Регулятор температуры

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию температурных параметров абонентских устройств водяных тепловых сетей и касается конструкции регуляторов температуры для систем горячего водоснабжения. Цель изобретения - повышение эксплуатационных возможностей регулятора и упрощение его конструкции. Регулятор температуры содержит корпус 1, термочувствительный элемент 5, состоящий из стальной колбы 6, объединенной с сильфоном 7. При изменении температуры воды, протекающей через полость регулятора, сильфон посредством штока 9 воздействует на золотник 10, установленный внутри втулки 13. Золотник выполнен в виде полого стакана, на боковой поверхности которого выполнено окно 11, положение которого относительно втулки 13 определяет величину его открывания и соответственно величину протечки воды через регулятор. 3 ил.

Изобретение относится к автоматическому регулированию, в частности к регуляторам температуры воды, и может быть использовано для поддержания температурного режима абонентских устройств водяных тепловых сетей.

Автоматическое регулирование температуры в схемах горячего водоснабжения или отопления необходимо для поддержания заданных параметров системы независимо от изменения потребления воды и от изменения температуры теплоносителя.

Широкое распространение получила схема автоматического регулирования температуры горячей воды теплосети Мосэнерго. Она включает регулятор расхода теплоносителя, термореле типа ТРБ-2, связывающую их импульсную трубку с комбинированным соплом диаметром около 0,8 - 1 мм, фильтр и диафрагму.

Недостатками данной схемы являются частые забивки калиброванного сопла и нарушения режима работы импульсной системы (см., например, Кедров В.С., Ловцов Е. Н. Санитарно-техническое оборудование зданий. М.: Стройиздат, 1989, с. 182-184).

Известны регуляторы температуры воды в системах отопления и горячего водоснабжения путем изменения ее расхода (см., например, авт. св. СССР N 1425621, кл. C 05 D 23/08, опублик. 1988).

Однако указанный терморегулятор сложен в исполнении, содержит калиброванные каналы и управляющие клапаны с термобиметаллическими приводами, вследствие чего склонен к забивкам. Помимо этого, работа регулятора связана с постоянным истечением теплоносителя в открытое пространство в объеме до 2 л/ч воды при мощности энергоустановки в 500 - 1000 м³/ч, т.е. подобный регулятор неприемлем в установках и помещениях при отсутствии приема и удаления сливных вод.

Известен регулятор температуры, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, сильфонный термочувствительный элемент и связанный с сильфоном, регулирующий расход воды клапан (см., например, авт.св. СССР N 394761, кл. C 05 D 23/01, F 16 K 19/00, опублик. 1973). Клапан регулятора выполнен из упругого материала, например резины, на шток клапана установлена эластичная муфта. Указанный регулятор температуры выбран в качестве прототипа.

В регуляторах известной конструкции сильфоны для повышения чувствительности к изменениям температуры заполняются жидкостями с большим коэффициентом объемного расширения (толуол, бензин, ксилол и т.д.). Подобные жидкости в большинстве являются легкопроницаемыми и могут с течением времени свободно через различного рода микронарушения уходить из внутреннего объема сильфона, что приводит к потере чувствительности, а в конечном итоге к полной неработоспособности термочувствительного элемента. Кроме того, известный регулятор не применим на приточных установках для работы в паре с калорифером, особенно при низких (минус 30-40^оС) температурах наружного воздуха. Низкие отрицательные температуры приточного воздуха обуславливают завышение параметров теплоносителя. Завышение температуры прямой воды вызывает завышение температуры обратной воды. Повышенное значение температуры обратной воды вызывает срабатывание регулятора на закрытие, т.е. полное прекращение циркуляции воды в калорифере. Регулятор может открыться и возобновить циркуляцию воды в системе только по достижении заданного значения температуры воды внутри регулятора, а учитывая тот факт, что внутренний объем регулятора достаточно большой, на это уходит значительное количество времени, которого вполне может хватить на переохлаждение калорифера (вплоть до замораживания), так как приток наружного воздуха не прекращается. Указанный факт значительно снижает эксплуатационные возможности известной конструкции.

В отличие от прототипа, включающего корпус с подводящими и отводящими патрубками, сильфонный термочувствительный элемент, заполненный жидкостью с большим коэффициентом объемного расширения и регулирующий исполнительный узел, который состоит из клапана, взаимодействующего с сильфоном, и седла, запираемого клапаном, в предложенном регуляторе термочувствительный элемент заполнен водой и выполнен в виде большеобъемной колбы, объединенной с сильфоном при соотношении объема колбы и объема сильфона порядка 10. Исполнительный регулирующий механизм состоит из латунной цилиндрической втулки, установленной на выходе из корпуса регулятора, в которой помещен подвижный (в осевом направлении) золотник, выполненный в виде цилиндрического латунного стакана с пропускным отверстием (окном) на боковой стороне. Золотник устанавливается во втулке с кольцевым зазором не более 0,1 мм. На неподвижной втулке установлена пружина, которая взаимодействует с сильфоном и служит для предупреждения механической релаксации сильфона в процессе работы терморегулятора.

