Из чего состоит термостат: Термостат — Википедия – виды, устройство и принцип работы

  • 28.12.2020

Как изготавливают автомобильный термостат | РтиИваз

Как производят автомобильный термостат…

Здравствуйте уважаемые, читатели блога RtiIvaz.ru. Сегодня я хочу продолжить разговор о системе охлаждения. Автомобильный термостат расположен в системе охлаждения двигателя, между двигателем и радиатором охлаждения. Пока температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения ниже заданной рабочей температуры, термостат автомобиля перекрывает канал движения жидкости к основному радиатору. По мере прогрева двигателя охлаждающая жидкость нагревается до рабочей температуры 95-97˚С и клапан автомобильного термостата открывается, тем самым позволяя охлаждающей жидкости двигаться по большому кругу через основной радиатор.  Основной радиатор охлаждения жидкости сбрасывает часть температуры от воздушного потока и уже частично охлажденная жидкость вновь возвращается в рубашку охлаждения двигателя, тем самым спасая его от перегрева.

Как же устроен термостат автомобильный, и по какому принципу осуществляется его работа?


 Основным рабочим компонентом автомобильного термостата  является смесь воска. Когда охлаждающая жидкость нагревается, то воск начинает быстро плавиться, затем клапан термостата открывается, открывая канал для охлаждающей жидкости системы охлаждения по большому кругу. Смесь из воска при нагревании плавится достаточно быстро благодаря примеси меди, графита, алюминия.

При нагревании воска он переходит из твердого состояния в жидко образное состояние, при этом расширяясь по объему, начинает давить на штырь, который жестко связан с клапаном от того, что некуда деваться клапан приоткрывается. Тем самым происходит процесс срабатывания автомобильного термостата, приводя циркуляцию жидкости по большому кругу через основной радиатор охлаждения.

Процесс приготовления смеси из воска…


 Смешав воск с перечисленными выше примесями, его нагревают и в расплавленном состоянии заливают на специально приготовленные пресс формы. Спустя некоторое время смесь остывая, застывает. Полученные таким образом пластины воска, меди, графита и алюминия достают из разливочных пресс форм далее измельчают на мелкие гранулы.

Гранулированный воск засыпают в специальный аппарат, на подобии аппарата используемого фармакологией для приготовления различных таблеток «пилюль». Аппарат путем сдавливания прессует гранулы комбинированного воска на подобие, цилиндрических капсул.

Следующим этапам изготовления автомобильного термостата структурой производства является изготовление специальных колпачков, куда будут помещены цилиндрические капсулы воска. Для этого рабочие операторы заправляют специальную медную ленту в станок. В итоге получается отформованный полый цилиндр, напоминая форму стаканчика с внешним буртом.

Способ изготовления колпачков…


 Первоначально машина вырубает из ленты круги на подобии пятаков, из которых потом поэтапно, согласно заложенной программе станка формирует колпачки. Готовые колпачки устанавливаются на круговой конвейер, где в каждый колпачок машина помещает капсулу воска.

Затем в каждой капсуле проделывается отверстие, куда машина вставляет резиновую прокладку, изготовленную на производстве «рти» резинотехнических изделий из резиновой смеси в отверстие капсулы и закрывает ее латунной крышкой.

Далее машина под давлением прижимает колпачок, к крышке закрывая его полностью герметично.

Затем машина вставляет в отверстие крышки стальной штырь, который будет открывать, и закрывать клапан автомобильного термостата системы охлаждения. Штырь вставляется в тело, ранее запрессованной резиновой муфты находящейся в восковой капсуле.

car thermostat 300x225 Как изготавливают автомобильный термостат

Термостаты ВАЗ 2101-2115

Когда автомобильный термостат начинает работать, то расплавленный воск расширяется и сдавливает резиновую муфту, которая выдавливает стальной штырь из капсулы. Штырь, как уже говорилось выше, начинает в свою очередь давить на клапан и он открывается, заставляя тем самым термостат работать.

