards; on the other hand, there is a drain opening 22 , which allows the condensed portion of the water to drain downward at an angle.

Die Abflußöffnung 22 ist schräg unterhalb des Hohlraumes 19 in einem tieferen Teil des Gehäuses 11 angeordnet und steht mit einer Sammelkammer 22 a in Verbindung, die parallel neben der Welle 14 ausgeformt ist. Eine seitliche, auf der zum Flügelrad entgegengesetzten Seite liegende Öffnung in die Antriebs scheibe 15 ist mit einem Stopfen 23 verschlossen; eine Überlaufbohrung 24 steht mit der Sammelkammer 22 a in Verbindung und ist oberhalb des Stopfens 23 im Gehäuse plaziert.The drain opening 22 is arranged obliquely below the cavity 19 in a lower part of the housing 11 and communicates with a collecting chamber 22 a , which is formed parallel to the shaft 14 . A lateral, on the opposite side of the impeller opening in the drive disc 15 is closed with a plug 23 ; an overflow bore 24 is connected to the collecting chamber 22 a and is placed above the plug 23 in the housing.

Wenn die Welle 14 durch die Antriebsscheibe 15 angetrieben wird, dreht sich das Flügelrad 17; wie die Pfeile darstellen, saugt es das Kühlwasser durch den Kühlwassereinlaß an und pumpt es in den Kühlwasserauslaß hinein. Zu diesem Zeitpunkt dringt die Wasserdampfmenge durch den Spalt 20 zwischen der mechanischen Dichtung 18 und der Welle 14 in den Hohlraum 19 ein. Der Dampfanteil entweicht durch die Dampfauslaßöffnung 21, der Wasseranteil fließt durch die Abflußöffnung 22 ab und ein Teil davon wird in der Sammelkammer aufgefangen, solange bis der Wasserstand die Überlaufbohrung 24 erreicht.When the shaft 14 is driven by the drive pulley 15 , the impeller 17 rotates; as the arrows show, it sucks the cooling water through the cooling water inlet and pumps it into the cooling water outlet. At this time, the amount of water vapor penetrates into the cavity 19 through the gap 20 between the mechanical seal 18 and the shaft 14 . The steam portion escapes through the steam outlet opening 21 , the water portion flows out through the drain opening 22 and part of it is collected in the collecting chamber until the water level reaches the overflow bore 24 .

Wie vorher schon erwähnt, besitzt die zur Erfindung gehörende Wasserpumpe eine Abflußöffnung , die mit dem Hohlraum zwischen der mechanischen Dichtung und dem Lager verbunden ist. Diese Abflußöffnung steht mit der Sammelkammer in Verbindung, die im unteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist, während die Über laufbohrung am Gehäuse im oberen Bereich der Sammelkammer an gebracht ist. Deshalb wird ein bestimmter Teil des Wassers in der Sammelkammer aufgefangen. Entsprechend fließt der durch die mechanische Dichtung eingedrungene Dampf und das gesam melte Wasser nicht aus der Ablußöffnung. Damit hängt keine Wasserspur durch die ausgeflossene Wassermenge mehr am Gehäuse und anderen Bauteilen. Weiterhin braucht man nicht zu be fürchten, daß die Bestandteile eines Alkoholgemisches andere Bauteile beeinflußen, sogar wenn Gefrierschutzmittel ins Wasser gemischt wird.As mentioned earlier, the one belonging to the invention Water pump a drain opening that connects with the cavity the mechanical seal and the bearing is connected. These Drain opening is in communication with the collection chamber, which in the lower area of the housing is arranged while the over bore on the housing in the upper area of the collecting chamber brought. That is why a certain part of the water is in caught in the collection chamber. The flows through accordingly the mechanical seal penetrated steam and the whole did not drain water from the drain. No one hangs with it Water trail through the amount of water poured out more on the housing and other components. Furthermore, you do not need to be fear that the components of an alcohol mixture are different Affect components, even if antifreeze is used Water is mixed.

Zusätzlich braucht man keine Befürchtung vor der Fehldiagnose zu haben, daß die anfängliche Leckage, die eine Eigenschaft der mechanischen Dichtung ist, ein Defekt der Wasserpumpe selbst ist (der Wasserverlust steigt vom Zeitpunkt der Inbe triebnahme bis zu einem bestimmten Zeitpunkt an und stabili siert sich dann). Der Hohlraum der Sammelkammer ist seitlich geöffnet und sitzt im unteren Bereich des Gehäuses, so daß der Hohlraum gleichzeitig mit der Gußform des Gehäuses ausgear beitet werden kann und somit eine preiswertere Konstruktion zuläßt.In addition, there is no need to fear misdiagnosis to have that initial leakage that's a property the mechanical seal is a defect in the water pump itself is (the water loss increases from the time of inbe drive up to a certain point in time and stabili then settles). The cavity of the collection chamber is on the side opened and sits in the lower part of the housing, so that the Cavity simultaneously with the mold of the housing can be processed and thus a cheaper construction allows.

Selbstverständlich sind anhand der oben genannten Erläute rungen zahlreiche Veränderungen der vorliegenden Erfindung möglich. Es ist deshalb wichtig zu verstehen, daß in den Schutzbereich der nachfolgenden Patentansprüchen auch die Aus führungsformen fallen, die ein wenig anders ausgeführt sind, als die hier im speziellen beschriebenen.Of course, based on the above explanations Numerous changes to the present invention possible. It is therefore important to understand that in the Scope of protection of the following claims also the Aus leadership forms that are a little different, than those specifically described here.

Claims

1. Water pump, with a housing ( 11 ), a shaft ( 14 ) supported on the housing ( 11 ) by a bearing ( 13 ), an impeller ( 17 ) firmly connected at one end of the shaft ( 14 ) and a mechanical seal ( 18 ), which is mounted between the impeller ( 17 ) and the bearing ( 13 ), characterized by : a cavity ( 19 ) which is located between the mechanical seal ( 18 ) and the bearing ( 13 ), a drain opening ( 22 ), which is located on the housing ( 11 ), communicates with the cavity ( 19 ) and allows the discharge of the amount of steam or condensed water which has penetrated through the mechanical seal ( 18 ), a collection chamber ( 22 a ), which is in the lower Area of the housing ( 11 ) is located, connected to the drain opening ( 22 ) and has a side opening, a plug ( 23 ) which is attached in the opening of the collecting chamber ( 22 a ), and an overflow bore ( 24 ), the in the housing ( 11 ) in the upper area eich the plug ( 23 ) is introduced.

2. Water pump according to claim 1, characterized in that the drain opening ( 22 ) is directed obliquely downwards.

3. Water pump according to claim 1, characterized in that a certain amount of water is collected in the collecting chamber ( 22 a ).

4. Water pump according to claim 1, characterized in that the collecting chamber ( 22 a ) is formed parallel to the shaft ( 14 ).