СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДЯНОГО НАСОСА ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 2004 года по МПК F04D29/00 F01P5/10 

Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано для проектирования насосов, обеспечивающих эффективное перекачивание охлаждающей жидкости при низких и критических температурах.

Известен способ использования водяного насоса для перекачивания жидкости, оснащенного маховиком клиноременной передачи, согласно которому маховику сообщают угловое вращение от 60 до 6000 об/мин, причем маховик соединяют через резьбовой фланец с частью поверхности вращения вала, выходящей из водяного насоса, подшипниковый узел снабжают, как минимум, парой подшипников, в которых устанавливают поворотный вал, а непосредственно сами подшипники устанавливают в обойме, размещаемой в стакане одной части корпуса водяного насоса, одновременно на внутренний торец уступа стакана устанавливают упругую резиновую манжету с графитизированным кольцом для взаимодействия с торцом ступицы рабочего колеса, которое закрепляют неподвижно и консольно на валу, при этом торцевые кромки ребер колеса образуют зазорное пространство h между коническим отверстием второй части корпуса, имеющего прокладку и резьбовые установочные элементы (патент РФ №2133380, МПК 7 F 04 D 7/02, 20.07.1999).

К недостаткам известного способа следует отнести проникновение жидкости в подшипниковый узел, что приводит к выходу из строя в целом всего насоса охлаждающей жидкости. Применение различных составов трущихся материалов - поверхности графитизированного кольца и поверхности чугунного торца и неоднозначного по своим триботехническим свойствам состояния трущейся пары приводит к преждевременному износу поверхности торца графитизированного кольца.

Посадочное место на валу под установку рабочего колеса в известном способе выполняют с высокой точностью ввиду незначительного сохранения зазорного пространства между оребрением рабочего колеса и коническим приемным окном корпуса насоса, которое колеблется в пределах допуска от 0,9 до 1,3 мм и удорожает стоимостную оценку операций по изготовлению жидкостного насоса.

Запуск застывшего насоса может быть облегчен за счет уменьшения минимального зазора между оребрением рабочего колеса и корпусом в пределах 0,05-0,1 мм, так как замерзшие кромки ребер рабочего колеса быстрее разрушат замерзший слой жидкости в 50 и 100 мкм, нежели в 900-1300 мкм, а непосредственно само рабочее колесо остается неповрежденным из-за незначительных силовых воздействий на него кромок ледяного слоя.

Изобретение направлено на создание иного способа использования жидкостного насоса для перекачивания жидкости.

