RU95032U1

RU95032U1 - WATER PUMP OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU95032U1
Application number: RU2009141317/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Палагин; Юрий Константинович Николаев; Владимир Андреевич Селиверстов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Тольяттинский завод автоагрегатов"
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Водяной насос двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, подшипниковый узел, служащий валом насоса с запрессованной на него крыльчаткой лопастного типа, узел герметизации, зубчатый шкив, отличающийся тем, что лопасти крыльчатки расположены под углом 90° к основанию крыльчатки, при этом лопасти по наружному диаметру имеют прямоугольный вид с переходом на конус под углом не менее 2° по отношению к блоку ДВС, радиус лопасти составляет не менее 4 мм, наружная боковая грань лопасти имеет наклон не менее 30-39° к центру крыльчатки, а внутренняя боковая грань лопасти имеет наклон не менее 15-20° к центру крыльчатки, причем на основании крыльчатки выполнены четыре отверстия для выравнивания давления жидкости. A water pump of an internal combustion engine, comprising a housing, a bearing assembly serving as a pump shaft with a vane-type impeller pressed onto it, a sealing assembly, a gear pulley, characterized in that the impeller blades are located at an angle of 90 ° to the impeller base, while the blades have an outer diameter they have a rectangular shape with a transition to the cone at an angle of at least 2 ° relative to the engine block, the radius of the blade is at least 4 mm, the outer side face of the blade has a slope of at least 30-39 ° to the center of the impeller, and the inside the lateral side face of the blade has an inclination of at least 15–20 ° to the center of the impeller, and four holes are made on the base of the impeller to equalize the liquid pressure.

Description

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована в двигателях с жидкостным охлаждением.The utility model relates to the field of transport engineering and can be used in liquid-cooled engines.

Известна конструкция водяного насоса для перекачивания жидкости, которая подробно описана в патенте России на изобретение №2165548, публ. 20.04.2001 г., МПК 8 F01Р 5/10. Водяной насос для перекачивания жидкости, содержит сборный корпус с разъемным соединением, центрируемый оболочковым выступом, и отверстиями, обеспечивающий подачу жидкости к ДВС, рабочее колесо с лопатками, установленное посредством ступицы на валу, снабженном приводным фланцем, причем между торцом ступицы и корпусом установлено графитовое кольцо, фиксируемое в осевом направлении посредством замкнутой в упругой втулке пружины сжатия, которыми образован узел герметизации подшипникового узла, включающий обойму и подшипники, при этом внешняя опорная плоскость фланца, закрепленного неподвижно на поворотном валу, устанавливается с размером (84,4^±0,3) мм, на нерабочей стороне рабочего колеса выполнены лопатки, обойма подшипника зафиксирована чеканкой резьбового элемента, сопряжение поверхности внутреннего отверстия рабочего колеса со ступицей выполнено по контактной зоне продольных криволинейных рисок, а внутренняя поверхность лопаток рабочего колеса термостатирована с возможностью создания упрочненного слоя в пределах до 0,2 мм, в рабочем колесе выполнены диаметрально расположенные и смещенные до несовпадения друг с другом в плоскости сечения отверстия, имеющие расширение в сторону выброса потока жидкости для перемещения потока жидкости в радиальном направлении от вершины лопаток к выходному отверстию, поверхность корпуса, обращенная к вершинам лопаток, выполнена конической, при этом число лопаток рабочего колеса выбрано некратным на передней рабочей и нерабочей поверхностях рабочего колеса.A known design of a water pump for pumping liquid, which is described in detail in the patent of Russia for the invention No. 2165548, publ. 04/20/2001, IPC 8 F01P 5/10. The water pump for pumping liquid, contains a prefabricated housing with a detachable connection, centered by a shell protrusion, and openings that provide fluid to the internal combustion engine, an impeller with vanes mounted via a hub on a shaft equipped with a drive flange, and a graphite ring is installed between the hub end and the housing fixed in the axial direction by means of a compression spring closed in the elastic sleeve by which the sealing unit of the bearing assembly is formed, including a cage and bearings, while eshnyaya support plane of the flange is fixedly secured to the rotary shaft is set to the size (84,4 ^± 0,3) mm, on the trailing side of the impeller blades are made, the bearing holder is fixed embossing threaded element, coupling surface of the inner hole of the impeller with the hub formed by the contact zone of longitudinal curvilinear notches, and the inner surface of the impeller vanes is thermostatically controlled with the possibility of creating a hardened layer within 0.2 mm; diametrically made in the impeller openings located and displaced to mismatch with each other in the sectional plane, having expansion towards the discharge of the fluid flow to move the fluid flow in the radial direction from the top of the blades to the outlet, the casing surface facing the tops of the blades is made conical, while the number of working blades wheels selected multiple times on the front working and non-working surfaces of the impeller.

