УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ДАТЧИКА ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ НА СТЕНКЕ КОРПУСА (ВАРИАНТЫ), ГНЕЗДО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ДАТЧИКА ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ (ВАРИАНТЫ) И ДАТЧИК ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ (ВАРИАНТЫ)

Настоящая полезная модель относится к машиностроению и касается конструкции узла крепления датчика цилиндрической формы в системах, содержащих жидкую или газообразную среду с параметрами давления и температуры, отличающимися относительно окружающей среды. Кроме того, в рамках настоящей полезной модели рассматривается конструкция датчика температуры жидкой или газообразной среду, помещенной в замкнутый или открытый объем, ограниченный стенками.
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).
Недостаток данного решения заключается в неоптимизированной схеме размещения и выполнения узла крепления датчика термостата. Так, выполнение корпуса термостата из металла приводит к повышенной теплопередаче в окружающую среду, и, следовательно, к опосредованному влиянию на режим функционирования самого датчика, показания которого уже определяются не только температурой жидкости, а суммарной температурой жидкости и корпуса перегретого термостата. Следовательно, целесообразно произвести замену материала корпуса и крышки термостата на современные материалы, позволяющие снизить влияние температуры корпуса на показания датчика. 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.
Известен узел крепления датчика температуры охлаждающей жидкости в корпусе термостата, представляющий собой посадочное гнездо с элементами прикрепления датчика, который выполнен в виде тела цилиндрической формы со стороны размещения чувствительного элемента, к которому прикреплен корпус с контактными выводами для электрического соединения, кольцевое утолщение на теле цилиндрической формы со стороны его соединения с корпусом и механизм соединения с посадочным гнездом, выполненный в виде винтовой резьбы, ответной винтовой резьбе в горловине корпуса термостата (CN 102052141, F01P 7/16, F02B 29/04, опубл. 11.05.2011). Данное решение принято в качестве прототипа для всех заявленных объектов.
Недостаток данного решения заключается в том, что в качестве механизма крепления датчика в корпусе используется резьбовое соединение, особенностью которого является то, что при постоянно меняющемся температурном режиме происходит закипание резьбового соединения, что затрудняет проведение замены отработавшего датчика на новый и разрушает саму резьбу (нарушается ее геометрия). В результате этого герметизация узла крепления полностью становится зависимой от надежности уплотнения и степени затяжки резьбы. Но увеличение затяжки приводит к чрезмерной деформации уплотняющего элемента, при которой он начинает разрушаться и теряет возможность упругой реакции на расширение. Так как охлаждающая жидкость агрессивна, то ее прямое воздействие на уплотнение и резьбовое соединение постепенно разрушает этот узел. Использование резьбового соединения требует наличия металлического участка с резьбой на датчике и такого же участка в горловине или выполнение корпуса термостата из металла. В этом случае сильно удорожается изготовление датчика и проявляется негативные последствия, описанные применительно к первому аналогу.
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 датчик температуры жидкости или газа представляет собой тело цилиндрической формы со стороны размещения чувствительного элемента, к которому прикреплен корпус с контактными выводами для электрического соединения, кольцевое утолщение на теле цилиндрической формы со стороны его соединения с корпусом и механизм соединения с посадочным гнездом, выполненный в виде, по крайней мере, двух радиально расположенных на корпусе выступов секторной формы, между которыми в окружном направлении на корпусе выполнены радиальные выступы шириной меньшей ширины выступов секторной формы.
Технический результат достигается так же за счет того, что датчик температуры жидкости или газа представляет собой тело цилиндрической формы со стороны размещения чувствительного элемента, к которому прикреплен корпус с контактными выводами для электрического соединения, кольцевое утолщение на теле цилиндрической формы со стороны его соединения с корпусом и механизм соединения с посадочным гнездом, выполненный в виде по крайней мере двух радиально расположенных на корпусе выступов секторной формы, между которыми в окружном направлении на корпусе выполнены радиальные выступы шириной меньшей ширины выступов секторной формы, а на каждом выступе секторной формы со стороны механизм соединения выполнен дополнительный выступ, направленный вдоль оси тело тела цилиндрической формы.
