RU149751U1

RU149751U1 - CASE OF LIQUID CHANNELS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU149751U1
Application number: RU2014135959/28U
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Гуреев; Дамир Исавильевич Кудусов; Ришат Ризович Салахов; Ильфат Ризович Салахов
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2015-01-20

Abstract

Корпус жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания, представляющий собой цельнолитое изделие, включающий термостатную коробку, улитку с входной полостью для расположения рабочего колеса центробежного насоса, канал для подвода охлаждающей жидкости непосредственно из термостатной коробки во входную полость рабочего колеса центробежного насоса, дополнительный канал для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки во входную полость рабочего колеса центробежного насоса с противоположной стороны, отличающийся тем, что в термостатной коробке имеются отверстия для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя, а улитка для расположения центробежного насоса имеет, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала для соединения с блоком двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителем, при этом спиральные отводящие каналы расположены в одной плоскости, под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения.The body of the liquid channels of the internal combustion engine, which is a solid product, including a thermostatic box, a snail with an inlet cavity for the location of the impeller of a centrifugal pump, a channel for supplying coolant directly from the thermostatic box to the inlet cavity of the impeller of a centrifugal pump, an additional channel for supplying coolant from the thermostat box into the input cavity of the impeller of a centrifugal pump on the opposite side, characterized in that in the thermostatic box has openings for supplying coolant from the internal combustion engine block and oil cooler, and the scroll for the location of the centrifugal pump has at least three spiral exhaust channels for connection to the internal combustion engine block and oil cooler, while the spiral exhaust channels are located in one plane at the same angle between them and have equal output sections.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к корпусам водяных насосов систем жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания, предназначенным для стабильного поддержания нормального состояния двигателя, для равномерного охлаждения двигателя, для повышения гидродинамических характеристик корпуса водяных каналов, для улучшения экономичности и надежности насоса.The utility model relates to engine building, in particular to water pump housings of liquid cooling systems of internal combustion engines, designed to stably maintain a normal engine condition, to uniformly cool the engine, to increase the hydrodynamic characteristics of the water channel housing, to improve the efficiency and reliability of the pump.

Известен насос системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания с корпусом, крышкой насоса, валом, термостатной коробкой, подводящими и отводящими каналами. Изобретение имеет простую и компактную конструкцию (Патент Россия №2083853, МПК F01P 5/10, опубликовано 10.07.1997). Однако данная конструкция корпуса насоса не пригодна для больших расходов охлаждающей жидкости, и соответственно, непригодна для эксплуатации в автомобилях с большой мощностью. Термостатная коробка размещена в крышке насоса, что приводит к усложнению процесса сборки и разборки. Жидкостный насос имеет только один канал на выходе, а значит, не обеспечивается равномерное распределение расходов и давлений на входе в рубашку охлаждения двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя.A known pump is a liquid cooling system of an internal combustion engine with a housing, a pump cover, a shaft, a thermostatic box, inlet and outlet channels. The invention has a simple and compact design (Russian Patent No. 2083853, IPC F01P 5/10, published July 10, 1997). However, this design of the pump casing is not suitable for high flow rates of coolant, and, accordingly, is unsuitable for operation in vehicles with high power. The thermostat box is located in the pump cover, which complicates the assembly and disassembly process. A liquid pump has only one channel at the outlet, which means that a uniform distribution of costs and pressures at the inlet to the cooling jacket of the internal combustion engine and oil cooler is not ensured.