Прототипом предлагаемой полезной модели является водяной насос для системы охлаждения ДВС, патент РФ №2250395, F04D 29/16, F01Р 5/10, дата публ. 20.04.05. Водяной насос, содержит корпус, вал насоса с установленными на нем крыльчаткой, выполнен с разгрузочными каналами, выходные отверстия которых со стороны рабочих лопаток крыльчатки подведены к входным кромкам рабочих лопаток и их количество, по меньшей мере, соответствует количеству рабочих лопаток, зубчатым шкивом, подшипниковым узлом, и узлом герметизации, при этом тыльная сторона крыльчатки снабжена дополнительными лопатками, причем концы дополнительных лопаток загнуты в направлении вращения крыльчатки.The prototype of the proposed utility model is a water pump for the engine cooling system, RF patent No. 2250395, F04D 29/16, F01P 5/10, date publ. 04/20/05. The water pump comprises a housing, a pump shaft with an impeller mounted on it, made with discharge channels, the outlet openings of which from the side of the impeller blades are connected to the input edges of the blades and their number is at least equal to the number of blades, toothed pulley, bearing node, and node sealing, while the rear side of the impeller is equipped with additional blades, and the ends of the additional blades are bent in the direction of rotation of the impeller.

К недостаткам известных конструкций относиться то, что, все водяные насосы скоростные, т.е. обеспечивают необходимые расходно-напорные характеристики для охлаждения ДВС при значительных оборотах двигателя и не охватывают сектор холостого хода, что приводит к ухудшению отвода тепла от ДВС в режимах интенсивного движения (городского), перегреву и уменьшению срока службы ДВС.The disadvantages of the known designs include the fact that all water pumps are high-speed, i.e. provide the necessary flow-pressure characteristics for ICE cooling at significant engine speeds and do not cover the idle sector, which leads to a deterioration of heat removal from the ICE in heavy traffic (urban) modes, overheating, and a decrease in the life of the ICE.

Задачей нового технического решения является увеличение ресурса водяного насоса и как следствие двигателя внутреннего сгорания.The objective of the new technical solution is to increase the life of the water pump and, as a consequence, the internal combustion engine.

Техническим результатом полезной модели является улучшения отвода тепла от двигателя в режимах интенсивного движения.The technical result of the utility model is to improve heat removal from the engine in heavy traffic modes.

Технический результат достигается тем, что водяной насос двигателя внутреннего сгорания, содержит корпус, подшипниковый узел, служащий валом насоса с запрессованной на него крыльчаткой лопастного типа, узел герметизации, зубчатый шкив причем лопасти крыльчатки расположены под углом 90° к основанию крыльчатки при этом лопасти по наружному диаметру имеют прямоугольный вид с переходом на конус под углом не менее 2° по отношению к блоку ДВС, радиус лопасти составляет не менее 4 мм, наружная боковая грань лопасти имеет наклон не менее 30-39° к центру крыльчатки, а внутренняя боковая грань лопасти имеет наклон не менее 15-20° к центру крыльчатки, причем на основании крыльчатки выполнены четыре отверстия для выравнивания давления жидкости.The technical result is achieved by the fact that the water pump of the internal combustion engine contains a housing, a bearing assembly serving as a pump shaft with a vane-type impeller pressed onto it, a sealing assembly, a gear pulley, and the impeller blades being located at an angle of 90 ° to the impeller base, while the blades are external have a rectangular shape with a transition to the cone at an angle of at least 2 ° with respect to the engine block, the radius of the blade is at least 4 mm, the outer side face of the blade has an inclination of at least 30-39 ° to the center rub the impeller and the inner lateral face of the blade has an inclination of not less than 15-20 ° to the center of the impeller, and the impeller are made based on four holes for equalizing fluid pressure.

