Нагревательный конвектор с электрически регулируемым отклоняющим элементом
Изобретение предназначено для применения в нагревательных конвекторах с электрически регулируемым отклоняющим элементом. Нагревательный конвектор для нагрева воздуха в закрытых помещениях содержит отверстие для всасывания воздуха, снабженное воздушным фильтром, теплообменник для нагрева воздуха, отверстие для выпуска воздуха, имеющее, по меньшей мере, один регулируемый отклоняющий элемент, который выполнен с возможностью занимать множество угловых положений между закрытым положением и полностью открытым положением и приводится в действие электроприводом посредством приводных средств, причем электропривод снабжен аккумуляторной батареей и соединен с переключающими средствами для включения электропривода, при этом переключающие средства содержат первый однополюсный переключатель для переключения между первым и вторым положениями в зависимости от заданного интервала (ΔТ) температур и второй однополюсный переключатель для переключения между третьим и четвертым положениями в зависимости от приводной группы, состоящей из кулачка и следящего элемента, причем подача питания от аккумуляторной батареи к электроприводу осуществляется, когда первое и третье положения или второе и четвертое положения обеспечивают формирование проводящей линии. Изобретение позволяет создать нагревательный конвектор с регулируемым отклоняющим элементом автономного типа. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к нагревательному конвектору с электрически регулируемым отклоняющим элементом, в частности, к нагревательному конвектору с отклоняющим элементом, который можно регулировать посредством электропривода постоянного тока.
Предшествующий уровень техники
Широко известны и используются нагревательные конвекторы, оснащенные системами для открытия и/или закрытия одного или нескольких отклоняющих элементов или створок или роликов. Для обеспечения перемещения указанных элементов такие системы снабжены средствами, которыми можно управлять по напряжению и току посредством электропривода.
Также известны системы для открытия и/или закрытия, которые снабжены средствами, которыми можно управлять вручную в зависимости от температуры, определенной посредством соответствующих детектирующих устройств.
В патенте США 5505379 (Wagner), патенте США 2698570 (Feinberg), патенте США 4497241 (Ohkata) и патенте США 4541326 (Fukuda и др.) раскрыты системы для открытия и/или закрытия указанного выше типа. В этих патентах действительно раскрыты системы для открытия и/или закрытия, оснащенные одним или несколькими роликами со средствами для смещения таких роликов вручную или иным образом в зависимости от заданной температуры, или в комбинации двух типов управления.
В частности, в патенте США 5505379 (Wagner) раскрыт воздушный регистр, обеспечивающий соединение с промышленно изготавливаемыми и имеющимися на рынке регистрами, оснащенный подвижными отклоняющими элементами. Движение отклоняющих элементов может происходить или посредством ручного управления, или посредством датчика температуры, в котором используется биметаллическая полоска.
В последнем случае перемещение жалюзи осуществляется при термомеханической деформации биметаллической полоски, то есть вследствие деформации металла, из которого выполнена полоска материала, при изменении температуры воздушного потока.
В патенте США 2698570 (Feinberg) раскрыто устройство для регулирования направления воздуха и распределения воздуха, снабженное отклоняющими элементами, которые совершают колебательное движение благодаря сильфону, заполненному термочувствительным газом.
Такие системы имеют ряд недостатков, например неточности регулировки перемещения отклоняющих элементов в зависимости от измеренной температуры или невозможности варьирования интервала температур, в соответствии с которым происходит перемещение отклоняющих элементов.
В патентах США 4497241 (Ohkata) и 4541326 (Fukuda и др.) раскрыто устройство для регулирования направления воздушного потока, снабженное множеством отклоняющих элементов, которые совершают колебательное движение благодаря наличию пружин и/или контактных пружин из сплава с эффектом запоминания формы. В этом устройстве контактная пружина обеспечивает открытие и/или закрытие отклоняющих элементов в зависимости от температуры воздушного потока.
Указанное устройство также имеет недостатки, проиллюстрированные в предыдущих патентах, то есть неточность регулирования перемещения отклоняющих элементов в зависимости от измеренной температуры и невозможность варьирования интервала температур, в зависимости от которого осуществляется перемещение отклоняющих элементов.
Кроме того, патенты США 4497241 (Ohkata) и 4541326 (Fukuda и др.) имеют дополнительный недостаток, заключающийся в том, что открытие и закрытие роликов осуществляется не пропорционально температуре, а по типу "включено/выключено".
В заявке на патент ЕР 837288 раскрыт конвектор с вентилятором и с отклоняющими элементами, положение которых регулируется вокруг оси между закрытым положением и полностью открытым положением. Это осуществляется посредством специального приводного средства, управляемого электроприводом. Питание электропривода осуществляется от сети, а управление осуществляется в зависимости от температуры, определенной термостатом.
Указанный конвектор имеет недостаток, заключающийся в том, что требуется выполнение дополнительных работ для обеспечения возможности энергоснабжения электропривода, при этом заметно увеличивается стоимость монтажа, а также требуется более сложное управление регулированием электропривода.
