RU9262U1 - Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая размещенный на корпусе двигателя водяной насос, в корпусе которого установлен вращающийся вал, на котором смонтированы рабочее колесо, приводной шкив, подшипниковый узел и узел герметизации, отличающаяся тем, что рабочее колесо выполнено составным и включает металлическую ступицу, на которой смонтирована крыльчатка из полимерного материала, при этом максимальная высота лопастей крыльчатки не менее чем в четыре раза превышает толщину основания лопасти, а на периферии тыльной стороны крыльчатки выполнены радиальные ребра жесткости, минимальная высота которых не менее размера основания ребра в аксиальном направлении.

Description

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению и имеет отношение к конструкциям насосов объёмного вытеснения, применяемых в жидкостных системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известна конструкция водяного насоса двигателя по заявке Японии N 1-24111, публ. 26.01.89, кл. МКИ F01P 5/10, содержащая базовый элемент, прикрепленный к крышке картера двигателя, вращательно установленный посредством подшипника и масляного уплотнения вал насоса, установленные на валу насоса рабочее колесо и приводную шестерню, элементы герметизации.

К недостаткам данной конструкции относится то, что, вопервых, возникающее при работе насоса давление в полости, образованной тыльной стороной рабочего колеса и плитой насоса, создает осевую нагрузку на подшипник, что приводит к уменьшению срока службы последнего, во-вторых, при эксплуатации данной конструкции насоса при температуре охлаждающей жидкости близкой к температуре кипения, в зоне максимальиогЬ разряжения на линии всасывания по входной кромке рабочих лопаток колеса возникает явление кавитации, что приводит к резкому падению

производительности насоса и, соответственно, к ухудшению отвода тепла от двигателя в радиатор и к перегреву двигателя.

Указанные недостатки частично устраняются в системе охлаждения, описанной в книге Автомобиль ВАЗ-2108, В.А.Вершигора и др., М., ДОСААФ, 1986 г., стр. 59-60, выбранной за прототип, включающей, в частности, размещенный на блоке цилиндров водяной насос, содержащий корпус, вал подщипника с установленными на нем рабочим колесом с крыльчаткой, имеющей два разгрузочных канала, зубчатым шкивом, подшипниковым узлом.

и элементы герметизации.

Разгрузочные каналы, соединяющие полости с обеих сторон крыльчатки частично снижают давление в полости между тыльной стороной колеса и корпусом насоса, уменьшая тем самым осевую нагрузку на подшипник, однако, не существенно. Также при работе насоса данной конструкции возникает явление кавитации и происходит перегрев двигателя. С целью устранения кавитации появляется необходимость увеличения статического давления в жидкости в зоне входных кромок лопастей. Достигается это путем повыщения общего давления в системе охлаждения. Однако такой метод ведет к ухудшению герметичности системы (увеличивается давление на стенки патрубков, расширительного бачка, уплотнений, т.е. повышается вероятность появления течи охлаждающей жидкости) и, как следствие, к увеличению опасности перегрева двигателя. Рабочее колесо в прототипе представляет собой цельнолитую металлическую деталь, для окончательного изготовления которой требуется дополнительная механическая обработка. Значительный вес такой целыюлигой дегали обуслаилииает как минимум дна отрицательных фактора; с одной стороны ( как это уже упоминалось) возникает значительная осевая нагрузка на подшипниковый узел и элемент герметизации (упругое резиновое торцевое уплотнение), а с

другой стороны - сложность (а в ряде случаев и невозможность) достижения оптимальной геометрической формы рабочих лопастей крыльчатки, что прямо связано с производительностью насоса и надёжностью его в работе.

Задача полезной модели - улучшение рабочих харак rcpnc-i икповышение ресурса и надёжности в работе насоса, при одновременном удешевлении и упрощении конструкции.

