Термостат (варианты)
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а также дизельных двигателей. Термостат содержит корпус с установленным в нем термоэлементом, имеющим основной клапан и перепускной клапан, предназначенные для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости. Корпус в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором с определенным радиальным зазором установлен регулировочный винт с глухим отверстием в нижней части, в котором установлен поршень термоэлемента, образуя шарнирное соединение. Во втором варианте исполнения корпус в верхней части имеет ступенчатое отверстие, в верхней резьбовой части которого установлен регулировочный винт, а в нижней части с определенным радиальным зазором установлен поршень термоэлемента, взаимодействующий с регулировочным винтом. В третьем варианте исполнения корпус в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором установлен регулировочный винт, нижняя часть которого выполнена в виде хвостовика меньшего диаметра, установленного с определенным радиальным зазором в глухом отверстии взаимодействующего с ним поршня термоэлемента. В четвертом варианте исполнения корпус в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором установлен регулировочный винт 16 со сквозным осевым отверстием, в котором с определенным радиальным зазором установлен хвостовик, расположенный в верхней части поршня. Использование регулируемого по высоте шарнирного соединения корпуса и поршня термоэлемента позволяет повысить точность регулировки температуры начала открытия основного клапана термостата, а также упростить конструкцию и технологию изготовления устройства. 4 с. и 9 з.п.ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а также дизельных двигателей.
Известен термостат для двигателя внутреннего сгорания (патент №361581, М. Кл. F01Р 7/16), содержащий клапан с заполненным термочувствительным веществом баллоном и расположенную внутри последнего втулку, в отверстии которой размещены подвижный шток и эластичный, например резиновый, уплотнительный элемент, контактирующий с веществом. Нижняя часть уплотнительного элемента выполнена расширяющейся, образуя выпуклую контактную поверхность уплотнительного элемента после его установки во втулку. Подвижный шток установлен в упорной скобе с помощью резьбового соединения и зафиксирован регулировочной гайкой. При возможных погрешностях резьбового соединения подвижного штока и упорной скобы снижается точность установки основного клапана.
Наиболее близким техническим решением является термостат для жидкостной системы охлаждения двигателей (патент №2200852, МПК 7 F01Р 7/16), содержащий корпус, изготовленный методом литья под давлением из алюминиевого сплава, с установленным в нем термоэлементом, имеющим один основной или два, основной и перепускной, клапана, предназначенных для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости. В верхней части корпуса имеется резьбовая втулка, в которую устанавливается резьбовая часть поршня термоэлемента, предназначенная для регулировки температуры начала открытия основного клапана термостата.
При возможных погрешностях процесса литья под давлением и резьбового соединения втулки и поршня термоэлемента в устройстве не исключена возможность перекоса регулировочного поршня при сборке термостата, что негативно отражается на точности установки основного клапана и, соответственно, на точности регулировки температуры начала открытия основного клапана термостата.
Задачей изобретения является повышение точности регулировки термостата, упрощение конструкции и технологии изготовления устройства.
Технический результат, за счет которого достигается решение задачи, заключается в исключении влияния несоосности корпуса и термоэлемента на точность регулировки путем компенсации несоосности поворотом термоэлемента в шарнирном соединении на соответствующий угол.
Указанный технический результат достигается тем, что в термостате, содержащем корпус с установленным в нем термоэлементом, имеющим один основной или два, основной и перепускной, клапана, предназначенных для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости, корпус в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором установлен регулировочный винт с глухим отверстием в нижней части, в котором с определенным радиальным зазором установлен поршень термоэлемента. Верхняя часть поршня термоэлемента может быть выполнена, например, сферической. Глухое отверстие регулировочного винта может быть выполнено, например, коническим.
Указанный технический результат во втором варианте исполнения достигается тем, что в термостате, содержащем корпус с установленным в нем термоэлементом, имеющим один основной или два, основной и перепускной, клапана, предназначенных для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости, корпус в верхней части имеет ступенчатое отверстие, в верхней резьбовой части которого установлен регулировочный винт, а в нижней с определенным радиальным зазором установлен поршень термоэлемента, взаимодействующий с регулировочным винтом. Верхняя часть поршня термоэлемента может быть выполнена, например, сферической. Нижняя часть ступенчатого отверстия корпуса может быть выполнена, например, конической.