Технический результат достигается так же за счет того, что гнездо для крепления датчика цилиндрической формы представляет собой горловину на наружной поверхности стенки трубчатого элемента или емкости или корпуса, с другой стороны стенки омываемой жидкостью, напротив сквозного отверстия в этой стенке, выполненного меньше внутреннего диаметра горловины, при этом в стенке горловины выполнены расположенные напротив друг друга протянутые в окружном направлении прорези, в стенке горловины выполнена кольцевая впадина на уровне прорезей и осевые вырезы секторной формы, протянутые от края горловины до уровня кольцевой впадины.
Технический результат достигается так же за счет того, что гнездо для крепления датчика цилиндрической формы представляет собой горловину на наружной поверхности стенки трубчатого элемента или емкости или корпуса, с другой стороны стенки омываемой жидкостью, напротив сквозного отверстия в этой стенке, выполненного меньше внутреннего диаметра горловины, при этом в стенке горловины выполнены расположенные напротив друг друга протянутые в окружном направлении прорези, в стенке горловины выполнена кольцевая впадина на уровне прорезей, осевые вырезы секторной формы, протянутые от края горловины до уровня кольцевой впадины, и впадина на стенке каждой прорези.
Технический результат достигается так же за счет того, что узел крепления датчика цилиндрической формы на стенке корпуса представляет собой горловину на наружной поверхности этой стенки напротив сквозного отверстия в этой стенке, выполненного меньше внутреннего диаметра горловины, в которой выполнены расположенные напротив друг друга протянутые в окружном направлении прорези, выполнена кольцевая впадина на уровне прорезей, и осевые вырезы секторной формы, протянутые от края горловины до уровня кольцевой впадины, а ответные элементы прикрепления на датчике цилиндрической формы представляют собой упругое кольцо, размещенной в горловине в зоне сквозного отверстия в стенке корпуса, по количеству прорезей в горловине радиально расположенные на корпусе датчика выступы секторной формы, предназначенные для размещения в осевых вырезах секторной формы горловины, перемещения вдоль них до сжатия упругого кольца и размещения в кольцевой впадине при повороте корпуса датчика на угол до выхода выступов секторной формы из осевых вырезов секторной формы горловины, и выполненные между выступами секторной формы в окружном направлении радиальные выступы шириной меньшей ширины выступов секторной формы, предназначенные для позиционирования выступов секторной формы относительно стенки горловины.
Технический результат достигается так же за счет того, что узел крепления датчика цилиндрической формы на стенке корпуса представляет собой горловину на наружной поверхности этой стенки напротив сквозного отверстия в этой стенке, выполненного меньше внутреннего диаметра горловины, в которой выполнены расположенные напротив друг друга протянутые в окружном направлении прорези, выполнена кольцевая впадина на уровне прорезей, имеющая на стенке в зоне каждой прорези радиальную впадину, и осевые вырезы секторной формы, протянутые от края горловины до уровня кольцевой впадины, а ответные элементы прикрепления на датчике цилиндрической формы представляют собой упругое кольцо, размещенной в горловине в зоне сквозного отверстия в стенке корпуса, по количеству прорезей в горловине радиально расположенные на корпусе датчика выступы секторной формы с дополнительным выступом каждый, предназначенные для размещения в осевых вырезах секторной формы горловины, перемещения вдоль них до сжатия упругого кольца и размещения в кольцевой впадине при повороте корпуса датчика на угол до выхода выступов секторной формы из осевых вырезов секторной формы горловины и попадания дополнительного выступа во впадину на стенке кольцевой прорези, и выполненные между выступами секторной формы в окружном направлении радиальные выступы шириной меньшей ширины выступов секторной формы, предназначенные для позиционирования выступов секторной формы относительно стенки горловины.
