Oběžné kolo vodního čerpadla spalovacího motoru

Užitný vzor se týká automobilového průmyslu a týká se vodního čerpadla pro chladicí systém spalovacího motoru vozidla. Technického výsledku při realizaci užitného vzoru je dosaženo tím, že oběžné kolo vodního čerpadla spalovacího motoru vozidla obsahuje montážní náboj a lopatky vyrobené ve formě jednoho integrálně lisovaného dílu z kovového plechu, přičemž lopatky, které neobsahují základnu, jsou umístěny na náboji a jsou vyrobeny s výztužnými žebry. Užitný vzor je zaměřen na zvýšení životnosti spalovacího motoru, zvýšení výkonu vodního čerpadla při nízkých otáčkách (volnoběh) pro eliminaci přehřívání spalovacího motoru v intenzivních režimech pohybu vozidla, eliminaci jevu kavitace, který vede k prudkému poklesu výkonu čerpadla při teplotách blízkých bodu varu chladicí kapaliny. 1 pnf, obr.2

Užitný vzor se týká automobilového průmyslu a týká se vodního čerpadla pro chladicí systém spalovacího motoru vozidla.

Je známá turbína (RU patent 2183772, F04D 29/22 publikovaný 20.06.2002), která je tvořena přírubou s pevně upevněnými lopatkami na straně hlavní nosné plochy a konzolovým prstencovým hřídelem, kde minimální výška žebra lopatky pracovního kola je 9,3 mm a maximální zdvih horní hrany lopatky je omezen sklonem konce pod úhlem 20°, základna žeber je umístěna na válcové ploše vzhledem k ose, kombinace lopatek a žeber je zvolena v poměru 7:8, lichoběžníkové základny jsou provedeny křivočaře a na povrchu jsou spirálová žebra lopatek turbíny provedena ve tvaru výstupků s kladným předním úhlem Y vzhledem k zaoblenému vrcholu a zadní plochou shodnou s pokračováním sklonu hlavního profilu lopatky, vrchol se neshoduje s osou žeber a vnitřní uzavřený prostor v jednom kroku mezi vrcholy je proveden s možností kavitačního proudění kapalného média z žebra k lopatkám, přičemž malé konce žeber jsou provedeny tak, aby byly zarovnány s generatrixem vnitřního válcového obrysu základny, a vnitřní povrch turbíny obsahuje dva protilehlé výstupky s minimální axiální kontaktní šířkou 5 mm a radiální hloubkou uzavření 2,5 mm protilehlých zkosení na pouzdře, zatímco na konci jsou provedeny soustředné radiální mikrořezy se středem opsaných kružnic.

Je známo čerpadlo pro chladicí systém spalovacího motoru (RU patent 49908, F01P 5/10, publikováno 10.12.05), které se skládá z pouzdra, hřídele čerpadla instalované a upevněné v pouzdře pomocí ložiskové jednotky, řemenice instalované v přední části pouzdra, těsnicí jednotky nasazené na hřídeli a instalované v zadní části pouzdra s oběžným kolem. Kladka a oběžné kolo jsou pevně usazeny na koncích hřídele čerpadla. Těsnicí jednotka se skládá z grafitového kluzného kroužku instalovaného na hřídeli čerpadla a pružně předepnutého v axiálním směru, má těsnicí prvek z elastického materiálu a těsně přiléhá ke konci náboje oběžného kola vyrobeného z litiny a vyplněného polymerním materiálem do pouzdra s pracovními lopatkami. Litinová čelní plocha náboje oběžného kola má značnou drsnost povrchu, proto je pro zajištění těsnosti koncového těsnění nutné zvýšit axiální zatížení grafitového kluzného kroužku těsnicí jednotky.

Prototypem navrhovaného užitného vzoru je oběžné kolo čerpadla pro chladicí systém motoru (RU patent 56966, F01P 5/10, datum zveřejnění 27. 09. 2006), obsahující montážní náboj, na kterém jsou namontovány pracovní lopatky, přičemž náboj a lopatky jsou vyrobeny ve formě jednoho integrálně lisovaného dílu z kovového plechu, počet lopatek je nejméně šest a směřují do pracovní dutiny čerpadla, okraje lopatek oběžného kola jsou provedeny přímočarě, zadní strana oběžného kola je umístěna v jedné rovině, náboj oběžného kola je proveden ve formě příruby, jejíž výstupní výřez směřuje k lopatkám oběžného kola.