Поставленная задача достигается тем, что в способе использования водяного насоса для перекачивания жидкости, оснащенного маховиком клиноременной передачи, согласно которому маховику сообщают угловое вращение от 60 до 6000 об/мин, причем маховик соединяют через резьбовой фланец с частью поверхности вращения вала, выходящей из водяного насоса, подшипниковый узел снабжают, как минимум, парой подшипников, в которых устанавливают поворотный вал, а непосредственно сами подшипники устанавливают в обойме, размещаемой в стакане одной части корпуса водяного насоса, одновременно на внутренний торец уступа стакана устанавливают упругую резиновую манжету с графитизированным кольцом для взаимодействия с торцом ступицы рабочего колеса, которое закрепляют неподвижно и консольно на валу, при этом торцевые кромки ребер колеса образуют зазорное пространство h между коническим отверстием второй части корпуса, имеющего прокладку и резьбовые установочные элементы, согласно изобретению рабочее колесо собирают с комплектующими деталями вала, устанавливают до упора рабочими кромками ребер колеса в поверхность конического отверстия второй части и совершают, как минимум, один оборот вала в контакте с коническим отверстием, при этом определяют максимальный вылет кромок за упомянутый оборот, принимая за нулевую точку отсчета найденное положение максимального осевого хода кромок, и относительно этого максимального удаления смещают кромки на 50-100 мкм, образуя соответствующий зазор h относительно конического отверстия, при этом вылет кромок относительно поверхности конического отверстия регулируют винтом-фиксатором, которым фиксируют положение обоймы подшипников относительно внутренней поверхности стакана, а износ подшипников на величину зазора от 50 мкм компенсируют избыточной силой реакции водяного слоя, образующегося в динамическом движении потока жидкости относительно конического отверстия в корпусе и кромками ребер колеса, а в выемке торца ступицы устанавливают компенсаторную упругую оболочковую г-образную в сечении подушку и размещают в ней графитизированное кольцо, чем обеспечивают самоориентацию поверхности торца графитизированного кольца относительно соответствующей поверхности оппозитно и соосно расположенного неподвижного торца графитизированного кольца манжеты, взаимодействующих друг с другом в процессе работы насоса, упругую же оболочку резиновой манжеты устанавливают в стакан корпуса с натягом за счет наличия, как минимум, трех периферийно расположенных радиальных рифлений с одинаковым шагом и четвертого радиального кольца рифления со сфероидальным выступом, который принимает форму сопрягаемой поверхности в напряженном состоянии и служит для окончательной фиксации положения резиновой манжеты в кольцевом уступе внутреннего отверстия стакана первой части корпуса насоса, а триботехнические площадки графитизированных колец устанавливают так, что они совпадают в процессе вращения и перекрывают друг друга по пятну контакта не менее чем на 30-85% в зависимости от состояния триботехнической поверхности, одновременно ограничивают поджим графитизированных колец силой, не превышающей 160-80 Нс на всем отрезке времени работы насоса с учетом старения резиновой смеси типа СКФ-26 и/или ИРП 1287 и установки пружинящего элемента внутри резиновой манжеты.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено сечение насоса водяного охлаждения, на фиг.2 – резиновая манжета, установленная в стакане корпуса.

Водяной насос 1 содержит маховик 2, резьбовой фланец 3, поверхность 4 вала 5, подшипниковый узел 6 с подшипниками 7 и 8 и обоймой 9, установленные в стакане 10 первой части 11 корпуса, уступ 12 стакана 10, упругую манжету 13 с графитизированным кольцом 14, торец 15 ступицы 16 рабочего колеса 21, имеющего торцевые кромки 17 ребер 34. Поверхность конического отверстия 18 второй части 19 корпуса водяного насоса 1 образует зазорное пространство h с торцевыми кромками ребер 17 колеса 21. Между частями 11 и 19 установлена прокладка 20 и они соединены посредством резьбовых установочных элементов 35. В выемке торца ступицы 16 установлена упругая оболочковая г-образная в сечении подушка 22, в которой размещено графитизированное кольцо 23. Винт-фиксатор 24 фиксирует положение обоймы 9 подшипников 7, 8 относительно внутренней поверхности стакана 10. Во внутреннем отверстии стакана 10 первой части 11 корпуса выполнен уступ с поверхностями 12 и 25. Резиновая манжета 13 имеет, как минимум, три периферийно расположенных радиальных рифления 26-28 с одинаковым шагом и четвертое радиальное кольцо рифления 29 со сфероидальным выступом 30 и упругую оболочку 38, имеющую внутренний профиль 31 и 32 и внутри которой размещен пружинящий элемент 39. Часть 11 корпуса имеет внутренний конический профиль 33.

