Термостат системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння

Реферат: UA 112413 U UA 112413 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Термостат належить до галузі машинобудування, зокрема до двигунобудування, а саме до засобів прискорення прогріву робочої рідини в системі охолодження двигуна внутрішнього згоряння і автоматичного підтримання її оптимальної температури в умовах змінних навантажувальних режимів його роботи і температури навколишнього середовища. Відомий, найбільш близький за суттю, термостат системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ), містить корпус, основний сильфон, жорстко зв'язаний торцем з корпусом, а другим - з рухомим фланцем з дроселюючим отвором, допоміжний клапан зі штоком і основний клапан, з'єднаний штоком з допоміжним, при цьому він оснащений зовнішнім сильфоном, охоплюючим основний сильфон і установлений з можливістю утворення між ними порожнини, заповненої рідким середовищем, допоміжним і внутрішнім, розміщеним в останньому, сильфонами з першим і другим контактними торцями і середнім рухомим фланцем з осьовою тягою, причому перші контактні торці відповідно допоміжного і внутрішнього сильфонів під'єднані до допоміжного клапана, другий контактний торець допоміжного сильфона зв'язаний з рухомим фланцем, середній рухомий фланець під'єднаний з одного боку до другого контактного торця внутрішнього сильфона, а другий - до рухомого фланця за допомогою осьової тяги (див. авторське свідоцтво СРСР №1744283, 1992 p.). Однак, недоліком відомого термостата є низькі динамічні показники, обумовлені закладеним в ньому принципом роботи, відповідно до якого регулюючий клапан дозує кількість води, що надходить через радіатор, за сигналами, пропорційними тільки змінюванню її температури, а також швидкості її змінювання, і не формує регулюючих сигналів, які надходять на виконавчий клапан, пропорційних форсованій швидкості змінювання температури. При цьому запізнююча дія виконавчого клапана збільшує час перехідного процесу із одного теплового стану на другий і викликає перегрів або переохолодження ДВЗ, особливо при роботі їх в умовах різко змінних зовнішніх навантажень, а також температур оточуючого середовища, що в результаті погіршує вихідні техніко-економічні показники як самих ДВЗ, так і машин і агрегатів, які ними приводяться, через те відомий термостат не знайшов широкого застосування. Отже, відомий термостат має низькі динамічні показники роботи і обмежену область застосування. Тому в основу запропонованого технічного рішення поставлено задачу покращити динамічні показники роботи і розширити область застосування термостата. Для розв'язання даної задачі пропонується удосконалення відомого термостата, суттєвими ознаками якого є те, що в ньому додатково установлені з'єднаний з корпусом порожнистий фланець, до одного боку якого приєднаний допоміжний сильфон, а до другого боку одним торцем - проміжний сильфон, зв'язаний протилежним торцем із спільним рухомим фланцем, з'єднаним з одними кінцями тяг, другі кінці яких - із середніми точками важелів, зв'язаних одними плечима із порожнистим фланцем, а протилежними плечима - з другим кінцем осьової тяги середнього рухомого фланця. Порожнина, утворена основним і зовнішнім сильфонами, а також корпусом і спільним рухомим фланцем, заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок сильфонів. Для перепуску легкокиплячої рідини із порожнини основного в порожнину проміжного і допоміжного сильфонів необхідного для зникнення в усталеному тепловому стані складової регулюючого сигналу, пропорційного швидкості змінювання температури води в системі охолодження ДВЗ, в спільному рухомому фланці виконаний дроселюючий перепускний отвір. В процесі роботи запропонованого термостата в перехідному процесі переміщення допоміжного клапана буде складатися із переміщення пропорційного змінюванню температури і форсованій швидкості її змінювання, а в усталеному режимі складова переміщення, пропорційна форсованій швидкості змінювання температури води, зникне і клапан буде знаходитися в положенні, що відповідає переміщенню, пропорційному тільки змінюванню температури води в системі охолодження ДВЗ. Таке технічне рішення, за рахунок залучення складової переміщення клапана пропорційної форсованій швидкості змінювання температури, дасть можливість покращити динамічні показники термостата і підвищити точність автоматичного підтримання оптимальної температури води в системі охолодження ДВЗ особливо при роботі його в умовах різко змінних навантажень. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованого термостата. Термостат системи охолодження ДВЗ містить корпус 1, з яким жорстко зв'язані торцями основний 2 і зовнішній 3 сильфони. Протилежні торці сильфонів 2, 3 також жорстко з'єднані з одним боком спільного рухомого фланця 4, до якого з другого боку приєднаний проміжний 1 UA 112413 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сильфон 5, а протилежний торець його зв'язаний з нерухомим порожнистим фланцем 6, закріпленим на корпусі 1. До фланця 6 з другого боку приєднаний одним торцем допоміжний сильфон 7, другий торець якого зв'язаний з допоміжним клапаном 8 і порожнистим штоком 9 з основним клапаном 10. З клапаном 8 одним торцем також зв'язаний внутрішній сильфон 11, другий торець якого з'єднаний із середнім рухомим фланцем 12. Фланець 12 із спільним рухомим фланцем 4 з'єднаний через систему важелів і тяг, яка включає жорстку осьову тягу 13, один кінець якої зв'язаний з фланцем 12, а другий кінець - з одними плечима важелів 14, 15, протилежні плечі яких шарнірно з'єднані із порожнистим фланцем 6, а їх середні точки через тяги 16, 17 - із спільним рухомим фланцем 4. Порожнина "а", утворена основним 2 і зовнішнім 3 сильфонами, а також корпусом 1 і спільним рухомим фланцем 4, заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок сильфонів. Порожнина "в", утворена основним сильфоном 2, корпусом 1 і спільним рухомими фланцем 4, а також порожнина "с", утворена спільним рухомим фланцем 4, середнім рухомим фланцем 12, допоміжним 7, внутрішнім сильфоном 11 і допоміжним клапаном 8, заповнені легкокиплячою рідиною. Для перепуску легкокиплячої рідини із порожнини "в" в порожнину "с", необхідного для забезпечення зникнення з певною швидкістю в усталеному тепловому стані складової регулюючого сигналу, пропорційного форсованій швидкості змінювання температури води в системі охолодження ДВЗ, в спільному рухомому фланці 4 виконаний дроселюючий перепускний отвір 18. Запропонований термостат працює наступним чином. При різкому підвищенні температури в системі охолодження ДВЗ, спричиненому, наприклад, різким збільшенням на нього навантаження, через наявний термічний опір в порожнині "а", нагрівання легкопиплячої рідини, а отже, її тиск в порожнині "в" буде зростати повільніше, ніж в порожнині "с". В результаті підвищення тиску в порожнині "с" допоміжний клапан 8 буде переміщатися догори з певною швидкістю і на величину, пропорційну змінюванню температури води в системі охолодження. При цьому, через нижчий тиск легкокиплячої рідини в порожнині "в", нижній рухомий фланець 4 буде переміщатися також догори, але з порівняно меншою швидкістю, ніж допоміжний клапан 8, притримуючи через тягу 13, важелі 14, 15 і тяги 16, 17 зв'язаний з ним середній рухомий фланець 12, підвищуючи цим у порожнині "с" тиск легкокиплячої рідини ще на додаткову величину, забезпечуючи допоміжному клапану 8, також догори, ще додаткове переміщення, яке буде пропорційне форсованій, завдяки підсиленню системою важелів і тяг швидкості переміщення середнього рухомого фланця 12, швидкості змінювання температури охолоджуваної води в системі охолодження. Таким чином, в перехідному процесі підвищення температури води в системі охолодження, відбудеться додавання двох переміщень, тобто переміщення як допоміжного 8, так і основного 10 клапана від змінювання температури, буде складатися із переміщення, викликаного підвищенням температури води (переміщенням допоміжного клапана 8 завдяки пропорційному нагріванню легкокиплячої рідини в порожнині "с" і пропорційного збільшення через це тиску в ній) і переміщення, викликаного підвищеною швидкістю (форсованою першою похідною, обумовленою різними швидкостями руху поршнів 4,12) змінювання температури води і додатковим