La progettazione e il funzionamento di una pompa dell'acqua (pompa) in un motore di automobile

Lo scambio termico nel motore è prodotto dal trasferimento di energia da una sorgente nella zona del cilindro all'aria soffiata attraverso il radiatore di raffreddamento. Una pompa centrifuga a palette, comunemente chiamata pompa, è responsabile di impartire movimento al liquido di raffreddamento in un sistema di tipo liquido. Spesso per inerzia, l'acqua, anche se l'acqua pulita non è stata utilizzata nelle automobili per molto tempo.

Componenti della pompa

La pompa di circolazione antigelo è teoricamente realizzata piuttosto senza pretese, il suo lavoro si basa sul liquido che viene lanciato dalle forze centrifughe ai bordi delle pale, da dove viene iniettato nelle camicie di raffreddamento. La composizione comprende:

• un albero, a un'estremità del quale è presente una girante di iniezione in metallo o plastica, e all'altra - una puleggia motrice per una cinghia trapezoidale o altra trasmissione;
• alloggiamento con flangia per il montaggio sul motore e l'alloggiamento delle parti interne;
• cuscinetto su cui ruota l'albero;
• un paraolio che impedisce la fuoriuscita di antigelo e la sua penetrazione nel cuscinetto;
• una cavità nel corpo, che non è una parte separata, ma fornisce le necessarie proprietà idrodinamiche.

La pompa è solitamente posizionata sul motore dalla parte in cui si trova il sistema di azionamento degli accessori tramite cinghie o catene.

La fisica di una pompa dell'acqua

Per far muovere in cerchio l'agente termico liquido, è necessario creare una differenza di pressione tra l'ingresso e l'uscita della pompa. Se si ottiene tale pressione, l'antigelo si sposterà dalla zona in cui la pressione è maggiore, attraverso l'intero motore fino all'ingresso della pompa con relativo vuoto.

Il movimento delle masse d'acqua richiederà costi energetici. L'attrito liquido dell'antigelo sulle pareti di tutti i canali e tubi impedirà la circolazione, maggiore è il volume del sistema, maggiore è la portata. Per trasmettere una potenza significativa, oltre alla massima affidabilità, viene quasi sempre utilizzata una trasmissione meccanica dalla puleggia di trasmissione dell'albero motore. Esistono pompe con motore elettrico, ma il loro utilizzo è limitato ai motori più economici, dove l'importante sono i costi minimi del carburante e i costi delle apparecchiature non vengono considerati. Oppure nei motori con pompe aggiuntive, ad esempio, con preriscaldatori o riscaldatori a doppia cabina.

Non esiste un unico approccio da quale cinghia azionare la pompa. La maggior parte dei motori utilizza una cinghia di distribuzione dentata, ma alcuni progettisti hanno ritenuto che non valesse la pena legare l'affidabilità della fasatura al sistema di raffreddamento e la pompa è azionata lì dalla cinghia dell'alternatore esterna o da una di quelle aggiuntive. Simile al compressore dell'aria condizionata o alla pompa del servosterzo.

Quando l'albero con la girante ruota, l'antigelo fornito alla sua parte centrale inizia a seguire il profilo delle pale, subendo le forze centrifughe. Di conseguenza, crea una sovrappressione sul tubo di uscita e il centro viene riempito con nuove porzioni provenienti dal blocco o dal radiatore, a seconda della posizione attuale delle valvole del termostato.

Malfunzionamenti e loro conseguenze per il motore

I guasti alla pompa possono essere classificati come obbligatori o catastrofici. Non ce ne possono essere altri qui, l'importanza del raffreddamento è estremamente alta.

In caso di usura naturale o difetti di fabbricazione della pompa, il cuscinetto, il premistoppa o la girante possono iniziare a collassare. Se in quest'ultimo caso si tratta probabilmente di una conseguenza di un difetto di fabbrica o di un criminale risparmio sulla qualità dei materiali, allora il cuscinetto e il premistoppa inevitabilmente invecchieranno, l'unico problema è il tempismo. Un cuscinetto morente di solito annuncia i suoi problemi con un ronzio o uno scricchiolio, a volte un fischio acuto.