Способ использования водяного насоса 1 для перекачивания жидкости, оснащенного маховиком 2 клиноременной передачи жидкостного насоса, осуществляют следующим образом: маховику 2 сообщают угловое вращение от 60 до 6000 об/мин, причем маховик 2 соединяют через резьбовой фланец 3 с частью поверхности 4 вращения вала 5, выходящей из водяного насоса 1. Подшипниковый узел 6 снабжают, как минимум, парой подшипников 7 и 8, в которых устанавливают поворотный вал 5, а непосредственно сами подшипники 7 и 8 устанавливают в обойме 9, размещаемой в стакане 10 одной части 11 корпуса водяного насоса. Одновременно на внутренний торец уступа 12 стакана 10 устанавливают упругую резиновую манжету 13 с графитизированным кольцом 14 для взаимодействия с торцом ступицы 16 рабочего колеса 21, которое закрепляют неподвижно и консольно на валу 5, при этом торцевые кромки ребер 17 колеса 21 образуют зазорное пространство h с поверхностью конического отверстия 18 второй части 19 корпуса, имеющего прокладку 20 и резьбовые установочные элементы 35. Рабочее колесо 21 собирают с комплектующими деталями вала 5, устанавливают до упора рабочими кромками 17 ребер 34 колеса 21 в поверхность конического отверстия 18 второй части 19 корпуса и совершают, как минимум, один оборот вала 5 в контакте с коническим отверстием 18. При этом определяют максимальный вылет кромок 17 за упомянутый оборот, принимая за нулевую точку отсчета найденное положение максимального осевого хода кромок 17, и относительно этого максимального удаления смещают кромки 17 на 50-100 мкм, образуя соответствующий зазор h относительно поверхности конического отверстия 18. Вылет кромок 17 относительно поверхности конического отверстия 18 регулируют винтом-фиксатором 24, которым фиксируют положение обоймы 9 подшипников 7, 8 относительно внутренней поверхности стакана 10. Износ подшипников 7, 8 на величину зазора от 50 мкм компенсируют избыточной силой реакции водяного слоя, образующегося в динамическом движении потока жидкости относительно конического отверстия 18 в корпусе и кромками 17 ребер 34 колеса 21. В выемке торца ступицы 16 устанавливают компенсаторную упругую оболочковую г-образную в сечении подушку 22 и размещают в ней графитизированное кольцо 23, чем обеспечивают самоориентацию поверхности торца графитизированного кольца 23 относительно соответствующей поверхности оппозитно и соосно расположенного неподвижного торца графитизированного кольца 14 манжеты 13, взаимодействующих друг с другом в процессе работы насоса 1. Упругую же оболочку 38 резиновой манжеты 13 устанавливают в стакан 10 части 11 корпуса с натягом за счет наличия, как минимум, трех периферийно расположенных радиальных рифлений 26-28 с одинаковым шагом и четвертого радиального кольца рифления 29 со сфероидальным выступом 30, который принимает форму сопрягаемой поверхности в напряженном состоянии и служит для окончательной фиксации положения резиновой манжеты 13 в кольцевом уступе с поверхностями 12 и 25 внутреннего отверстия стакана 10 первой части 11 корпуса насоса 1. Триботехнические площадки графитизированных колец 14 и 23 устанавливают так, что они совпадают в процессе вращения и перекрывают друг друга по пятну контакта не менее чем на 30-85% в зависимости от состояния триботехнической поверхности. Одновременно ограничивают поджим графитизированных колец 14, 23 силой, не превышающей 160-80 Нс на всем отрезке времени работы насоса с учетом старения резиновой смеси типа СКФ-26 и/или ИРП 1287 и установки пружинящего элемента 39 внутри резиновой манжеты 13.

Экономическая эффективность нового технического решения заключается в большей работоспособности зон триботехнического контакта графитизированных колец, причем неоднозначная усадка резиновой смеси компенсируется пружинящим элементом, устанавливаемым внутри упругой манжеты, обеспечивающей герметизацию подшипникового узла.