Несмотря на то, что решения, раскрытые в патенте США 5505379 (Wagner), патенте США 2698570 (Feinberg), патенте США 4497241 (Ohkata) и патенте США 4541326 (Fukuda и др.), не имеют электрических соединений и вследствие этого удобнее в эксплуатации, не предложено решений, которые в настоящее время существенны для рынка, таких как возможность варьирования интервала температур, в пределах которого происходит перемещение отклоняющих элементов, или простой и быстрый монтаж нагревательного конвектора, или эксплуатационная гибкость при использовании даже в условиях, при которых отсутствует подсоединение к электрической сети.
Задачей настоящего изобретения является создание нагревательного конвектора с электрически регулируемым отклоняющим элементом, способного преодолеть недостатки известных нагревательных конвекторов.
Другой задачей настоящего изобретения является создание нагревательного конвектора с регулируемым отклоняющим элементом автономного типа.
В соответствии с настоящим изобретением поставленная задача решена путем создания нагревательного конвектора для нагрева воздуха в закрытых помещениях в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.
Благодаря настоящему изобретению обеспечена возможность выполнения нагревательного конвектора для нагрева воздуха, способного работать без подсоединения к электрической сети.
Кроме того, благодаря настоящему изобретению обеспечена возможность варьирования интервала температур, в соответствии с которым происходит открытие и/или закрытие отклоняющего элемента.
Таким образом, нагревательный конвектор для нагрева воздуха в закрытых помещениях, содержит отверстие (2) для всасывания воздуха, снабженное воздушным фильтром (3), теплообменник (5) для нагрева воздуха (4), отверстие (6) для выпуска воздуха, имеющее, по меньшей мере, один регулируемый отклоняющий элемент (7), который выполнен с возможностью занимать множество угловых положений между закрытым положением и полностью открытым положением и приводится в действие электроприводом (8) посредством приводных средств (10), причем согласно изобретению электропривод (8) снабжен аккумуляторной батареей (19) и соединен с переключающими средствами (11, 11а) для включения электропривода (8), при этом переключающие средства (11, 11а) содержат первый однополюсный переключатель (16) для переключения между первым (16а) и вторым (16b) положениями в зависимости от заданного интервала (ΔT) температур и второй однополюсный переключатель (17) для переключения между третьим (17а) и четвертым (17b) положениями в зависимости от приводной группы, состоящей из кулачка (12b) и следящего элемента (18), причем подача питания от аккумуляторной батареи (19) к электроприводу осуществляется, когда первое (16а) и третье (17а) положения или второе (16b) и четвертое (17b) положения обеспечивают формирование проводящей линии.
Кроме того, нагревательный конвектор характеризуется тем, что первый однополюсный переключатель (16) может представлять собой термореле баллонного типа.
Приводное средство (10) в изобретении может представлять собой шарнирно соединенное средство тетрагонального типа, содержащее дисковый кривошип (12), размещенный на оси (Х-Х) вращения электропривода (8), качающийся рычаг (13), имеющий один конец, размещенный на оси (Y-Y) поворота регулируемого отклоняющего элемента (7) так, что центр (С) поворота качающегося рычага (13) совпадает с осью (Y-Y) поворота регулируемого отклоняющего элемента (7), и шатун (15) для соединения свободного конца качающегося рычага (13) с точкой (12а) дискового кривошипа (12), расположенной эксцентрично к оси (Х-Х) вращения электропривода (8) на заданном расстоянии (Е).
Кроме того, приводная группа с кулачком (12b) может быть образована контуром (12b) дискового кривошипа (12) и имеет множество отдельных участков контура, совместно закругленных по радиусу и имеющих различные значения эксцентриситета относительно оси (Х-Х) вращения электропривода (8).
В заявленном нагревательном конвекторе следящий элемент (18) может удерживаться в контакте относительно контура (12b) дискового кривошипа (12) посредством упругого средства.
Согласно изобретению множество положений, по меньшей мере, одного регулируемого отклоняющего элемента (7) могут являться закрытым положением и полностью открытым положением.
Переключающие средства (11, 11а) могут быть снабжены датчиком (21) температуры и электронной платой (20), причем датчик (21) температуры соединен с электронной платой (20).
Кроме того, электронная плата (20) может быть предназначена для управления электроприводом (8) в соответствии с температурой, детектируемой датчиком (21) температуры, путем изменения величины углового положения (α), по меньшей мере, одного отклоняющего элемента (7).
Аккумуляторная батарея (19) может иметь номинальное напряжение, составляющее 9 В или 12 В.
Признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются нижеприведенным подробным описанием целесообразных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, в которых:
фиг.1 изображает общий вид нагревательного конвектора (с частичным вырывом), согласно изобретению;
фиг.2 - первый вариант осуществления принципиальной схемы нагревательного конвектора, согласно изобретению;
фиг.3 - второй вариант осуществления принципиальной схемы нагревательного конвектора, согласно изобретению;
фиг.4 - общий вид первого рабочего положения первого варианта осуществления нагревательного конвектора, согласно изобретению;
фиг.5 - общий вид второго рабочего положения первого варианта осуществления нагревательного конвектора, согласно изобретению.
