ВОДЯНОЙ НАСОС

ВОДЯНОЙ НАСОС


RU (11) 2250395 (13) C1

(51) 7 F04D29/16, F01P5/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003124260/06 
(22) Дата подачи заявки: 2003.08.01 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.08.01 
(45) Опубликовано: 2005.04.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2102610 C1, 20.01.1998 RU 2164626 C1, 27.03.2003 GB 432743 A, 01.08.1935 CH 356668 A, 31.08.1961 JP 60017293 A, 06.08.1980 
(72) Автор(ы): Шепилов Ю.Н. (RU); Янчарук В.В. (RU); Шилимов А.А. (RU); Ламанов А.В. (RU); Селеверстов В.А. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" (ОАО "АВТОВАЗ") (RU) 
Адрес для переписки: 445633, Самарская обл., г. Тольятти, Заставная, 2, ОАО "АВТОВАЗ", ДР ПЛО, Начальнику патентно-лицензионного отдела А.П. Голикову 

(54) ВОДЯНОЙ НАСОС

Изобретение относится к двигателестроению и касается водяного насоса, работающего в составе систем жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания, преимущественно автомобильных. Водяной насос содержит корпус, узел герметизации и вал с установленными на нем крыльчаткой, имеющей разгрузочные каналы, зубчатым шкивом и подшипниковым узлом. 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. Концы дополнительных лопаток загнуты в направлении вращения крыльчатки. Изобретение направлено на повышение долговечности насоса путем уменьшения осевого усилия на подшипниковый узел. 3 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и предназначена для применения в составе систем жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). 

Известна конструкция водяного насоса двигателя, см. JP, заявка №1-24111, кл. F 01 P 5/10, 1989, содержащая базовый элемент, прикрепленный к крышке картера ДВС, установленный с возможностью вращения посредством подшипника и масляного уплотнения вал насоса, установленные на валу насоса рабочее колесо (крыльчатка) и приводную шестерню, элементы герметизации.

К недостаткам известной конструкции относится то, что, во-первых, возникающее при работе насоса давление в полости, образованной тыльной стороной рабочего колеса (крыльчатки) 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 рабочего колеса возникает явление кавитации, что приводит к резкому падению производительности насоса и, соответственно, к ухудшению отвода тепла от ДВС в радиатор и к перегреву ДВС.

Указанные недостатки частично устраняются в системе жидкостного охлаждения, см. В.А.Вершигора и др. Автомобиль ВАЗ-2108. - М.: ДОСААФ, 1986, с.59-60, 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 ДВС. 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. 

В качестве прототипа принята конструкция водяного насоса жидкостной системы охлаждения ДВС, описанная в RU №2102610, МПК 6 F 01 P 5/10, oпубл. 20.01.98, БИ №2.

Водяной насос рассматриваемой жидкостной системы охлаждения содержит 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 по меньшей мере соответствует количеству рабочих лопаток, кроме того, тыльная сторона крыльчатки снабжена дополнительными лопатками.

В рассмотренной 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 ДВС 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.

Однако возникающая при работе насоса значительная разность давления по обе стороны крылчатки влечет значительную осевую нагрузку на подшипниковый узел, что снижает долговечность насоса в целом.

Решение технической задачи достигается за счет определенного ориентирования концов лопаток крыльчатки.

Для достижения технического результата в известном водяном насосе, содержащем корпус, вал насоса с установленными на нем крыльчаткой, имеющей разгрузочные каналы, 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 узел герметизации, кроме того, тыльная сторона крыльчатки снабжена дополнительными лопатками, концы последних загнуты в направлении вращения крыльчатки.

Такое ориентирование концов дополнительных лопаток крыльчатки позволяет усилить уплотнительный эффект, в большей степени выравнить давление по обе стороны крыльчатки и тем самым уменьшить осевое усилие на подшипниковый узел.

Сущность изобретния поясняется на чертежах, где на:

фиг.1 показана тыльная сторона крыльчатки с расположенными на ней дополнительными лопатками, концы которых загнуты в направлении вращения крыльчатки;

фиг.2 показан в осевом разрезе водяной насос;

фиг.3 - смонтированный на корпусе ДВС водяной насос. 

Корпус 1 водяного насоса закреплен на блоке цилиндров 2 ДВС. 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 Р1 в полость 11 с высоким давлением Р2 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 щели 13. В результате в полости 12 образуется давление Р3 меньшее, чем Р2 (из-за гидравлического сопротивления щели 13) и большее, чем Р1. Выходные отверстия разгрузочных каналов 9 со стороны рабочих лопаток 7 расположены в зоне кавитации, т.к. давление Р3 всегда больше давления Р1, 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.

Загнутость концов 14 лопаток 8, фиг.1, по направлению вращения крыльчатки увеличивает создаваемый лопатками напор жидкости, тем самым улучшая активное уплотнение между крыльчаткой и корпусом насоса, что в свою очередь за счет выходных отверстий 9 в крыльчатке 6 позволяет в больше степени выравнять давление жидкости между полостями всасывания и нагнетения и тем самым снизить осевую нагрузку на подшипниковый узел 4, увеличить его долговечность. 

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 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.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Водяной насос, содержащий корпус, вал насоса с установленными на нем крыльчаткой, имеющей разгрузочные каналы, 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 узел герметизации, при этом тыльная сторона крыльчатки снабжена дополнительными лопатками, отличающийся тем, что концы дополнительных лопаток загнуты в направлении вращения крыльчатки.




РИСУНКИ

, ,





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru