РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в охлаждающей жидкостной системе двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в частности автомобиля.
Известно рабочее колесо центробежного насоса (крыльчатка) для жидкостной системы охлаждения двигателя, содержащая монтажную ступицу, на которой смонтированы рабочие лопасти, при этом ступица и лопасти выполнены в виде единой цельно отштампованной детали из металлического листа, при этом тыльная сторона рабочего колеса расположена в одной плоскости (Патент на полезную модель РФ №92099, F01P 5/10, оп. 2010 г.).
Данная конструкция позволяет повысить производительность водяного насоса на небольших оборотах, для устранения перегрева ДВС в режимах интенсивного движения автомобиля и устранения явления кавитации.
Недостатком данной конструкции является наличие сквозных пазов большой площади, получающихся при вырубке лопаток из листовой стали. Это приводит к срыву потока охлаждающей жидкости, так как часть жидкости перетекает за рабочее колесо. При этом увеличивается турбулентность (завихрение охлаждающей жидкости) при вращении рабочего колеса, что в свою очередь приводит к снижению производительности насоса, вызывает появление области повышенного давления за рабочим колесом перед уплотнительной манжетой, создает дополнительную нагрузку на манжету и приводит к преждевременному выходу ее из строя.
Наиболее близким аналогом предложенной полезной модели по технической сущности является рабочее колесо центробежного насоса, включающее втулку жестко соединенную с фланцем с расположенными на его рабочей поверхности основными криволинейными лопастями и дополнительными криволинейными лопастями, расположенными на тыльной стороне фланца. (Патент на полезную модель РФ №93475, F04D 29/22, оп. 2010 г.).
Использование основных и дополнительных криволинейных лопастей, загнутых в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса, позволяет снизить уровень кавитации жидкости в насосе и поднять его производительность
Основным недостатком известного рабочего колеса центробежного насоса является то, что оно имеет сборную конструкцию. Пластмассовый рабочий фланец и армированная металлическая втулка имеют разные коэффициенты теплового расширения. С учетом работы рабочего колеса центробежного насоса в агрессивной среде антифриза при температуре от -40°С до +120°С и при значительных нагрузках двигателя внутреннего сгорания, неэффективный отвод тепла от зоны сопряжения фланца и втулки приводит к срыву пластмассового рабочего колеса с металлической втулки, образованию трещин, сколов и выкрашиванию поверхностей рабочего колеса. Это, в свою очередь, приводит к ухудшению отвода тепла от двигателя внутреннего сгорания, особенно в режимах интенсивного движения (городского), перегреву и уменьшению срока службы насоса и двигателя в целом. Кроме того, длительная работа в агрессивных условиях приводит к старению пластмассы (повышенной хрупкости), что может привести к отламыванию лопаток на рабочем колесе
Задачей предлагаемой полезной модели является увеличение срока службы рабочего колеса центробежного насоса.
Поставленная задача достигается тем, что известное рабочее колесо центробежного насоса, включающее втулку жестко соединенную с фланцем с расположенными на его рабочей поверхности основными криволинейными лопастями и дополнительными криволинейными лопастями, расположенными на тыльной стороне фланца выполнено в виде единой цельной детали, полученной литьем из сплава металла.
Рабочее колесо центробежного насоса выполнено литьем из сплава цветных металлов, например алюминия.
Рабочее колесо центробежного насоса выполнено литьем из сплава черных металлов.
Рабочее колесо центробежного насоса выполнено литьем в кокиль.
Рабочее колесо центробежного насоса выполнено литьем под давлением.
Предложенное рабочее колесо центробежного насоса является более износостойким за счет исполнения в виде единой цельной детали, отлитой заодно втулки и фланца с основными криволинейными лопастями на рабочей поверхности и дополнительными криволинейными лопастями на тыльной стороне фланца, загнутыми в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса, за счет изготовления из сплава цветных или черных металлов литьем в кокиль или под давлением, что обеспечивает одинаковый коэффициент теплового расширения по всей поверхности рабочего колеса и значительное снижение кавитации, а также, исключение пластмассы как конструкционного материала. Это обеспечивает увеличение срока службы насоса и двигателя внутреннего сгорания в целом.
Кроме того, предложенная полезная модель рабочего колеса центробежного насоса обеспечивает более плотное соединение втулки рабочего колеса с приводным валом благодаря тому, что отлитая деталь более массивная, посадка на вал выполнена с большим натягом, что также способствует решению поставленной задачи.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено предлагаемое рабочее колесо центробежного насоса;
на фиг.2 - вид сбоку на фиг.1 в разрезе.
Рабочее колесо центробежного насоса системы жидкостного охлаждения ДВС выполнено способом литья в кокиль или подавлением из сплава цветных металлов, предпочтительно, алюминиевого сплава, или сплава черных металлов в виде единой цельной детали
Рабочее колесо центробежного насоса содержит втулку 1, выполненную заодно с фланцем 2 с расположенными на его рабочей поверхности 3, предпочтительно, семью основными криволинейными лопастями 4 и двенадцатью дополнительными криволинейными лопастями 5, расположенными на тыльной стороне 6 фланца 2. (см. фиг.1 и фиг.2)
Изготовление рабочего колеса центробежного насоса способом литья из сплава металлов, в том числе, из алюминиевого сплава повышает теплообмен и увеличивает устойчивость к коррозии основных криволинейных лопастей 4, дополнительных криволинейных лопастей 5, фланца 2 и втулки 1.
Основные криволинейные лопасти 4, расположенные на рабочей поверхности 3 фланца 2 и дополнительные криволинейные лопасти 5, расположенные на тыльной стороне 6, выполнены по спирали и загнуты в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса.
Во фланце 2 выполнены семь разгрузочных каналов 7, входы и выходы которых подведены к основным криволинейным лопастям 4 и к дополнительным криволинейным лопастям 5.
Получение металлических изделий предложенной конструкции рабочего колеса происходит путем заливки расплавленного металла в литейную форму с последующим его затвердеванием способами литья в кокиль или под давлением.
При вращении вала (не показано) основные криволинейные лопасти 4, расположенные на рабочей поверхности 3 фланца 2, создают давление на отводящем патрубке центробежного насоса, обеспечивая циркуляцию охлаждающей двигатель внутреннего сгорания жидкости. При этом дополнительные криволинейные лопасти 5, расположенные на тыльной стороне 6 фланца 2, создают дополнительный циркуляционный поток охлаждающей жидкости между рабочей поверхностью 3 и тыльной стороной 6 фланца 2, чем обеспечивают снятие давления в уплотнительной полости (не показано) центробежного насоса.
Происходит локальное изменение давления, что значительно снижает явление кавитации и соответственно, разрушение поверхности основных криволинейных лопастей 4 и дополнительных криволинейных лопастей 5, коррозии рабочей поверхности 3 и тыльной стороны 6 фланца 2, устраняет возможность появления дисбаланса рабочего колеса. Тем самым продлевается срок службы центробежного насоса.
Предложенную полезную модель предполагается использовать на НПООО «Фенокс» в конструкции рабочего колеса для центробежных насосов, в частности для моделей автомобилей ВАЗ 2109 и ВАЗ 2112.
Испытания опытных образцов, выполненных с использованием предложенной полезной модели, подтвердили увеличение срока службы рабочего колеса центробежного насоса на 7-9% по сравнению с прототипом, соответствующее увеличение производительности насоса в целом и снижение опасности перегрева двигателя внутреннего сгорания.