Сущность технического решения поясняется на чертежах.The essence of the technical solution is illustrated in the drawings.

фиг.1 показан водяной насос в осевом разрезе;figure 1 shows a water pump in axial section;

фиг.2 показана крыльчатка водяного насоса;figure 2 shows the impeller of a water pump;

фиг.3 эскиз водяного насоса в сборе.figure 3 sketch of the water pump assembly.

Водяной насос содержит корпус 2, в корпус 2 установлен двухрядный подшипник 4 с запрессованным на него узлом герметизации 5, зубчатый шкив 3 и крыльчатку 1 с лопастями специального профиля не менее 7 шт., Полезная модель реализуется следующим образом.The water pump contains a housing 2, a double row bearing 4 is installed in the housing 2 with a sealing unit 5 pressed onto it, a gear pulley 3 and an impeller 1 with special profile blades of at least 7 pcs. A utility model is implemented as follows.

Крыльчатка выполнена из термопластичного материала, лопасти крыльчатки расположены под углом 90°, адаптированы к ее основанию, в котором выполнены разгрузочные каналы в виде четырех отверстий. Лопасти по наружному диаметру имеют прямоугольный вид 6 с переходом на конус под углом не менее 2° по отношению к блоку ДВС, радиус лопасти 7 составляет не менее 4 мм согласован с диффузором блока ДВС для создания оптимального прохождения потока охлаждающей жидкости, наружная боковая грань 8 лопасти имеет наклон не менее 30-39° к центру крыльчатки, а внутренняя боковая грань 9 лопасти имеет наклон не менее 15-20° к центру крыльчатки, причем на основании крыльчатки выполнены четыре отверстия для выравнивания давления жидкости.The impeller is made of thermoplastic material, the impeller blades are located at an angle of 90 °, adapted to its base, in which discharge channels are made in the form of four holes. The blades on the outer diameter have a rectangular shape 6 with a transition to a cone at an angle of at least 2 ° with respect to the engine block, the radius of the blade 7 is at least 4 mm aligned with the diffuser of the engine block to create optimal passage of the coolant flow, the outer side face 8 of the blade has an inclination of at least 30-39 ° to the center of the impeller, and the inner side face 9 of the blade has an inclination of at least 15-20 ° to the center of the impeller, and four holes are made on the base of the impeller to equalize the liquid pressure.

