RU156184U1

RU156184U1 - CASE OF LIQUID CHANNELS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU156184U1
Application number: RU2015108443/06U
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Гуреев; Дамир Исавильевич Кудусов; Ришат Ризович Салахов; Вячеслав Валерьевич Бурлаков; Андрей Вячеславович Зонов
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2015-11-10

Abstract

Корпус жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания, представляющий собой цельнолитое изделие, включающий термостатную коробку с отверстиями для подвода охлаждающей жидкости, улитку с входной полостью для расположения рабочего колеса центробежного насоса, имеющую, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала для соединения с блоком двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителем расположенные в одной плоскости и под одинаковым углом между собой и имеющие равные выходные сечения, основной 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, отличающийся тем, что дополнительный канал перед входом в полость рабочего колеса центробежного насоса сообщен с основным каналом, отверстия в термостатной коробке для подвода охлаждающей жидкости соединены с блоком двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителем посредством каналов, при этом оси отверстий этих каналов на выходе из блока двигателя параллельны осям отверстий для отвода охлаждающей жидкости в дополнительный канал из термостатной коробки.The housing of the liquid channels of the internal combustion engine, which is a solid product, including a thermostatic box with holes for supplying coolant, a snail with an inlet cavity for the location of the impeller of a centrifugal pump, which has at least three spiral outlet channels for connection with the internal combustion engine block and an oil cooler located in the same plane and at the same angle with each other and having equal output sections, the main channel for supplying a cooling fluid bones directly from the thermostat box to the inlet cavity of the impeller of the centrifugal pump, an additional channel for supplying coolant from the thermostat box to the inlet cavity of the impeller of the centrifugal pump, characterized in that the additional channel in front of the entrance to the cavity of the centrifugal pump impeller communicates with the main channel, openings in a thermostatic box for supplying coolant are connected to the block of the internal combustion engine and the oil cooler through channels, while si openings of these channels at the outlet of the engine block parallel to the axes of the openings for discharging the cooling fluid in the supplemental channel of the thermostatic box.

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 (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 (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. Engine cooling system http://www.remkam.ru/red60-4), which is a solid metal product. rectangular in shape, in opposite corners of which thermostat box and water pump are located diagonally. 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.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели, является корпус жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания (патент №149751, МПК F01P 5/10, опубл. 20.01.2015), который представляет собой цельнолитое изделие, состоящее из термостатной коробки с отверстиями для подвода нагретой жидкости из блока двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя, отверстия для выхода нагретой жидкости из термостатной коробки двух каналов подводящих охлаждающую жидкость с противоположных сторон во входную полость рабочего колеса центробежного насоса, трех одинаковых спиральных отводящих каналов. Однако противоположное расположение подводящих каналов во входную полость рабочего колеса ухудшает гидравлические характеристики центробежного насоса, что приводит к неравномерности скоростей на входе в рабочее колесо и создает вибрации и шумы, а большая термостатная коробка создает дополнительную массу.Closest to the claimed utility model is the housing of the liquid channels of the internal combustion engine (patent No. 149751, IPC F01P 5/10, publ. 01/20/2015), which is a solid product consisting of a thermostatic box with holes for supplying heated liquid from the unit internal combustion engine and oil cooler, openings for the exit of heated fluid from the thermostat box of two channels supplying coolant from opposite sides to the inlet cavity of the impeller of a centrifugal pump, three one postglacial spiral discharge channels. However, the opposite arrangement of the supply channels to the impeller inlet cavity impairs the hydraulic characteristics of the centrifugal pump, which leads to uneven speeds at the inlet of the impeller and creates vibrations and noises, and a large thermostatic box creates additional mass.

