Из чего состоит термостат: виды, устройство и принцип работы

Термостат системы охлаждения двигателя.

Приборы и механизмы жидкостной системы охлаждения



Назначение и особенности конструкции термостатов

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

По конструкции термостаты бывают жидкостные (сильфонные) и с твердым наполнителем, а также одноклапанные, двухклапанные и двухступенчатые.
Кроме того, термостаты бывают с электронным управлением посредством следящего термодатчика и бортового компьютера, при этом конструктивное исполнение механической части таких термостатов может быть различной.

Чаще всего термостат устанавливается на пути движения охлаждающей жидкости — либо перед верхним патрубком рубашки охлаждения двигателя, либо перед жидкостным насосом (помпой).

Одноклапанные термостаты полностью ограничивают поток жидкости, а двухклапанные могут распределять поток жидкости между большим кругом (циркуляция через радиатор) и малым кругом (циркуляция только внутри рубашки охлаждения).

Устройство и работа сильфонного термостата

Жидкостный (сильфонный) термостат (рис. 1, а) состоит из корпуса 7 с окнами, гофрированного баллона 2, заполненного легкоиспаряющейся жидкостью, в качестве которой обычно используется смесь 2/3 дистиллированной воды и 1/3 этилового спирта, а также клапана 5.
К верхней части баллона припаян шток 3 с клапаном, нижняя часть баллона жестко соединена с кронштейном 8 корпуса термостата. Шток может перемещаться в направляющей корпуса, открывая и закрывая при этом клапан.

Если жидкость в сильфоне холодная, испарение этилового спирта не происходит, и избыточное давление в баллоне отсутствует. Клапан, пропускающий охлаждающую жидкость к радиатору при этом закрыт.
По мере прогрева охлаждающей жидкости нагревается и баллон со смесью воды и спирта, при этом спирт начинает интенсивно испаряться, поднимая давление в баллоне. Сильфон начинает расширяться в длину, воздействует на шток и открывает клапан, после чего жидкость начинает циркулировать по большому кругу через радиатор.

Клапан начинает открываться при температуре охлаждающей жидкости 70…80 ˚С, и полностью открывается при температуре 85…95 ˚С.

Устройство и работа термостата с твердым наполнителем

Сильфон (баллон) жидкостного термостата является его слабым элементом – на тонкой гофрированной оболочке часто возникают микротрещины, приводящие к его разгерметизации и отказу. По этой причине на современных автомобилях чаще применяются твердотельные термостаты, основным рабочим элементом которых являются цилиндрические капсулы, заполненные твердым наполнителем, в качестве которого обычно используется кристаллический (гранулированный) нефтяной воск (церезин) в смеси с медными, графитовыми, алюминиевыми опилками или пудрой. Это вещество способно значительно расширяться при нагревании, когда переходит из твердого состояния в жидкое. Капсула с термочувствительным веществом закрыта резиновой мембраной-буфером, соединенной со штоком, управляющим клапаном термостата.

Когда воск плавится или подобное термочувствительное вещество начинает плавиться, из капсулы выдавливается шток, открывая клапан термостата, и пропуская охлаждающую жидкость к радиатору. При охлаждении двигателя, например, после его остановки, воск возвращается в твердое агрегатное состояние, уменьшаясь в объеме. При этом шток, управляющий клапаном термостата, возвращается в исходное положение, перекрывая большой круг системы охлаждения.

Работа термостата с твердым наполнителем представлена на рис. 1, б. К корпусу 7 термостата пружиной 13 постоянно прижимается клапан 5, шарнирно соединенный со штоком 3. Шток опирается на резиновую мембрану

11, которая зажата баллоном 9 и направляющей втулкой. Пока двигатель не прогрет, наполнитель (церезин) находится в твердом состоянии и клапан термостата закрыт. При достижении температуры охлаждающей жидкости 70 ˚С церезин плавится и объем его увеличивается. При этом он нажимает на мембрану, она прогибается вверх и давит на буфер 13 на шток, который поворачивает клапан 5, вследствие чего охлаждающая жидкость поступает в радиатор.

