способ использования водяного насоса для перекачивания жидкости

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.