Известен корпус водяных каналов с центробежным насосом и термостатной коробкой, наиболее близкий к заявленной полезной модели и принятый за прототип (Руководство по эксплуатации двигателей КамАЗ экологических классов Евро-2 и Евро-3. Двигатели КамАЗ 740.35-400, 740.37-400, 740.38-360, 740.60-360, 740.61-320, 740.62-280, 740.63-400, 740.65-240. Система охлаждения двигателя http://www.remkam.ru/red60-4), который представляет собой цельнолитое металлическое изделие, прямоугольной формы, в противоположных углах которого по диагонали расположены термостатная коробка и водяной насос. В термостатную коробку жидкость поступает по каналу, в котором имеются отверстия для подвода нагретой жидкости из блока двигателя внутреннего сгорания. В термостатной коробке жидкость может направляться в центробежный насос двумя путями. Если жидкость не нагрелась до определенной высокой температуры, то она отправляется в малый круг системы охлаждения, напрямую по каналу в центробежный насос. При достижении заданной температуры, жидкость отправляется в большой круг системы охлаждения, охлаждается в радиаторе и поступает в центробежный насос через другой канал. Насос имеет спиральный отвод, подающий жидкость в канал. В канале имеется три отверстия для распределения потока жидкости в блок двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя. Однако известный корпус водяных каналов не обеспечивает равномерное поступление жидкости в каналы рубашки охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Большое количество сужений и расширений в каналах, резкие повороты и лишние карманы создают большие потери давления и серьезно возмущают поток. В корпусе центробежного насоса наблюдаются сильные вибрации, шумы и биение. При таком расположении центробежного насоса корпус водяных каналов получается достаточно громоздким. Отверстия входов и выходов имеют разные диаметры, что негативно сказывается на общих гидравлических потерях.A well-known body of water channels with a centrifugal pump and a thermostatic box, closest to the claimed utility model and adopted as a prototype (Operation manual for KamAZ engines of ecological classes Euro-2 and Euro-3. KamAZ engines 740.35-400, 740.37-400, 740.38-360 , 740.60-360, 740.61-320, 740.62-280, 740.63-400, 740.65-240. The engine cooling system http://www.remkam.ru/red60-4), which is a solid metal product, rectangular shape, in opposite the corners of which are located diagonally thermostat box and a water pump. The liquid enters the thermostat box through a channel in which there are openings for supplying heated liquid from an internal combustion engine block. In a thermostat box, fluid can be routed to the centrifugal pump in two ways. If the liquid is not heated to a certain high temperature, then it is sent to a small circle of the cooling system, directly through the channel to the centrifugal pump. When the set temperature is reached, the liquid is sent to a large circle of the cooling system, cooled in a radiator and enters the centrifugal pump through another channel. The pump has a spiral outlet that feeds liquid into the channel. The channel has three openings for distributing the flow of fluid into the block of the internal combustion engine and oil cooler. However, the known body of the water channels does not provide a uniform flow of fluid into the channels of the cooling jacket of the internal combustion engine. A large number of contractions and extensions in the channels, sharp turns and extra pockets create large pressure losses and seriously disturb the flow. In the centrifugal pump housing strong vibrations, noises and beating are observed. With this arrangement of the centrifugal pump, the body of the water channels is quite bulky. The openings of the inlets and outlets have different diameters, which negatively affects the overall hydraulic losses.

Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении надежности и экономичности двигателя внутреннего сгорания, за счет ликвидации вибраций, шума, биения, уменьшения гидравлических потерь, обеспечения равномерности давлений, расходов и скоростей, и направлено на уменьшение габаритных размеров и массы.The technical result, which the proposed utility model is aimed at, is to increase the reliability and efficiency of the internal combustion engine by eliminating vibrations, noise, runout, reducing hydraulic losses, ensuring uniform pressure, flow and speed, and is aimed at reducing the overall dimensions and weight .

Технический результат достигается тем, что в корпусе жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания, представляющем собой цельнолитое изделие, включающий термостатную коробку, улитку с входной полостью для расположения рабочего колеса центробежного насоса, канал для подвода охлаждающей жидкости непосредственно из термостатной коробки во входную полость рабочего колеса центробежного насоса, дополнительный канал для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки во входную полость рабочего колеса центробежного насоса с противоположной стороны, новым является то, что в термостатной коробке имеются отверстия для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя, а улитка для расположения центробежного насоса имеет, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала для соединения с блоком двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителем.The technical result is achieved by the fact that in the housing of the liquid channels of the internal combustion engine, which is a solid product, including a thermostatic box, a snail with an inlet cavity for the location of the impeller of a centrifugal pump, a channel for supplying coolant directly from the thermostatic box to the inlet cavity of the centrifugal pump impeller , an additional channel for supplying coolant from the thermostat box to the inlet cavity of the impeller of a centrifugal pump with on the other hand, it is new that the thermostatic box has openings for supplying coolant from the internal combustion engine block and oil cooler, and the scroll for the location of the centrifugal pump has at least three spiral outlet channels for connecting to the internal combustion engine block and oil cooler .

Спиральные отводящие каналы расположены в одной плоскости и под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения.Spiral discharge channels are located in the same plane and at the same angle between each other and have equal output sections.

На фигуре 1 представлен общий вид сзади корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.The figure 1 presents a General rear view of the housing of the liquid channels of the internal combustion engine.

На фигуре 2 представлен общий вид спереди корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.The figure 2 presents a General front view of the housing of the liquid channels of the internal combustion engine.

На фигуре 3 представлено характерное сечение корпуса центробежного насоса с тремя спиральными отводящими каналами, причем каналы отводов обрезаны до места постоянства их сходства.The figure 3 presents a characteristic section of the housing of a centrifugal pump with three spiral outlet channels, and the outlet channels are cut to the point of constant similarity.