В процессе изготовления термостата структурой производства его нагревают до температуры его срабатывания на автомобиле, и калибровочная машина сжимает тело цилиндра до тех пор, пока штырь не поднимется из цилиндра на величину, достаточную для того, чтобы открылся клапан.

Потом откалиброванные детали поступают в машину, которая подсоединяет этот клапан с цилиндром. Тело самого клапана состоит из двух частей из нержавеющей стали. Машина укладывает их друг на друга на тонкий конец колпачка. Затем прижимает клапан к концу цилиндра и закрепляет его на широком конце.

Перед нами на видео показаны два цилиндра: слева цилиндр до установки клапана, а справа цилиндр уже с напрессованным термоэлементом. Одновременно в другой пресс закладывается лента из покрытой смазкой нержавеющей стали для штамповки фланца (верхний конец термостата). Аналогично с цилиндром машина по заданной программе штампует фланец в несколько этапов, где он в конце принимает законченную форму.

Наступает заключительный этап окончательной сборки автомобильного термостата. Сначала устанавливается стальная основа термостата, затем следом ставится стальная пружина, которая должна закрыть клапан, когда остынет охлаждающая жидкость. Следующим шагом вставляется цилиндр и сверху цилиндра надевается фланец. Клепальная машина соединяет заклепками крышки термостата воедино и одновременно с этим сглаживает края заклепок.

Далее сборочная машина устанавливает два фиксатора штыря, которые не позволят ему выпасть из резиновой прокладки. Это последняя операция по изготовлению и автомобильный термостат полностью готов к работе.

Теперь на видео происходит демонстрация работы термостата, путем его нагрева газовой горелкой, имитируя тем самым его реальную работу системой охлаждения автомобиля.

После нагрева расплавленный воск, расширяясь, выталкивает штырь наверх, а после охлаждения клапан вновь возвращается на свое первоначальное место. Таким образом, термостат машины спасает двигатель от закипания, когда вы двигаетесь по дорожным пробкам или на крутую гору, обеспечивая его сохранность от перегрева.
 Видео:

Видео выше наглядно демонстрирует не только поэтапный процесс изготовления термостата структурой производства, но и показывает на простом примере принцип его работы, расширяя знания автолюбителей о системе охлаждения двигателя к которому относится термостат машины.

Вам так же будет интересно:

Процесс регулировки клапанного механизма 2101-07

ТО системы охлаждения двс

Строение термостата

Термостат автоматически поддерживает необходимую темпе­ратуру жидкости в системе охлаждения и позволяет быстро прогреть холод­ный двигатель при пуске.

Термостат двигателя

Строение термостата двигателя:

а — жидкостного, б — с твердым наполните­лем,1 — корпус жидкостного насека; 2 – гофрированный баллон; 3 — шток; 4 — прокладка; 5 — клапан термостата, 6 — патрубок для отвода горячей жидкости; 7 — корпус термостата; 8 — кронштейн; 9 — баллон термостата;

10 — твердый наполнитель; 11 — резиновая мембрана; 12 направляющая втулка; 13 — возвратная пружина, 14 — коромысло клапана: 15 — буфер; 16 — впускной трубопровод.

Термостаты двигателей бывают жидкостные и с твердым наполните­лем, а также одно клапанные, которые ограничивают только поток жидко­сти, и двух клапанные, распределяющие поток жидкости между радиато­ром и малым кругом циркуляции жидкости. Устанавливают термостат либо на пути движения жидкости к радиатору (верхний патрубок), либо перед насосом.

Жидкостной термостат двигателя состоит из корпуса с окнами, гофрированного баллона, заполненного легко испаряющейся жидкостью — смесью дистиллированной воды и 1/3 этилового спирта и клапана. Нижняя часть бал­лона жестко соединена с кронштейном корпуса. К верхней части баллона припаян шток с клапаном. Шток может перемещаться в направляющей корпуса. Если жидкость в системе охлаждения не прогрета, то давление в сильфоне понижено и жидкость находится в сжатом состоянии (клапан закрыт). По мере прогрева системы охлаждения жидкость в сильфоне испа­ряется, давление повышается, сильфон расширяется, открывается клапан. С этого момента жидкость начинает циркулировать через радиатор. Клапан начинает открываться при температуре жидкости 70—80 градусов С не полностью открывается при температуре 85—95 градусов С.