Указанный технический результат в третьем варианте исполнения достигается тем, что в термостате, содержащем корпус с установленным в нем термоэлементом, имеющим один основной или два, основной и перепускной, клапана, предназначенных для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости, корпус в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором установлен регулировочный винт, нижняя часть которого выполнена в виде хвостовика меньшего диаметра, установленного с определенным радиальным зазором в глухое отверстие взаимодействующего с ним поршня термоэлемента. Нижняя часть хвостовика регулировочного винта может быть выполнена, например, сферической. Глухое отверстие поршня может быть выполнено, например, коническим. Отверстие в верхней части корпуса может быть выполнено, например, ступенчатым с выполнением резьбы в верхней или нижней части.
Указанный технический результат в четвертом варианте исполнения достигается тем, что в термостате, содержащем корпус с установленным в нем термоэлементом, имеющим один основной или два, основной и перепускной, клапана, предназначенных для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости, корпус в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором установлен регулировочный винт со сквозным осевым отверстием, в котором с определенным радиальным зазором установлен хвостовик, расположенный в верхней части поршня. Сквозное осевое отверстие регулировочного винта и хвостовик верхней части поршня могут быть выполнены коническими. Отверстие в верхней части корпуса может быть выполнено, например, ступенчатым с выполнением резьбы в верхней или нижней части.
Соединение корпуса с поршнем термоэлемента осуществляется путем установки в глухое отверстие регулировочного винта (ввинченного в отверстие корпуса) поршня предварительно отрегулированного термоэлемента, чем обеспечивается возможность корректировки регулировочным винтом температуры начала открытия основного клапана термостата за счет смещения поршня вверх или вниз по отношению к термоэлементу.
Соединение корпуса с поршнем термоэлемента представляет собой шарнирное соединение с возможностью регулировки по высоте, что позволяет исключить влияние несоосности корпуса и термоэлемента, а также других погрешностей конструктивного и технологического характера, на точность регулировки температуры начала открытия основного клапана термостата.
Выполнение шарнирного соединения путем установки поршня термоэлемента в глухое отверстие регулировочного винта позволяет упростить как конструкцию (отсутствие резьбовой втулки в корпусе, отсутствие резьбы на поршне), так и технологию изготовления устройства за счет исключения необходимости обеспечения высокой точности выполнения как отверстия в корпусе под регулировочный винт, так и самого поршня, а также высокой точности их установки относительно друг друга.
На фиг.1 представлен термостат с закрытым основным клапаном, вид спереди, разрез. На фиг.2 представлен термостат, вид сверху. На фиг.3 представлен термостат с открытым основным клапаном, вид сбоку, разрез. На фиг.4 представлен узел регулировки термостата со ступенчатым отверстием в верхней части корпуса, разрез. На фиг.5 представлен узел регулировки термостата с регулировочным винтом, снабженным хвостовиком, разрез. На фиг.6 представлен узел регулировки термостата с регулировочным винтом, снабженным сквозным осевым отверстием, разрез.
В корпусе 1 установлен термоэлемент 2 (см. фиг.1, 2, 3), на цилиндрической поверхности которого установлен основной клапан 3, предназначенный для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости большого контура системы охлаждения. На термоэлементе 2 установлен также перепускной клапан 4, предназначенный для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости малого контура системы охлаждения.