Здесь: 1 - термостатная коробка; 2 - дополнительный канал для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки 1 во входную полость рабочего колеса центробежного насоса; 3 - канал внутри цельнолитого корпуса для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки 1 во входную полость рабочего колеса центробежного насоса; 4 - входная полость для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса; 5, 6 - отверстия для подвода нагретой жидкости из блока двигателя внутреннего сгорания в термостатную коробку 1; 7 - отверстие для подвода нагретой жидкости из маслоохладителя в термостатную коробку 1; 8 - улитка для расположения рабочего колеса центробежного насоса; 9 - спиральный отводящий канал для подачи охлажденной жидкости в маслоохладитель; 10, 11 - спиральные отводящие каналы для подачи охлажденной жидкости в блок по полублокам; 12, 13 - отверстия для выхода нагретой жидкости из термостатной коробки 1.Here: 1 - thermostat box; 2 - an additional channel for supplying coolant from the thermostat box 1 to the inlet cavity of the impeller of a centrifugal pump; 3 - channel inside the solid housing for supplying coolant from thermostat box 1 to the inlet cavity of the impeller of a centrifugal pump; 4 - input cavity for supplying coolant to the impeller of a centrifugal pump; 5, 6 — openings for supplying heated liquid from an internal combustion engine block to a thermostatic box 1; 7 - hole for supplying heated fluid from the oil cooler to thermostat box 1; 8 - snail for the location of the impeller of a centrifugal pump; 9 - spiral discharge channel for supplying chilled fluid to the oil cooler; 10, 11 - spiral discharge channels for supplying chilled fluid to the block in half blocks; 12, 13 - openings for the exit of the heated fluid from the thermostat box 1.

Корпус жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания, представляет собой цельнолитое изделие, включающее термостатную коробку 1, входную полость 4 для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса, расположенного в улитке 8 корпуса, канал 3, подводящий охлаждающую жидкость непосредственно из термостатной коробки 1 во входную полость 4 и дополнительный канал 2 для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки 1 через радиатор (на фигуре не показан) во входную полость 4 с противоположной стороны. В термостатной коробке 1 имеются отверстия 5 и 6 для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя внутреннего сгорания и канал 7 для подвода охлаждающей жидкости от маслоохладителя, так же имеются отверстия 12, 13 для выхода жидкости. В улитке 8, где располагается рабочее колесо центробежного насоса, имеются, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала, два из которых 10 и 11 для соединения с блоком двигателя внутреннего сгорания, а канал 9 - для соединения с маслоохладителем. Два канала 2 и 3, подводящих охлаждающую жидкость в во входную полость рабочего колеса центробежного насоса с противоположных сторон, обеспечивают равномерное поле скоростей перед рабочим колесом центробежного насоса с минимальными потерями. Входная полость 4 для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса образована с одной стороны подводящими каналами 2, 3, с другой стороны спиральными отводящими каналами 9, 10, 11. Эта полость имеет отверстие со стороны отводящих каналов, позволяющее монтировать в корпус рабочее колесо. Каналы 9, 10, 11 расположены в одной плоскости и под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения, что обеспечивает равномерное распределение потоков охлаждающей жидкости в блоке двигателя внутреннего сгорания и оптимальный температурный режим в рубашке охлаждения.The housing of the liquid channels of the internal combustion engine is a solid product, including a thermostatic box 1, an inlet cavity 4 for supplying coolant to the impeller of a centrifugal pump located in the scroll 8 of the body, a channel 3 supplying coolant directly from the thermostat box 1 to the inlet cavity 4 and an additional channel 2 for supplying coolant from the thermostat box 1 through a radiator (not shown in the figure) to the inlet cavity 4 from the opposite side. In the thermostatic box 1 there are openings 5 and 6 for supplying coolant from the internal combustion engine block and a channel 7 for supplying coolant from the oil cooler; there are also openings 12, 13 for liquid outlet. In the cochlea 8, where the impeller of the centrifugal pump is located, there are at least three spiral outlet channels, two of which 10 and 11 for connecting to the internal combustion engine block, and channel 9 for connecting to the oil cooler. Two channels 2 and 3, supplying coolant to the inlet cavity of the impeller of the centrifugal pump from opposite sides, provide a uniform velocity field in front of the impeller of the centrifugal pump with minimal losses. The inlet cavity 4 for supplying coolant to the impeller of the centrifugal pump is formed on one side by inlet channels 2, 3, on the other hand by spiral outlet channels 9, 10, 11. This cavity has an opening on the side of the outlet channels, allowing the impeller to be mounted in the housing. Channels 9, 10, 11 are located in the same plane and at the same angle with each other and have equal output sections, which ensures uniform distribution of coolant flows in the block of the internal combustion engine and optimal temperature conditions in the cooling jacket.

