НАСОС СИСТЕМЫ ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и предназначена для применения в составе систем жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Из патента России №2168067, МПК7 А04В 7/00, опубликованного 27.05.2001, известен насос для регулирования теплообмена в ДВС, содержащий сборный корпус с входным патрубком, расположенный в нем вал с установленным на нем шкивом и рабочим колесом, имеющим с рабочей стороны лопатки, подшипниковый узел и узел герметизации, взаимодействующие между собой торцами с обеспечением упругого фрикционного контакта, при этом самоориентация торцев колец осуществлена за счет размещения неподвижного графитового кольца в подложке упругой манжеты, имеющей кольцеобразные рифления и герметично установленной во внутреннем отверстии корпуса посредством последних, причем манжета снабжена элементом армирования, являющимся вспомогательным элементом опорных осевой и радиальной поверхностей подложки, а наклонные грани лопаток рабочего колеса установлены с зазором относительно соответствующей оппозитно расположенной поверхности входного патрубка. На оппозитной стороне рабочего колеса выполнены лопатки, части корпуса выполнены методом кокильного литья и их внутренние поверхности оставлены необработанными за исключением мест, не имеющих контакта с жидкой рабочей средой, манжета выполнена из резиновой смеси и снабжена в зоне кольцеобразных рифлений конической площадкой, вторым ступенчатым элементом армирования, внутренними криволинейными выступами и переходной перемычкой переменного сечения, равномерно увеличивающегося от подложки до второго элемента армирования, осевая и радиальные поверхности подложки образованы облойным слоем резиновой смеси и криволинейными выступами на ней, во внутреннем пространстве манжеты размещена пружина сжатия, имеющая конический усеченный профиль и неравномерный шаг спирали и обеспечивающая гарантированный вылет графитовому кольцу с минимальным нагружением в 68,7 Н и прогиб узла герметизации на высоту в 1 мм, состав резиновой смеси является морозо- (при -47°С) и жаростойким (при 175°С) за счет наличия на поверхности
резиновой смеси из СКФ-26 или ИРП 1287 противоокислительной пленки с высотой слоя от нескольких ангстрем до 300 мкм, получаемого от взаимодействия с эпиламирующими веществами, подшипниковый узел снабжен подвижными узлами, состоящими из шариков и роликов, а шкив выполнен зубчатым.
Из патента России на полезную модель №49908, МКИ7 F01P 5/10, опубликованного 10.12.2005, БИ №34, известен насос для системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащий, в частности, снабженный ребрами жесткости корпус с присоединительным фланцем, вал насоса с установленными на нем крыльчаткой, подшипниковым узлом и узлом герметизации, который снабжен кольцом скольжения из твердого материала, плотно контактирующим с торцом ступицы крыльчатки, при этом между торцами подшипникового узла и узла герметизации образован кольцевой зазор, полость которого посредством дренажного устройства, выполненного в цилиндрической стенке корпуса насоса, сообщается с внешней средой. Дренажное устройство выполнено, по крайней мере, в донной части стенки корпуса насоса, в виде сквозного канала, ширина которого не менее величины зазора, образованного в корпусе между торцами подшипникового узла и узла герметизации, а площадь проходного сечения не менее площади круга, диаметр которого равен величине зазора между торцами подшипникового узла и узла герметизации, при этом ось проходного сечения канала перпендикулярна оси вращения вала. Канал выполнен в виде кольцевого разъема, образованного по всей длине окружности цилиндрической части корпуса насоса, при этом сочленение разомкнутых цилиндрических частей корпуса осуществляется посредством монолитно сформированных на нем ребер жесткости.