Технический результат достигается так же за счет того, что узел крепления датчика цилиндрической формы на стенке корпуса, представляющий собой горловину на наружной поверхности этой стенки напротив сквозного отверстия в этой стенке, выполненного меньше внутреннего диаметра горловины, в которой выполнены расположенные напротив друг друга протянутые в окружном направлении прорези, выполнена кольцевая впадина на уровне прорезей, и осевые вырезы секторной формы, протянутые от края горловины до уровня кольцевой впадины, а ответные элементы прикрепления на датчике цилиндрической формы представляют собой упругое кольцо, размещенной в горловине в зоне сквозного отверстия в стенке корпуса, по количеству прорезей в горловине радиально расположенные на корпусе датчика выступы секторной формы, предназначенные для размещения в осевых вырезах секторной формы горловины, перемещения вдоль них до сжатия упругого кольца и размещения в кольцевой впадине при повороте корпуса датчика на угол до выхода выступов секторной формы из осевых вырезов секторной формы горловины, выполненные между выступами секторной формы в окружном направлении радиальные выступы шириной меньшей ширины выступов секторной формы, предназначенные для позиционирования выступов секторной формы относительно стенки горловины, и кольцо в виде втулки с фланцем и пружинящими лапками вдоль втулки, устанавливаемое в горловину в зазор между радиальными выступами, шириной меньшей ширины выступов секторной формы корпуса датчика, до защелкивания указанных лапок со стенкой кольцевой прорези.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - общий вид датчика и гнезда для него на стенке термостата по первому варианту исполнения;
фиг.2 - вид на узел крепления со стороны клеммной части датчика, первый вариант исполнения;
фиг.3 - положение датчика при вводе его в горловину, до сжатия упругого кольца, первый вариант исполнения;
фиг.4 - положение выступов секторной формы датчика в ответных по форме впадинах горловины, первый вариант исполнения;
фиг.5 - положение выступов секторной формы датчика в кольцевом пазу горловины после поворота датчика, первый вариант исполнения;
фиг.6 - общий вид датчика и гнезда для него на стенке термостата по второму варианту исполнения;
фиг.7 - показана фиксация датчика за счет защелкивания выступа во впадине по второму варианту исполнения;
фиг.8 - общий вид дополнительно детали в виде втулки с фланцем;
фиг.9 - положение дополнительно детали в узле крепления третьему варианту исполнения.
Согласно настоящей полезной модели предлагается новая конструкция узла быстросъемного крепления датчика на корпусе прибора.
Для этой цели датчик температуры жидкости или газа представляет собой тело цилиндрической формы со стороны размещения чувствительного элемента, к которому прикреплен корпус с контактными выводами для электрического соединения, кольцевое утолщение на теле цилиндрической формы со стороны его соединения с корпусом и механизм соединения с посадочным гнездом, выполненный в виде, по крайней мере, двух радиально расположенных на корпусе выступов секторной формы, между которыми в окружном направлении на корпусе выполнены радиальные выступы шириной меньшей ширины выступов секторной формы. Кроме того, в таком датчике на каждом выступе секторной формы со стороны механизм соединения может быть выполнен дополнительный выступ, направленный вдоль оси тело тела цилиндрической формы.
Такой датчик цилиндрической формы устанавливается в гнездо, которое представляет собой горловину на наружной поверхности стенки трубчатого элемента или емкости или корпуса, в котором с другой стороны эта стенка омывается жидкостью или газом. Горловина формируется напротив сквозного отверстия в этой стенке, которое выполняется меньше внутреннего диаметра горловины. В стенке горловины выполнены расположенные напротив друг друга протянутые в окружном направлении прорези, в стенке горловины выполнена кольцевая впадина на уровне прорезей и осевые вырезы секторной формы, протянутые от края горловины до уровня кольцевой впадины.
Если используется датчик с дополнительным выступом на каждом выступе секторной формы, то на стенке каждой прорези выполняется ответный выступ.
Ниже рассматривается конкретный пример исполнения первого варианта исполнения узла крепления датчика температуры охлаждающей жидкости в термостате (фиг.1-5).
Для этого варианта исполнения датчик представляет собой цилиндрической формы тело (фиг.1), состоящее из цилиндрической формы наконечника 1, являющегося терморезистором и выполненным в виде стержня или цилиндрической формы оболочки с кольцевым утолщением 2, к которому прикреплен корпус 3, выполненный с элементами присоединения проводов (выводы) или в виде клеммного элемента 4 для присоединения к ответной клемме с проводами. На корпусе между кольцевым утолщением 2 и клеммным элементом 4 выполнены элементы закрепления 5 датчика в гнезде стенки термостата. Элементы закрепления датчика выполняют функцию запорной части. На терморезистор надевается резиновое кольцо 6. Элементы крепления 5 включают в себя размещенные на корпусе 3 радиально направленные, по крайней мере, два секторной формы выступа 7, между которыми в окружном направлении на корпусе выполнены радиальные выступы 8 шириной меньшей ширины выступов секторной формы. Эти выступы 8 расположены в зоне кольца, диаметр которого несколько меньше, на величину зазора 9, внутреннего диаметра метра горловины. Таким образом, когда датчик вставляется в горловину, эти выступы 8 позиционируют положение датчика вдоль продольной оси горловины и относительно внутренней поверхности стенки горловины.