Изобретение относится к насосам, перекачивающим охлаждающие жидкости при низких температурах в автомобилях. Согласно способу рабочее колесо насоса собирают с деталями вала, устанавливают до упора кромками ребер колеса в поверхность конического отверстия (КО) корпуса и совершают, как минимум, один оборот вала в контакте с КО. Определяют максимальный вылет кромок за упомянутый оборот, принимая за нулевую точку отсчета найденное положение максимального осевого хода кромок, и относительно этого удаления смещают кромки на 50 - 100 мкм, образуя зазор относительно КО. Вылет кромок регулируют винтом-фиксатором. Износ подшипников на величину зазора от 50 мкм компенсируют силой реакции водяного слоя. В торце ступицы устанавливают упругую г-образную в сечении подушку и размещают в ней графитизированное кольцо (ГК), чем обеспечивают самоориентацию поверхности торца ГК относительно неподвижного торца ГК манжеты (М). Упругую оболочку М устанавливают в стакан корпуса с натягом посредством трех радиальных рифлений с одинаковым шагом и четвертого радиального кольца рифления со сфероидальным выступом, принимающего форму сопрягаемой поверхности и фиксирующего положение М. Триботехнические площадки ГК устанавливают так, что они совпадают в процессе вращения и перекрывают друг друга по пятну контакта не менее чем на 30-85%. Ограничивают поджим ГК силой, не превышающей 160 – 80 Нс с учетом старения резиновой смеси и установки пружинящего элемента внутри М. Изобретение направлено на повышение работоспособности насоса. 2 ил.

Способ использования водяного насоса для перекачивания жидкости, оснащенного маховиком клиноременной передачи, согласно которому маховику сообщают угловое вращение от 60 до 6000 об/мин, причем маховик соединяют через резьбовой фланец с частью поверхности вращения вала, выходящей из водяного насоса, подшипниковый узел снабжают, как минимум, парой подшипников, в которых устанавливают поворотный вал, а непосредственно сами подшипники устанавливают в обойме, размещаемой в стакане одной части корпуса водяного насоса, одновременно на внутренний торец уступа стакана устанавливают упругую резиновую манжету с графитизированным кольцом для взаимодействия с торцом ступицы рабочего колеса, которое закрепляют неподвижно и консольно на валу, при этом торцевые кромки ребер колеса образуют зазорное пространство h между коническим отверстием второй части корпуса, имеющего прокладку и резьбовые установочные элементы, отличающийся тем, что рабочее колесо собирают с комплектующими деталями вала, устанавливают до упора рабочими кромками ребер колеса в поверхность конического отверстия второй части и совершают, как минимум, один оборот вала в контакте с коническим отверстием, при этом определяют максимальный вылет кромок за упомянутый оборот, принимая за нулевую точку отсчета найденное положение максимального осевого хода кромок, и относительно этого максимального удаления смещают кромки на 50 - 100 мкм, образуя соответствующий зазор h относительно конического отверстия, при этом вылет кромок относительно поверхности конического отверстия регулируют винтом-фиксатором, которым фиксируют положение обоймы подшипников относительно внутренней поверхности стакана, а износ подшипников на величину зазора от 50 мкм компенсируют избыточной силой реакции водяного слоя, образующегося в динамическом движении потока жидкости относительно конического отверстия в корпусе и кромками ребер колеса, а в выемке торца ступицы устанавливают компенсаторную упругую оболочковую Г-образную в сечении подушку и размещают в ней графитизированное кольцо, чем обеспечивают самоориентацию поверхности торца графитизированного кольца относительно соответствующей поверхности оппозитно и соосно расположенного неподвижного торца графитизированного кольца манжеты, взаимодействующих друг с другом в процессе работы насоса, упругую же оболочку резиновой манжеты устанавливают в стакан корпуса с натягом за счет наличия, как минимум, трех периферийно расположенных радиальных рифлений с одинаковым шагом и четвертого радиального кольца рифления со сфероидальным выступом, который принимает форму сопрягаемой поверхности в напряженном состоянии и служит для окончательной фиксации положения резиновой манжеты в кольцевом уступе внутреннего отверстия стакана первой части корпуса насоса, а триботехнические площадки графитизированных колец устанавливают так, что они совпадают в процессе вращения и перекрывают друг друга по пятну контакта не менее чем на 30-85% в зависимости от состояния триботехнической поверхности, одновременно ограничивают поджим графитизированных колец силой, не превышающей 160 – 80 Нс на всем отрезке времени работы насоса с учетом старения резиновой смеси типа СКФ-26 и/или ИРП 1287 и установки пружинящего элемента внутри резиновой манжеты.