Исполнение термочувствительной части регулятора в виде совокупности большеобъемной колбы с сильфонным элементом обеспечивает необходимую величину перемещения подвижному запорному органу, что обуславливает заданные пределы контролируемых параметров. Использование воды в качестве монометрической жидкости снижает вероятность утечки рабочего тела из термочувствительного элемента, исключает влияние давления на функционирование сильфона вследствие абсолютной идентичности физических свойств манометрической жидкости и теплоносителя.

Конструктивное выполнение запорно-регулирующего органа в виде золотникового устройства обеспечивает свободу перемещения управляющих элементов, исключает их вибрацию. Наличие кольцевого зазора между втулкой и стаканом обеспечивает постоянный проток теплоносителя в управляемой системе, что, не загрубляя параметров регулирования, исключает полное прекращение циркуляции теплоносителя в обогреваемых системах.

Сравнение заявляемого технического решения с известными аналогичными решениями подтверждает соответствие предложенного решения критериям новизны и изобретательского уровня.

Предложенный регулятор в силу наложенных отличий обладая простотой исполнения, является надежным прибором, обладающим промышленной применимостью, и может найти использование в системах центрального отопления, в установках горячего водоснабжения и схемах приточных установок промышленных зданий и сооружений.

На фиг. 1 показан регулятор темпеpатуры в разрезе; на фиг. 2 показана установка регулятора на вводе отопительной системы - системы абонента на горячее водоснабжение; на фиг. 3 - схема подсоединения регулятора на приточной установке.

Регулятор температуры имеет корпус 1 с патрубками 2, 3, 4. Внутри корпуса размещен термочувствительный элемент 5, заполненный водой, включающий стальную колбу 6 и сильфон 7. Сверху сильфон закрыт крышкой 8, в крышку ввернут шток 9. На штоке установлен золотник 10, выполненный в виде полого цилиндрического стакана, на боковой стенке которого выполнено проходное отверстие - окно 11. Золотник с зазором 12 свободно помещен в латунной втулке 13, которая жестко закреплена в патрубке 2. Крышка 14 корпуса регулятора снабжена сальниковым уплотнением 15, уплотняющим шток регулировочного винта 16, на котором жестко установлена колба 6. Пружина 17 компенсирует остаточные напряжения сильфона.

На фиг. 2 18 - регулятор температуры, 19 - коллектор прямой воды, 20 - обратной, 21 - узлы разбора горячей воды, 22 - обратный клапан на коллекторе прямой воды, 23, 24, 25 - запорные вентили, 26 - элеватор.

На фиг. 3 27 - калорифер приточной установки, 28 - вентиль на байпасной линии, 29, 30, 31 - запорные вентили.

Предложенный регулятор температуры работает следующим образом.

Вода из обратного трубопровода 20 через вентиль 23 и клапан 22 при закрытом вентиле 25 поступает к регулятору 18 температуры и, обтекая расположенный в корпусе термочувствительный элемент, попадает в сеть 21 горячего водоснабжения. Если температура воды в обратном трубопроводе отопительной системы ниже заданной для горячего водоснабжения, то температура воды в корпусе термоэлемента снижается, что ведет к сжатию сильфона 7 и перемещению золотника 10 внутрь корпуса регулятора. Створ окна 11 выходит из перекрытия его неподвижной втулкой 13, приоткрывая проход для протока сетевой воды из напорного трубопровода 19, что ведет к повышению температуры воды в сети горячего водопровода и во внутреннем объеме регулятора.

По мере повышения температуры в корпусе регулятора повышается температура воды в термочувствительном элементе 5, что приводит к удлинению сильфона, золотник 10 перемещается внутрь неподвижной втулки 13, окно 11 начинает перекрываться стенками втулки, уменьшая поступление горячей воды из напорного коллектора. Движение золотника прекращается по достижении смешанной водой заданной температуры. Настройка на заданную температуру производится за счет осевого перемещения термочувствительного элемента внутри корпуса регулятора при помощи регулировочного винта 16.

При работе предложенного регулятора (18) в схеме приточной вентиляции он устанавливается в системе обратного потока теплоносителя после калорифера 27 при открытых вентилях 29, 30 и закрытом вентиле 28, весь поток обратной воды проходит через корпус регулятора. Взаимодействие внутренних элементов регулятора в зависимости от температуры воды аналогично указанному. В случае полного перекрытия окна 11 (при включении калорифера в работу или при регулировании режима работы регулятора) циркуляция воды через калорифер вследствие наличия кольцевого зазора 12 не прекращается, обеспечивая постоянную протечку воды в системе.

Предложенный регулятор выгодно отличается от известных аналогичных решений простотой конструкции и отсутствием дорогих дефицитных элементов. Он может быть изготовлен в условиях любой сантехнической мастерской.

Использование изобретения позволяет повысить постоянство заданных параметров температуры воды в тепловых системах в независимости от изменения температуры теплоносителя, расширить эксплуатационные возможности автоматических регуляторов температуры.

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий корпус с входными и выходными патрубками, сильфонный термочувствительный элемент, заполненный манометрической жидкостью, и связанный с ним узел регулирования расхода воды, отличающийся тем, что термочувствительный элемент в качестве манометрической жидкости заполнен водой и выполнен в виде металлической колбы, объединенной с сильфоном, а узел регулирования расхода воды состоит из установленной на входе в патрубок неподвижной втулки и связанного с сильфоном полого с проходным окном на боковой стенке золотника, помещенного внутрь втулки с кольцевым зазором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3