При снижении температуры охлаждающей жидкости объем церезина уменьшается и клапан термостата под действием возвратной пружины закрывается.



Общим недостатком термостатов с термочувствительными наполнителями является прерывание циркуляции жидкости через радиатор при низкой температуре окружающей среды (например, зимой), когда двигатель еще не прогрет.

В случае заполнения системы охлаждения водой это может привести к ее замерзанию в нижнем бачке или трубках сердцевины радиатора, и вывести его из строя. Замерзание воды может произойти и в нижнем резиновом патрубке – он становится твердым на ощупь. Двигатель при этом может быстро перегреться, поскольку циркуляция воды по малому кругу не обеспечивает надлежащее охлаждение деталей.
Поэтому в системах охлаждения двигателей с термостатами в зимнее время года желательно использовать низкозамерзающие жидкости или утеплять радиатор. Если же вода, все-таки, замерзла в системе, автомобиль необходимо срочно поместить в теплый гараж или проливать замерзшие участки системы охлаждения кипятком.

Электронный термостат

Наиболее современным видом этого устройства, является термостат с электронным управлением. С помощью электронной системы управления обеспечивается наиболее оптимальный процесс охлаждения двигателя, при этом конструкция может работать как в автоматическом, так и в ручном режиме.

Термостаты с электронным управлением устанавливаются на современных легковых автомобилях оборудованных бортовым компьютером, работающим под управлением программы, следящей, в том числе, и за термостатом.

На некоторых двигателях, могут устанавливаться два термостата. Такая конструкция часто применяется в двигателях, оснащенных двойной системой охлаждения, при этом один из термостатов следит за подогревом термочувствительного элемента, другой осуществляет слежение за температурой охлаждающей жидкости.

***

Термостат — очень важная деталь системы охлаждения, и его неисправность может привести к отказу двигателя из-за перегрева. В случае если термостат по каким-либо причинам вышел из строя при закрытом положении клапана, охлаждающая жидкость не попадает в радиатор и циркулирует по малому кругу, нагреваясь все сильнее.

Поломка термостата при открытом положении клапана менее опасна – она может привести лишь к недостаточному прогреву двигателя во время работы.
Наиболее частой причиной отказа термостата является коррозия его деталей, приводящая к их заклиниванию.
Электронный термостат чаще всего ломается из-за неправильной работы двигателя и при слишком частых запусках и остановках.

***

Предпусковой подогрев двигателя



Главная страница

• Страничка абитуриента

Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71
  

Специальности

• Ветеринария
• Механизация сельского хозяйства
• Коммерция
• Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК. 01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Основные модификации термостатов и их применение

Термостат (от греч. therme — тепло, жар; statos — стоящий, неподвижный), прибор для поддержания заданной температуры. Существуют две основные группы :

• законченное устройство, например лабораторный термостат для культивирования микроорганизмов;
• датчик, который при достижении некоторой установленной температуры включает или отключает исполнительный механизм.

Также изделия подразделяются на два вида:

• механические. В них используются механические (физические) свойства материалов, например, изменение геометрии материала или его объема. Особенность таких изделий заключается в том, что они не имеют собственного электропотребления;
• электронные. В этих приборах используется термодатчик, показания с которого считываются электронной схемой .

Ртутные термостаты

Являются одними из самых первых типов устройства и сейчас не используются (ввиду токсичности ртути).

Существуют два принципа работы изделия:

1. ртуть, поднявшись до назначенной высоты в термометрическом сосуде, замыкает электрические контакты или воздействует на некоторое устройство. Точность такого термостата достигала 0,01°С, поэтому он применялся в основном в промышленных условиях,
2. ртутный датчик закрепленный на биметаллическом элементе, который при изменении температуры изменяет свою положение или конфигурацию и приводит в действие ртутный механизм. Точность зависит от точности биметаллического элемента и достигала 0,5°С. Прибор применялся как в промышленных, так и в домашних условиях.

