Система охлаждения | Спецтехника

Термостат ТС-107

На дизеле СМД-66 установлены два термостата ТС-107 в одной коробке, отлитой из алюминиевого сплава. Они необходимы для поддержания стабильного теплового режима при различных нагрузках и различных температурах окружающего воздуха, а также сокращения времени прогрева дизеля.

Термостаты установлены в верхнем бачке радиатора. Совместная установка их в одной коробке предотвращает перегрев одного из блоков цилиндров и задир поршней при случайном зависании основного клапана любого из термостатов.

Термостат представляет собой неразъемный узел.

Рис. Термостат:

1 — нижняя стойка; 2 — пружина клапана; 3 — основной клапан; 4 — держатель; 5 — гайка; 6 — колпачок; 7 — поршень; 8 — корпус термостата; 9 — резиновая вставка; 10 — наполнитель; 11 — баллон; 12 — пружина перепускного клапана; 13 — нижняя гайка; 14 — перепускной клапан.

К корпусу 8 (рис.) прикреплена нижняя стойка 1, в центральном отверстии которой может свободно перемещаться баллон 11. Основной клапан 3 закреплен на баллоне и закрывает отверстие в корпусе с помощью пружины 2.

С нижней стороны баллона установлен перепускной клапан 14, который упирается в гайку 13 и поджимается к ней пружиной 12, а внутри — поршень 7 в резиновой вставке. Пространство между вставкой 9 и баллоном заполнено специальным наполнителем 10 — смесью церезина с алюминиевым порошком, имеющей высокий коэффициент объемного расширения.

При пуске дизеля, когда вода еще не прогрелась, основной клапан закрыт. Вода, поступающая из головок цилиндров, через отверстие под перепускным клапаном в коробке термостатов направляется в водяной насос, минуя радиатор.

При температуре воды 77 … 83 °С наполнитель 10, нагреваясь, расширяется и давит на вставку 9, которая, в свою очередь, воздействует на поршень 7, закрепленный в держателе 4. При усилии давления на поршень, превышающем усилие пружины 2, баллон перемещается вниз. Между корпусом и основным клапаном появляется кольцевой зазор, через который вода частично направляется в радиатор. Когда температура достигает 90 … 95 °С, баллон, продолжая движение вниз, перепускным клапаном 14 перекрывает отверстие в коробке термостатов и вода полностью направляется в радиатор. [Трактор ДТ-175С. Шевчук В.П. и др. 1988 г.]

Термостат ТС-6

Для автоматической регулировки температуры воды служит термостат ТС-6 (рис. 1).

Рис. 1. Термостат:

1 — основной клапан; 2 — направляющая планка; 3 — вспомогательный клапан; 4 — корпус; 5 — сильфон; 6 — обойма; 7 — крышка; 8 — стержень.

Он имеет корпус 4, верхний торец которого служит седлом для основного клапана 1. На боковой поверхности корпуса имеются два окна для прохода воды. Сильфон 5 изготовлен из латунной тонкостенной трубы. К нижнему торцу сильфона припаяна обойма 6 с направляющей планкой 2, а к верхнему — крышка 7 с закрепленным в ней стержнем 8. Основной клапан представляет собой конус с резьбовым отверстием в вершине и двумя отверстиями диаметром 1,5 мм. Через малые отверстия выходит воздух из системы охлаждения при заполнении ее водой. Клапан прижимается к корпусу пружинящим усилием сильфона.

Вспомогательный клапан 3 насажен на стержень 8 и припаян к крышке сильфона; к стержню клапан припаивают после заполнения сильфона легко испаряющейся жидкостью и его регулировки. На внутренней конической поверхности клапана расположены два отверстия для прохода воды.

При полном открытии основного клапана 1 каналы, расположенные в корпусе 4 термостата, перекрываются наружной конической поверхностью вспомогательного клапана 3.

