СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВС Российский патент 1998 года по МПК F01P5/10 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению и предназначено для двигателей с жидкостным охлаждением.

Известна конструкция водяного насоса двигателя, содержащая базовый элемент, прикрепленный к крышке картера двигателя, вращательно установленный посредством подшипника и масляного уплотнения вал насоса, установленные на валу насоса рабочее колесо и приводную шестерню, элементы герметизации [1]
К недостаткам данной конструкции относится то, что во-первых, возникающее при работе насоса давление в полости, образованной тыльной стороной рабочего колеса и плитой насоса, создает осевую нагрузку на подшипник, что приводит к уменьшению срока службы последнего, во-вторых, при эксплуатации данной конструкции насоса при температуре охлаждающей жидкости близкой к температуре кипения, в зоне максимального разряжения на линии всасывания по входной кромке рабочих лопаток колеса возникает явление кавитации, что приводит к резкому падению производительности насоса и, соответственно, к ухудшению отвода тепла от двигателя в радиатор и к перегреву двигателя.

Указанные недостатки частично устраняются в системе охлаждения [2] выбранной за прототип, включающей, в частности, размещенный на блоке цилиндров водяной насос, содержащий корпус, вал подшипника с установленными на нем крыльчаткой, имеющей два разгрузочных канала, зубчатым шкивом, подшипниковым узлом, и элементы герметизации.

Разгрузочные каналы, соединяющие полости с обеих сторон крыльчатки частично снижают давление в полости между тыльной стороной колеса и корпусом насоса, уменьшая тем самым осевую нагрузку на подшипник, однако, не существенно. Также при работе насоса данной конструкции возникает явление кавитации и происходит перегрев двигателя. С целью устранения кавитации появляется необходимость увеличения статического давления в жидкости в зоне входных кромок лопастей. Достигается это путем повышения общего давления в системе охлаждения. Однако такой метод ведет к ухудшению герметичности системы (увеличивается давление на стенки патрубков, расширительного бачка, уплотнений, т.е. повышается вероятность появления течи охлаждающей жидкости) и, как следствие, к увеличению опасности перегрева двигателя.

Цель изобретения увеличение срока службы водяного насоса, снижение опасности перегрева двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в известной системе охлаждения, включающей, в частности, размещенный на блоке цилиндров водяной насос, содержащий корпус, вал насоса с установленными на нем крыльчаткой, имеющей разгрузочные каналы, зубчатым шкивом, подшипниковым узлом, и узел герметизации, выходные отверстия разгрузочных каналов со стороны рабочих лопаток крыльчатки подведены к входным кромкам рабочих лопаток и их количество соответствует количеству рабочих лопаток, кроме того тыльная сторона крыльчатки снабжена дополнительными лопатками.

Таким образом, в предложенной конструкции системы охлаждения, достигается увеличение долговечности водяного насоса за счет снижения осевой нагрузки на подшипник путем увеличения эффективности отвода жидкости из полости с высоким давлением, ограниченной корпусом насоса и тыльной стороной крыльчатки, посредством расположения на тыльной стороне крыльчатки дополнительных лопаток и увеличения количества разгрузочных каналов крыльчатки. Снижение опасности перегрева двигателя достигается за счет увеличения кавитационного запаса насоса, что позволяет сохранить его производительность при высоких температурах охлаждающей жидкости, путем повышения статического давления в жидкости в зоне входных кромок лопастей, посредством того, что выходные отверстия разгрузочных каналов крыльчатки подведены к входным кромкам рабочих лопаток.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где
на фиг.1 показан в разрезе водяной насос, размещенный на блоке цилиндров двигателя;
на фиг. 2 показан вид А тыльная сторона крыльчатки с расположенными на ней дополнительными лопатками.

Работает предложенная система следующим образом. Корпус 1 водяного насоса (фиг. 1) закреплен на блоке 2 цилиндров двигателя. Крутящий момент от коленчатого вала двигателя передается посредством зубчатого шкива (не показан) на вал 3 водяного насоса, имеющий подшипниковый 4 и уплотнительный 5 узлы, с жестко посаженной на нем крыльчаткой 6, снабженной рабочими лопатками 7, дополнительными лопатками 8 и разгрузочными каналами 9. При вращении крыльчатки 6 охлаждающая жидкость под действием центробежных сил нагнетается рабочими лопатками 7 из полости 10 с низким давлением P₁ в полость 11 с высоким давлением P₂ и далее в систему охлаждения. Часть жидкости из полости 11 перетекает в полость 12, образованную тыльной стороной крыльчатки 6 и корпусом 1 насоса, через щель 13, а дополнительные лопатки 8 стремятся создать движение жидкости из полости 12 в полость 11, образуя тем самым эффективное гидравлическое сопротивление в цели 13. В результате в полости 12 образуется давление P₃ меньшее, чем P₂ (из-за гидравлического сопротивления щели 13) и большее, чем P₁. Выходные отверстия разгрузочных каналов 9 со стороны рабочих лопаток 7 расположены в зоне кавитации, а т.к. давление P₃ всегда больше давления P₁, то в зону кавитации осуществляется приток жидкости из полости 12 через разгрузочные каналы 9, т.е. обеспечивается повышение статического давления в жидкости в зоне входных кромок рабочих лопаток 7, что уменьшает кавитационные явления возникающие при работе насоса с охлаждающей жидкостью при температуре, близкой к температуре кипения.

Применение в данной конструкции большего числа разгрузочных каналов крыльчатки (в сравнении с прототипом), и, следовательно, увеличение количества перетекающей жидкости из полости 12 в полость 10, не ухудшает эффективность работы водяного насоса, т.к. при работе двигателя с низкой температурой охлаждающей жидкости нет необходимости в высоком КПД насоса, а при работе с охлаждающей жидкостью близкой к температуре кипения повышение КПД насоса достигается за счет уменьшения кавитационных явлений.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению. Сущность изобретения: система охлаждения, включающая, в частности, размещенный на блоке 2 цилиндров водяной насос, содержащий корпус 1, вал 3 насоса с установленными на нем крыльчаткой 6, имеющей разгрузочные каналы 9, зубчатым шкивом, подшипниковым узлом 4 и уплотнительным узлом 5, выходные отверстия разгрузочных каналов 9 со стороны рабочих лопаток 7 крыльчатки 6 подведены к входным кромкам рабочих лопаток 7 и их количество, по меньшей мере, соответствует количеству рабочих лопаток 7, кроме того, тыльная сторона крыльчатки 6 снабжена дополнительными лопатками 8. Изобретение обеспечивает увеличение срока службы водного насоса, снижение опасности перегрева двигателя. 2 ил.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающая, в частности, размещенный на блоке цилиндров водяной насос, содержащий корпус, вал насоса с установленными на нем крыльчаткой, измеющей разгрузочные каналы, зубчатым шкивом, подшипниковым узлом, и узел герметизации, отличающаяся тем, что выходные отверстия разгрузочных каналов со стороны рабочих лопаток крыльчатки подведены к входным кромкам рабочих лопаток и их количество по меньшей мере соответствует количеству рабочих лопаток, кроме того, тыльная сторона крыльчатки снабжена дополнительными лопатками.