На рисунке показано устройство ртутного термостата. Колба с ртутью присоединена к биметаллическому элементу, реагирующему на температуру и наклоняющему колбу в ту или другую сторону. Когда колба наклоняется в одну сторону, происходит замыкание контактов, в другую сторону – контакты размыкаются.

Биметаллические термостаты механического действия

Биметаллический элемент (диск, катушка, лента), в силу присущих ему свойств, при достижении температуры срабатывания резко изгибается, приводя в действие исполнительный механизм – электроконтакты или клапан. В исходное состояние прибор возвращается либо автоматически (обычно применяют в системах защиты систем от перегрева или переохлаждения), либо при воздействии на биметаллический элемент (при помощи ручки можно устанавливать желаемый уровень температуры). Применяется в недорогих системах контроля температуры – домашние нагреватели, тепловые завесы и т.п.). Точность очень сильно зависит от качества используемого биметалла, и обычно находится в диапазоне 0,5–4°С.

Восковые термостаты

Обычно применяются в системе охлаждения автомобильных двигателей. Регулируя поток охлаждающей жидкости и смешивая жидкость разных температур (циркулирующую по большому и малому контурам) прибор позволяет поддерживать оптимальный уровень температуры (в зависимости от марки автомобиля) в пределах 70-95°С. В герметичной камере, в которой находится восковая пластина, расположено специальное устройство, в случае увеличения рабочей температуры, открывающее клапан.

Капиллярные термостаты

Используют в системах отопления, газовых печах, бойлерах, системах защиты от перегрева. По способу исполнения различают настроенные на заданную температуру и регулируемые термостаты. Устройство состоит из колбы, наполненной газом или жидкостью, соединенной с управляющим элементом при помощи тонкой трубки — капилляра. Конец трубки помещен в корпус термостата и соединен с диафрагмой. При нагреве газ (жидкость) расширяется и давит на диафрагму, которая приводит в действие исполнительный механизм – электрические контакты или клапан, регулирующий поток теплоносителя.

Электронные термостаты

Существуют два технических решения подобных термостатов:

1. используются механические термостаты, «показания» с которых снимаются с помощью электронного исполнительного устройства. Точность измерения таких изделий обычно не очень высока;
2. используются электронные измерительные устройства – термопары, резисторные датчики, p-n переходы полупроводниковых приборов, инфракрасные датчики.

Поступающая информация с измерительных устройств подается на электронную схему, которая подает команду(ы) на исполнительное устройство. Такие электронные термостаты являются более точными приборами. Существует их большое разнообразие – с индикаторами температуры, программируемые, регулируемые и т.д. Область применения – системы кондиционирования, системы «теплый пол», домашние электронагреватели с цифровым отображением информации, электропечи и т.д.

Жидкостные термостаты

Представляют собой достаточно сложное устройство, предназначенное для регулирования от -120°С до 400°С (в зависимости от модели) и точного поддержания (до 0.01К) температуры в лабораторных условиях. Общий принцип действия термостата основан на поддержании заданной температуры путем нагревания и охлаждения жидкого теплоносителя, циркулирующего в рабочей ванне. Подогрев теплоносителя и поддержание заданной температуры осуществляется с помощью нагревателя и датчика температуры, расположенных в резервуаре, и электронного регулятора, охлаждение – путем теплообмена с окружающей средой, а при температурах близких к окружающей — дополнительно с помощью теплообменника.

Суховоздушные термостаты

Предназначены для регулирования и точного поддержания температуры в лабораторных (например, инкубаторы) и/или промышленных условиях. Общий принцип действия изделия основан на поддержании заданной температуры путем нагревания и охлаждения газа-теплоносителя (в частности воздуха), циркулирующего в рабочей камере.

Как работает термостат

Скромный термостат центрального отопления для многих из нас представляет собой устройство, которое настраивается на одну температуру, и к которому редко прикасаются снова – до тех пор, пока комнатная температура устраивает всех в доме. Тем не менее, полезно знать, что делает ваш термостат, как он работает с вашим котлом и радиаторами, какие существуют различные типы и как вы можете сэкономить на счетах за отопление, просто внеся небольшие изменения в его настройки. Читайте дальше, чтобы узнать свой термостат немного лучше.