В качестве прототипа наиболее целесообразно рассмотреть конструкцию насоса для системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, представленную в патенте России на полезную модель №49909, МКИ7 F01P 5/10, опубликованный 10.12.2005, БИ №34, который содержит, в частности, корпус с присоединительным фланцем, вал насоса с установленными на нем подшипниковым узлом, узлом уплотнения и снабженной монтажной ступицей крыльчаткой. Как это видно из фиг.2 описания к патенту, в корпусе насоса, в его цилиндрической полости под запрессовку подшипникового узла выполнен сливной паз, посредством которого кольцевой зазор между торцами подшипникового узла и узла герметизации сообщается с атмосферой. Дренаж, как и в описанном выше аналоге, осуществляется из донной части стенки корпуса насоса, через сквозной
канал, ширина которого не менее величины зазора, образованного в корпусе между торцами подшипникового узла и узла герметизации.
Наличие сливного паза в корпусе насоса усложняет технологию его изготовления.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции при одновременном существенном снижении брака при отливке корпусов насоса и повышении технологичности изготовления. Другим техническим результатом является обеспечение возможности создания на одной конструктивной базе нескольких конструктивных вариантов насосов.
Сущность полезной модели заключается в том, что в известном насосе для системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержащий, в частности, корпус с ребрами жесткости и присоединительным фланцем, вал насоса с установленными на нем приводным шкивом, крыльчаткой, подшипниковым узлом и узлом герметизации, охватывающую втулку, напрессованную на вал подшипника, при этом между торцами подшипникового узла и узла герметизации образован кольцевой зазор, полость которого посредством дренажного канала, выполненного в цилиндрической полости под запрессовку подшипника, сообщается с внешней средой, корпус насоса выполнен из алюминиевого сплава методом литья в среде инертного газа, цилиндрическая поверхность внутренней полости насоса под запрессовку подшипника в поперечном сечении по всей длине имеет вид непрерывной окружности, а минимальный диаметр сечения дренажного канала составляет 2,5... 3,5 величины зазора, образованного в корпусе между торцами подшипникового узла и узла герметизации.
Между наружной поверхностью корпуса узла герметизации и прилегающей к ней внутренней поверхности корпуса насоса может быть размещен слой мастики или герметика.
Крыльчатка может быть изготовлена в виде единой, цельно отштампованной из металлического листа детали.
Кроме того, крыльчатка может быть изготовлена составной, в виде цельно отформованной детали, включающей ступицу и полимерный фланец, на котором сформированы рабочие лопасти.
Массив приводного шкива предпочтительно имеет однородную структуру из спеченного антифрикционного материала на основе железа.
Таким образом, технический результат достигается тем, что литье корпуса водяного насоса предложено выполнять в среде инертного газа. В отличие от
большинства способов литья, при данном способе гарантируется 100% качество отливок из алюминия. При этом повышена точность размеров, шероховатость поверхности отливок может быть уменьшена по сравнению с другими способами литья. Классы размерной точности, степень коробления элементов, степень точности поверхностей и классы точности массы обеспечиваются согласно ГОСТ 26645-85. Кроме того, отсутствие в цилиндрической поверхности продольного паза, который в прототипе выполняет функцию связи внутренней полости насоса с атмосферой в значительной степени упрощает технологию изготовления корпуса насоса, с одновременным повышением качества изготовления литой детали корпуса.
Остальные конструктивные изменения, в сравнении с прототипом полезной модели, достигнуты методом интуитивно-логического анализа проблемы, обозначенной представленным выше анализом уровня техники, аналитической работы по формированию наилучшего конструктивного решения эмпирическим путем и последующих экспериментов с полученными таким образом опытными образцами заявляемого устройства.
Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость». При этом полезная модель может быть осуществлена в условиях промышленного производства с использованием несложного технологического оборудования и современных материалов.
Другие особенности и преимущества заявляемой полезной модели станут понятны из чертежей и следующего детального описания, где:
на фиг.1 показано сечение заявляемого насоса системы жидкостного охлаждения,
на фиг.2 показан заявляемый насос, вид со стороны приводного шкива,
на фиг.3 показано осевое сечение корпуса насоса,
на фиг.4 показан корпус насоса, вид со стороны установки приводного шкива,
на фиг.5 показано сечение насоса укомплектованного стальной штампованной крыльчаткой,
на фиг.6 показан фрагмент осевого сечения насоса укомплектованного крыльчаткой из полимерного материала.
