תכנון ותפעול משאבת מים (משאבה) במנוע רכב
חילופי החום במנוע מיוצרים על ידי העברת אנרגיה ממקור באזור הצילינדר לאוויר הנשפף דרך רדיאטור הקירור. משאבת שבשבת צנטריפוגלית, הנקראת בדרך כלל משאבה, אחראית על הקניית תנועה לנוזל הקירור במערכת מסוג נוזל. לעתים קרובות על ידי אינרציה, מים, אם כי מים נקיים לא שימשו במכוניות במשך זמן רב.
רכיבי המשאבה
משאבת זרימת האנטיפריז עשויה באופן תיאורטי בצורה לא יומרנית, עבודתה מבוססת על זרימת הנוזל על ידי כוחות צנטריפוגליים אל קצוות הלהבים, משם הוא מוזרק לתוך מעילי הקירור. ההרכב כולל:
- פיר, שבקצהו האחד אימפלר הזרקה עשוי מתכת או פלסטיק, ובשני - גלגלת הנעה לרצועת V או תיבת הילוכים אחרת;
- דיור עם אוגן להרכבה על המנוע והכנסת חלקים פנימיים;
- מיסב שעליו מסתובב הציר;
- אטם שמן המונע דליפה של חומר מונע קיפאון וחדירתו למיסב;
- חלל בגוף, שאינו חלק נפרד, אלא מספק את התכונות ההידרודינמיות הדרושות.
המשאבה ממוקמת בדרך כלל על המנוע מהחלק שבו ממוקמת מערכת ההנעה של האביזרים באמצעות חגורות או שרשראות.
הפיזיקה של משאבת מים
כדי לגרום לחומר החום הנוזלי לנוע במעגל, יש צורך ליצור הפרש לחץ בין הכניסה והיציאה של המשאבה. אם יתקבל לחץ כזה, האנטיפריז יעבור מהאזור שבו הלחץ גבוה יותר, דרך המנוע כולו לכניסת המשאבה עם ואקום יחסי.
תנועת המוני מים תדרוש עלויות אנרגיה. חיכוך נוזלי של נוזל למניעת קיפאון על הקירות של כל הערוצים והצינורות ימנע זרימה, ככל שנפח המערכת גדול יותר, כך קצב הזרימה גבוה יותר. כדי להעביר כוח משמעותי, כמו גם אמינות מקסימלית, כמעט תמיד נעשה שימוש בכונן מכני מגלגלת ההנעה של גל הארכובה. ישנן משאבות עם מנוע חשמלי, אך השימוש בהן מוגבל למנועים החסכוניים ביותר, כאשר העיקר הוא עלויות הדלק המינימליות, ועלויות הציוד אינן נחשבות. או במנועים עם משאבות נוספות, למשל, עם מחממים מוקדמים או מחממי תא כפולים.
אין גישה אחת מאיזו רצועה להניע את המשאבה. רוב המנועים משתמשים בחגורת תזמון עם שיניים, אבל כמה מעצבים הרגישו שלא כדאי לקשור את אמינות התזמון למערכת הקירור, והמשאבה מונעת לשם מחגורת האלטרנטור החיצונית או אחת מהנוספות. דומה למדחס מיזוג אוויר או משאבת הגה כוח.
כאשר הציר עם האימפלר מסתובב, האנטיפריז המסופק לחלקו המרכזי מתחיל לעקוב אחר פרופיל הלהבים, תוך ניסיון של כוחות צנטריפוגליים. כתוצאה מכך, הוא יוצר לחץ עודף על צינור היציאה, והמרכז מתחדש בחלקים חדשים המגיעים מהגוש או מהרדיאטור, בהתאם למיקום הנוכחי של שסתומי התרמוסטט.
תקלות והשלכותיהן על המנוע
כשלים במשאבה יכולים להיות מסווגים כחובה או קטסטרופלית. לא יכולים להיות אחרים כאן, חשיבות הקירור גבוהה ביותר.
עם בלאי טבעי או פגמים בייצור במשאבה, המסב, קופסת המילוי או האימפלר עלולים להתחיל להתמוטט. אם במקרה האחרון זו כנראה תוצאה של פגם במפעל או חיסכון פלילי באיכות החומרים, הרי שהמיסב ותיבת המילוי בהכרח יזדקנו, השאלה היחידה היא התזמון. מיסב גוסס בדרך כלל מכריז על בעיותיו עם זמזום או קראנץ', לפעמים שריקה בקול גבוה.
