ТЕРМОСТАТ ДЛЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ И КРЫШКА ДЛЯ ТЕРМОСТАТА

Полезная модель относится к приборам контроля и регулирования температуры движущейся жидкой среды, а именно к термостатам системы охлаждения автомобильных двигателей.
Известен термостат для автомобильных двигателей (Автомобили ВАЗ-2108 - ВАЗ 21099. Руководство по ремонту, эксплуатации и обслуживанию. Издательство г.Москва, «РусьАвтокнига», 2001 г., составители: Яметов В.А., и др., стр.47, рис.2-72), состоящий из корпуса с входным патрубком (от двигателя) и выходным патрубком (к насосу) и крышки с входным патрубком (от радиатора) и патрубком (от расширительного бачка). Корпус и крышка завальцованы вместе с седлом основного клапана, поджимаемого пружиной. Основной клапан напрессован на стакан, в котором завальцована резиновая вставка. В резиновой вставке находится стальной полированный поршень, закрепленный одним концом в гайке неподвижного держателя. Между стенками стакана и резиновой вставкой имеется твердый термочувствительный наполнитель. На стержне, являющемся продолжением стакана, закреплен перепускной клапан с возвратной пружиной.
Известен термостат в системе охлаждения для двигателя внутреннего сгорания по патенту GB 2312739, имеющий главный и вспомогательный клапаны, которые приводятся в действие термочувствительным датчиком, заполненным термореактивным твердым наполнителем (например, термовоском) и снабженным нагревательным элементом. Нагревательный элемент установлен внутри кожуха термочувствительного датчика в непосредственной близости от его штока. В зависимости от температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения термореактивный твердый наполнитель термочувствительного датчика меняет свой объем и через шток изменяет положение клапанов, направляя и регулируя поток охлаждающей жидкости по малому контуру системы охлаждения или большому - через радиатор. Нагревательный элемент при необходимости ускоряет процесс объемного расширения термореактивного наполнителя и смещает температуры начала открытия основного клапана.
Общим недостатком рассмотренных конструкций термостатов, содержащих основной и перепускной клапаны для изменения направления потока охлаждающей жидкости (по малому или большому контуру системы охлаждения) и термочувствительный датчик с твердым термореактивным наполнителем, является то, что они только перераспределяют поток охлаждающей жидкости, а для контроля температуры охлаждающей жидкости требуется дополнительная установка датчика температуры в системе охлаждения двигателя.
Известен термостат, совмещенный с датчиком температуры охлаждающей жидкости, содержащий корпус с патрубком и фланцем, предназначенным для крепления его к рубашке охлаждения двигателя, и крышку с присоединительными патрубками, внутри которых расположены термочувствительный датчик, шток которого взаимодействует с гнездом крышки, основной клапан с возвратной пружиной, взаимодействующий с седлом, и перепускной клапан, перемещающийся со скольжением по стержню, являющемуся продолжением корпуса термочувствительного датчика, во внутренней полости корпуса со стороны фланца выполнена герметичная камера, в которой с внешней стороны термостата установлен терморезистор датчика температуры охлаждающей жидкости, пространство в камере вокруг терморезистора заполнено теплопроводной пастой (RU 53728, F01P 7/16, опубл. 27.05.2006).
Принято в качестве прототипа для обоих заявленных объектов.
Недостаток данного решения заключается в неоптимизированной схеме размещения и выполнения отдельных элементов термостата. Так, выполнение корпуса термостата из металла приводит к повышенной теплопередаче в окружающую среду, и, следовательно, к увеличению времени прогрева и снижению коэффициента полезного действия ДВС. Металлический корпус имеет большую массу, дорог в изготовлении, особенно, если при его изготовлении используется пайка. Охлаждающая жидкость (в основном тосол) является агрессивной средой, воздействующей даже на цветные металлы, что приводит к разрушению поверхности и нарушению герметичности клапанов. Следовательно, целесообразно произвести замену материала корпуса и крышки термостата на современные материалы, позволяющие меньшими трудозатратами получить изделие с высокими физическими показателями.
Кроме того, переключающий клапан в крышке закреплен съемно посредством пружинящих лапок, что позволяет заменять клапан по мере потери им своей функции из-за физических трансформаций чувствительного к температуре элемента. Но при этом этот клапан глубоко утоплен в крышку, что затрудняет отщелкивание лапок и изъятие клапана.
Датчик температуры охлаждающей жидкости неразборно вставлен в гнездо и залит теплопроводной пастой (КТП-8 ГОСТ 19783-74), через которую температура жидкости опосредовано передается датчику. Известно, что такие пасты имеют недостаточный срок службы, изменяют свои свойства со временем и изменяют показания самого датчика. Замена такого датчика возможна лишь в специализированных условиях, так как кроме нового датчика необходимо еще иметь и специальную пасту.
