Konštrukcia a prevádzka vodného čerpadla (čerpadla) v motore automobilu

Výmena tepla v motore vzniká prenosom energie zo zdroja v oblasti valca do vzduchu vháňaného cez chladič. Odstredivé lopatkové čerpadlo, bežne nazývané čerpadlo, je zodpovedné za pohyb chladiacej kvapaliny v systéme kvapalného typu. Často zotrvačnosťou voda, hoci čistá voda sa v autách už dávno nepoužíva.

Komponenty čerpadla

Nemrznúce obehové čerpadlo je teoreticky vyrobené pomerne nenáročne, jeho práca je založená na tom, že kvapalina je vrhaná odstredivými silami na okraje lopatiek, odkiaľ je vstrekovaná do chladiacich plášťov. Zloženie obsahuje:

• hriadeľ, na jednom konci ktorého je vstrekovacie obežné koleso vyrobené z kovu alebo plastu, a na druhom - hnacia kladka pre klinový remeň alebo iný prevod;
• kryt s prírubou na montáž na motor a uloženie vnútorných častí;
• ložisko, na ktorom sa hriadeľ otáča;
• olejové tesnenie, ktoré zabraňuje úniku nemrznúcej zmesi a jej prenikaniu do ložiska;
• dutinu v tele, ktorá nie je samostatnou časťou, ale poskytuje potrebné hydrodynamické vlastnosti.

Čerpadlo je zvyčajne umiestnené na motore z časti, kde je umiestnený systém pohonu príslušenstva pomocou remeňov alebo reťazí.

Fyzika vodného čerpadla

Aby sa kvapalné tepelné činidlo pohybovalo v kruhu, je potrebné vytvoriť tlakový rozdiel medzi vstupom a výstupom čerpadla. Ak sa dosiahne takýto tlak, potom sa nemrznúca zmes bude pohybovať zo zóny, kde je tlak vyšší, cez celý motor až po vstup čerpadla s relatívnym vákuom.

Pohyb vodných más si vyžiada náklady na energiu. Kvapalné trenie nemrznúcej zmesi na stenách všetkých kanálov a potrubí zabráni cirkulácii, čím väčší je objem systému, tým vyšší je prietok. Na prenos významného výkonu a maximálnej spoľahlivosti sa takmer vždy používa mechanický pohon z hnacej remenice kľukového hriadeľa. Existujú čerpadlá s elektromotorom, ale ich použitie je obmedzené na najhospodárnejšie motory, kde hlavnou vecou sú minimálne náklady na palivo a náklady na vybavenie sa nezohľadňujú. Alebo v motoroch s prídavnými čerpadlami, napríklad s predhrievačmi alebo dvojitým vyhrievaním kabíny.

Neexistuje jediný prístup, z ktorého pásu poháňať čerpadlo. Väčšina motorov používa ozubený rozvodový remeň, ale niektorí konštruktéri mali pocit, že spoľahlivosť rozvodu sa neoplatí viazať na chladiaci systém a čerpadlo je tam poháňané z vonkajšieho remeňa alternátora alebo z jedného z prídavných. Podobne ako kompresor klimatizácie alebo čerpadlo posilňovača riadenia.

Keď sa hriadeľ s obežným kolesom otáča, nemrznúca zmes privádzaná do jeho centrálnej časti začne sledovať profil lopatiek, pričom pôsobí odstredivými silami. V dôsledku toho vytvára nadmerný tlak na výstupnom potrubí a stred je doplnený novými časťami pochádzajúcimi z bloku alebo radiátora v závislosti od aktuálnej polohy ventilov termostatu.

Poruchy a ich dôsledky pre motor

Poruchy čerpadla možno kategorizovať ako povinné alebo katastrofické. Iné tu byť nemôžu, dôležitosť chladenia je mimoriadne vysoká.

Pri prirodzenom opotrebovaní alebo výrobných chybách čerpadla sa môže ložisko, upchávka alebo obežné koleso začať zrútiť. Ak je to v druhom prípade pravdepodobne dôsledok výrobnej chyby alebo trestných úspor na kvalite materiálov, potom ložisko a upchávka nevyhnutne zostarnú, jedinou otázkou je načasovanie. Umierajúce ložisko zvyčajne oznamuje svoje problémy bzučaním alebo chrumkaním, niekedy vysokým pískaním.