לרוב, בעיות משאבה מתחילות בהופעת משחק במיסבים. למרות הפשטות הנראית לעין של העיצוב, הם עמוסים כאן בצורה משמעותית. זה נובע מהגורמים הבאים:
- המיסב מלא בשומן פעם אחת במפעל ולא ניתן לחדש אותו במהלך הפעולה.
- לא משנה מה החותמות של החלל הפנימי של המיסב, היכן ממוקמים האלמנטים המתגלגלים, הכדורים או הגלילים שלו, חמצן אטמוספרי חודר לשם, אשר בטמפרטורה גבוהה של המכלול גורם להזדקנות מהירה של חומר הסיכה;
- המיסב חווה עומס כפול, בין היתר בשל הצורך להעביר כוח ניכר דרך הציר לאימפלר המסתובב במדיום נוזלי במהירות גבוהה, ובעיקר בשל כוח המתח הגבוה של רצועת ההינע, אשר לעיתים קרובות מהודק יתר על המידה במהלך תיקונים אם לא מסופק מותחן אוטומטי;
- לעתים נדירות ביותר, רצועה נפרדת משמשת לסיבוב המשאבה, בדרך כלל מספר יחידות עזר חזקות למדי עם רוטורים מסיביים והתנגדות משתנה לסיבוב תלויות על ההנעה המשותפת, אלו יכולות להיות גנרטור, גלי זיזים, משאבת הגה כוח ואפילו מיזוג אוויר. מַדחֵס;
- ישנם עיצובים שבהם מאוורר ענק לקירור מאולץ של הרדיאטור מחובר לגלגלת המשאבה, אם כי כיום כמעט כולם השאירו פתרון כזה;
- אדי מונע קפיאה יכולים להיכנס למיסב דרך קופסת סתימה דולפת.
גם אם מיסב איכותי לא ייכשל אז עלול להיווצר בו משחק כתוצאה מבלאי. בצמתים מסוימים, זה די בטוח, אבל לא במקרה של משאבה. הפיר שלו אטום בחותם שמן בעיצוב מורכב, הנלחץ על ידי לחץ עודף מתוך המערכת. זה לא יוכל לעבוד בתנאים של רטט בתדר גבוה בגלל משחק המיסבים במשך זמן רב. חומר מונע קפיאה חם שחודר דרכו טיפה אחר טיפה יתחיל להיכנס למיסב, ישטוף את חומר הסיכה או יגרום להתכלות שלו, והכל יסתיים עם בלאי מפולת.
הסכנה של תופעה זו היא גם שהמשאבה מונעת לרוב על ידי רצועת הטיימינג, שבה תלויה בטיחות המנוע בכללותו. החגורה לא נועדה לעבוד בתנאים שבהם היא נמזגת עם חומר מונע קפיאה חם, היא תתבלה במהירות ותישבר. ברוב המנועים זה לא רק יוביל לעצירה, אלא להפרה של שלבי פתיחת השסתומים במנוע עדיין מסתובב, שתסתיים במפגש של לוחות השסתומים עם תחתיות הבוכנה. גבעולי השסתום יתכופפו, תצטרך לפרק את המנוע ולהחליף חלקים.
בהקשר זה, מומלץ תמיד להחליף את המשאבה באופן מניעתי בכל התקנה מתוכננת של ערכת תזמון חדשה, שתדירותה מצוינת בבירור בהוראות. גם אם המשאבה נראית די טוב. אמינות חשובה יותר, חוץ מזה, אתה לא צריך להוציא כסף על פירוק לא מתוכנן של החלק הקדמי של המנוע.
יש חריגים לכל כלל. במקרה של החלפת משאבה, הדבר נובע משימוש במוצרים שכמובן יש להם משאב ארוך יותר אפילו מציוד המפעל. אבל הם גם הרבה יותר יקרים. מה להעדיף, החלפה תכופה או משאב מדהים - כל אחד יכול להחליט בעצמו. למרות שכל אחת מהמשאבות הנפלאות ביותר יכולה להיהרג בלי משים על ידי חומר מונע קפיאה באיכות נמוכה, החלפתו בטרם עת או הפרות במנגנון המתיחה או הטכנולוגיה של כונן הרצועה.
