ТЕРМОСТАТНЫЙ УЗЕЛ С БЫСТРЫМ ВРЕМЕНЕМ СРАБАТЫВАНИЯ

Область техники
Данная полезная модель относится к термостатному узлу для охлаждающих циркуляционных систем двигателей внутреннего сгорания для стабилизации температуры охлаждающей жидкости в диапазоне, соответствующем конструкции двигателя.
Уровень техники
В двигателях внутреннего сгорания с жидким охладителем, избыточное нагревание, которое возникает за счет сгорания топлива, переносится посредством охлаждающей жидкости, которая циркулирует по каналам в блоке цилиндров и головке блока цилиндров. За счет этого двигатель может работать в нужном температурном диапазоне. На сегодняшний день, снижение общих выбросов вредных газов в окружающую среду из двигателей внутреннего сгорания является одной из наибольших проблем конструкции вследствие нормативных документов, которые год от года снижают норму допустимых выбросов. В фазах, в которых двигатели функционируют с иными температурами, чем предусмотренный температурный диапазон, двигатели выпускают вредные газы с высокими значениями уровня выброса. По этой причине для того, чтобы обеспечить функционирование двигателя в правильном температурном диапазоне, стабилизация температуры охлаждающей жидкости и температуры двигателя помогает эффективному сжиганию топлива и снижению высвобождения выбросов вредных газов. Поэтому стабилизация температуры двигателя составляет важную проблему исследований конструкций с целью уменьшения норм выброса вредных газов.
Термостаты воскового типа являются наиболее обычным решением современных двигателей для удерживания двигателя в должном температурном диапазоне. Их принцип работы основан на расширении воскового соединения по мере повышения температуры. Восковое соединение заполнено внутри восковой капсулы, при этом оно приводит в движение днище поршня восковой капсулы, расширяясь за счет повышения температуры, при этом данный механизм называется термоактуатор (или восковой актуатор). Данное расширение вызывает открывание клапана, которое варьирует в соответствии с конструкцией термостата.
Сгорание в двигателе вызывает избыточное нагревание двигателей и, следовательно, охлаждающей жидкости в термостате. Восковое соединение, сжимаемое внутри ограниченного объема в термоактуаторе, расширяется. Расширение воска составляет прямолинейное движение поршня. Прямолинейное движение поршня открывает клапан, который ориентирует поток охлаждающей жидкости в сторону радиатора с целью снижения температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя.
Передача тепла из двигателя в восковое соединение через охлаждающую жидкость и расширение воскового соединения занимает время, которое называется Время Срабатывания Термостата. В течение данного периода температура двигателя сохраняет увеличивающуюся тенденцию, поскольку термостатный клапан еще не открыт и не пускает поток охлаждающей жидкости в радиатор для охлаждения. В течение данного временного периода срабатывания температура двигателя выше, чем правильная температура работы двигателя, эффективность сгорания топлива является более низкой, а двигатель вынужден работать в условиях повышенной температуры, далекой от конструктивной.
При окончании времени срабатывания, термостатный клапан обеспечивает возможность протекания охлаждающей жидкости в направлении радиатора, при этом температура охлаждающей жидкости, а, следовательно, двигателя, падает до указанного расчетного температурного диапазона. Когда температура охлаждающей жидкости падает ниже, чем указанная расчетная температура, термостатный клапан начинает двигаться назад в закрытое положение, по причине сжатия воскового соединения после временного периода срабатывания. Термостатный клапан приходит в закрытое положение и останавливает циркуляцию охлаждающей жидкости в сторону радиатора, при этом охлаждающая жидкость начинает нагреваться. Однако, в течение данного временного периода срабатывания температура двигателя является более низкой, чем надлежащая температура работы двигателя, эффективность сгорания топлива является более низкой, двигатель вынужден работать при более низкой температуре, чем конструктивная.