Molto spesso, i problemi della pompa iniziano con la comparsa di giochi nei cuscinetti. Nonostante l'apparente semplicità del design, vengono caricati qui in modo significativo. Ciò è dovuto ai seguenti fattori:

• il cuscinetto viene riempito di grasso una volta in fabbrica e non può essere sostituito durante il funzionamento.
• indipendentemente dalle guarnizioni della cavità interna del cuscinetto, dove si trovano i suoi elementi volventi, sfere o rulli, vi penetra ossigeno atmosferico, che ad una temperatura elevata dell'assieme provoca un rapido invecchiamento del lubrificante;
• il cuscinetto subisce un doppio carico, in parte dovuto alla necessità di trasferire una notevole potenza attraverso l'albero alla girante rotante in un mezzo liquido ad alta velocità, e principalmente a causa dell'elevata forza di tensione della cinghia di trasmissione, che, inoltre, è spesso serrato eccessivamente durante le riparazioni se non è previsto un tenditore automatico;
• estremamente raramente, viene utilizzata una cinghia separata per ruotare la pompa, di solito diverse unità ausiliarie abbastanza potenti con rotori massicci e resistenza variabile alla rotazione sono appese alla trasmissione comune, questi possono essere un generatore, alberi a camme, una pompa del servosterzo e persino un climatizzatore compressore;
• ci sono progetti in cui un'enorme ventola per il raffreddamento forzato del radiatore è fissata alla puleggia della pompa, anche se al momento quasi tutti hanno lasciato una soluzione del genere;
• vapori di antigelo possono entrare nel cuscinetto attraverso un premistoppa che perde.

Anche se un cuscinetto di alta qualità non si guasta, potrebbe formarsi del gioco a causa dell'usura. In alcuni nodi, questo è abbastanza sicuro, ma non nel caso di una pompa. Il suo albero è sigillato con un paraolio dal design complesso, che viene premuto dall'eccesso di pressione dall'interno del sistema. Non sarà in grado di funzionare a lungo in condizioni di vibrazioni ad alta frequenza a causa del gioco dei cuscinetti. L'antigelo caldo che penetra attraverso di esso goccia a goccia inizierà a entrare nel cuscinetto, a lavare via il lubrificante o a causarne il degrado e tutto finirà con l'usura da valanga.

Il pericolo di questo fenomeno è anche che la pompa è spesso azionata dalla cinghia di distribuzione, da cui dipende la sicurezza del motore nel suo insieme. La cintura non è progettata per funzionare in condizioni in cui viene versata con antigelo caldo, si consumerà rapidamente e si romperà. Sulla maggior parte dei motori, ciò non solo porterà all'arresto, ma anche a una violazione delle fasi di apertura delle valvole su un motore ancora in rotazione, che si concluderà con un incontro delle piastre delle valvole con il fondo del pistone. Gli steli delle valvole si piegheranno, dovrai smontare il motore e cambiare le parti.

A tal proposito, si consiglia sempre di sostituire preventivamente la pompa ad ogni installazione programmata di un nuovo kit di distribuzione, la cui frequenza è chiaramente indicata nelle istruzioni. Anche se la pompa sembra abbastanza bene. L'affidabilità è più importante, inoltre, non devi spendere soldi per lo smontaggio non programmato della parte anteriore del motore.

Ci sono eccezioni a ogni regola. In caso di sostituzione di una pompa, ciò è dovuto all'utilizzo di prodotti che hanno ovviamente una risorsa maggiore rispetto anche alle apparecchiature di fabbrica. Ma sono anche molto più costosi. Cosa preferire, una sostituzione frequente o una risorsa straordinaria: ognuno può decidere da solo. Sebbene una qualsiasi delle pompe più meravigliose possa essere involontariamente uccisa da antigelo di bassa qualità, dalla sua sostituzione prematura o da violazioni del meccanismo o della tecnologia di tensionamento della trasmissione a cinghia.