RU121004U1

RU121004U1 - WATER PUMP OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU121004U1
Application number: RU2011147870/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Палагин; Юрий Константинович Николаев; Владимир Андреевич Селиверстов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Тольяттинский завод автоагрегатов"
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2012-10-10

Abstract

1. Водяной насос содержит корпус, механически обработанный на металлообрабатывающем оборудовании, причем чистота поверхности обработки корпуса соответствует классу обработки сопрягающих поверхностей двигателя внутреннего сгорания (ДВС), зубчатый шкив, служащий для передачи вращательного движения, подшипниковый узел с крыльчаткой, состоящей из втулки и лопастей из термопластичного материала, отличающийся тем, что 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 совпадает. ! 2. Водяной насос по п.1, отличающийся тем, что в корпусе выполнена специальная обработка под сальник водяного насоса с встроенной в него парой колец скольжения. ! 3. Водяной насос по п.1, отличающийся тем, что в корпус водяного насоса устанавливается стопорный винт, служащий для устранения осевых нагрузок на подшипник, возникающих при взаимодействии насоса с ремнем (ГРМ) ДВС, причем стопорный винт выполнен так, что, проходя через корпус водяного насоса и корпус подшипника, не повреждает роликовый сепаратор подшипника. 1. The water pump contains a housing machined on metalworking equipment, and the surface finish of the housing corresponds to the treatment class of the interface surfaces of an internal combustion engine (ICE), a toothed pulley that serves to transmit rotational motion, a bearing assembly with an impeller consisting of a sleeve and blades made of thermoplastic material, characterized in that the impeller blades in an amount of at least 8 pieces are made at the base with cavitation holes to equalize the pressure drop of the coolant with a diameter of at least 5 mm, the impeller blades have a bend in the direction of rotation with a radius of R 24, 25 mm, to exclude hydraulic shocks during pump operation and creating the impeller working area, i.e. performance, on the reverse side of the impeller hub there are stiffeners in the form of recesses with radii R 25, 25 mm, and the beginning of the stiffeners and cavitation holes coincide. ! 2. The water pump according to claim 1, characterized in that a special treatment is made in the housing for a water pump oil seal with a pair of slip rings built into it. ! 3. The water pump according to claim 1, characterized in that a locking screw is installed in the water pump housing, which serves to eliminate axial loads on the bearing arising from the interaction of the pump with the belt (timing) of the internal combustion engine, and the locking screw is made so that, passing through water pump housing and bearing housing, will not damage the roller cage bearing.

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 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)A known design of a water pump for regulating heat transfer in an internal combustion engine, comprising a prefabricated housing with an inlet pipe, a shaft located therein with a pulley and an impeller mounted on it, having blades on the working side, a bearing assembly and a sealing assembly including fixed and movable graphite rings interacting with each other by the ends to ensure elastic frictional contact, while the self-orientation of the ends of the rings is carried out by placing a fixed graphite ring in the substrate of the elastic cuff, and which has annular corrugations and is sealed in the inner hole of the housing by means of the latter, the cuff provided with a reinforcing element, which is an auxiliary element of the supporting axial and radial surfaces of the substrate, and the inclined faces of the impeller blades are installed with a gap relative to the corresponding opposite surface of the inlet pipe, on the opposite side of the working wheels are made of blades, parts of the body are made by the method of chill casting and their inner surfaces are they are untreated except for places that do not have contact with the liquid working medium, the cuff is made of rubber compound and is equipped with a conical platform in the annular corrugation zone, a second step reinforcement element, internal curved protrusions and a transition jumper of variable cross section uniformly increasing from the substrate to the second reinforcement element , the axial and radial surfaces of the substrate are formed by a layered layer of the rubber compound and curved protrusions on it, in There is a compression spring placed, having a conical truncated profile and an uneven pitch of the spiral and providing a guaranteed outreach to the graphite ring with a minimum load of 68.7 N and a deflection of the sealing unit to a height of 1 mm, the composition of the rubber mixture is frost- (at -47 ° C) and heat-resistant (at 175 ° C) due to the presence of an antioxidant film on the surface of the rubber mixture from SKF-26 or IRP 1287 with a layer height of several angstroms up to 300 μm obtained from interaction with epilating substances, the bearing assembly is equipped with a movable nodes, consisting of balls and rollers, and the pulley is made gear (patent RU No. 2168067, IPC F04D 7/00, publ. 05/27/2001)

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)The prototype of the proposed utility model is 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, and the impeller blades being 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 inner side face of the blade has a slope of at least 15-20 ° to the center of the impeller, and on the base of the impeller there are four holes for balancing the fluid pressure (patent RU, No. 95032, F01P 5/10, publ. 06/10/2010)

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.The disadvantages of the known designs include the fact that all water pumps are high-speed, i.e. The performance required for internal combustion engines is stably maintained at engine speeds above 3500 rpm.

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение эксплуатационных характеристик водяного насоса и как следствие двигателя внутреннего сгорания.The objective of the proposed technical solution is to improve the operational characteristics of the water pump and, as a consequence, the internal combustion engine.

Техническим результатом является повышение производительности насоса за счет конструкционных изменений в крыльчатке.The technical result is to increase the pump performance due to structural changes in the impeller.

