发动机水泵机械密封工作原理及漏水故障分析

摘 要：长期以来，发动机水泵机械密封漏水问题频发，这使得我们需要深入研究发动机水泵的机械密封工作原理。通过分析市场中发生的水泵漏液故障问题，研究人员可以发现，实际上很多水泵的漏液原因都存在错误判断。对此，我们要深入分析发动机水泵机械密封的工作原理，借助漏液痕迹得出水泵漏水的根本原因，并提出富有针对性且切实可行的解决措施。

关键词：发动机水泵;机械密封;工作原理;漏水故障

从汽车售后市场的实际情况可以了解到，发动机水泵漏水问题十分频繁，是一种非常普遍的故障。但是，在具体检测和分析漏水故障的根本原因时，还发现一部分水泵实际上并不存在漏水问题，这表明了一部分售后人员错误地进行了漏水检查工作并据此作出了错误的判断，间接证明许多汽车售后工作人员对于发动机水泵机械密封的工作原理还不够了解。由此可见，研究这一问题有着非常大的现实意义。

1 发动机水封概述

1.1水封的概念

从本质上看，水封还是一种轴封装置。但是，他同时也是一种液体型的旋转机械密封，能够借助两个与传动轴相垂直的密封端面实现水泵的密封，从而也可以被称为端面密封[1]。一般而言，水封能够在不少于一对垂直的旋转轴线的端面在液体压力、补偿结构的弹力的作用下，与辅助密封器件相结合，始终贴合并保持一定的滑动性，从而发挥出防止液体泄露的效果。

1.2水封的工作原理

通常而言，水封一般由动环、静环、传动轴、推环、补偿弹簧、传动座等各个部件共同构成[2]。在水泵的运行过程中，传动轴能够借助传动座、推环来推动动环进行旋转，此时静环则保持固定，并依赖于介质压力、弹簧力来确保动静环之间的密封端面始终保持紧密的贴合，从源头上防止水泵漏水。如果动静环的表面摩擦副磨损过多，就必须要借助弹簧实现补偿。为了避免介质在动环和轴之间泄露出来，动环、静环处还必须装置密封圈来防止介质在静环、端盖的结合处发生泄露。

2 水泵端盖工艺孔的功能

仔细观察汽车发动机的水泵可以发现，水泵端盖都有一个工艺孔，这个孔其实又叫做蒸发孔或者溢流孔，是为蒸发水分或者机泵内部水过多而方便其流出来的装置。在水泵运行过程中，水封和传动轴之间会因为摩擦产生大量的热量，这会对水封的结构产生较大影响，缩短水封的使用寿命。为了尽可能地延长其使用寿命，由此就设计了一个工艺孔[3]。一部分的冷却液蒸汽可以通过这个孔排出来，带走摩擦产生的热量，并延长水封的使用寿命。另外，在使用过程中，如果弹簧受到了其他部件的冲击，弹簧弹力就会发生变化，这会使得动静环在短时间內瞬间分开，可以帮助动静环摩擦表面泄露的冷却液从这个孔流出来，避免发生二次泄露问题。根据设计原理，从工艺孔流出的液体的速度应小于0.03毫升/每小时。

3 发动机水泵漏水故障情况

借助举升机将车辆升高后，仔细观察发动机水泵安装端可以发现，如果存在冷却液泄露痕迹或者液滴时，尤其是有很明显的冷却液痕迹时，不能轻易就认为这是水泵损坏导致的漏液问题，盲目更换水泵。此时，要使用干净的抹布擦拭痕迹处，然而再进行观察，如果抹布没有湿润或者只有小部分潮湿，则可以判断出此前的漏液痕迹是因为冷却液蒸发留下的，冷却液从工艺孔蒸发排出后就会凝结成小水滴附着在水泵或者发动机的缸体上，从而形成所见的泄露痕迹。当然，如果能清晰地看到有露珠大小的液滴，也应先擦拭干净，随后将车辆启动，让发动机工作10分钟左右，看是否还有液滴。如果有，则表明发动机水泵存在漏液需要更换。

4 发动机水泵漏水故障原因

通常情况下，造成水泵漏液主要有两大原因，一类就是水泵和发动机安装的结合面密封的不够严实，有一定的缝隙从而导致漏水。另一类就是水泵本体的水封和碗型塞的密封之间密封不够严实，进而导致漏水问题发生。这两种原因所导致的漏水问题都可以通过观察水痕来发现，并能够准确地判断出究竟是何种漏水情况。进而提出有针对性的解决方案。

4.1结合面漏水问题

对于结合面的漏水问题的检查一般而言较为简单，只需观察水泵、发动机安装结合处是否存在液滴即可实现。液滴一般存在于结合面以下，能够形成较大的线状漏痕，且泄漏量一般非常大。此种漏水问题只需要拆卸水泵，对密封或者水泵壳体的密封检查就可以发现，处理也比较方便，只需要更换密封或者水泵总成即可。

4.2水泵本体漏水

水泵本体漏水有两方面的原因，一是碗型塞密封得不够严实;一是水封密封得不够严实。就碗型塞密封不严实而言，可以借助观察水泵的碗型塞的上部是否有漏液痕迹来发现问题。如果存在漏液痕迹，就可以判断出不是因为碗形塞密封不严所导致的问题[4]。相反，如果不存在漏液痕迹，则可以将漏水的原因锁定在碗型塞之上。在具体检查时，还应当对碗型塞的安装方式、尺寸、特性以及安装孔的大小特性进行逐一排除。针对性的解决措施主要是直接更换水泵总成。就水封密封不严而言，有可能是水封内表面和传动轴的表面结合处密封得不严，也有可能是水封的外表面和壳体传动轴安装孔的内表面密封的不够严实。在判断这类问题时，可以观察水泵壳体四周或发动机其他部件上是否有防冻液的痕迹，一般呈点状或线状分布，一旦发现这两种形状的漏痕，一般就是水封密封不严。如果在发动机的传动轴上发现线状漏痕，则一般是水泵、发动机安装结合面的密封发生损坏。对此，也要更换水泵总成加以处理。

5 结语

综上所述，漏水是发动机水泵机械密封不严的常见问题，实践中许多工作人员对该问题的分析还存在部分偏差，对此，必须要深入认识水泵机械密封的工作原理，找准漏水原因，并有针对性地解决故障，整体性地保障水泵和发动机的稳定运行，为客户获得良好的用车体验奠定坚实基础。

参考文献：

[1]王成，芮晓光，芮延年.高压消防水泵磁流体与机械动静态复合密封技术的研究[J].现代制造工程，2021（02）：152-158.

[2]郭辉.水泵机械密封技术故障的原因分析及处理措施探讨[J].电力设备管理，2021（01）：98-100.

[3]张晓光，杨秀敏，刘强.核电厂主给水泵组润滑油系统进水故障原因分析与处理[J].核动力工程，2020，41（S2）：171-174.

[4]杜海龙，李尧宾，陈杰，王瑞平.发动机水泵机械密封工作原理及漏水故障分析[J].内燃机，2019（04）：34-35.

作者简介：

徐晓东（1987—），男，汉族，广东揭阳人，本科学历，助理工程师，研究方向：机械/汽车设计。

（广东天诚密封件股份有限公司，广东 揭阳 522000）