Насос для перекачивания жидкости

 

Насос предназначен для использования в автомобилестроении и смежных областях для перекачивания жидкости при низкой и критической температурах. Насос содержит сборные корпус, крыльчатку и втулку. Кроме того, насос содержит вал, прокладки, резьбовые элементы, штифт, шайбы и фланец. Крыльчатка выполнена сборной в составе со ступенчатым кольцевым валом. Вал снабжен рифлениями на малом кольцевом выступе, а с другой стороны содержит торец с глухим отверстием. Торец вала взаимодействует с резиновой манжетой, в которой размещено графитовое кольцо. Поверхность второго оппозитно расположенного первому графитового кольца установлена неподвижно с возможностью восприятия осевых нагрузок от подвижного графитового кольца. Подвижное графитовое кольцо упруго удерживается в торце ведомого вала. Крыльчатка установлена на рифлениях вала и выполнена из прочных термостойких материалов. Такое выполнение элементов насоса позволяет повысить его долговечность, взаимозаменяемость деталей и упростить конструкцию фрикционной пары трения. 8 ил.

Изобретение относится к узлам двигателей внутреннего сгорания - ДВС и может быть использовано в автомобилестроении и смежных областях техники, характеризующих устройства для перекачивания жидкости при низкой и критической температурах жидкой среды.

Известен аналог-прототип - альбом /Автомобили ВАЗ-2108 и др. / Руководство по ремонту - Автолада, Тольятти, СССР, Внешторгиздат. Изд. N 2591 "А" ВТИ, с. 196, с ил. УДК 629.119 P-3.

К недостаткам известного технического решения относятся: недолговечность изолирующего узла фрикционной зоны статико-кинематического соединения; дороговизна упорной втулки и крыльчатки, ввиду сложности изготовления деталей упорной втулки и надлежащего шлифования торца крыльчатки из белого ковкого мелкодисперсного чугуна; затраты, идущие на точную шлифовку профиля крыльчатки, определяющего запланированное зазорное пространство между внутренним профилем корпуса насоса для перекачивания жидкости.

Задачей изобретения является повышение долговечности, взаимозаменяемости и упрощения конструкции фрикционной пары трения в корпусе насоса для перекачивания жидкости.

Поставленная задача достигается тем, что насос для перекачивания жидкости, состоящий из сборных частей корпуса, крыльчатки, сборной втулки, вала, прокладки, резьбовых элементов, штифта, шайб и фланца, отличается тем, что крыльчатка выполнена сборной в составе со ступенчатым кольцевым валом, снабженным рифлениями на малом кольцевом выступе, а с другой стороны содержит торец с глухим отверстием, взаимодействующим с резиновой манжетой, в которой размещено графитовое кольцо, причем взаимодействующая с ним поверхность оппозитно расположенного графитового кольца установлена неподвижно, с возможностью восприятия осевых нагружений от подвижного графитового кольца, удерживаемого упруго в торце ведомого вала, а на рифлениях вала установлена крыльчатка, выполняемая из прочных термостойких пластических материалов.

Графические материалы: фиг. 1 - система охлаждения привода насоса для перекачивания жидкости; фиг. 2 - детали насоса для перекачивания жидкости (прототип); фиг. 3 - разрез насоса для перекачивания жидкости; фиг. 4 - кольцевой вал для крыльчатки, упругого резинового уплотнения и графитового кольца; фиг. 5 - сечение внутренней поверхности малого отверстия кольцевого вала крыльчатки, обеспечивающего соединение с соответствующим профилем выступа ведущего вала, соединенного жестко с маховиком; фиг. 6 - фрагмент установки резиновой манжеты в большем отверстии кольцевого вала крыльчатки; фиг. 7 - фрагмент сборки в большем глухом отверстии кольцевого вала крыльчатки графитового кольца с резиновой манжетой; фиг. 8 - детализация формы и элементов, составляющих статически неподвижный узел фрикционный пары, содержащим армировку и графитовое кольцо.