Гнездо на стенке термостата выполнено в виде небольшого патрубка или горловины 10, в стенке которого выполнены расположенные напротив друг друга сквозные прорези 11 длиной в окружном направлении, большей длины в этом же направлении секторной формы каждого выступа 7 (превышение длины показано поз.12). В стенке горловины так же выполнена кольцевая впадина 13 на уровне прорезей 10 и осевые вырезы 14 секторной формы, протянутые от края горловины до уровня кольцевой впадины. Таким образом, выступ 7 секторной формы может быть помещен в осевой вырез 14 (фиг.4), утоплен до кольцевой прорези и повернут в этой прорези (фиг.5). Крепление фиксируется за счет трения контактируемых поверхностей в результате поджатия элементов упругой компонентой уплотнительного резинового кольца 6.
Датчик устанавливается в цилиндрическую горловину 10 с помощью запорной части его корпуса 3, взаимодействующей с горловиной. Фиксированное положение корпуса датчика в горловине 10 достигается после помещения запорной части корпуса внутрь горловины, сжатием упругого элемента 6 и последующим поворотом в одну сторону на угол сектора взаимодействия. Направление поворота назначается конструктивно. Секторы взаимодействия образуют парами чередующиеся последовательно радиальные выступы 7 и впадины 14 на корпусе датчика и горловине. Количество пар выступы 7 и впадины 14 для каждой из сторон одинаково и должно быть не менее двух. Диаметр радиальных впадин 14 горловины является опорным для диаметра радиальных выступов 7 на корпусе датчика. Глубина радиальных впадин 14 горловины вдоль оси сборки имеет величину больше высоты радиальных выступов 7 на корпусе датчика. Секторы радиальных выступов горловины в угловом направлении поворота датчика на высоту радиальных выступов запорной части корпуса датчика 2 имеют освобождение в виде сквозных радиальных окон на большую часть углового размера секторов. Освобождение совпадает по уровню с глубиной впадин. Оставшаяся меньшая часть углового размера секторов служит ограничительным упором для конца поворота запорной части корпуса датчика.
Крепление датчика в горловине осуществляется следующим образом.
Секторы горловины с диаметром радиальных впадин совмещаются с секторами запорной части корпуса датчика с диаметром выступов. Корпус датчика помещается внутрь горловины секторами своих радиальных выступов 7 на глубину радиальных впадин 14 горловины 10 до упора в ступень диаметра горловины, равной диаметру радиальных выступов горловины. При этом происходит сжатие упругого элемента 6 в виде уплотнительного кольца нагрузкой вдоль оси сборки. После этого выполняется поворот датчика в одну сторону. Радиальные секторные выступы запорной части корпуса датчика заводятся под козырьки окон радиальных выступов горловины. Вращение происходит до упора в оставшуюся меньшую часть углового размера секторов радиальных выступов горловины. После этого осевая нагрузка снимается.
При таком креплении датчик в горловине удерживается трением и поджатием кольцом 6.
Для повышения надежности крепления и исключения самораскрытия на выступах 7 секторной формы выполняются дополнительные выступы 15, а в стенке прорези в горловине выполняется впадина 16, ответная выступу (фиг.6 и 7). Высота выступов 15 соизмерима с величиной деформации упругого элемента 6. Высота радиальных прорезей 11 выполнена большей, чем по первому варианту, на высоту выступов 15 на гранях радиальных выступов 7 корпуса датчика. Крепление датчика в горловине осуществляется по описанному принципу для первого варианта исполнения. Но после поворота корпуса датчика, упором является совпадение указанных выступов 15 и впадин 16 с эффектом защелкивания. После чего осевая нагрузка также снимается.
Возможен вариант исполнения узла крепления по первому или по второму вариантам с использованием с применением дополнительной детали (фиг.8, 9) в виде кольца, представляющего собой втулку 17 с фланцем 18 и пружинящими лапками 19 вдоль стенки 20 втулки. Втулка 17 устанавливается в горловину в зазор 9 между радиальными выступами, шириной меньшей ширины выступов секторной формы корпуса датчика, до защелкивания указанных лапок 19 со стенкой кольцевой прорези. Эта деталь предназначена для исключения саморазборки, а также защиты от попадания в посадочное место датчика посторонних тел.
Настоящая полезная модель промышленно применима, позволяет обеспечить быстросъемное крепление датчика на корпусе прибора.