Как это видно из представленной графической части насос для системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1 с ребрами жесткости 2 и присоединительным фланцем 3, вал насоса 4 с установленными на нем крыльчаткой 5, подшипниковым узлом 6 и узлом герметизации 7, охватывающую втулку 8, напрессованную на вал подшипника 9, при этом между торцами подшипникового узла 6 и узла герметизации 7 образован кольцевой зазор 10, полость которого посредством дренажного канала 11, выполненного в цилиндрической полости 12 под запрессовку подшипника 9, сообщается с внешней средой. Цилиндрическая поверхность -А- внутренней полости насоса под запрессовку подшипника 9 в поперечном сечении по всей длине имеет вид непрерывной окружности - Ø -, а минимальный диаметр - d - сечения дренажного канала 11 составляет 2,5... 3,5 величины зазора - h -, образованного в корпусе 1 между торцами подшипникового узла 6 и узла герметизации 7. Корпус 1 насоса выполнен из алюминиевого сплава методом литья в среде инертного газа. Между наружной поверхностью корпуса узла герметизации 7 и прилегающей к ней внутренней поверхностью корпуса 1 насоса может быть размещен слой мастики или герметика. Крыльчатка 5 может быть изготовлена в виде единой, цельно отштампованной из металлического листа детали, фиг.5. В другом варианте, фиг.6, крыльчатка 5 может быть изготовлена составной, в виде цельно отформованной детали, включающей ступицу 13 и полимерный фланец 14, на котором сформированы рабочие лопасти 15. Массив приводного шкива 16 имеет однородную структуру из спеченного антифрикционного материала на основе железа.
Работает насос обычным образом.
Корпус 1 водяного насоса закреплен на блоке цилиндров ДВС (не показан). Крутящий момент от коленчатого вала (не показан) ДВС передается посредством зубчатого шкива 16 на вал 4 водяного насоса, имеющий подшипниковый 6 и уплотнительный 7 узлы, с жестко посаженной на нем крыльчаткой 5, снабженной рабочими лопатками 15. При вращении крыльчатки 5 охлаждающая жидкость под действием центробежных сил нагнетается рабочими лопатками из полости с 1
низким давлением в полость с высоким давлением и далее в систему охлаждения.
Преимуществом заявляемого водяного насоса в первую очередь является то, что литье корпуса водяного насоса выполняется в среде инертного газа. В отличие от большинства способов литья, при данном способе гарантируется 100% качество отливок из алюминия. Жидкий металл, находящийся в тигле, теплопроводе и полости литейной формы в течении всего процесса формирования отливки составляет единую гидравлическую, тепловую, силовую жидкостную систему. Способ имеет преимущества - улучшены условия длительного термостатирования сплава, т.к. тигель расположен в закрытой, теплоизолированной, обогреваемой камере агрегата. Полностью решена проблема дозирования металла и его транспортирования в полость литьевой формы. Снижена окисляемость металла и исключена возможность захвата шлака и флюса с поверхности металла. Повышена точность размеров, шероховатость поверхности отливок может быть уменьшена по сравнению с другими способами литья. Классы размерной точности, степень коробления элементов, степень точности поверхностей и классы точности массы согласно ГОСТ 26645-85.
Другим преимуществом в сравнении с прототипом является то, что в цилиндрической поверхности -А- отсутствует продольный паз, который в прототипе выполняет функцию связи внутренней полости насоса с атмосферой. Это в значительной степени упрощает технологию изготовления корпуса, с одновременным повышением качества изготовления литой детали корпуса.
Конкретные иллюстрации эффективности использования и варианты технической реализации заявленного технического решения, описанные выше, являются по своему характеру лишь частными примерами и не ограничивают притязания заявляемой полезной модели, объем которой определяется формулой полезной модели. Для технических специалистов работающих в данной области техники станут очевидными другие возможные конкретные варианты осуществления заявляемого устройства, которые будут находиться в рамках объема притязаний настоящей полезной модели.