Перечень позиций в графических изображениях: 1 - корпусная деталь с перфорациями для подачи и отвода жидкости; 2 - корпусная деталь, обеспечивающая замыкание и удержание деталей насоса для перекачивания жидкости; 3 - крыльчатка; втулка с элементами осевой фрикционной взаимосвязи - 4; 5 - ведущий вал; 6 - прокладка; 7 - резьбовой элемент, обеспечивающий координацию статического положения корпусных деталей 1 и 2; 8 - резьбовой элемент, обеспечивающий фиксацию от проворота корпуса подшипникового узла; штифт 9, предназначенный для фиксации от проворота фланца, соединяемого жестко с маховиком; шайба 10 и гайка 11, обеспечивающие взаимосвязь с резьбовым элементом 8 при соединении корпусных деталей 1 и 2; 12 и 13 - различные типы фланцев, служащих для жесткого закрепления с поворотным ведущим валом шкива клиноременной передачи; 14 - кольцевой ведомый вал, служащий для установки на нем крыльчатки 3 и размещения в его глухом отверстии резиновой манжеты и графитового кольца; 15 - рифления, обеспечивающие плотное соединение с крыльчаткой 3 на малом кольцевом выступе 22 кольцевого ведомого вала 14; 16 - глухое отверстие в кольцевом ведомом вале 14; 17 - резиновая манжета; 18 - графитовое кольцо; 19 - поворотная ось кольцевого ведомого вала 14; 20 - упругая армированная втулка; 21 - ось упругой армированной втулки 20; 22 - выступ кольцевого ведомого вала 14 с рифлениями 14; 23 - плоский кольцевой торец графитового кольца 24 с внешней поверхностью 25, обеспечивающей установку во внутренней прямоугольной по форме полости резиновой манжеты 17; 26 и 27 оппозитно расположенные поверхности торца ведущего вала 5; 28 - внутренняя поверхность кольцевого профиля манжеты 17; 29 - торец глухого отверстия резиновой манжеты 17; 30 - координатная ось, определяющая положение опорных поверхностей (платиков), выполняемых в виде срезов цилиндрической поверхности, на образующей 31 которой расположено основание 32 неподвижно расположенного графитового кольца 24; 34 - основание (торец) упругой армированной втулки 20; 35 - цилиндрическая поверхность внешнего профиля упругой армированной втулки 20; 36 - рифления треугольно кольцевой формы, принадлежащие к геометрии упругой армированной втулки 20; 37 - цилиндрический профиль замыкающего звена большей по диаметру внешней поверхности упругой армированной втулки 20; 38 - галтельный переход от плоской торцовой поверхности 39 к радиусной в сечении поверхности 40; 41 - цилиндрический выступ упругой армированной втулки, используемый для удержания и закрытия элемента армировки 51; 42 - торец малого кольцевого профиля упругой армированной втулки 20; 43 - 48 - поверхности, выполненные в виде: цилиндрического отверстия; фаски; цилиндрического отверстия; галтели; торца; цилиндрического отверстия; 49 - плоский торец малого глухого отверстия упругой армированной втулки 20, образующий зазорное пространство между плоским основанием 32 графитового кольца 24; 50 - посадочная внутренняя окружная поверхность упругой армированной втулки 20, обеспечивающая плавный вход и плотную посадку с внешней цилиндрической поверхностью 33 и внутренней кольцевой поверхность 50 соответственно графитового кольца 24 и упругой армированной втулки 20; 51 - армировка прямоугольного с галтельным переходом профиля; 52 - внутренняя поверхность кольцевой поверхности графитового кольца 24; 53 - плоский наружный торец фрикционной поверхности графитового кольца 24; 54 - внутренняя посадочная кольцевая поверхность цилиндрического отверстия корпусной детали 2; 55 - глухой плоский торец корпусной детали 2; 56 - обойма корпуса подшипникового узла; 57 и 58 шариковые обоймы подшипникового узла; 59 - кольцевое уплотнение, удерживающее смазку для шариковых обойм подшипникового узла; 60 - маслоудерживающее торцовое уплотнение подшипникового узла; 61 - резьбоцилиндрический фиксатор от проворота кольцевой подшипниковой обоймы корпуса подшипникового узла; 62 - ведущий вал насоса для перекачивания жидкости; 63 - 65 оси отверстий, обеспечивающих подачу и выдачу нагретой и охлажденной жидкости; 66 - резьбовые элементы для закрепления шкива клиноременной передачи 67 с внутренним треугольным профилем рабочей поверхности 68; 69 и 70 - оппозитно расположенные срезы (лыски) на поверхности ведущего вала 5 насоса для охлаждения жидкости; 71 и 72 - окна в корпусной детали 2, служащие для циркуляции жидкости, 73 - насос для охл. жидкости.