Термостаты двигателя жидкостного типа вследствие образования микроскопиче­ских трещин в стенках сильфона и потери герметичности имеют ограни­ченный срок службы.

В настоящее время применяют термостаты двигателя с твердым наполнителем.

Они состоят из капсулы, заполненной активной массой (кристаллическим воском с медными опилками и церезином). Капсула закрыта резиновым буфером-мембраной, соединенным со штоком. Шток упирается в регули­ровочный винт, расположенный в верхней рамке термостата, кольцо кото­рой образует седло для основного клапана. Клапан и вместе с ним капсула поджимаются пружиной, которая вторым своим концом упирается в ниж­нюю рамку. При расширении активной массы шток, упирающийся в регу­лировочный винт, отжимает всю капсулу вместе с основным клапаном и открывает проход жидкости к радиатору.

Неисправности системы охлаждения

Двухконтурные системы охлаждения двигателя автомобиля

Помимо традиционных одноконтурных систем охлаждения в автомобильных двигателях могут применяться двухконтурные системы с двумя термостатами. В такой системе охлаждения предусмотрены два контура циркуляции охлаждающей жидкости. Потоки жидкости через головку цилиндров и через блок цилиндров разделены и могут иметь различные температуры. Управление этими потоками осуществляется двумя термостатами, расположенными в общем корпусе. Один из термостатов управляет потоком жидкости через блок цилиндров, а другой – через головку цилиндров. Одна третья часть жидкости направляется к цилиндрам, а остальные две трети  – к камерам сгорания в головке цилиндров. Помимо всего прочего головки цилиндров обоих двигателей охлаждаются поперечными потоками жидкости.

Контур системы охлаждения

Рис. Контур системы охлаждения:
1 – расширительный бачок; 2 – клапан перепуска отработавших газов; 3 – радиатор отопителя; 4 – термостат головки цилиндров; 5 – корпус термостата; 6 –  термостат блока цилиндров; 7 – радиатор; 8 – охладитель масла; 9 – контур охлаждения головки цилиндров; 10 – контур охлаждения блока цилиндров; 11 – жидкостный насос

При температурах охлаждающей жидкости ниже 87°C оба термостата закрыты, благодаря чему прогрев двигателя ускоряется.

При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему:

  • насос охлаждающей жидкости 11
  • головку цилиндров
  • корпус термостатов 6
  • радиатор отопителя 3
  • охладитель масла 8
  • клапан перепуска отработавших газов 2
  • расширительный бачок 1

При температурах охлаждающей жидкости от 87 до 105°C термостат 4 головки блока цилиндров открыт, а термостат 6 блока цилиндров закрыт. В результате этого температура охлаждающей жидкости в головке цилиндров стабилизируется на уровне 87°С, а в блоке цилиндров она продолжает повышаться.

При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему кроме вышеперечисленных составляющих системы охлаждения и через радиатор.

При температурах охлаждающей жидкости свыше 105°C оба термостата открыты. В результате этого температура охлаждающей жидкости в головке цилиндров стабилизируется на уровне 87°С, а в блоке цилиндров она устанавливается на уровне 105°C.

При этом охлаждающая жидкость движется по контуру, включающему дополнительно к вышеперечисленному и через блок цилиндров.

Применение двухконтурной системы охлаждения и электрического насоса имеет следующие преимущества:

  •  ускоряется прогрев блока цилиндров, охлаждающая жидкость через который не прокачивается вплоть до температуры 105°С
  •  повышенные температуры блока цилиндров способствуют снижению потерь на трение в кривошипно-шатунном механизме
  •  сниженный температурный уровень головки цилиндров обеспечивает лучшее охлаждение камер сгорания, в результате чего повышается наполнение цилиндров и снижается склонность смеси к детонации

принципы действия и виды устройств

Что такое терморегулятор, можно понять из самого его названия. Это устройство, которое контролирует температуру в определенной точке путем приведения в действие системы управления. Термостат, прежде всего, важен для работы систем отопления и кондиционирования воздуха, холодильников. Он обеспечивает экономное использование энергоресурсов – включает и отключает нагревание и охлаждение при достижении определенной температуры.

