Крильчатка насоса системи охолодження двигуна

Реферат: UA 85213 U UA 85213 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель стосується галузі машинобудування та може бути використана в рідинній системі охолодження двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ), зокрема автомобіля. З патенту на корисну модель РФ 92099 відоме робоче колесо (крильчатка) відцентрового насоса для рідинної системи охолодження двигуна, яке містить монтажну маточину, на якій змонтовані робочі лопаті, при цьому маточина та лопати виконані у вигляді єдиної відштампованої деталі з металевого листа. Ця конструкція дозволяє підвищити продуктивність водяного насоса на невеликих оборотах, усунути перегрів ДВЗ, а в режимах інтенсивного руху автомобіля усунути явища кавітації. Недоліком цієї конструкції є наявність наскрізних пазів великої площі, які утворюються при вирізанні лопаток з листової сталі. Це приводить до зриву потоку охолоджуючої рідини, коли частина рідини перетікає за робоче колесо. При цьому збільшується турбулентність (завихрення охолоджуючої рідини) при обертанні робочого колеса, що в свою чергу приводить до зниження продуктивності насоса. З патенту України № 15085 на винахід відоме робоче колесо вільновихрового насоса, яке містить диск з розміщеними довгими лопатями, які чергуються укороченими лопатями з вхідними та вихідними кромками, причому вихідні кромки всіх лопатей розташовані на зовнішньому діаметрі колеса, а вхідні кромки укорочених лопатей розташовані на колі, діаметр якого становить 0,35-0,45 зовнішнього діаметра робочого колеса. Недоліком відомого робочого колеса (крильчатки) є низький рівень ККД насоса через великі гідравлічні втрати на вході в колесо внаслідок значного стискання вхідного потоку рідини товщиною лопатей колеса. Ще одним недоліком цієї корисної моделі є те, що при виконанні укорочених лопатей не враховуються умови входу рідини в робоче колесо, які визначаються положенням вхідних кромок укорочених лопатей, зокрема, діаметром їх розташування. Неврахування цього впливає на збільшення гідравлічних витрат на вході в колесо і зниження ККД насоса. Недоліком конструкцій, які зазначені вище, є те, що під час їх експлуатації при температурі охолоджуючої рідини, близької до температури кипіння, в зоні максимального розрядження на лінії всмоктування на кромках робочих лопатей робочого колеса виникає явище кавітації, що приводить до різкого падіння продуктивності насоса і, відповідно, до погіршення відведення тепла від двигуна в радіатор і до перегріву двигуна. Задачею корисної моделі, що заявляється, є вдосконалення геометрії робочого колеса і підвищення його ефективності, технологічних можливостей, поряд зі зниженням маси і металоємності матеріалу для його виготовлення і, відповідно, збільшення терміну служби рідинного насоса і зниження небезпеки перегріву двигуна внутрішнього згоряння. Ця задача вирішується тим, що крильчатка насоса системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння, містить втулку, до якої жорстко приєднаний фланець, на робочій поверхні якого опозитно розташовані криволінійні лопаті, які спрямовані у бік робочої порожнини та вигнуті у бік напрямку обертання крильчатки, а також розвантажувальні канали, причому на робочій поверхні фланця в радіальному напрямку виконано не менше восьми радіальних лопатей і не менше чотирьох, краще восьми, розвантажувальних каналів, розташованих між суміжними лопатями, на рівних між собою кутових відстанях, при цьому сумарна площа каналів складає не менше 6 % від площі плоскої поверхні крильчатки Таким чином, збільшується строк експлуатації крильчатки, за цією корисною моделлю, за рахунок зниження осьового навантаження шляхом збільшення ефективності відведення рідини з порожнини з високим тиском, обмеженої корпусом насоса і тильною стороною крильчатки, та за допомогою розвантажувальних каналів крильчатки. Зниження небезпеки перегріву двигуна досягається за рахунок збільшення кавітаційного запасу насоса, що дозволяє зберегти його продуктивність при високих температурах охолоджуючої рідини, шляхом підвищення статичного тиску в рідині в зоні вхідних кромок лопатей, за допомогою того, що вихідні отвори розвантажувальних каналів крильчатки підведені до вхідних кромок робочих лопаток. Застосування більшого числа розвантажувальних каналів крильчатки, і, отже, збільшення кількості рідини, що перетікає з порожнини високого тиску в порожнину низького тиску, не погіршує ефективність роботи водяного насоса, тому що при роботі двигуна з низькою температурою охолоджуючої рідини немає необхідності у високому ККД насоса, а при роботі з охолоджувальною рідиною, близькою до температури кипіння, підвищення ККД насоса досягається за рахунок зменшення кавітаційних явищ. Заявлена корисна модель зображена на кресленнях, де: на фіг. 1 наведений поперечний переріз крильчатки, на фіг. 2 наведений вид на робочі лопаті крильчатки. 1 UA 85213 U 5 10 15 20 25 Крильчатка рідинного насоса системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння, містить втулку 1, фланець 2 і опозитно розташовані криволінійні лопаті 3, що спрямовані у бік робочої порожнини, і розвантажувальні канали 4. Пристрій працює наступним чином. При обертанні крильчатки лопаті 3, розташовані на робочій поверхні фланця 2, затягують охолоджуючу рідину, яка потрапляє у вхідну частину міжлопатевого каналу. Пройшовши вздовж цього каналу, рідина викидається з його вихідної частини з підвищеною швидкістю. При обертанні крильчатки охолоджуюча рідина під дією відцентрових сил нагнітається робочими лопатями 3 з порожнини з низьким тиском в порожнину з високим тиском і далі в систему охолодження. Частина рідини з порожнини з високим тиском перетікає в порожнину, утворену тильною стороною крильчатки і корпусом насоса, через щілину між ними. У результаті в цій порожнині утворюється тиск, менший, ніж в порожнині з високим тиском (через гідравлічний опір щілини). Вихідні отвори розвантажувальних каналів 4 з боку робочих лопатей 3 розташовані в зоні кавітації, а тому в цю зону здійснюється приплив рідини з порожнини з високим тиском через розвантажувальні канали 4, тобто забезпечується підвищення статичного тиску в рідині в зоні вхідних кромок робочих лопатей 3, що зменшує кавітаційні явища, які виникають під час роботи насоса з охолоджувальною рідиною при температурі, близької до температури кипіння. Позитивний ефект використання крильчатки за цією корисною моделлю полягає у більш раціональному підході до подачі рідинних потоків за рахунок геометрії робочого колеса, що дає можливість орієнтовно підрахувати перетікання потоку рідини під тиском від 0,3 до 1,2 МПа, завдяки чому розраховують використання таких робочих коліс для оптимальних умов перекачування рідинних потоків в інших та аналогічних пристроях. Зрозуміло, корисна модель не обмежується описаним конструктивним прийомом її здійснення, показаним на доданих фігурах. Залишаються можливими зміни різних елементів або заміна їх технічно еквівалентними, що не виходять за межі обсягу варіантів цієї корисної моделі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Крильчатка насоса системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння, що містить монтажну маточину, до якої жорстко приєднаний фланець, яка відрізняється тим, що на робочій поверхні фланця в радіальному напрямку виконано не менше восьми криволінійних лопатей, що вигнуті у бік напрямку обертання крильчатки, і не менше восьми розвантажувальних каналів, розташованих між суміжними лопатями на рівних між собою кутових відстанях, при цьому сумарна площа каналів складає не менше 6 % від площі поверхні тильної сторони крильчатки. 2 UA 85213 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3