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

Технический результат достигается тем, что в корпусе жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания, представляющем собой цельнолитое изделие, включающий термостатную коробку с отверстиями для подвода охлаждающей жидкости от блока двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителя, улитку с входной полостью для расположения рабочего колеса центробежного насоса имеющую, по меньшей мере, три спиральных отводящих канала для соединения с блоком двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителем, расположенные в одной плоскости и под одинаковым углом между собой и имеют равные выходные сечения, основной 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, новым является то, что дополнительный канал перед входом в полость рабочего колеса центробежного насоса сообщен с основным каналом, отверстия в термостатной коробке для подвода охлаждающей жидкости соединены с блоком двигателя внутреннего сгорания и маслоохладителем посредством каналов, при этом оси отверстий этих каналов на выходе из блока двигателя параллельны осям отверстий для отвода охлаждающей жидкости в дополнительный канал из термостатной коробки.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 with holes for supplying coolant from the internal combustion engine and oil cooler, a snail with an inlet cavity for the location of the impeller of a centrifugal pump having at least at least three spiral outlet channels for connection with an internal combustion engine block and an oil cooler located in the same plane and under the same angle between them and they have equal output sections, the main channel for supplying coolant directly from the thermostat box to the inlet cavity of the impeller of the centrifugal pump, the additional channel for supplying coolant from the thermostatic box to the inlet cavity of the impeller of the centrifugal pump, is new that an additional channel in front of the entrance to the cavity of the impeller of the centrifugal pump is in communication with the main channel, holes in the thermostat box for supplying coolant These are connected to the internal combustion engine block and the oil cooler through channels, while the axes of the holes of these channels at the outlet of the engine block are parallel to the axes of the holes for draining the coolant into the additional channel from the thermostatic box.

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

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

Здесь: 1 - термостатная коробка; 2 - основной канал внутри цельнолитого корпуса для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки 1 во входную полость рабочего колеса центробежного насоса; 3 - дополнительный канал 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 - каналы для подвода нагретой жидкости из блока двигателя внутреннего сгорания в термостатную коробку 1; 7 - канал 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 - the main channel inside the solid housing for supplying coolant from thermostat box 1 to the inlet cavity of the impeller of a centrifugal pump; 3 - an additional channel for supplying coolant from the 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 - channels for supplying heated liquid from an internal combustion engine block to a thermostatic box 1; 7 - channel 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, основной канал 2, подводящий охлаждающую жидкость непосредственно из термостатной коробки 1 во входную полость 4 и дополнительный канал 3 для подвода охлаждающей жидкости из термостатной коробки 1 через радиатор (на фигуре не показан) во входную полость 4 сообщенный с каналом 2. К термостатной коробке 1 подводятся каналы 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 охлаждающей жидкости из термостатной коробки. 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 сообщенных канала 2 и 3, подводящих охлаждающую жидкость во входную полость рабочего колеса центробежного насоса с одной стороны, обеспечивают равномерное поле скоростей перед рабочим колесом центробежного насоса с минимальными гидравлическими потерями. Входная полость 4 для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса образована с одной стороны основным 2 и дополнительным 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 input cavity 4 for supplying coolant to the impeller of a centrifugal pump located in the scroll 8 of the housing, the main channel 2, which supplies coolant directly from the thermostatic box 1 to the inlet cavity 4 and an additional channel 3 for supplying coolant from the thermostat box 1 through a radiator (not shown in the figure) to the input cavity 4 in communication with channel 2. To the thermo Static box 1 includes channels 5 and 6 for supplying coolant from the internal combustion engine block and channel 7 for supplying coolant from the oil cooler; there are also openings 12, 13 for the exit of coolant from the thermostat box. 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 communicated channels 2 and 3, supplying coolant to the inlet cavity of the impeller of the centrifugal pump on the one hand, provide a uniform velocity field in front of the impeller of the centrifugal pump with minimal hydraulic losses. The inlet cavity 4 for supplying coolant to the impeller of the centrifugal pump is formed on the one hand by the main 2 and additional 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 каналы 5, 6 и 7. Из термостатной коробки жидкость при температуре до 80°C направляется только непосредственно в основной канал 2. При температуре от 80 до 90-95°C жидкость из термостатной коробки поступает в канал 2 и одновременно через отверстия 12 и 13 подается в радиатор (на фигурах не указан), а далее в дополнительный канал 3. При температуре 90-95°C охлаждающая жидкость из термостатной коробки поступает только в радиатор (на фигурах не указан) через отверстия 12 и 13, откуда охладившись, подается в дополнительный канал 2. Поток жидкости через сообщенные 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. 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, что при сообщенных между собой каналах 2 и 3, а так же параллельности осей отверстий 12, 13 и отверстий каналов 5, 6 уменьшились гидравлические сопротивления, наблюдается равномерность распределения скоростей на входе во входную полость 4 для подвода охлаждающей жидкости к рабочему колесу центробежного насоса, тем самым обеспечивается надежность центробежного насоса и равномерное распределение расходов и давлений жидкости на выходе из спиральных отводящих каналов 9, 10, 11 корпуса жидкостных каналов двигателя внутреннего сгорания.Coolant from the internal combustion engine block and oil cooler enters the thermostat box 1 through channels 5, 6 and 7. From the thermostat box, liquid at a temperature of up to 80 ° C is sent only directly to the main channel 2. At a temperature of 80 to 90-95 ° C the liquid from the thermostat box enters channel 2 and simultaneously through the openings 12 and 13 is supplied to the radiator (not shown in the figures), and then to the additional channel 3. At a temperature of 90-95 ° C, coolant from the thermostat box enters only the radiator (at figures ax is not indicated) through holes 12 and 13, from where it has cooled, it is supplied to the additional channel 2. The fluid flow through the communicated channels 2 and 3 enters the inlet cavity 4 of the impeller of the centrifugal pump. Under the action of centrifugal forces in the impeller of a centrifugal pump, the liquid collects in the coils 8 with three spiral exhaust channels 9, 10 and 11. The spiral exhaust channels 10 and 11 supply the cooled liquid to the internal combustion engine unit, and the spiral exhaust channel 9 to the oil cooler. The results of the numerical simulation confirmed that with the channels 2 and 3 communicated to each other, as well as the parallel axis of the holes 12, 13 and the holes of the channels 5, 6, the hydraulic resistances decreased, a uniform distribution of velocities was observed at the entrance to the input cavity 4 for supplying coolant to the impeller of the centrifugal pump, thereby ensuring the reliability of the centrifugal pump and the uniform distribution of flow rates and pressures of the liquid at the outlet of the spiral outlet channels 9, 10, 11 liquid internal combustion engine channels.