Ваш термостат является важным компонентом в работе вашей системы центрального отопления. Фактически, он управляет всей системой, считывая/измеряя температуру окружающей среды в вашем доме, а затем включая или выключая котел, чтобы поддерживать заданную вами температуру.

Как работает термостат

Например, это означает, что если вы установите термостат на 21ºC, а температура в вашем доме упадет ниже 21ºC, термостат включит отопление, чтобы нагреть его. Когда температура достигает 21ºC, термостат снова выключает нагрев, чтобы не тратить энергию впустую.

Два основных различных типа термостатов

Какой тип термостата у вас есть? Два основных типа термостатов:

• Традиционные аналоговые датчики температуры

В механическом термостате используются две металлические полоски, склеенные вместе в так называемую биметаллическую полоску в датчике термостата. Когда температура в доме повышается и понижается, два разных типа металла расширяются и сжимаются, и это включает и выключает электрическую цепь, подключенную к вашей системе отопления. Они менее точны, чем цифровой термостат — иногда температура может варьироваться на целых 5 градусов — но некоторые домовладельцы предпочитают их из-за их доступности и простоты использования.

• Более современные цифровые термостаты

Цифровые термостаты имеют гораздо более чувствительные электронные датчики, которые считывают температуру в помещениях и контролируют нагрев, чтобы поддерживать ее в пределах 1 градуса от выбранной вами настройки.

Вы также можете приобрести электромеханические термостаты, как механические, так и цифровые.

Для настройки вашего термостата полезно знать, какой у вас тип термостата и как они отправляют информацию на ваш котел. Например:

• Некоторые цифровые термостаты являются беспроводными и работают от батареек
• Механические и некоторые цифровые термостаты подключаются проводами к вашему котлу
• Программируемые термостаты могут включать отопление в определенное время дня в соответствии с вашим графиком

Что такое интеллектуальный термостат?

Цифровые термостаты включают в себя интеллектуальные термостаты, которыми управляет ваш смартфон, что позволяет вам регулировать температуру в вашем доме, где бы вы ни находились. Некоторые также могут использовать машинное обучение, чтобы адаптироваться к вашей повседневной жизни. Прочтите наше подробное руководство по умным термостатам, включая Google Nest, Ecobee и Hive.

Как настроить термостат

Всегда следуйте инструкциям или руководству, прилагаемым к новому термостату. Тем не менее, ниже приведены несколько полезных советов по настройке термостата:

• Установите новый термостат в той части дома, где воздух циркулирует довольно свободно — в прихожей будет безопаснее. Убедитесь, что это место не находится под постоянным солнечным светом и не находится за занавеской, иначе он не сможет точно определить температуру.
• Чтобы настроить его, установите термостат на самую низкую температуру, которую вы считаете комфортной. Для большинства людей это примерно от 18 до 21ºC. Помните, что каждый 1 ºC, на который вы повышаете температуру, добавляет около 3% к вашему счету за отопление.
• Не трогай этот циферблат! Вам может показаться заманчивым включить термостат в холодные дни, но не делайте этого. Термостат предназначен для того, чтобы ощущать более холодную погоду и соответствующим образом управлять нагревом. Он должен регулировать температуру окружающей среды до той, которую вы установили. Однако вы можете запрограммировать включение отопления на более раннее время, так как в холодный день для прогрева дома может потребоваться больше времени.
• С программируемым термостатом вы можете установить как температуру, так и время, чтобы вы могли контролировать температуру в разное время дня. Это означает, что вы можете экономить электроэнергию, когда находитесь на работе, но при этом успевать включать ее непосредственно перед возвращением домой.

Как проверить, работает ли мой термостат

1. Проверить, не разрядились ли батарейки

Большинство цифровых термостатов питаются от батареек (AA или AAA). Замените их свежим комплектом и проверьте еще раз.