Различные виды терморегуляторов

Виды терморегуляторов

Исходя из принципа действия, термостаты делятся на два типа:

  • механические;
  • электронные.

В свою очередь, каждый тип подразделяется на подвиды.

Механические термостаты

В механических термостатах используют датчики с различной технологией срабатывания, но все они основаны на едином принципе. Чтобы понять, как работает механический терморегулятор, надо обратить внимание на физические свойства многих веществ расширяться при нагревании и сжиматься, когда их охлаждают (вода является заметным исключением, расширяясь при охлаждении). Механические термостаты используют это свойство, называемое термическим расширением.

Механический термостат

Биметаллические пластины

Принцип работы терморегулятора, наиболее часто применяющегося, состоит в использовании пластины из двух полос различных металлов, соединенных болтами.

Включение и отключение биметаллического термостата:

  1. Внешний диск устройства позволяет установить температуру, при которой оно включается и отключается;
  2. Циферблат диска подключен через цепь к датчику температуры – биметаллической пластине, которая замыкает и размыкает электроцепь, в зависимости от большего или меньшего изгиба;
  3. Биметаллическая полоса состоит из разных металлов, скрепленных вместе;
  4. Один металл расширяется меньше, чем другой при нагреве, в связи с этим пластина изгибается внутрь при поднятии температуры;
  5. Пластина – часть электроцепи, поэтому, когда полоса холодная, она прямая, и цепь замкнута. Система включена и нагревается. Нагреваясь до определенной температуры, пластина изгибается и разрывает цепь. Схема отключается.

Работа биметаллической пластины

Важно! Поскольку на расширение и сжатие пластины требуется время, датчик имеет инерцию срабатывания.

Газонаполненные датчики

Из-за медленной реакции металлов на температурные изменения разработаны альтернативные конструкции терморегуляторов. Одна из них – использование газонаполненного сильфона между парой металлических дисков. Большая площадь поверхности этих дисков позволяет им быстро реагировать на нагрев. Кроме того, они упругие и имеют гребни.

Механический термостат с газонаполненным датчиком

  1. При повышении температуры газ в междисковом пространстве расширяется и разъединяет диски. При этом тот из них, что находится внутри, нажимает на микропереключатель в средней части термостата, размыкая цепь. Нагрев прекращается;
  2. Когда температура снижается, сжимается и газ, вновь приближая диски друг к другу. Внутренний диск отдаляется от микропереключателя. Контакт замыкается, включая нагрев.

Газонаполненные терморегуляторы используются для систем отопления домов, они применялись в старых моделях автомобилей. Иногда в них используются не газы, а летучие жидкости с низкой температурой кипения. Например, разбавленный спирт.

Важно! Конкретный химический состав жидкостей подбирается, исходя из диапазона регулируемых температур.

Восковые терморегуляторы

Данный вид термостатов имеет герметичную камеру с восковой пробкой и свободно ходящим металлическим стержнем внутри. По мере повышения температуры воск расплавляется, расширяется и выталкивает стержень из этой камеры. Одновременно стержень действует на включение и отключение электроцепи. Пружина возвращает механизм на место, когда воск остывает.

Устройство воскового термостата

Восковые термостаты используются в системах управления охлаждением автомобильных двигателей, в смесителях и т. д. Термостат с простой конструкцией хорошо подходит для тяжелых условий работы внутри двигателя и отличается высокой надежностью.

На радиаторах центрального отопления устанавливают клапаны, где часто используются именно восковые термостаты. При нагреве радиатора до установленного уровня восковые регуляторы уменьшают поток воды через радиатор.