Действие термостата основано на свойстве жидкости испаряться при повышении температуры. При этом давление в сильфоне возрастает и верхняя крышка со стержнем и клапанами поднимается вверх, открывая основной клапан и перекрывая вспомогательным клапаном перепускные каналы в корпусе термостата. Клапан начинает открываться при температуре воды 70°. Полностью он открывается при температуре 83°±3°. Полный рабочий ход клапанов равен 9±0,5 мм.

Термостат 5 (рис. 2) смонтирован в литой коробке, состоящей и корпуса 1 и патрубка 2.

Рис. 2. Установка термостата:

2 — корпус; 3 — патрубок; 3 и 4 — прокладки; 5 — термостат.

Корпус имеет горизонтальный фланец с отверстием для установки термостата в полости корпуса и вертикальный — для крепления к головке цилиндра. В вертикальном фланце проделано окно для поступления воды из головки цилиндра в корпус и отверстие (не указанное на чертеже) для прохода воды из патрубка в водяной насос по сверленым каналам в головке и картере двигателя.

На патрубке 2 снизу расположен фланец с отверстием для установки верхней части термостата в полости патрубка. Во фланце корпуса имеется отверстие для перетекания воды из патрубка в головку цилиндра.
Между корпусом 1 и патрубком 2 проложена уплотняющая картонная прокладка 4 и зажат буртик корпуса термостата. Резиновая прокладка 3, помимо основного клапана термостата, препятствует перетеканию воды из полости патрубка в радиатор. Патрубок термостата соединен прорезиненным шлангом с трубой, по которой вода поступает в верхний бачок радиатора.

После пуска холодного двигателя водяной насос подает воду из нижнего бачка радиатора в водяную рубашку двигателя, в результате чего охлаждаются стенки гильзы цилиндра. Затем через отверстия, соединяющие водяные рубашки картера и головки, вода поступает в водяную рубашку головки, а оттуда в корпус термостата. При температуре воды ниже 70° основной клапан термостата закрыт. Вода, не попадая в радиатор, проходит через боковые окна в корпусе термостата и по каналам в корпусе, головке и картере возвращается во впускную полость водяного насоса. При такой ее циркуляции двигатель быстро прогревается. Когда двигатель прогреется и температура воды поднимется выше 70°, основной клапан термостата начнет открываться и вода будет поступать как в водяной насос, так и в радиатор.
При температуре воды выше 85° основной клапан термостата откроется полностью, боковые каналы в корпусе термостата перекроются вспомогательным клапаном и весь поток воды будет направлен только через радиатор.

При установившемся режиме работы двигателя циркуляция воды в системе охлаждения следующая. Из нижнего бака радиатора по трубе она поступает во всасывающую полость насоса. Под действием вращающейся крыльчатки насоса вода под напором подается в верхнюю часть водяной рубашки картера, где омывает в первую очередь наиболее нагретую верхнюю часть гильзы цилиндра. Нижняя часть гильзы охлаждается в меньшей степени. В результате этого температура по высоте цилиндра выравнивается.

Из водяной рубашки картера вода попадает в головку двигателя. Взаимное расположение отверстий, подводящих воду в головку, и отверстия, выводящего воду в корпус термостата, таково, что наиболее интенсивные потоки создаются у перемычки, соединяющей выпускной патрубок со стаканом форсунки, и у самого выпускного патрубка.

Из головки через корпус термостата вода поступает в верхний бачок радиатора. Проходя через трубки сердцевины радиатора в нижний бачок, она отдает часть тепла потоку воздуха, просасываемому через сердцевину вентилятора. Из нижнего бачка радиатора вода снова поступает во всасывающую полость водяного насоса.

Вследствие того, что при температуре воды ниже 70° ее циркуляция через радиатор прекращается клапаном термостата, необходимо в холодное время года поддерживать в системе температуру воды в пределах 85—97°, регулируя открытие шторки. [Трактор ДТ-20. Калиновский Н.Ф., Левитанус А.Д., Ходулин Ю.А. 1965 г.]

