ВОДЯНОЙ НАСОС ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована в двигателях с жидкостным охлаждением.
Известна конструкция водяного насоса для регулирования теплообмена в ДВС, содержащем 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, включающий неподвижное и подвижное графитовые кольца, 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 (патент RU №2168067, МПК F04D 7/00, опубл. 27.05.2001)
Прототипом предлагаемой полезной модели является водяной насос двигателя внутреннего сгорания, содержащий 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 ( патент RU, №95032, F01P 5/10, опубл. 10.06.2010)
К недостаткам известных конструкций относиться то, что, все водяные насосы являются скоростными, т.е. необходимая для ДВС производительность стабильно поддерживается при частоте вращения двигателя свыше 3500 об/мин.
Задачей предлагаемого технического решения является улучшение эксплуатационных характеристик водяного насоса и как следствие двигателя внутреннего сгорания.
Техническим результатом является повышение производительности насоса за счет конструкционных изменений в крыльчатке.
Технический результат достигается тем, что водяной насос содержит, корпус, механически обработанный на металлообрабатывающем оборудовании, причем чистота поверхности обработки корпуса соответствует классу обработки сопрягающих поверхностей ДВС, зубчатый шкив, служащий для передачи вращательного движения, подшипниковый узел с крыльчаткой состоящей из втулки и лопастей из термопластичного материала, при этом лопасти крыльчатки в количестве не менее 8 шт. выполнены у основания с кавитационными отверстиями для выравнивания перепада давления охлаждающей жидкости диаметром не менее 5 мм., лопасти крыльчатки имеют загиб в сторону вращения радиусом R 24, 25 мм, для исключения гидравлических ударов во время работы насоса и создания рабочей площади крыльчатки т.е. производительности, с обратной стороны ступицы крыльчатки выполнены ребра жесткости в виде углублений радиусами R 25, 25 мм, причем начало ребер жесткости и кавитационных отверстий совпадают. В корпусе выполнена механическая обработка под сальник водяного насоса с встроенной в него парой колец скольжения и нанесенным герметизирующим слоем на корпус сальника таким образом, что при запрессовке сальника в корпус слой герметика не сдирается, а служит как уплотнитель, механическая обработка корпуса по геометрии выполнена зеркально геометрии корпуса сальника и при запрссовке создает дополнительное уплотнение, необходимое для герметизации водяного насоса. В корпус водяного насоса устанавливается стопорный винт, служащий для устранения осевых нагрузок на подшитпник, возникающих при взаимодействии насоса с ремнем газораспределительного механизма (ГРМ) ДВС, причем стопорный винт выполнен так, что проходя через корпус водяного насоса и корпус подшипника не повреждает роликовый сепаратор подшипника и препятствует воздействию осевых нагрузок
ремня ГРМ, уменьшает осевое смещение шарикого и роликового рядов подшипника, тем самым продлевая срок эксплуатации насоса.
Предлагаемая конструкция водяного насоса позволяет увеличить производительность насоса за счет увеличения количества лопастей, изменения рабочих углов (углов атаки) лопастей крыльчатки, изменения конфигурации лопасти.
Сущность технического решения поясняется на чертежах.
Фиг.1 показан водяной насос в осевом разрезе;
Фиг.2 показана крыльчатка водяного насоса;
Фиг.3 показан корпус водяного насоса;
Фиг.4 показан шкив водяного насоса;
Фиг.5 показан график увеличения производительности предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом.
Фиг. 6 показан график увеличения производительности предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом в зависимости от температуры.
Поставленная задача достигается тем, что в водяном насосе (Фиг.1), состоящем из корпуса 1, обработанного из заготовки специального алюминиевого сплава, обеспечивающего герметичность при работе ДВС и механически обработанного так, что он подходит к ДВС нескольких моделей автомобилей, шкива водяного насоса 2 с зубчатым профилем, обеспечивающим через зубчатый ремень передачу вращательного движения подшипниковому узлу 3 с запрессованной на него крыльчаткой 4, состоящей из втулки 5 и лопастей 6 из термопластичного материала, стеклонаполненного материала, лопасти крыльчатки в количестве не менее 8 шт. каждая имеет у основания отверстия для выравнивания перепада
давления охлаждающей жидкости диаметром не менее 5 мм. Лопасти крыльчатки (Фиг.2) для создания рабочей площади крыльчатки т.е. производительности имеют загиб в сторону вращения радиусом не менее 24, 25 мм., геометрия лопастей, углы атаки и разряжения адаптированы к конструкции различных блоков ДВС и позволяют использовать крыльчатку для разных типов автомобилей.
Для исключения гидравлических ударов во время работы насоса и создания жесткости конструкции, с внутренней стороны выполнены ребра жесткости в виде углубления 7 Фиг.1, 1 Фиг.2 радиусом не менее 25, 25 мм, причем начало ребер жесткости и кавитационных отверстий совпадают, что позволяет уменьшить явления кавитации и увеличить КПД насоса без увеличения затрат в ДВС на систему охлаждения. Крыльчатка отливается на специальных термопластавтоматах методом литья под давлением с использованием пресс-форм. Корпус насоса Фиг.3. изготовлен методом литья под давлением. В корпусе выполнена специальная обработка под сальник водяного насоса с встроенной в него парой колец скольжения для улучшения герметичности и увеличения срока службы. Шкив водяного насоса Фиг.4 выполнен из металлокерамики для уменьшения массы ДВС, воздействия радиальных нагрузок на подшипниковый узел с целью увеличения срока службы. Стопорный винт 8 Фиг.1 выполнен из специальной стали, имеет резьбу M6-6g выполненную методом накатки.
Увеличение производительности предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом показано на графике Фиг.5