Таким образом, на основании численных исследований гидравлические потери снизились на 15-20% по сравнению с прототипом, а уменьшенная термостатная коробка позволяет экономить металл на изготовлении. Основной канал 2 и дополнительный 3 обеспечивают равномерное поле скоростей перед рабочим колесом центробежного насоса и подводят поток на входе в рабочее колесо с минимальными потерями, при этом рабочее колесо не испытывает неравномерных усилий, что повышает надежность работы и увеличивает срок службы системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.Thus, based on numerical studies, hydraulic losses decreased by 15-20% compared with the prototype, and a reduced thermostat box allows you to save metal on manufacturing. The main channel 2 and additional 3 provide a uniform velocity field in front of the impeller of the centrifugal pump and bring the flow at the entrance to the impeller with minimal losses, while the impeller does not experience uneven forces, which increases the reliability and increases the service life of the cooling system of the internal combustion engine.

Claims

The housing of the liquid channels of the internal combustion engine, which is a solid product, including a thermostatic box with holes for supplying coolant, a snail with an inlet cavity for the location of the impeller of a centrifugal pump, which has at least three spiral outlet channels for connection with the internal combustion engine block and an oil cooler located in the same plane and at the same angle with each other and having equal output sections, the main channel for supplying a cooling fluid bones directly from the thermostat box to the inlet cavity of the impeller of the centrifugal pump, an additional channel for supplying coolant from the thermostat box to the inlet cavity of the impeller of the centrifugal pump, characterized in that the additional channel in front of the entrance to the cavity of the centrifugal pump impeller communicates with the main channel, openings in a thermostatic box for supplying coolant are connected to the block of the internal combustion engine and the oil cooler through channels, while si openings of these channels at the outlet of the engine block parallel to the axes of the openings for discharging the cooling fluid in the supplemental channel of the thermostatic box.