Таким образом, известный термостат имеет недостаточно высокие технико-эксплуатационные показатели.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении технико-эксплуатационных показателей, упрощении конструкции, повышении ее ремонтопригодности и срока службы.
Технический результат достигается за счет того, что в термостате для системы охлаждения двигателя автомобиля, совмещенном с датчиком температуры охлаждающей жидкости, содержащем корпус с патрубком и фланцем, предназначенным для крепления его к рубашке охлаждения двигателя, и с патрубком для сообщения с радиатором, крышку, выполненную с патрубками для сообщения с радиатором и с насосом, внутри крышки расположен перепускной клапан седлового типа с термочувствительным элементом, предназначенный для изменения направления потока охлаждающей жидкости от двигателя к насосу на направление потока жидкости от двигателя к насосу через радиатор путем перекрытия канала сообщения полости корпуса с полостью крышки, причем перепускной клапан закреплен в крышке, в стенке корпуса выполнено гнездо для размещения датчика температуры охлаждающей жидкости с выводом его терморезистора в зону потока охлаждающей жидкости, поступающей из двигателя, а крышка и корпус в месте соединения между собой выполнены с фланцами, корпус выполнен из стеклонаполненного полимерного материала, датчик температуры охлаждающей жидкости закреплен в гнезде быстросъемным невинтовым соединением с герметизацией посредством уплотнительного кольца, перепускной клапан закреплен к полости крышки на упругих защелках, а тарелка перепускного клапана выведена из крышки в полость корпуса ниже плоскости сопряжения фланца корпуса с фланцем крышки.
Технический результат так же достигается за счет того, что крышка для термостата представляет собой выполненную из полимерного материала объемную конструкцию в виде стакана, на боковой стенке которого размещены патрубки для сообщения с радиатором и с насосом, внутри стакана расположен перепускной клапан седлового типа с термочувствительным элементом, предназначенный для изменения направления потока охлаждающей жидкости от двигателя к насосу на направление потока жидкости от двигателя к насосу через радиатор, причем крышка выполнена из стеклонаполненного полимерного материала, перепускной клапан закреплен в полости крышки защелках упругих лапок, концы которых с защелками выведены из стакана наружу, а тарелка перепускного клапана выведена из крышки наружу.
Полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 представлен общий вид термостата, совмещенного с датчиком температуры охлаждающей жидкости.
Термостат состоит из корпуса 1 и крышки 2. Эти детали выполнены из стеклонаполненного полимерного материала, например, полиамида, со степенью наполнения стеклонаполнителем 30-65%. Количество наполнителя может быть и менее 30%. если использовать следующие марки полиамида стеклонаполненного: Кора66 KN333G15, Кора66 KN333G20, Schulamid 6 GF 15, Schulamid 6 GF 25 и др. (Статья «Описание и марки полимеров - полиамиды», выложенная в сети Интернет по адресу: http://www.polymerbranch.com/catalogp/view/13.html). Стеклонаполненная пластмасса является материалом стойким к воздействию агрессивных сред (в том числе и тосола), поэтому не происходит разрушение поверхностей, по которым происходит уплотнение при закрытии. Теплопередача через корпусные детали является минимальной, что способствует уменьшению тепловых потерь и сокращению времени прогрева. Корпусные части термостата, выполненные из пластмассы, более легки и не требуют дополнительной обработки, что снижает их стоимость.
На корпусе 1 расположены фланец 3 для соединения с рубашкой охлаждения двигателя, патрубок 4 для сообщения с радиатором (не показан) (для подсоединения отводящего шланга радиатора) и патрубок 5 для сообщения с системой отопления (не показана).
На крышке 2 расположены патрубки 6 и 7 для подсоединения подводящего шланга радиатора и шланга к «водяному» насосу соответственно. Крышка выполнена с фланцем 8, посредством которого крышка присоединяется к фланцу 3 корпуса и скрепляется болтами 9. Фланец крышки выполнен с горловиной 10, вставляемой в полость корпуса, а между фланцами размещается уплотнительное кольцо 11 для герметизации стыка. Крепление посредством соединяемых фланцев является одним из примеров разъемного соединения элементов термостата. Однако, возможны и другие варианты соединения, например, неразъемное посредством термосварки корпуса и крышки. Клеевого соединения, соединения с использованием кольцевого бандажа (типа стяжки), охватывающего фланцы, и т.д.