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 The technical result is achieved by the fact that the water pump comprises a housing mechanically machined on metalworking equipment, the surface finish of the housing corresponding to the processing class of the mating surfaces of the internal combustion engine, a gear pulley used to transmit rotational motion, a bearing assembly with an impeller consisting of a sleeve and blades made of thermoplastic material, with the impeller blades in an amount of at least 8 pcs. made at the base with cavitation holes to equalize the pressure drop of the coolant with a diameter of at least 5 mm., the impeller blades have a bend in the direction of rotation with a radius of R 24, 25 mm, to exclude water hammer during pump operation and create the working area of the impeller i.e. stiffness ribs in the form of recesses with radii R 25, 25 mm, and the beginning of the stiffeners and cavitation holes coincide. The casing was machined under the gland of the water pump with a pair of slip rings built into it and a sealing layer applied to the gland body so that when the gland is pressed into the casing, the sealant layer does not peel off, but serves as a sealant, the casing is machined in geometry to mirror geometry the stuffing box and, when pressed, creates an additional seal necessary for sealing the water pump. A locking screw is installed in the water pump housing, which serves to eliminate axial loads on the bearing, arising from the interaction of the pump with the engine timing belt, and the locking screw is designed so that passing through the water pump housing and the bearing housing does not damage the roller bearing cage and prevents axial loads

ремня ГРМ, уменьшает осевое смещение шарикого и роликового рядов подшипника, тем самым продлевая срок эксплуатации насоса.timing belt, reduces axial displacement of the ball and roller rows of the bearing, thereby extending the life of the pump.

Предлагаемая конструкция водяного насоса позволяет увеличить производительность насоса за счет увеличения количества лопастей, изменения рабочих углов (углов атаки) лопастей крыльчатки, изменения конфигурации лопасти.The proposed design of the water pump allows you to increase the performance of the pump by increasing the number of blades, changing the working angles (angles of attack) of the impeller blades, changing the configuration of the blade.

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 an axial section of a water pump;

Фиг.2 показана крыльчатка водяного насоса;Figure 2 shows the impeller of a water pump;

Фиг.3 показан корпус водяного насоса;Figure 3 shows the body of the water pump;

Фиг.4 показан шкив водяного насоса;Figure 4 shows a pulley of a water pump;

Фиг.5 показан график увеличения производительности предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом.Figure 5 shows a graph of the increase in productivity of the proposed design compared to the prototype.

Фиг. 6 показан график увеличения производительности предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом в зависимости от температуры.FIG. 6 shows a graph of the increase in productivity of the proposed design compared with the prototype depending on the temperature.

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 The problem is achieved in that in a water pump (Figure 1), consisting of a housing 1, machined from a blank of a special aluminum alloy, which provides tightness during the operation of the internal combustion engine and machined so that it fits the internal combustion engine of several car models, the water pump pulley 2 with a toothed profile, providing through the toothed belt a transmission of rotational motion to the bearing assembly 3 with an impeller 4 pressed onto it, consisting of a sleeve 5 and blades 6 of a glass-filled thermoplastic material material, impeller blades in an amount of at least 8 pcs. each has holes at the base for leveling the differential

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.coolant pressure with a diameter of at least 5 mm. The impeller blades (Figure 2) to create the working area of the impeller i.e. performance have a bend in the direction of rotation with a radius of not less than 24, 25 mm., the geometry of the blades, the angles of attack and discharge are adapted to the design of various ICE blocks and allow the use of an impeller for different types of vehicles.

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.To exclude water hammer during pump operation and create structural rigidity, stiffeners in the form of a recess 7 of Fig. 1, 1 of Fig. 2 with a radius of at least 25, 25 mm are made on the inside, and the beginning of the stiffeners and cavitation holes coincide, which allows reduce cavitation and increase pump efficiency without increasing the cost of internal combustion engine cooling system. The impeller is cast on special injection molding machines by injection molding using molds. Pump housing FIG. 3. made by injection molding. In the housing, a special treatment was performed under the water pump seal with a pair of slip rings built into it to improve tightness and increase service life. The pulley of the water pump Figure 4 is made of cermet to reduce the mass of the internal combustion engine, the effects of radial loads on the bearing assembly in order to increase the service life. The locking screw 8 of FIG. 1 is made of special steel, has an M6-6g thread made by knurling.

Увеличение производительности предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом показано на графике Фиг.5The increase in performance of the proposed design compared to the prototype is shown in the graph of Figure 5

Claims

1. The water pump contains a housing mechanically machined on metalworking equipment, and the surface finish of the housing corresponds to the processing class of the mating surfaces of the internal combustion engine (ICE), a gear pulley that serves to transmit rotational motion, a bearing assembly with an impeller consisting of a sleeve and blades of thermoplastic material, characterized in that the impeller blades in an amount of at least 8 pcs are made at the base with cavitation holes for leveling the difference pressure coolant diameter of not less than 5 mm, the impeller blades have a bend radius in the direction of rotation 24 R, 25 mm to avoid pressure shocks during operation of the pump and creating a working area of the impeller, i.e. stiffness ribs in the form of recesses with radii R 25, 25 mm, the beginning of stiffeners and cavitation holes coinciding.

2. The water pump according to claim 1, characterized in that the casing has a special treatment for the water pump seal with a pair of slip rings built into it.

3. The water pump according to claim 1, characterized in that a locking screw is installed in the housing of the water pump, which serves to eliminate axial loads on the bearing that occur when the pump interacts with the ICE belt, and the locking screw is made so that it passes through water pump housing and bearing housing, does not damage the roller bearing cage.