Устройство и работа термостата

Термостат служит для регулирования температуры охлаждающей жидкости путем подключения или отключения радиатора. Применяют термостаты с жидкостным (ЮМЗ) или твердым (МТЗ) наполнителями.

Рис. 1. Устройство и работа термостата с жидким наполнителем:

а — главный клапан закрыт; б — главный клапан открыт; 1 и 3 — вспомогательный и главный клапаны; 2 — корпус; 4 — гофрированный цилиндр; 5 — шток; 6 и 8 — окна в клапане и корпусе; 7 — скобка; 9 — отверстие для выхода воздуха

Жидкостный двухклапанный термостат (рис.1) состоит из гофрированного цилиндра 4, корпуса 2, главного 3 и вспомогательного 1 клапанов, штока 5. Цилиндр изготовлен из латуни и заполнен водным раствором спирта.

При температуре охлаждающей жидкости ниже 65-75 °С гофрированный цилиндр сжат, главный клапан перекрывает доступ жидкости в радиатор, а через окна вспомогательного клапана и корпуса она перепускается к насосу. Нагревающаяся в рубашке охлаждения жидкость не поступает в радиатор, а циркулирует по так называемому малому кругу и интенсивно нагревается. При температуре охлаждающей жидкости в пределах 70 °С наполнитель гофрированного цилиндра начинает интенсивно испаряться, значительно увеличивая свой объем.

Цилиндр растягивается, главный клапан открывается, при этом одновременно закрывается вспомогательный клапан. Часть жидкости начинает циркулировать через радиатор, остальная перепускается к насосу. При температуре жидкости 80-90 °С главный клапан полностью открыт, а вспомогательный закрыт. Жидкость циркулирует по большому кругу и охлаждается в радиаторе. В таком состоянии система охлаждения максимально обеспечивает отвод теплоты от дизеля.

При снижении температуры охлаждающей жидкости пары спирта в цилиндре конденсируются, давление уменьшается, и главный клапан прикрывает доступ жидкости к радиатору. При этом открывается вспомогательный клапан, увеличивая поток жидкости к насосу.
Общий вид рассмотренного клапана приведен на рис. 2.

Рис. 2. Клапан термостата с жидким наполнителем (общий вид):

а — основной клапан открыт; б — основной клапан закрыт; 1 – корпус коробки термостата; 2 — стержень; 3 — основной клапан; 4 — вспомогательный клапан; 5 — сильфон; 6 — нижняя крышка коробки; 7 – окно для прохода жидкости при открытом вспомогательном клапане

Рис. 3. Устройство и работа клапана-термостата с твердым наполнителем:

1 — стержень; 2 — корпус; 3 и 5 — перепускной и основной клапаны; 4 — цилиндр; 6 — вставка; 7 и 9 — пружины; 8 — наполнитель; 10 — скоба; 11 — шток; 12 — компенсационная пружина

У термостата с твердым наполнителем на цилиндре 4 (рис. 3) находятся основной 5 и два перепускных 3 клапана, а внутри — эластичная вставка 6. Нижний конец вставки завальцован в цилиндре, пространство вокруг нее заполнено активной смесью 8.

Термосиловой элемент надет на стержень 1, который закреплен гайкой в скобе 10,припаянной к корпусу 2 термостата. Пружина 7, надавливая на опорную шайбу, надетую на термосиловой элемент, удерживает его в нижнем положении (как показано на рисунке). При этом основной клапан закрывает горловину корпуса 2 и, таким образом, перекрывает проход жидкости к радиатору.

Через боковые окна корпуса жидкость направляется к насосу. В процессе прогревания активная смесь расширяется, сдавливает вставку 6 и, когда температура охлаждающей жидкости достигнет 78…82 °С, она станет сползать вверх по конусному концу стержня, увлекая за собой термосиловой элемент вместе с клапанами. При температуре в пределах 95 °С основной клапан полностью открыт, а боковые закрыты. [Тракторы «Беларус» семейств МТЗ и ЮМЗ. Устройство, работа, техническое обслуживание. Под ред. Я. Е. Белоконя. 2003 г.]