Система жидкостных каналов работает следующим образом.The liquid channel system operates as follows.

Охлаждающая жидкость из блока двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя поступает в термостатную коробку 1 через отверстия 5, 6 и 7. В термостатной коробке жидкость при температуре до 80°C направляется только в подводящий канал 3, при температуре от 80 до 90-95 жидкость поступает в канал 3 и через отверстия 12 и 13 подается в радиатор (на фигурах не указан), а далее в подводящий канал 2. При температуре 90-95°C охлаждающая жидкость поступает только в радиатор (на фигурах не указан) через отверстия 12 и 13, откуда охладившись, подается в подводящий канал 2. Поток жидкости через подводящие каналы 2 и 3 поступает во входную полость 4 рабочего колеса центробежного насоса. Под действием центробежных сил в рабочем колесе центробежного насоса жидкость собирается в улитку 8 с тремя спиральными отводящими каналами 9, 10 и 11. Характерное сечение улитки 8 со спиральными отводящими каналами, представлено на фиг. 3. Спиральные отводящие каналы 10 и 11 подводят охлажденную жидкость в блок двигателя внутреннего сгорания, а спиральный отводящий канал 9 - в маслоохладитель. Результаты проведенного численного моделирования подтвердили равномерность распределения давлений, расходов и скоростей на выходе из спиральных отводящих каналов корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.Coolant from the internal combustion engine unit and oil cooler enters the thermostat box 1 through openings 5, 6 and 7. In the thermostat box, liquid at a temperature of up to 80 ° C is directed only to inlet channel 3, at a temperature of 80 to 90-95, the liquid enters channel 3 and through holes 12 and 13 is fed into the radiator (not shown in the figures), and then into the supply channel 2. At a temperature of 90-95 ° C, coolant flows only into the radiator (not shown in the figures) through holes 12 and 13, from where it is cooled, it is fed into the supply channel l 2. The flow of liquid through the supply channels 2 and 3 enters the inlet cavity 4 of the impeller. Under the action of centrifugal forces in the impeller of the centrifugal pump, the liquid is collected in the cochlea 8 with three spiral outlet channels 9, 10 and 11. A typical section of the cochle 8 with spiral outlet channels is shown in FIG. 3. The spiral outlet channels 10 and 11 supply the cooled liquid to the internal combustion engine unit, and the spiral outlet channel 9 to the oil cooler. The results of the numerical simulation confirmed the uniform distribution of pressures, flows, and velocities at the outlet of the spiral outlet channels of the housing of the liquid channels of the internal combustion engine.

Таким образом, на основании численных исследований гидравлические потери снизились на 25-30% по сравнению с прототипом. Обеспечивается независимое перекачивание жидкости через охлаждаемые узлы двигателя внутреннего сгорания. Два подводящих канала в центробежный насос, обеспечивают равномерное поле скоростей перед рабочим колесом и подводят поток на входе в рабочее колесо с минимальными потерями, при этом рабочее колесо центробежного насоса не испытывает неравномерных усилий, что увеличивает срок службы устройства. Обеспечивается равномерное распределение потоков охлаждающей жидкости в блоке по полублокам двигателя внутреннего сгорания, что обеспечивает поддержание оптимального температурного режима в рубашке охлаждения.Thus, based on numerical studies, hydraulic losses decreased by 25-30% compared with the prototype. Provides independent pumping of fluid through the cooled components of the internal combustion engine. Two supply channels to the centrifugal pump provide a uniform velocity field in front of the impeller and bring the flow at the inlet to the impeller with minimal losses, while the impeller of the centrifugal pump does not experience uneven forces, which increases the service life of the device. The distribution of coolant flows in the block is evenly distributed over the semi-blocks of the internal combustion engine, which ensures the maintenance of the optimum temperature in the cooling jacket.

Claims

The body of the liquid channels of the internal combustion engine, which is a solid product, including a thermostatic box, a snail with an inlet cavity for the location of the impeller of a centrifugal pump, a channel for supplying coolant directly from the thermostatic box to the inlet cavity of the impeller of a centrifugal pump, an additional channel for supplying coolant from the thermostat box into the input cavity of the impeller of a centrifugal pump on the opposite side, characterized in that in the thermostatic box has openings for supplying coolant from the internal combustion engine block and oil cooler, and the scroll for the location of the centrifugal pump has at least three spiral exhaust channels for connection to the internal combustion engine block and oil cooler, while the spiral exhaust channels are located in one plane at the same angle between them and have equal output sections.