Корпус 1 в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором на определенной высоте h (зависящей от температуры настройки термоэлемента 2) от седла 5 основного клапана 3, установлен регулировочный винт 6, позволяющий более точно установить температуру начала открытия основного клапана 3 термостата. Защита регулировочного винта 6 от самоотворачивания может быть осуществлена любым из известных в технике способов. Регулировочный винт 6 имеет глухое отверстие 7 в нижней его части, в которое с определенным радиальным зазором установлен поршень 8 предварительно отрегулированного термоэлемента 2, образуя шарнирное соединение. Верхняя часть поршня выполнена, например, сферической. Глухое отверстие 7 для обеспечения большей подвижности поршня 8 может быть выполнено, например, коническим. Термоэлемент 2 подвижно установлен в контропоре 9, закрепленной в корпусе 1. Между основным клапаном 3 и контропорой 9 установлена пружина сжатия 10. Корпус 1 выполнен в виде одной детали, изготовленной литьем под давлением из алюминиевого сплава (см. фиг.1, 2, 3).
Во втором варианте исполнения корпус 1 в верхней части имеет ступенчатое отверстие (см. фиг.4), в верхней резьбовой части которого установлен регулировочный винт 11, а в нижней части с определенным радиальным зазором установлен поршень 8 термоэлемента 2, взаимодействующий с регулировочным винтом 11. Нижняя часть отверстия корпуса 1 может быть выполнена, например, конической.
В третьем варианте исполнения (см. фиг.5) корпус 1 в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором установлен регулировочный винт 12, нижняя часть которого выполнена в виде хвостовика 13 меньшего диаметра, установленного с определенным радиальным зазором в глухом отверстии взаимодействующего с ним поршня 14 термоэлемента 2. Нижняя часть хвостовика 13 регулировочного винта 12 может быть выполнена, например, сферической. Глухое отверстие поршня и хвостовик регулировочного винта могут быть выполнены, например, коническими. Отверстие в верхней части корпуса выполнено ступенчатым с выполнением резьбы в верхней или нижней части.
В четвертом варианте исполнения (см. фиг.6) корпус 1 в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором установлен регулировочный винт 16 со сквозным осевым отверстием 17, в котором с определенным радиальным зазором установлен хвостовик 18, расположенный в верхней части поршня 19. Сквозное осевое отверстие 17 регулировочного винта 16 и хвостовик 18 верхней части поршня 19 могут быть выполнены коническими. Отверстие 20 в верхней части корпуса может быть выполнено ступенчатым с выполнением резьбы в верхней или нижней части.
Принцип работы термостата основан на свойстве твердого наполнителя (смесь термоактивного воска, церезина, с алюминиевой пудрой) к расширению (сжатию) при фазовых превращениях под воздействием повышающейся или понижающейся температуры охлаждающей двигатель жидкости.
В исходном состоянии (режим прогрева двигателя) основной клапан 3 термостата закрыт (см. фиг.1), перепускной клапан 4 открыт, и движение охлаждающей жидкости осуществляется в малом контуре: от двигателя - через перепускной клапан 4 - через полость термостата, омывая термоэлемент 2, - снова к двигателю.
В режиме прогрева двигателя (на холостом ходу) температура охлаждающей жидкости повышается, термоактивная смесь начинает фазовый переход из твердого в жидкое состояние, сопровождающееся ее расширением. При определенной температуре, называемой температурой настройки, смесь начинает оказывать давление на поршень 8, который выталкивается из внутренней полости термоэлемента 2. Поршень 8 установлен верхней частью в глухое отверстие 7 регулировочного винта 6 и остается неподвижным относительно корпуса 1. Термоэлемент 2, жестко связанный с основным клапаном 3, начинает движение относительно поршня 8 вниз, сжимая пружину 10 и открывая проход для потока охлаждающей жидкости, идущей от радиатора, через зазор между седлом 5 и основным клапаном 3, включая в работу большой контур системы охлаждения (см. фиг.3), в котором движение охлаждающей жидкости осуществляется от радиатора - через основной клапан 3 - через полость термостата, омывая термоэлемент 2, - к двигателю. По мере прогрева двигателя, и, соответственно, повышения температуры охлаждающей жидкости, зазор увеличивается, обеспечивая увеличение потока холодной охлаждающей жидкости, идущей от радиатора. В процессе работы двигателя на различных режимах температура охлаждающей жидкости изменяется во времени, и, соответственно, термоэлемент 2 с основным клапаном 3 осуществляет циклическое перемещение относительно седла 5, уменьшая или увеличивая зазор для прохода охлаждающей жидкости, поддерживая температуру двигателя в оптимальном режиме.