2. Проверьте цепь питания

Если ваш термостат питается от электрической цепи, проверьте блок предохранителей или автоматические выключатели. Если они сработали, включите их снова и посмотрите, заработает ли ваш термостат. Если нет, возможно, вам придется вызвать электрика.

Очистка термостата

Пыль и грязь могут скапливаться внутри термостата, поэтому рекомендуется периодически его чистить:

1. Отключите питание цепи термостата, если она включена, или извлеките батарейки. .
2. Часто термостат можно открыть, а для его очистки может потребоваться отвинтить лицевую панель.
3. Аккуратно очистите его сухой чистой кистью или аналогичной мягкой щеткой. Сжатый воздух тоже работает.

Как работает радиаторный термостат?

Термостатический вентиль радиатора (TRV) представляет собой цилиндрический манометр, который находится на одной стороне радиатора в нижней части с номерами, обычно в диапазоне от 0 до 6. Эти TRV позволяют вам контролировать уставку каждого отдельного радиатора, который они у вас установлены. к. Это означает, например, что вы можете включить все свои радиаторы в доме, кроме тех, которые находятся в комнатах, которые редко используются, экономя энергию и деньги.

Как заменить термостат

Если вы хотите заменить аналоговый термостат цифровым или интеллектуальным термостатом, эта работа не для новичков. Это требует непревзойденной электробезопасности, поэтому никогда не пытайтесь заменить термостат, если вы не уверены, что знаете правила безопасного обращения с электричеством. Если вы хорошо разбираетесь в цепи, следуйте нашему подробному руководству «Как заменить термостат».

Нужен квалифицированный инженер?

Мы уже в пути. В HomeServe работают команды сертифицированных инженеров по газовой безопасности и специалистов по дому, которые могут выполнить разовый ремонт вашей системы электроснабжения, водопровода и отопления. Мы также являемся экспертами в установке котлов — мы можем установить их всего за 48 часов с момента покупки, если вы свяжетесь с нами сегодня.

Часто задаваемые вопросы

Как работает термостат в доме?

Бытовой термостат управляет всей вашей системой центрального отопления, считывая/определяя температуру окружающей среды в вашем доме, а затем включая или выключая котел, чтобы поддерживать заданную вами температуру.

Как работает термостат?

Аналоговый термостат содержит металлические полоски, которые расширяются и сжимаются и включают и выключают отопление. Цифровой термостат имеет более точный электронный датчик.

Вы включаете или опускаете термостат для охлаждения?

После установки термостата установите на нем самую низкую температуру, которую вы считаете комфортной. Для большинства людей это будет от 18 до 21ºC. Вам не нужно прикасаться к нему — это работа термостата, чтобы поддерживать температуру на выбранном вами уровне.

Плакированный металл от Engineered Materials Solutions

Как работает металлический термостат

Металлический термостат представляет собой композитный материал, обычно в форме полосы или лист, состоящий из двух или более металлических слоев, имеющих разные коэффициенты расширения. При постоянном соединении эти слои создают материал изменять свою кривизну при изменении температуры. Это изменение кривизны или изгиба в ответ на изменение температуры (гибкость) является фундаментальное свойство всех металлов термостата.

Если металлический элемент термостата изначально прямой или имеет первоначальную однородность кривизна, результирующая кривизна при равномерном изменении температуры равномерна; то есть получается истинная дуга постоянного радиуса.

1. Две металлические полоски одинаковой длины (при заданной температуре) имеющие высокие и низкие коэффициенты теплового расширения.

2. При повышении температуры их относительная длина изменится.

3. Когда полосы склеены между собой, а температура приподнятая полоса с высоким расширением B будет подвергаться сжатию и низкому расширению полоса А под натяжением.

4. Эти силы создают момент, который заставляет элемент изгибаться по единой дуге.

