[实用新型]发动机水泵密封结构及发动机冷却系统

说明书

本实用新型提供了一种发动机水泵密封结构，包括蜗壳和设置于蜗壳入水口处的叶轮，蜗壳的入水口处的内壁上设置内台阶面，叶轮的外壁设置与内台阶面间隙配合的外台阶面。将蜗壳和叶轮在入水口处的配合端面，设置为台阶面配合结构，通过蜗壳侧的内台阶面和叶轮侧的外台阶面结构形成间隙配合，延长叶轮和蜗壳的密封间隙长度，避免对蜗壳入水口尺寸的更改，能有效提升水泵效率，减小水泵本身汽蚀余量。本实用新型还提供了一种具有上述发动机水泵密封结构的发动机冷却系统。

技术领域

本实用新型涉及水泵技术领域，更具体地说，涉及一种发动机水泵密封结构及发动机冷却系统。

背景技术

随着发动机排放水平不断升级及对其高性能需求，对冷却系统提出了更高的要求。水泵作为发动机冷却系统的核心部件，水泵高性能、高效率设计受到越来越多的关注。

目前发动机冷却系统水泵多为离心式泵，离心泵是依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。相比容积式泵，离心泵具有结构紧凑，流量均匀、运转平稳等优点，但同时也存在效率低，易发生汽蚀等缺点。

由于闭式叶轮能有效的改善叶轮内部水流的流动情况，提升水泵性能及效率，在发动机水泵中应用越来越多。

如图1所示，图1为现有的闭式叶轮及蜗壳的结构及装配关系图。叶轮12 与蜗壳11之间为间隙配合，为防止冷却液从水泵压水腔向进水腔回流，影响水泵的性能及效率，需要同时控制间隙A1、间隙B1两间隙尺寸，保证二者之间密封。

按流体力学相关理论，缝隙泄漏量与缝隙间隙的三次方成正比，与缝隙的长度成反比。因此，缝隙密封需要同时控制缝隙间隙和缝隙长度来满足密封的需求，相比而言，间隙控制更为有效。

现有闭式叶轮水泵密封结构，如图1中，主要靠叶轮进口处的径向间隙A1 密封。由于受叶轮12轴向尺寸的限制，间隙A1长度较短，仅靠间隙A1尺寸控制，水泵的容积效率很低。为保证足够的密封间隙长度，需要增加对间隙B1 的控制。

通过增加间隙B1控制，增加了缝隙的整体长度，提升了水泵的容积效率。但同时带来另一个问题，对间隙B1尺寸的控制，即是对整个叶轮12上盖板与蜗壳11锥面间隙进行控制，水泵圆盘摩擦损失大幅增加，机械效率下降严重。

因此，对于现有的闭式叶轮水泵密封结构，间隙控制过大，水泵的容积效率下降；间隙控制过小，水泵的圆盘摩擦损失过大，机械效率低，同时对叶轮、蜗壳加工以及两者的装配关系要求比较高。因此，密封间隙选择必须兼顾容积效率和机械效率，控制在一个合理的范围内。

如图2所示，图2是第二种水泵密封结构示意图，在蜗壳21上加工一个凹槽23，与叶轮22进口凸圆配合，形成U字形的密封间隙，使密封间隙A2的长度增加。该密封结构下，叶轮22上盖板与蜗壳21锥面间的轴向间隙B2可放宽，水泵的圆盘摩擦损失降低，水泵的机械效率提升。

但该种水泵密封结构，在提升水泵效率的同时，需要将水泵入口的尺寸减小。对于相同叶轮，性能需求相同的水泵而言，水泵入口尺寸的减小，将会使水泵发生气蚀风险增加，降低水泵的可靠性和寿命。

采用该种水泵密封结构，若保持入口尺寸不变，叶轮入口直径需要增大，在不改变叶片线型的前提下，叶轮及蜗壳的整体尺寸将增大，水泵的体积、重量均相应地增加，可能会带来装配干涉、整机质量增加等问题。

因此，如何提高水泵的性能及效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种发动机水泵密封结构，以提高水泵的性能及效率；本实用新型还提供了一种发动机冷却系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：