Краткий перечень вышеприведенных позиций насоса для охлаждения жидкости: 1 - корпусная деталь; 2 - корпусная деталь; 3 - крыльчатка; 4 - втулка; 5 - ведущий вал; 6 - прокладка; 7 - резьбовой элемент; 8 - резьбовой элемент; 9 - штифт; 10 - шайба; 11 - гайка; 12 - фланец; 13 - фланец; 14 - ведомый вал; 15 - рифления; 16 - глухое отверстие; 17 - резиновая манжета; 18 - графитовое кольцо; 19 - ось ведомого вала; 20 - упругая армированная втулка; 21 - ось упругой армированной втулки; 22 - выступ вала; 23 - плоский торец; 24 - графитовое кольцо; 25 - внешняя поверхность; 26 - плоская поверхность; 27 - плоская поверхность; 28 - кольцевой внутренний профиль; 29 - торец; 30 - координатная ось; 31 - образующая цилиндра; 32 - основание; 33 - HX - новые характеристики состава графитизированного кольца; 34 - торец упругой втулки; 35 - цилиндрическая поверхность; 36 - треугольно кольцевые рифления; 37 - цилиндрический профиль; 38 - галтельный переход; 39 - торцовая поверхность; 40 - криволинейная кольцевая поверхность; 41 - цилиндрический выступ; 42 - торец армированной втулки; 43 - цилиндрическое отверстие; 44 - фаска; 45 - цилиндрическое отверстие; 46 - галтель; 47 - торец; 48 - цилиндрическое отверстие; 49 - торец армированной втулки; 50 - посадочная поверхность; 51 - армировка; 52 - отверстие; 53 - торец; 54 - глухое отверстие; 55 - торец; 56 - обойма; 57 - 58 - шариковые обоймы; 59 - 60 торцовые уплотнения; 61 - фиксатор; 62 - поверхность; 63 - 65 - оси отверстий; 66 - резьбовой элемент; 67 - шкив; 68 - рабочая поверхность; 69 - 70 - оппозитные плоские поверхности; 71 - 72 - окна корпусной детали 2; 73 - насос охлаждающей жидкости.

Описание конструкции насоса для перекачивания жидкости.

Положение насоса 73 показано на фиг. 1 в сечении объемного изображения двигателя внутреннего сгорания - ДВС.

Соосное расположение собираемых деталей насоса 73 представлены в классическом стиле на фиг. 2 с введением незначительных дополнений, улучшающих взаимосвязь ведущего вала 5 с крыльчаткой 3.

Непосредственно насос 73 представлен на фиг. 3 графических изображений в сечении по оси и в плоскости его сборки.

Насос 73 состоит из корпусных деталей 1 и 2, где первая служит для подвода и отвода потоков горячей и охлаждаемой жидкости, а вторая - обеспечивает замкнутый объем и кинематику процесса движения потока жидкости.

Процесс сборки ведущего вала с деталями, устанавливаемыми на нем и относительно него в корпусной детали 2 производят на стенде для установки точного зазорного пространства между наклонными внешними гранями крыльчатки и эталонной поверхностью корпусной детали 1.

На ведущий вал последовательно устанавливают подшипниковый узел, содержащий шариковые обоймы 58 и обойму 56, выполняемую в виде кольцевой втулки. С внутренней стороны уплотнений 59 и 60 наносят смазку. После этого вал с подшипниковым узлом устанавливают внутри отверстия в корпусной детали 2. Для точного позиционирования с внешней стороны, в корпусе просверливают отверстие, нарезают резьбу и соединяют подшипниковый узел с корпусной деталью 2 резьбоцилиндрическим элементом 61, обеспечивающим функцию фиксатора.

После этого вводят втулку 20 в отверстие 54 корпусной детали 2, которую запрессовывают до упора в поверхность 55.