Problémy s čerpadlom najčastejšie začínajú objavením sa vôle v ložiskách. Napriek zjavnej jednoduchosti dizajnu sú tu výrazne zaťažené. Je to spôsobené nasledujúcimi faktormi:

• ložisko je raz naplnené mazivom z výroby a nemožno ho počas prevádzky obnoviť.
• bez ohľadu na to, aké sú tesnenia vnútornej dutiny ložiska, kde sú umiestnené jeho valivé prvky, guľôčky alebo valčeky, preniká tam atmosférický kyslík, ktorý pri vysokej teplote zostavy spôsobuje rýchle starnutie maziva;
• ložisko je vystavené dvojitému zaťaženiu, čiastočne kvôli potrebe prenášať značnú silu cez hriadeľ na obežné koleso rotujúce v kvapalnom médiu vysokou rýchlosťou a hlavne kvôli vysokej napínacej sile hnacieho remeňa, ktorá je navyše často príliš utiahnuté počas opráv, ak nie je k dispozícii automatický napínač;
• extrémne zriedkavo sa na otáčanie čerpadla používa samostatný remeň, zvyčajne na spoločnom pohone visí niekoľko pomerne výkonných pomocných jednotiek s masívnymi rotormi a premenlivým odporom proti otáčaniu, môže to byť generátor, vačkové hriadele, čerpadlo posilňovača riadenia a dokonca aj klimatizácia kompresor;
• existujú návrhy, v ktorých je na kladke čerpadla pripevnený obrovský ventilátor na nútené chladenie chladiča, hoci v súčasnosti takmer každý opustil takéto riešenie;
• nemrznúce výpary sa môžu dostať do ložiska cez netesnú upchávku.

Aj keď kvalitné ložisko nezlyhá, môžu sa v ňom v dôsledku opotrebovania vytvárať vôle. V niektorých uzloch je to dostatočne bezpečné, ale nie v prípade pumpy. Jeho hriadeľ je utesnený olejovým tesnením komplexnej konštrukcie, ktoré je stlačené nadmerným tlakom zvnútra systému. Nebude schopný pracovať v podmienkach vysokofrekvenčných vibrácií kvôli vôli ložísk po dlhú dobu. Horúca nemrznúca kvapalina prenikajúca cez ňu po kvapkách sa začne dostávať do ložiska, vymýva mazivo alebo spôsobí jeho degradáciu a všetko skončí lavínovým opotrebovaním.

Nebezpečenstvom tohto javu je aj to, že čerpadlo je často poháňané rozvodovým remeňom, od ktorého závisí bezpečnosť motora ako celku. Pás nie je určený na prácu v podmienkach, kde je poliaty horúcou nemrznúcou zmesou, rýchlo sa opotrebuje a zlomí. U väčšiny motorov to u stále rotujúceho motora nevedie len k zastaveniu, ale k porušeniu fáz otvárania ventilov, ktoré sa skončí stretom ventilových doštičiek s dnami piestov. Drieky ventilov sa ohnú, budete musieť rozobrať motor a vymeniť diely.

V tejto súvislosti sa vždy odporúča profylakticky vymeniť čerpadlo pri každej plánovanej inštalácii novej rozvodovej súpravy, ktorej frekvencia je jasne uvedená v návode. Aj keď pumpa vyzerá celkom dobre. Spoľahlivosť je dôležitejšia, okrem toho nemusíte míňať peniaze na neplánovanú demontáž prednej časti motora.

Z každého pravidla existujú výnimky. V prípade výmeny čerpadla je to spôsobené použitím produktov, ktoré majú zjavne dlhší zdroj ako dokonca továrenské vybavenie. Sú však aj oveľa drahšie. Čo uprednostniť, častú výmenu alebo úžasný zdroj - každý sa môže rozhodnúť sám. Hoci ktorékoľvek z najkrajších čerpadiel môže byť nevedomky zabité nekvalitnou nemrznúcou zmesou, jej predčasnou výmenou alebo porušením napínacieho mechanizmu alebo technológie remeňového pohonu.