Nevýhody známých konstrukcí zahrnují skutečnost, že všechna oběžná kola jsou vysokorychlostní, tj. poskytují potřebné charakteristiky průtoku a tlaku pro chlazení spalovacího motoru při významných otáčkách motoru a nepokrývají sektor volnoběhu, což vede ke zhoršení odvodu tepla ze spalovacího motoru v režimech těžkého provozu (městský provoz), přehřívání a zkrácení životnosti spalovacího motoru, a také v důsledku použití základny umístěné pod úhlem 90° k lopatkám vytvářejí kavitační jev, který brání vyrovnání tlaku kapaliny v pracovní oblasti čerpadla a těsnicí zóně.

Cílem užitného vzoru je zlepšit spotřebitelské vlastnosti automobilu.

Technickým výsledkem užitného vzoru je zvýšení produktivity vodního čerpadla eliminací jevu kavitace.

Technický výsledek při implementaci užitného vzoru je dosažen tím, že oběžné kolo vodního čerpadla spalovacího motoru automobilu obsahuje montážní náboj a lopatky vyrobené ve formě jednoho integrálně lisovaného dílu z kovového plechu, zatímco lopatky, které neobsahují základnu, jsou umístěny na náboji a jsou vyrobeny s výztužnými žebry.

Podstata technického řešení je vysvětlena na výkresech.

Obr. 1 Celkový pohled na oběžné kolo v řezu:

Obr. 2. Objemový model oběžného kola.

Oběžné kolo vodního čerpadla obsahuje lopatky 1, náboj 2, přistávací průměr 3 určený pro lisovací uložení na hřídeli ložiska a výztužná žebra 4 umístěná na lopatkách.

Oběžné kolo lopatkového typu je vyrobeno z plechu lisováním za studena jako jeden celek, lopatky 1 jsou umístěny na náboji 2, což je průměr sedla pro natlačení na hřídel čerpadla a mají výztužná žebra 4, absence boční základny zabraňuje vzniku kavitace v režimech blízkých teplotě varu chladicí kapaliny.

Užitný vzor je zaměřen na zvýšení životnosti spalovacího motoru, zvýšení výkonu vodního čerpadla při nízkých otáčkách (volnoběh), aby se eliminovalo přehřívání spalovacího motoru v intenzivních režimech pohybu vozidla, a eliminoval se jev kavitace, který vede k prudkému poklesu výkonu čerpadla při teplotách blízkých bodu varu chladicí kapaliny.

Oběžné kolo vodního čerpadla spalovacího motoru Vozidlo zahrnující montážní náboj a lopatky vyrobené ve formě jednoho integrálně lisovaného dílu z kovového plechu, vyznačující se tím, že lopatky, které neobsahují základnu, jsou vyrobeny s výztužnými žebry.

Vzácná vrtná čerpadla se vyznačují absolutní spolehlivostí. Některé poruchy lze opravit na místě vlastníma rukama, v tom vám pomohou naše pokyny s popisem typických poruch, jejich diagnostikou, odstraněním a doporučeními pro údržbu.

Odstranění blokád

Říct, že kvalita vody ve studni zdaleka není ideální, znamená nic neříkat.

I když je čerpadlo vybaveno filtračním zařízením, bude vyžadovat pravidelné čištění a hrubý hluboký filtr nebude schopen zadržet jemnou frakci usazující se na oběžném kole a pouzdře.

Většina vrtných čerpadel se porouchá právě proto, že pracovní část je zanesená pískem a vápencovými usazeninami. Alespoň jednou za dva roky je nutné čerpadlo vyjmout z vrtu, umýt a povrchy funkčních prvků očistit od nečistot. Nenechte se zmást malým množstvím usazenin: po objevení se povlaku na povrchu dochází k dalšímu hromadění usazenin lavinovitým způsobem.

Část čerpadla, tj. spodní část zařízení, a také kanály pro průtok vody, je nutné vyčistit. Čerpadlo lze po odstranění ochranné mřížky ve střední části rozdělit na dvě poloviny. Je třeba odšroubovat 4–6 matic z čepů, které utahují přírubové spojení. Poté odšroubovat jeden nebo dva pojistné šrouby, které drží přírubu proti odšroubování, a poté odšroubovat samotnou přírubu z misky. U monolitických čerpadel je třeba odšroubovat spodní zátku filtru; k tomu se upne matice výstupního potrubí do svěráku a samotná zátka se snadno odtrhne pomocí pásového klíče.

Čerpání vody v hlubinných čerpadlech probíhá díky několika oběžným kolům namontovaným postupně na hřídeli.

Je třeba je vyjmout, přičemž je třeba dodržovat pořadí montáže, a poté je očistit od nečistot spolu s vnitřním povrchem objímky, síťkou a dalšími prvky, které přicházejí do styku s vodou. Povrchy součástí by se neměly čistit mechanicky, aby se zabránilo poškrábání. K odstranění vodního kamene a rzi je lepší použít jemné domácí chemikálie a poté zbývající plak setřít měkkým syntetickým kartáčem nebo drsnou stranou houbičky na nádobí.