Принципиально втулка 20 отличается от прототипа тем, что в ней находится не семь, а две детали, непосредственно армированный корпус 20 и графитизированное кольцо 24.

Требуемая жесткость узла, где устанавливается графитизированное кольцо 24 обеспечивается наличием внутри корпуса втулки 20 армировки 51.

Поверхность 35 несколько меньше по диаметру, нежели поверхность 37, так как только такое условие дает возможность более точной и надежной установки втулки 20 в отверстии 54 корпусной детали 2, исключая несоосность при запрессовке сопрягаемых поверхностей.

Главным жестким условием сборки втулки 20, содержащей неподвижно установленное графитизированное кольцо 24, является обеспечение герметичности неподвижного и подвижного графитизированного кольца 18 и 24. Это условие обеспечивают за счет вспомогательной резиновой манжеты 17, позволяющей кольцу 18 самоориентироваться в процессе вращения в двухкоординатном микрометрическом режиме без предварительной приработки и истирания, что положительно влияет на работу подшипникового узла в течение 30000 км пробега автомобиля.

Для решения поставленной задачи в сборной крыльчатке 3 устанавливается более жесткое графитизированное кольцо 18.

Вопросы, касающиеся вида соединения крыльчатки 3 с ведомым валом 14, могут быть решены и решаются за счет прессового соединения между отверстием ведомого вала 14 с ответными поверхностями 26 и 27 ведущего вала 5. Маховый момент для крыльчатки передается от фрикционных поверхностей вала и отверстия, а также от плоских поверхностей 26' и 27'.

Крыльчатка 3 и ведомый вал 14 собираются отдельно относительно рифлений 15 на выступе 22 вала 14, а затем производят вышеуказанное соединение с ведущим валом 5.

После выполнения операций сборки на поверхности 63 располагают фланец 12 и/или 13 с закрепленным на нем маховиком 67, с соответствующей фиксацией его от проворота штифтом 9.

Основные отличительные существенные признаки, положенные в основу изобретения заключаются в том, что: введена измененная конструкция армированной упругой втулки 20 с графитизированным кольцом 24; крыльчатка 3 выполнена сборной и выполняется из полимерных материалов в составе кольцевым ведомым валом 14; ведущий вал 5 снабжен оппозитно расположенными лысками, обеспечивающими вспомогательную взаимосвязь с валом 14; улучшены герметичные свойства статико-кинематического соединения между графитизированными кольцами 18 и 24, обладающими неодинаковой плотностью материала, причем сказанное подтверждается микрометрической двухкоординатной самоориентацией сопрягающихся графитизированных поверхностей, что создает стабильную приработку кольцевых дорожек фрикционного триботехнического износа, который компенсируется в пределах до 1,6 мм упругими свойствами армированной втулки 20, а также в пределах 0,2 мм оппозитно расположенной резиновой манжетой 17.

Практические испытания насоса показали на более лучшие критерии по долговечности и надежности работы системы жидкостного обеспечения ДВС.

Заметно снижается шум от вибраций жидкостной системы в пределах от 0,3 до 0,4 дБ.

Упрощается технология крыльчатки с ведущим валом, с одновременным снижением стоимости крыльчатки и возможной ее ремонтопригодности.

Силовой режим герметичного соединения в процессе износа сопрягаемых фрикционных поверхностей изменяется от 0,1 до 160 Нс.

Насос 73 имеет возможность многопоточного отвода и приема горячего и холодного жидкостного состава.

Формула изобретения

Насос для перекачивания жидкости, состоящий из сборных частей корпуса, крыльчатки, сборной втулки, вала, прокладки, резьбовых элементов, штифта, шайб и фланца, отличающийся тем, что крыльчатка выполнена сборной в составе со ступенчатым кольцевым валом, снабженным рифлениями на малом кольцевом выступе, а с другой стороны содержит торец с глухим отверстием, взаимодействующим с резиновой манжетой, в которой размещено графитовое кольцо, причем взаимодействующая с ним поверхность оппозитно расположенного графитового кольца установлена неподвижно, с возможностью восприятия осевых нагружений от подвижного графитового кольца, удерживаемого упруго в торце ведомого вала, а на рифлениях вала установлена крыльчатка, выполняемая из прочных термостойких материалов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8