В случае, когда данный поток охлаждающей жидкости находится вне контакта с восковым сосудом термостатного клапана, вследствие задержки переноса тепла, период срабатывания термостатного клапана занимает продолжительное время. Повышающаяся температура нагревает воск опосредованно или с запозданием, следовательно, термостатный клапан открывается поздно. В противоположной ситуации, пока клапан открыт, в случае, когда температура охлаждающей жидкости ниже, чем эффективный температурный диапазон двигателя: температура воска также падает вниз с запозданием вследствие непрямой передачи тепла. Клапан закрывается с опозданием, и это вызывает более низкую температуру двигателя. В конструкциях данного типа, сохранение и стабилизация температуры охлаждающей жидкости двигателя в эффективном температурном диапазоне не всегда достигается, вследствие данной непрямой передачи тепла воску термостатного клапана.
В полезной модели, для быстрой передачи тепла между воском и охлаждающей жидкостью, имеется проход для охлаждающей жидкости, окружающий восковую капсулу, который обеспечивает возможность протекания охлаждающей жидкости через данный проход, имеется небольшое отверстие (приблизительно 2 мм). За счет этого поток охлаждающей жидкости из блока цилиндров всегда находится в контакте с восковой капсулой, а воск будет подвергаться воздействию температуры, такой же, как температура блока цилиндров. Это гарантирует, что открывающее и закрывающее движения термостатного клапана происходят согласно реальным температурам блока цилиндров.
Описание фигур
Данная полезная модель подробно объясняется с помощью следующих фигур. Фигуры представляют собой только пример. На этих фигурах:
Фигура 1 - 3D изображение модели узла.
Фигура 2 - изображение в поперечном сечении модели (поперечное сечение А-А).
Фигура 3 - вид модели сверху.
Фигура 4 - изображение в поперечном сечении модели (поперечное сечение В-В).
Фигура 5 - пример применения полезной модели: закрытое положение термостатного клапана.
Фигура 6 - пример применения полезной модели: открытое положение термостатного клапана.
Фигура 7 - изображение в поперечном сечении (С-С) применения, показывающее поток охлаждающей жидкости.
Фигура 8 - изображение в поперечном сечении (D-D) применения, показывающее вид сверху прохода для охлаждающей жидкости.
Описание ссылочных позиций
1 Термоактуатор (содержащий воск, восковую капсулу, поршень)
2 Уплотнение
3 Клапан
4 Рама
5 Пружина
6 Крышка
7 Корпус
8 Проход для охлаждающей жидкости
9 Отверстие
Описание полезной модели
Восковое соединение наполнено внутри восковой капсулы, при этом оно приводит в движение днище поршня восковой капсулы, расширяясь под действием температуры, при этом данный механизм называется термоактуатор (1), расширение и сжатие воскового соединения внутри капсулы за счет изменения температуры порождает прямолинейное движение поршня термоактуатора (1), днище которого расположено на корпусе (7) по вертикальной оси вверх или вниз. Термоактуатор (1) установлен на штырях внутри канавки клапана (3), таким образом чтобы они двигались вместе. Движение термоактуатора открывает и закрывает клапан (3). На клапане (3) имеется уплотнение (2) для преграждения протекания охлаждающей жидкости из блока цилиндров в радиатор между клапаном (3) и корпусом (7), когда клапан находится в закрытом положении (фиг.5).
Клапан (3) направляется внутри рамы (4) с помощью бегунков на раме (4). Клапан (3) совершает осевое движение с термоактуатором (1) внутри рамы (4). Поршень термоактуатора (1) расположен на корпусе (7), а рама расположена на крышке (6) (фигуры 5-6-7).
В полезной модели имеется проход (8) между термоактуатором (1) и клапаном (3) для охлаждающей жидкости. Отверстия (9) создают поток, постоянно окружающий термоактуатор (1) от блока цилиндров до радиатора на двигателе. Поскольку поток охлаждающей жидкости окружает термоактуатор (1), передача тепла осуществляется непосредственно на термоактуатор (1) (фигура 7). Повышающаяся температура охлаждающей жидкости нагревает восковое соединение внутри термоактуатора (1), расширение воскового соединения внутри термоактуатора двигает поршень, а он открывает клапан (3) без позднего времени срабатывания (фигура 6). Открывание клапана (3) создает проход для охлаждающей жидкости между клапаном (3) и корпусом (7) в радиатор от блока цилиндров для охлаждения охлаждающей жидкости в радиаторе.
В случае падения температуры охлаждающей жидкости, восковое соединение теряет объем внутри восковой капсулы, а пружина форсирует закрывание клапана (3).