Pompa wody – ważny element układu chłodzenia

W ofercie firmy Schaeffler znajdują się między innymi pompy wody sygnowane marką INA.  Rola jaką pełnią one przy silniku jest na tyle istotna, że warto poświęcić im kilka zdań. 

Poza generowaniem pożądanej energii kinetycznej, silniki korbowo-tłokowe wytwarzają również znaczną ilość ciepła (energii termicznej), które musi zostać sprawnie odprowadzone.  W przeciwnym razie powodowałoby nadmierny wzrost temperatury, grożący uszkodzeniem  takich elementów jednostki napędowej jak tłoki, zawory, głowica. Aby temu zapobiec, silniki są więc być chłodzone.

We współczesnych silnikach korbowo tłokowych chłodzenie jest realizowane niemal wyłącznie za pomocą cieczy, która krąży w układzie chłodzenia. Jej ruch jest wymuszany przez pompę, która zwykle nazywana jest pompą wody, pomimo że w samochodach wody do chłodzenia silnika nikt już nie używa.  Powszechnie stosowany jest płyn o niskiej temperaturze krzepnięcia (np. na bazie  glikolu etylowego),  który ma tę przewagę nad wodą , że nie tylko zamarza w dużo niższej temperaturze,  ale również  ma istotnie wyższą temperaturę wrzenia, co czyni układ chłodzenia odporniejszym na przegrzanie a jednocześnie sprzyja poprawieniu ogólnej sprawności silnika. Dodatkowo, dzięki dodatkom znajdującym się w płynie,  nie powoduje on korozji metalowych elementów silnika, z jakimi się styka. Wszystko to razem sprawia, że w układzie chłodzenia bezwzględnie powinien być stosowany płyn trudnozamarzający. I to zalecany przez producenta pojazdu oraz w polecanym przez niego stężeniu.

Poza płynem kluczowymi elementami układu chłodzenia jest również termostat, jako że  . reguluje on przepływ czynnika chłodzącego pomiędzy małym a dużym obiegiem, oraz oczywiście pompa wymuszająca przepływ płynu.  Pełni ona tak ważną rolę, że wpada poświecić nieco uwagi jej głównym elementom.

Wirnik

Do głównych elementów pompy z pewnością należy zaliczyć wirnik.  Jest on tak konstruowany, aby zapewnić optymalną efektywność oraz zminimalizować ryzyko wystąpienia zjawiska kawitacji. Znaczny wpływ na to ma materiał,  z którego jest wykonywany. Jeszcze kilka lat temu korzystano z  żeliwa lub stali. Współczesne konstrukcje wytwarzane są z tworzyw sztucznych. Pozwala to ograniczyć masę wirnika, zmniejszyć obciążenie łożyska i obniżyć ryzyko kawitacji.

 Koło pasowe

 Pompa może być napędzana zarówno paskiem wieloklinowym (kiedyś klinowym) obsługującym osprzęt silnika, jak i paskiem rozrządu. W zależności od usytuowania względem paska wyposażana jest bądź w koło gładkie, bądź z rowkami/zębami.

 Łożyskowanie

Sposób łożyskowania wałka pompy, w tym dobór samego łożyska,  jest uzależniony m.in. od siły z jaką pasek  oddziałuje na wałek poprzez znajdujące się na wałku koło pasowe. . Bardzo ważnym czynnikiem jest również  oczekiwana trwałość łożyskowania.  By była ona duża nieodzowne jest wykorzystanie łożysk o wysokiej jakości.

Obecnie w pompach wody najczęściej stosowane są łożyska dwurzędowe, gdyż użycie tej samej bieżni zewnętrznej dla dwóch rzędów elementów tocznych eliminuje problem powstania niepożądanych napięć wewnątrz łożyska. Jednocześnie rolę bieżni wewnętrznej pełni zwykle powierzchna wałka. W ten sposób można bowiem  zapewnić więcej przestrzeni elementom tocznym i  je  powiększyć.  Skutkuje to  większą zdolnością  do przenoszenia obciążeń.

Jednocześnie taka konstrukcja łożyskowania (pozwalająca na przenoszenie dużych obciążeń przy zachowaniu możliwie małych gabarytów), a więc łącząca w sobie  zalety łożyskowania opartego na  łożyskach  kulkowych i wałeczkowych, jest rozwiązaniem najbardziej ekonomicznym.

Uszczelnienie

Uszczelnienie pomiędzy pompą a kadłubem silnika może być zrealizowane na kilka sposobów – przy użyciu papierowej uszczelki, o-ringu lub (coraz częściej) silikonowej masy uszczelniającej. W dwóch pierwszych przypadkach nie ma  potrzeby stosowania dodatkowo jakiegoś preparatu uszczelniającego. Z kolei w przypadku trzeciego rozwiązania należy pamiętać, by ostrożnie i oszczędnie używać uszczelniacza.  Jego cienka warstwa będzie w zupełności wystarczająca. Jeśli zastosujemy go zbyt dużo, jego nadmiar może zostać porwany przez strumień płynu chłodzącego, co grozi zablokowaniem kilku rurek w chłodnicy i tym samym ograniczoną jej wydajnością.

Wyciekom wzdłuż wałka pompy zapobiega z kolei  czołowe, mechaniczne uszczelnienie osiowe. Jego elementy ślizgowe, sporządzone z węglika krzemu i twardej powłoki węglowej są dociskane do siebie za pomocą sprężyny.  Smaruje je i chłodzi  płyn krążący w układzie. Innego rodzaju uszczelnienie nie ma tutaj zastosowania z powodu ciśnienia w układzie chłodzenia.

Na podstawie materiałów firmy Schaeffler (Luk, INA, FAG)