Торцевое уплотнение водяной помпы – маленькая деталь с большим значением

Так как производители автомобилей хотят уменьшить выбросы углекислого газа (CO2), даунсайзинг (от англ. downsizing) в автомобилестроении становится все более популярным. Принцип очень прост: больше мощности при меньших рабочих объемах. Двигатели становятся меньше, легче, экономичнее без потери мощности и крутящего момента. Эта эффективность достигается, например, путем применения улучшенной системы турбонаддува. При этом давление в цилиндрах возрастает и мощность при сгорании топлива увеличивается. Это ведет к тому, что современные двигатели должны также эффективнее охлаждаться. Эту задачу берет на себя система охлаждения, а прежде всего водяная помпа.

Наряду с подшипником водяной помпы наиболее важной, уязвимой, а также и самой маленькой деталью является торцевое уплотнение. Несмотря на то, что торцевое уплотнение не видно снаружи, все же его устройство и принцип работы заслуживают более детального рассмотрения. Торцевое уплотнение находится на валу помпы и служит прокладкой между подшипником и охлаждающей жидкостью. Оно состоит из нескольких элементов, некоторые из которых являются подвижными, а некоторые неподвижными (рис. 1).

Рис. 1. Устройство торцевого уплотнения

Герметизация обеспечивается за счет скольжения уплотнительных поверхностей обоих колец (кольцо скольжения и подвижное кольцо) под давлением пружины. Эти кольца изготовлены из таких высококачественных и износоустойчивых материалов, как, например, кремний, углеграфит или керамика. Использование более дешевых материалов приведет к значительному уменьшению срока служ бы уплотнения. Это является одной из причин, по которой водяные помпы внешне хотя и похожи, но по качеству могут очень различаться друг от друга. Для обеспечения функционирования торцевого уплотнения на протяжении всего срока службы необходима постоянная смазка и охлаждение между двумя кольцами. Это достигается за счет образования смазочной пленки при вращении. Эта пленка в 1-2 мкм должна всегда присутствовать для уменьшения трения и отвода возникающего при этом тепла (рис. 2). Минимальная утечка охлаждающей жидкости через уплотнение вполне нормальна. Жидкость может испаряться еще внутри водяного насоса. Она может скапливаться также в резервуаре позади уплотнения и вытекать через дренажное отверстие. Такая утечка минимального количества жидкости, особенно сразу после установки помпы, предусмотрена производителем и не является поводом для рекламации. Некоторые помпы снабжены маленьким резервуаром для испарения, в котором скапливается просачивающаяся жидкость и находится там до тех пор, пока полностью не испарится. Однако же постоянная утечка жидкости через отверстие является признаком дефектного торцевого уплотнения и следовательно негерметичности водяной помпы (рис. 3).

ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ЯВЛЯЕТСЯ УЯЗВИМОЙ ДЕТАЛЬЮ, КОТОРОЕ МОЖЕТ БЫТЬ ПОВРЕЖДЕНО В СИЛУ СЛЕДУЮЩИХ ПРИЧИН:

1. Повреждения при перевозке: Торцевое уплотнение может быть легко повреждено при неверной транспортировке (например, при падении) или ударах по валу помпы.

2. Применение использованной и/или загрязненной охлаждающей жидкости:В этом случае ржавчина, образование известкового налета и загрязнения могут повредить поверхности колец торцевого уплотнения. А это, в свою очередь, не гарантирует герметизацию подшипника водяного насоса.

3. Работа торцевого уплотнения на сухую из-за недостатка антифриза: В случае неправильного соотношения смеси антифриза с водой охлаждающая жидкость может не обладать смазывающими свойствами. Это приведет к тому, что кольцо скольжения и подвижное кольцо будут тереться друг о друга без смазочной пленки. Трение приведет к выделению тепла, которое может вывести торцевое уплотнение из строя

4. Ошибка при монтаже: Использование дополнительного герметика (силикона) при монтаже может повредить поверхности кольца скольжения и подвижного кольца.

5. Работа торцевого уплотнения на сухую из-за падения давления в системе охлаждения: Если клапан крышки расширительного бачка или радиатора вышел из строя, то давление в системе может упасть. Это приведет к тому, что давление пружины торцевого уплотнения возрастет. Кольцо скольжения и подвижное кольцо будут тереться друг о друга без смазочной пленки.

Рис. 2. Смазка торцевого уплотнения / Утечка (1 мкм = 0,001 мм) Рис. 3. Негерметичность в месте дренажного отверстия

Журнал "Автомастер" №10'14