Электронные термостаты

Цифровой термостат является электронной версией механического термостата. Вместо механического датчика может быть установлен термистор – резистор, меняющий свое сопротивление по отношению к температуре, или термопара. Сигнал поступает в электронный модуль, где обрабатывается, и оттуда поступают команды на включение и отключение нагрева или охлаждения. Преимуществом электронного термостата является более точный контроль температуры.

Цифровые регуляторы бывают:

  1. Непрограммируемые. Приборы с простым набором функций, имеющие цифровой дисплей и кнопки управления для установки выбранного температурного значения;
  2. Программируемые. Устройства, представляющие собой мини-компьютер, позволяющие устанавливать дни недели, часы, временное поддержание температуры, ручную отмену и т. д.;

Программируемый терморегулятор

  1. Беспроводные. С развитием современных технологий термостатические устройства стали «умнее» и освободились от проводов. Такие приборы связаны с использованием различных порталов беспроводной связи, например, WiFi или Bluetooth. Самым распространенным является WiFi-подключение. В таких связях эффективность соединений увеличивается, и снимаются проблемы, связанные с проводкой.

Некоторые дополнительные функциональные возможности электронных устройств:

  1. Интеграция оконных контактов для снижения температуры с открытыми окнами;
  2. Координация работы нескольких радиаторов;
  3. Отдельное крепление измерительных датчиков в оптимальном месте;
  4. Дистанционное управление системой по телефону, интернету или смартфону. На значительном удалении от дома всегда можно внести корректировку в настройки;
  5. Сигнал тревоги, если температура слишком низкая или высокая. При желании владелец получает сообщение по электронной почте;
  6. Интеграция аварийных сигналов для датчиков дыма и датчиков разрыва трубы.

Кроме этого, беспроводные термостаты последнего поколения обладают приятным современным внешним видом. Они могут предоставлять подробные энергетические отчеты, доступна система голосового управления.

Беспроводной термостат

Двухзонные термостаты

Двухзонный терморегулятор позволяет одновременно управлять разными системами отопления и выполнять программирование на два жилых помещения (например, спальня и кухня, гостиная и прихожая). Возможна установка разных уровней желаемой температуры в каждой комнате или области дома.

Модель прибора обычно содержит несколько записанных программ, можно вносить и свои корректировки. Часто применяемый диапазон температур – от 7 до 30 градусов. Ступень регулирования – полградуса.

Двухзональный терморегулятор подходит почти для всех видов отопления:  электрического напольного и потолочного, газового с помощью водяных радиаторов и других систем.

Устройство состоит из нескольких элементов:

  • электронного программируемого модуля;
  • датчиков температуры;

Датчики должны быть установлены в местах, исключающих сквозняки и прямые солнечные лучи, которые могут исказить данные, передаваемые в электронный управляющий модуль.

Кроме двухзонных, существуют двухступенчатые терморегуляторы, применяемые, например, в установках кондиционирования воздуха, где требуется автоматическое управление в холодных и теплых циклах с промежуточной мертвой зоной. Электрически он состоит из двойного переключаемого контакта. Возможно его использование и для обычного контроля температуры с применением одного контакта.

Термостат 12 В

В целом электронные приборы значительно дороже механических, особенно программируемые и беспроводные устройства. Однако существует дешевый цифровой прибор, который можно использовать для простого контроля нагревания или охлаждения разных помещений и устройств. Например, применять в инкубаторах, теплицах, аквариумах, для теплого пола и т. д.

Терморегулятор на 12 В

Для питания терморегулятора 12 вольт можно использовать и сеть 220 В, но для этого его надо включить через специальный БП, с выходом 12 В постоянного тока. Второй вариант – подключить напрямую к 12-вольтовому аккумулятору. Никаких дополнительных функций у прибора нет, что сказывается на его низкой цене. Но со своим предназначением обычного температурного регулирования он справляется.

В конструкции терморегулятора – температурный датчик (терморезистор) и контроллер с переключающим устройством для выставления требуемой температуры.

Без использования терморегуляторов невозможно нормальное функционирование нагревательных и охлаждающих систем. Не имея обратной связи, они могут быть слишком энергоемкими и неспособными сохранять устойчивую температуру.

Видео

Оцените статью:

alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*