збільшенням через те тиску в сильфонах 5,7. Однак, в міру вирівнювання температури легкокиплячої рідини (при стабілізації температури води в системі охолодження), а отже, її тиску в порожнинах "в", "с", віддаль між рухомим поршнем 4 і допоміжним клапаном 8 зменшиться. В результаті підніметься як рухомий поршень 4, так і зв'язаний з ним, тягою 13, важелями 14, 15 і тягами 16, 17, середній рухомий поршень 12, збільшуючи при цьому об'єм порожнини "с", а отже, понижуючи тиск в ній легкокиплячої рідини на величину, пропорційну складовій форсованій швидкості змінюванню температури води в системі охолодження. Останнє обумовить зникнення складової переміщення як допоміжного 8, так і основного 10 клапанів, пропорційної форсованій швидкості підвищення температури води в системі охолодження, і клапани будуть знаходитись в положенні, що відповідає переміщенню, пропорційному тільки підвищенню температури води в системі охолодження ДВЗ. При різкому зниженні температури води в системі охолодження, через різке зменшення на нього навантаження, запропонований термостат буде працювати аналогічно, але лише з тією різницею, що вихідні переміщення його рухомих деталей будуть направлені у протилежний бік. І по мірі вирівнювання температури легкокиплячої рідини і її тиску в порожнинах "в", "с", також зникне складова переміщення як допоміжного 8, так і основного 10 клапанів, але вже пропорційна форсованій швидкості пониження температури води, і тоді клапани будуть 2 UA 112413 U 5 10 15 знаходитися в положенні, що відповідає переміщенню, пропорційному тільки вже зниженню температури води в системі охолодження. Застосування запропонованого термостата системи охолодження ДВЗ, в порівнянні з відомим, дасть можливість: - підвищити швидкодію спрацювання клапанів і тим самим зменшити час перехідних процесів і стабілізації теплового стану, а також зменшити діапазон граничного відхилення температури води і цим забезпечити кращі умови прогріву і захисту ДВЗ від перегріву і переохолодження; - підвищити вихідні техніко-економічні показники, надійність і довговічність ДВЗ, а також виробність машин і агрегатів, які ними приводяться, за рахунок більшої точності підтримання оптимального теплового стану в умовах змінних навантажувальних і швидкісних режимів їх роботи; - зменшити викиди токсичних речовин з відпрацьованими газами ДВЗ і тим самим зменшити забруднення ними довкілля за рахунок покращення при оптимальному тепловому стані процесу згоряння робочої суміші в їх циліндрах; - розширити область застосування термостата завдяки покращенню його динамічних показників роботи і підвищенню ефективності оснащених ним ДВЗ, а також машин і агрегатів, які ними приводяться, що в загальному дасть народному господарству певний економічний ефект. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Термостат системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння, що містить корпус, основний сильфон, жорстко зв'язаний одним торцем з корпусом, а другим торцем - з рухомим спільним фланцем з дроселюючим перепускним отвором, зовнішній сильфон, охоплюючий основний сильфон і утворюючий з ним порожнину, заповнену середовищем з меншим коефіцієнтом теплопровідності матеріалу стінок сильфонів, середній рухомий фланець, з'єднаний з одним кінцем осьової тяги, приєднаної до спільного рухомого фланця, допоміжний і розміщений в ньому внутрішній сильфони, з яких допоміжний сильфон зв'язаний одним торцем із спільним рухомим, а внутрішній сильфон - із середнім рухомим фланцями, а їх протилежні торці - з допоміжним клапаном зі штоком, з'єднаним з основним клапаном, який відрізняється тим, що в ньому додатково установлені з'єднаний з корпусом порожнистий фланець, до одного боку якого приєднаний допоміжний сильфон, а до другого одним торцем - проміжний сильфон, зв'язаний протилежним торцем із спільним рухомим фланцем, з'єднаним з одними кінцями тяг, другі кінці яких - із середніми точками важелів, зв'язаних одними плечима із порожнистим фланцем, а протилежними - з другим кінцем осьової тяги середнього рухомого фланця внутрішнього сильфона. 3 UA 112413 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4