Изменение кривизны (изгиба) металла термостата прямо пропорционально к разнице в коэффициенте расширения и изменении температуры составных полос и обратно пропорциональна толщине комбинированные полосы. На величину изгиба также влияет соотношение модулей упругости двух полос и по соотношению их толщин. математический вывод гибкости показан на следующем рисунке:

 

Гибкость Происхождение

нажмите, чтобы увеличить

 

Как это сделано top

В производстве термостата используются самые разные металлы и сплавы. металлы. Компоненты соединены настоящей металлургической связью, выполненной специальным методы. Результатом является постоянная связь, которая во многих случаях превышает прочность отдельных металлов.

Металлы термостата Truflex прокатываются до чистовой толщины на прецизионных станах. способны выдерживать очень жесткие допуски. Промежуточные операции отжига производятся в печах непрерывного отжига полосы в восстановительной атмосфере. Маринование, Процедуры очистки и чистки щеткой играют важную роль в конечном качестве достигнуто.

Окончательные операции включают травление для быстрой идентификации сторона с высоким или низким расширением металла и, во многих случаях, материала тип. Нижняя расширяющаяся сторона идентифицируется, если иное не указано клиент. Наконец, металл термостата разрезается и сплющивается. Холод катаная поверхность является стандартной отделкой. Доступна однородная матовая поверхность а также натяжные материалы специального назначения.

После этих отделочных операций материал подвергается строгой проверке проверить его физические размеры, плоскостность, твердость, удельное электрическое сопротивление и гибкость.

Отдел металлических деталей термостата EMS оснащен по самым высоким стандартам. и специальное оборудование для изготовления бесконечного разнообразия деталей и сложных сборки. Спиральные и спиральные катушки, плоские лопасти, глухие и перфорированные элементы, U-образные формы и другие сложные детали изготавливаются с особой тщательностью в соответствии со спецификациями клиентов.

Доступные размеры top

Толщина: от 0,003 до 0,125 дюйма

Ширина: от 0,020 до 12 дюймов с шагом 1/64 дюйма. Как общее правило, минимальная ширина в три раза больше толщины.

Длина: Полоса поставляется в бухтах или в виде полос. Длина плоского реза доступны до 12 футов в длину. Чтобы свести к минимуму отходы материала, плоские отрезки должны быть заказаны либо кратными длинам деталей, либо прямыми произвольной длины и концов.

Hardnesstop

Поскольку металлы термостатов состоят из сплавов, которые обычно не упрочняется термической обработкой, твердость достигается холодной прокаткой. Эластичный свойства также контролируются холодной прокаткой. Высокая твердость обычно связанные с высокими упругими свойствами; следовательно, высокая степень жесткости желателен в металлическом элементе термостата, за исключением тяжелых операций формования или резкие изгибы требуют более мягкого материала.

Для любой заданной толщины металл термостата выпускается по стандартному значению твердости, если иное не указано заказчиком. Более мягкий материал может поставляться, если операции формования или гибки слишком тяжелы для этого стандартная жесткость. Материал тверже стандарта может поставляться для тонких детали, требующие упругих свойств. Прокатка и технологический отжиг всех металлы термостата тщательно контролируются для поддержания оптимального размера зерна.

Большая часть металла термостата используется относительно тонкой толщины и, поскольку высокие и низкие стороны расширения (а иногда и третий промежуточный слой) каждый только часть общего поперечного сечения, необходимо провести испытание на твердость на таких машинах, как Vickers, Tukon и Knoop, которые имеют очень легкие нагрузки и неглубокое проникновение. Даже с этими инструментами трудно точно определить твердость материала толщиной всего несколько тысячных дюйма. См. стандартные методы испытаний ASTM.

Стандартный размерный допуск

Толщина в дюймах	Тол. В дюймах
Менее 0,005	± 0,0003
от 0,005 до 0,0099 включительно	± 0,00035
от 0,010 до 0,0149 включительно	± 0,0004
от 0,015 до 0,0199 включительно	± 0,0005
0,020 и выше	± 2,5%
Ширина в дюймах	Тол. В дюймах
До 1/2	± 0,003
От 1/2 до 1 включительно	± 0,004
От 1 до 3 включительно	± 0,008
От 3 до 6 включительно	± 0,010
Старше 6 лет	± 0,030
Длина в футах	Тол. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Наверх