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 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 (84,40,3) 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.
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.
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.
Задачей нового технического решения является увеличение ресурса водяного насоса и как следствие двигателя внутреннего сгорания.
Техническим результатом полезной модели является улучшения отвода тепла от двигателя в режимах интенсивного движения.
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.
Сущность технического решения поясняется на чертежах.
фиг.1 показан водяной насос в осевом разрезе;
фиг.2 показана крыльчатка водяного насоса;
фиг.3 эскиз водяного насоса в сборе.
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.
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.
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.
Пример:
1
2
1. Площадь лопасти прототипа S=360,826248 мм,
Количество лопастей n=7
1
2
Общая площадь S=360,8×7=2525,6 мм.
2
2
2. Площадь лопасти полезной модели S=389,265877 мм
Количество лопастей n=8
2
2
Общая площадь S=389×8=3112 мм
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°
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.