Учитывая, что на крыльчатках прототипов увеличение производительности из-за конструктивной особенности ДВС невозможно, предложен вариант с развертыванием лопастей под углом в 90° т.е. более полное использование площади крыльчатки при оборотах холостого хода и это позволило ввести дополнительно еще одну лопасть. Лопасти крыльчатки расположены симметрично по наружному диаметру 64±0,2 под углом относительно друг друга 45°(8×45°) для устранения биения. Углы 39° и 20° образованы построением по расчетному делительному диаметру Ø55 заданному в блоке ДВС (он неизменен на всех переднеприводных автомобилях ВАЗ - «Самара», «Приора», «Калина», класс «С») с созданием максимальной рабочей площади лопастей крыльчатки, т.к. высота камеры для крыльчатки в блоке - задана, то через построение углов 39° и 20° получается вершина лопасти ограниченная радиусом R4. Построения и компоновка выполнены на компьютере в системе «Компас» с построением математической модели с учетом наиболее полного использования рабочего объема блока ДВС для водяного насоса. Наклон крыльчатки к блоку угол 2° необходим для извлечения крыльчатки из пресс-формы при литье на термопластавтоматах, расчет произведен согласно методик указанных в Справочнике по проектированию оснастки для переработки пластмасс, изд. «Машиностроение», авт. А.П.Пантелеев 1986 г. При таких расчетных геометрических параметрах увеличение производительности водяного насоса по сравнению с прототипами произошло в 1,23 раза.Given that on the prototype impellers, an increase in productivity due to the design features of the internal combustion engine is not possible, a variant with the deployment of the blades at an angle of 90 ° is proposed, i.e. more complete use of the impeller area at idle and this allowed the introduction of an additional one blade. The impeller blades are located symmetrically in the outer diameter of 64 ± 0.2 at an angle relative to each other of 45 ° (8 × 45 °) to eliminate runout. The angles 39 ° and 20 ° are formed by constructing the calculated dividing diameter Ø55 specified in the engine block (it is unchanged on all front-wheel drive VAZ cars - Samara, Priora, Kalina, class C) with the creation of the maximum working area of the impeller blades because the height of the chamber for the impeller in the block is set, then through the construction of angles 39 ° and 20 ° the top of the blade is obtained limited by the radius R4. The construction and layout were performed on a computer in the Compass system with the construction of a mathematical model taking into account the most complete use of the working volume of the engine block for a water pump. The inclination of the impeller to the block with an angle of 2 ° is necessary to remove the impeller from the mold when casting on injection molding machines, the calculation was made according to the methods specified in the Guide to designing equipment for plastic processing, ed. "Mechanical Engineering", ed. A.P. Panteleev, 1986 With these calculated geometric parameters, an increase in the productivity of the water pump compared to the prototypes occurred 1.23 times.

Пример:Example:

1. Площадь лопасти прототипа S₁=360,826248 мм²,1. The area of the blade of the prototype S ₁ = 360.826248 mm ² ,

Количество лопастей n=7The number of blades n = 7

Общая площадь S₁=360,8×7=2525,6 мм².The total area S ₁ = 360.8 × 7 = 2525.6 mm ² .

2. Площадь лопасти полезной модели S₂=389,265877 мм² 2. The area of the blade of the utility model S ₂ = 389.265877 mm ²

Количество лопастей n=8The number of blades n = 8

Общая площадь S₂=389×8=3112 мм² Total area S ₂ = 389 × 8 = 3112 mm ²

Расчет подтверждается практическими испытаниями насоса по производительности и кавитационному запасу. Отверстия в количестве 4 шт. диаметром Ø8 мм. необходимы для устранения явления кавитации возникающего из-за разного давления между наружной и внутренней сторон крыльчатки. При отсутствии соблюдения режима кавитации происходит уменьшение подачи, напора, мощности и КПД лопастного насоса при нагреве охлаждающей жидкости свыше 80°The calculation is confirmed by practical tests of the pump in terms of productivity and cavitation reserve. 4 holes Ø8 mm diameter. necessary to eliminate the phenomenon of cavitation arising due to different pressure between the outer and inner sides of the impeller. In the absence of compliance with the cavitation regime, there is a decrease in the flow, pressure, power and efficiency of the vane pump when the coolant is heated above 80 °

Полезная модель направлена на повышение долговечности ДВС, повышение, производительности водяного насоса на небольших оборотах (оборотах холостого хода) для устранения перегрева ДВС в режимах интенсивного движения автомобиля.The utility model is aimed at increasing the durability of the internal combustion engine, increasing the productivity of the water pump at low speeds (idle speed) to eliminate overheating of the internal combustion engine in heavy vehicle driving modes.

Claims

A water pump of an internal combustion engine, comprising a housing, a bearing assembly serving as a pump shaft with a vane type impeller pressed onto it, a sealing assembly, a gear pulley, characterized in that the impeller blades are located at an angle of 90 ° to the impeller base, while the blades have an outer diameter have a rectangular shape with a transition to the cone at an angle of at least 2 ° relative to the engine block, the radius of the blade is at least 4 mm, the outer side face of the blade has a slope of at least 30-39 ° to the center of the impeller, and the inside the lateral side face of the blade has an inclination of at least 15–20 ° to the center of the impeller, and four openings are made on the base of the impeller to equalize the liquid pressure.