Kontrola elektrického vedení

Primární diagnostika čerpadla zahrnuje jeho vyjmutí ze studny a krátkodobé zapnutí „nasucho“ s kontrolou otáčení hřídele. V tomto případě byste měli věnovat pozornost povaze hučení motoru: neměl by docházet k dodatečnému zatížení, praskání, šustění a nerovnoměrné hučení jsou kategoricky nepřijatelné.

Vezměte prosím na vědomí, že čerpadlo musí být zkontrolováno bez opětovného připojení k elektrické síti. Délka a průřez vodiče musí být stejné jako v běžném provozu. To je dáno tím, že pokles napětí na elektrickém vedení o více než 30-50 metrů může být poměrně významný, navíc nelze vyloučit přerušení vodičů, poruchu izolace a poruchy ochranné a spouštěcí automatizace.

Poškození izolace síťového kabelu

Nejprve odpojte jeden z napájecích vodičů od svorkovnice čerpadla a změřte napětí – nemělo by být nižší než povolené hodnoty uvedené v pasu. Pokud je úbytek napětí příliš silný, vyměňte kabel za kvalitnější nebo s větším průřezem. Také u zcela odpojeného kabelu změřte odpor mezi vodiči a každým z nich zvlášť. V prvním případě multimetr neukáže žádné hodnoty v žádném z rozsahů, opak naznačuje poruchu izolace, což je typické pro PVC izolace z pěnového PVC plastu. Hodnota odporu samotných vodičů vedoucích proud lépe objasní problém úbytku napětí a pomůže vyloučit vliv přechodových odporů na svorky svorek.

Nezapomeňte také zjistit, zda selhal jistič. Jeho jmenovitý výkon je pro čerpadlo přesně zvolen tak, aby při sebemenším přetížení vypnul napájení a zabránil tak poškození motorové části. Používají se hlavně automatické spínače s vypínací charakteristikou „A“, jmenovitý výkon se volí a nastavuje jak podle výkonu čerpadla, tak i podle napájecího napětí a délky vedení.

Rozdíl mezi tyčovou a monolitickou konstrukcí

Jak již bylo zmíněno, existují dva typy konstrukcí vrtných čerpadel. Nejsnadněji se rozlišují podle umístění motoru: u monolitických čerpadel je umístěn v horní části společného tělesa a je omýván proudem vody. U tyčových variant je motorový modul připevněn zespodu pomocí přírubového spoje, hřídele čerpadla a motoru jsou spojeny drážkovanou spojkou. Voda je odebírána ve střední části tělesa přes síťovinu, a proto jsou taková čerpadla náchylnější k chodu nasucho při nízké dynamické hladině ve vrtu.

Hlavní výhodou konstrukce pístnice je možnost určit příčinu poruchy bez důkladné demontáže. Po oddělení obou částí lze samostatně kontrolovat zdvih a vůli hřídele v každé z nich, zatímco u monolitických čerpadel bude nutné nejprve demontovat všechna oběžná kola.

Konstrukce ponorného čerpadla s přísavkou. A — část čerpadla: 1 — výstupní potrubí; 2 — hřídel čerpadla; 3 — kompenzační kroužek; 4 — těsnicí kroužek; 5 — sací komora; 6 — drážkovaná spojka; 7 — hřídel motoru; 8 — ochranná síť; 9 — oběžné kolo; 10 — ložisko oběžného kola; 11 — průtokový kanál; 12 — zpětná klapka. B — motor: 13 — kanál pro odvod písku; 14 — těsnění; 15 — vinutí statoru; 16 — ložisko pro odlehčení axiálního zatížení; 17 — axiální ložisko; 18 — systém pro vyrovnávání tlaku; 19 — rotor; 20 — mazivo; 21 — hřídel čerpadla; 22 — spojka; 23 — síťový kabel

Existují i jiná konstrukční řešení. Zejména šneková čerpadla jsou konstruována podobně jako tyčová, ale voda je nasávána nahoře a princip fungování je mírně odlišný. Hlavní výhodou je snadná údržba čerpací části: výměna šneku a v případě potřeby i tlumicí spojky trvá 10–15 minut. Stačí odšroubovat 3 až 5 šroubů na horním konci a sejmout vnější misku čerpací jednotky. Je důležité si uvědomit, že motory šnekových čerpadel mohou běžet nasucho téměř neomezeně, ale pouze pokud je šnek demontován.