Решение технической задачи заключается в том, что в известной системе охлаждения, включаюш;ей, в частности, размещенный на корпусе двигателя водяной насос, содержащий корпус, вал насоса с установленными на нём рабочим колесом, приводным шкивом, подщипниковым узлом, и узел герметизации, рабочее колесо выполнено составным, и включает металлическую ступицу, на которой смонтирована крыльчатка из полимерного материала, при этом максимальная высота лопаток крыльчатки не менее, чем в четыре раза превышает толщину основания лопатки, а на периферии тыльной стороны крыльчатки выполнены радиальные рёбра жёсткости, минимальная высота которых не менее размера основания ребра в аксиальном направлении.

Таким образом в предложенной конструкции системы охлаждения достигается увеличение долговечности водяного насоса за счет снижения осевой нагрузки на подшипник и его торцевое уплотнение, за счёт уменьшения веса вращающегося на валу рабочего колеса, выполненного из пластмассы. Кроме того, отпадает необходимость в дополнительной механической обработке рабочего колеса, т.к. литьё пластмассовой детали под давлением обеспечивает iieoOxo inMyK) ючносгь геометрических рпчме :) Одновременно с этим. п,)является О5мож1()сть логкпк.ч icpi) и.-ч; i к выполнить более тонкими, высокими и максимально закрученными, что, в сравнении с прототипом, позволяет увеличить рабочие I

характеристики насоса до 20%. Всё это сопровождается уменьшением себестоимости изготовления и количеством бракованных изделий в производстве.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где на:

фиг. 1 показан в разрезе водяной насос, размещенный на бжм-о цилиндров двигателя;

фиг. 2 показано рабочее колесо насоса, а на фиг.З показана его тыльная сторона.

Корпус 1 водяного насоса (фиг. 1) закреплен на корпусе 2 двигателя. Крутящий момент от коленчатого вала двигателя передается посредством зубчатого- шкива (не показан) на вал 3 водяного насоса, на котором смонтированы подшипниковый 4 и герметизирующий (уплотнительный) 5 узлы, с жестко посаженной на нем рабочим колесом 6 с рабочими лопатками 7 и дополнительными лопатками (рёбрами жёсткости) 8.

Рабочее колесо 6 выполнено составным из металлической ступицы 9 и крыльчатки 10 из полимерного материала.

При вращении крыльчатки 6 охлаждающая жидкость под действием центробежных сил нагнетается рабочими лопатками 7 из полости 11 с низким давлением Рн в полость 12 с высоким давлением Рв и далее - в систему охлаждения.

Высокая производительность насоса обеспечивается с одной стороны тем, что тонкостенные лопатки 7 имеют значительную высоту и оптимальный угол атаки. Одновременно с этим, для уменьшения вихревого движения жидкости в полости 11 низкого давления, рёбра жёсткости 8 в предлагаемом насосе выполняют дополнительную, пссмойс исппую им рапсе функцию дополнигелып.и элементов (лопаток) воздействующих на характер формирования потока жидкости в полости 11 низкого давления. В данном случае, их высота обеспечивает направленную закрутку потока в полости 11,

что уменьшает предпосылки вихреобразования потока в этой полости, делает поток более ламинарным, а значит и способствует повышению производительности насоса.

Повышение надёжности и долговечности насоса обусловлено применением более лёгкой конструкции рабочего колеса 6, что снижает нагрузку на подшипник 4 и торцевое уплотнение 5.

Claims (1)

1. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая размещенный на корпусе двигателя водяной насос, в корпусе которого установлен вращающийся вал, на котором смонтированы рабочее колесо, приводной шкив, подшипниковый узел и узел герметизации, отличающаяся тем, что рабочее колесо выполнено составным и включает металлическую ступицу, на которой смонтирована крыльчатка из полимерного материала, при этом максимальная высота лопастей крыльчатки не менее чем в четыре раза превышает толщину основания лопасти, а на периферии тыльной стороны крыльчатки выполнены радиальные ребра жесткости, минимальная высота которых не менее размера основания ребра в аксиальном направлении.