В корпусе 1 выполнено седло для перепускного клапана 12, который закреплен в крышке на пружинящих (упругих) лапках 13 с защелками. Перепускной клапан выполнен седлового типа с термочувствительным элементом и предназначен для изменения направления потока охлаждающей жидкости от двигателя к насосу на направление потока жидкости от двигателя к насосу через радиатор путем перекрытия канала сообщения полости корпуса с полостью крышки. Перекрытие осуществляется посадкой тарелки 14 перепускного клапана 12 в седло в корпусе 1. Тарелка 14 перепускного клапана выведена из крышки в полость корпуса ниже плоскости сопряжения фланца корпуса с фланцем крышки.
Особенностью выполнения термостата является то, что в стенке корпуса 1 выполнено гнездо 15 для размещения датчика 16 температуры охлаждающей жидкости с выводом его терморезистора 17 в зону потока охлаждающей жидкости, поступающей из двигателя в полость корпуса 1. Датчик температуры охлаждающей жидкости закреплен в гнезде быстросъемным невинтовым соединением с герметизацией посредством уплотнительного кольца 18. На фиг.1 показан один из возможных примеров исполнения быстросъемного невинтового соединения. Например, датчик выполняется с кольцевым выступом 19, а в гнездо 15 выполнено в виде патрубка небольшого диаметра с центральным сквозным отверстием в полость корпуса 1, в стенке которого выполнены две напортив друг друга расположенные прорези 20. На столбик терморезистора 17 одевается резиновое уплотнительное кольцо 18, датчик вставляется в гнездо с выводом терморезистора 17 в полость корпуса 1. Затем датчик поджимается к резиновому кольцу 17, а в прорезь с одной стороны гнезда вставляется скоба 21, концы которой выводятся через другую прорезь в гнезде. Датчик отпускается и под действием упругости кольца 17 кольцевой выступ 19 упирается в скобу, которая препятствует дальнейшему перемещению датчика в направлении от корпуса. При изъятии скобы датчик легко вынимается из гнезда. Возможны иные варианты крепления, например, чисто байонетного типа.
Особенностью термостата является то, что корпус с патрубками не теряет своей функциональности в течение всего срока службы и не подлежит ремонту и восстановлению, так как эта часть термостата не ломается. Ремонт термостата заключается в смене крышки, которая выполняется с термоэлементом в сборе. Такая крышка представляет собой выполненную из полимерного материала объемную конструкцию в виде стакана, на боковой стенке которого размещены патрубки для сообщения с радиатором и с насосом, внутри стакана расположен перепускной клапан седлового типа с термочувствительным элементом, предназначенный для изменения направления потока охлаждающей жидкости от двигателя к насосу на направление потока жидкости от двигателя к насосу через радиатор, причем крышка выполнена из стеклонаполненного полимерного материала, перепускной клапан закреплен в полости крышки защелках упругих лапок, концы которых с защелками выведены из стакана наружу, а тарелка перепускного клапана выведена из крышки наружу.
Вывод наружу из стакана лапок с защелками позволяет, разжав их, освободить крепление термоэлемента и вынуть его наружу, затем поставить новый. Таким образом, крышка в сборе является ремонтопригодным узлом термостата.
Термостат, совмещенный с датчиком температуры охлаждающей жидкости, работает следующим образом.
В момент запуска автомобильного двигателя, когда температура охлаждающей жидкости меньше 85°С, перепускной клапан 12 занимает положение, при котором охлаждающая жидкость циркулирует по малому контуру системы охлаждения, поступая от двигателя во внутреннюю полость корпуса 1, и далее через перепускной клапан 12 к патрубку, соединяющему термостат с «водяным» насосом. Проходя через внутреннюю полость корпуса, поток охлаждающей жидкости омывает терморезистор 17, передавая температуру охлаждающей жидкости терморезистору датчика температуры, соединенному с указателем температуры охлаждающей жидкости на панели управления автомобиля.
При повышении температуры охлаждающей жидкости более 85°С твердый наполнитель термочувствительного элемента плавится и, расширяясь воздействует на перепускной клапан, переводя его в другое положение, при котором поток нагретой охлаждающей жидкости направляется через внутреннюю полость корпуса 1 и патрубок отводящего шланга радиатора по большому контуру системы охлаждения, омывая при этом терморезистор 17 и передавая температуру потока охлаждающей жидкости на панель управления автомобиля.
При понижении температуры охлаждающей жидкости наполнитель термочувствительного элемента кристаллизуется и уменьшается в объеме. Под действием возвратной пружины клапан перемещается вместе с корпусом термочувствительного элемента и перепускным клапаном в обратном направлении, направляя поток охлаждающей жидкости по малому контуру системы охлаждения.
Предлагаемая конструкция термостата, совмещенного с датчиком температуры охлаждающей жидкости, имеет высокие потребительские свойства за счет сокращения мест возможной утечки охлаждающей жидкости, как при замене датчика температуры, так и при техническом обслуживании термостата и всей системы охлаждения двигателя.