Šnekové (šroubové) čerpadlo do vrtu

Mimořádný hluk během provozu

Ihned po zakoupení čerpadla je velmi důležité provést několik krátkodobých startů na sucho a jeden nebo dva dlouhé starty s ponořením do nádoby s vodou. Současně se posoudí a zapamatuje si povaha hluku během provozu.

Změna tónu zvuku může naznačovat nesoulad v napájecím napětí. Pokud výrazně klesne, hučení motoru bude nižší a více namáhané; pokud je takové čerpadlo spuštěno do studny, může se stát, že i když je zcela provozuschopné, jednoduše nezvedne vodu do požadované výšky. Příliš vysoký tón může být způsoben tím, že čerpadlo nepřenáší rotaci na oběžná kola nebo jiný pracovní prvek. Příčinou může být zlomená hřídel, opotřebované drážky na spoji tyče nebo zlomená sedla pracovních kol.

Přítomnost vytí (zpěvu) během provozu je charakteristickým znakem zvýšeného tření v nosných ložiskách. Praskavý zvuk nebo silné vibrace mohou naznačovat poškozené separátory. Extrémním případem je zasekávání hřídelí, zatímco motor čerpadla hučí s námahou, ale neotáčí se.

Revize motorových částí

Hluboká studňová čerpadla jsou vybavena jednofázovým, většinou bezkartáčovým, asynchronním motorem. Schéma zapojení zahrnuje spouštěcí kondenzátor. Stator elektromotoru má k tělesu monolitické uchycení, často vyplněné epoxidovou směsí.

U monolitických čerpadel musí být motor vytlačen z misky stisknutím připojovací větve výstupního potrubí s vyjmutými oběžnými koly. U tyčových čerpadel se část motoru odpojuje odpojením obou polovin, u šnekových čerpadel – po vyjmutí pracovního šroubu. Ve všech případech je přístup k vnitřku motoru (kondenzátor, připojovací svorky) možný pouze po vyjmutí utěsněné zátky. Je upevněna 2-3 šrouby na boční ploše pouzdra a silným pojistným kroužkem. U některých typů čerpadel může zátka vyžadovat použití speciálního stahováku.

Stator motoru studniční pumpy

Všechny motory vrtných čerpadel jsou naplněny olejem, který plní mazací, chladicí a dielektrické funkce. Používá se speciální potravinářský olej, ale je volně dostupný. Příznaky nízké kvality mohou být zakalená barva oleje po smíchání s vodou, ztmavnutí nebo přítomnost mechanických nečistot, stejně jako nedostatečná hladina. Pokud je olej normální, musí být vypuštěn do čisté suché nádoby a ponechán v tělese motoru 15-20 minut, dokud zbytky zcela neodtečou ze stěn. Nedostatečné naplnění motoru olejem naznačuje opotřebení těsnění ucpávky.

Kromě znečištěného oleje mohou být příčinou selhání motoru i opotřebovaná ložiska, která se projevuje vůlí a hlukem volného chodu. Pokud bylo čerpadlo dlouhodobě používáno v extrémních podmínkách, může dojít k deformaci (zkroucení) hřídele a k přehřátí izolace vinutí. Spálené statory se prakticky neopravují, ale lze je poměrně snadno vyměnit.

Spálení statorového vinutí v důsledku vniknutí vody do motoru

Kontrola mechanismu čerpadla

Kromě znečištění je hlavní příčinou selhání čerpacího mechanismu dlouhodobý chod nasucho. Bloky odstředivého oběžného kola se v důsledku nedostatku kapaliny zahřívají a spékají, takže jejich výměna zůstává jedinou možností opravy. Podobná situace je u šneku a přistávacích pouzder. Také při zaseknutí oběžných kol se hřídel může v přistávacích otvorech otáčet a u výkonných čerpadel se může deformovat a dokonce zlomit.

U šnekových čerpadel jsou šrouby a pouzdra sedel spotřebním materiálem a mění se každé 3–5 let v závislosti na intenzitě používání. Hlavními důvody jsou přirozené stárnutí prvků a vliv malých abrazivních částic.

Šroub a pouzdro pro šnekové čerpadlo

Rádi bychom vás upozornili na skutečnost, že součásti vrtných čerpadel mají vysokou přesnost usazení, díky čemuž se čištěný mechanismus snadno montuje a demontuje. Pokud součásti během montáže volně nezapadají na svá místa, je porušeno pořadí instalace prvků. Různé modely čerpadel mají specifické konstrukční rozdíly, ale hlavní doporučení pro samostatnou opravu a demontáž za účelem kontroly jsou vždy popsána v uživatelské příručce, která často obsahuje schéma montáže.

Líbil se vám článek? Přihlaste se k odběru kanálu, abyste byli informováni o nejzajímavějších materiálech