В режиме охлаждения двигателя термоактивная смесь сжимается и термоэлемент 2 с основным клапаном 3 и перепускным клапаном 4 возвращается в исходное положение под воздействием пружины 10. Основной клапан 3 поджимается пружиной 10 к седлу 5 равномерно по окружности. Существующая несоосность основного клапана 3 и термоэлемента 2, а также несоосность основного клапана 3 и седла 5 компенсируется поворотом термоэлемента 2 в шарнирном соединении на соответствующий угол, что обеспечивает точность регулировки.
Несоосность положения корпуса 1 и термоэлемента 2 в устройстве, обусловленная погрешностями их изготовления, а также погрешностями сборки, не влияет на точность регулировки, поскольку оси корпуса 1 и термоэлемента 2 развязаны шарнирным соединением.
Заявляемый термостат может быть изготовлен в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования.
Таким образом, использование регулируемого по высоте шарнирного соединения корпуса и поршня термоэлемента позволяет повысить точность регулировки температуры начала открытия основного клапана термостата, а также упростить конструкцию и технологию изготовления устройства.
1. Термостат, содержащий корпус с установленным в нем термоэлементом, имеющим один основной или два, основной и перепускной, клапана, предназначенных для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что корпус в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором установлен регулировочный винт с глухим отверстием в нижней части, в котором с определенным радиальным зазором установлен поршень термоэлемента, взаимодействующий с регулировочным винтом.
2. Термостат по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть поршня термоэлемента выполнена, например, сферической.
3. Термостат по п.1, отличающийся тем, что глухое отверстие регулировочного винта выполнено, например, коническим.
4. Термостат, содержащий корпус с установленным в нем термоэлементом, имеющим один основной или два, основной и перепускной, клапана, предназначенных для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что корпус в верхней части имеет ступенчатое отверстие, в верхней резьбовой части которого установлен регулировочный винт, а в нижней с определенным радиальным зазором установлен поршень термоэлемента, взаимодействующий с регулировочным винтом.
5. Термостат по п.4, отличающийся тем, что верхняя часть поршня термоэлемента выполнена, например, сферической.
6. Термостат по п.4, отличающийся тем, что нижняя часть ступенчатого отверстия корпуса выполнена, например, конической.
7. Термостат, содержащий корпус с установленным в нем термоэлементом, имеющим один основной или два, основной и перепускной, клапана, предназначенных для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что корпус в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором установлен регулировочный винт, нижняя часть которого выполнена в виде хвостовика меньшего диаметра, установленного с определенным радиальным зазором в глухом отверстии взаимодействующего с ним поршня термоэлемента.
8. Термостат по п.7, отличающийся тем, что нижняя часть хвостовика регулировочного винта выполнена, например, сферической.
9. Термостат по п.7, отличающийся тем, что глухое отверстие поршня и хвостовик регулировочного винта выполнены, например, коническими.
10. Термостат по п.7, отличающийся тем, что отверстие в верхней части корпуса выполнено, например, ступенчатым с выполнением резьбы в верхней или нижней части.
11. Термостат, содержащий корпус с установленным в нем термоэлементом, имеющим один основной или два, основной и перепускной, клапана, предназначенных для регулирования подвода и отвода охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что корпус в верхней части имеет резьбовое отверстие, в котором установлен регулировочный винт со сквозным осевым отверстием, в котором с определенным радиальным зазором установлен хвостовик, расположенный в верхней части поршня.
12. Термостат по п.11, отличающийся тем, что сквозное осевое отверстие регулировочного винта и хвостовик верхней части поршня выполнены коническими.
13. Термостат по п.11, отличающийся тем, что отверстие в верхней части корпуса выполнено, например, ступенчатым с выполнением резьбы в верхней или нижней части.