Нагревательный конвектор 1 (фиг.1) содержит отверстие 2 для всасывания воздуха, снабженное воздушным фильтром 3. Воздушный поток 4 перемещается из окружающей среды через отверстие 2 к теплообменнику 5 благодаря естественной конвекции.
Это происходит благодаря градиенту температур между температурой внутри помещения и снаружи нагревательного конвектора 1 и температурой внутри помещения и внутри самого нагревательного конвектора 1.
Теплообменник 5 содержит охлаждающий змеевик (не показан), через который проходит горячая текучая среда. Текучей средой предпочтительно, но необязательно, является вода.
Таким образом, воздушный поток 4, засасываемый из окружающей среды в нагревательный конвектор 1, нагревается и перемещается к отверстию 6 для выпуска воздуха через, по меньшей мере, один регулируемый отклоняющий элемент 7.
Регулируемый отклоняющий элемент 7 приводится в движение и занимает множество угловых положений между закрытым положением и полностью открытым положением посредством электропривода 8.
Электропривод 8 способен приводить отклоняющий элемент 7 в движение посредством редуктора 9 для уменьшения числа оборотов, соединенного с приводным средством 10.
Кроме того, электропривод 8 также соединен с переключающими средствами 11 и 11а, обеспечивающими включение электропривода.
В примере, проиллюстрированном на фиг.1, 2, 4 и 5, приводное средство 10 представляет собой шарнирно соединенное средство тетрагонального типа и содержит дисковый кривошип 12, размещенный на оси Х-Х вращения электропривода 8, качающийся рычаг 13, имеющий конец, насаженный на ось Y-Y поворота регулируемого отклоняющего элемента 7 так, что центр С поворота качающегося рычага 13 совпадает с осью Y-Y поворота регулируемого отклоняющего элемента 7, шатун 15 для соединения свободного конца качающегося рычага 13 с точкой 12а дискового кривошипа 12, расположенной эксцентрично к оси Х-Х вращения электропривода 8 на заданном расстоянии Е.
Следует отметить, что качающийся рычаг 13 имеет такие размеры, что расстояние D между его центром С поворота и точкой 13а присоединения к шатуну 15 превышает эксцентриситет Е.
Вышеуказанные размеры обеспечивают возможность поворота качающегося рычага 13 на заданный угол α вокруг центра С поворота при каждом полном обороте дискового кривошипа 12 вокруг оси Х-Х.
Предпочтительно поворот дискового кривошипа 12 на 180° соответствует повороту качающегося рычага 13 на угол α, равный 90°, и соответствующему повороту отклоняющего элемента 7.
Следовательно, при каждом полном обороте дискового кривошипа 12 отклоняющий элемент 7 выполняет поворот сначала в одном направлении и затем в другом на угол 180°, то есть на 90° при первом повороте и на 90° при втором повороте.
Предпочтительно переключающее средство 11а синхронизируется при переключении с приводной группой, состоящей из кулачка и элемента, приводимого в движение кулачком.
Предпочтительно кулачок или, скорее, криволинейный профиль кулачка определяется контуром 12b дискового кривошипа 12, которому придана соответствующая форма, чтобы образовать множество отдельных участков контура, закругленных по радиусу относительно друг друга и имеющих различные значения эксцентриситета относительно оси Х-Х вращения.
Элемент, приводимый в движение кулачком, содержит щуп 18, который посредством известного упругого средства (не показано) удерживается в упругом контакте у контура 12b дискового кривошипа 12.
По причинам, которые поясняются ниже, дисковый кривошип 12 имеет два отдельных угловых участка, каждый из которых имеет отличное от другого значение эксцентриситета и проходит на дуге окружности, равной приблизительно 180°.
По существу, профиль кулачка 12b, определяемый контуром дискового кривошипа 12, имеет две точки разрыва непрерывности, в соответствии с которыми смещение щупа 18 определяет переключение переключающего средства 11а.
Предпочтительно щуп 18 расположен относительно дискового кривошипа 12 таким образом, что щуп 18 распознает разрыв непрерывности криволинейного контура 12b, когда отклоняющий элемент 7 находится в закрытом или полностью открытом положении (фиг.4 и 5).
Следует отметить, что переключающее средство 11 (фиг.2) содержит первый униполярный девиатор 16 для переключения между первым 16а и вторым 16b положениями в зависимости от температуры воздуха и дополнительно содержит второй униполярный девиатор 17 для переключения между третьим 17а и четвертым 17b положениями в зависимости от углового положения отклоняющего элемента 7.
В частности, первый униполярный девиатор 16 представляет собой термореле баллонного типа, имеющее интервал температур, который может быть задан так, чтобы удовлетворять требованиям пользователя, посредством регулировочной ручки (не показана). Термореле 16 баллонного типа работает известным образом.
Угловое положение отклоняющего элемента 7 зависит от положения, занимаемого щупом 18, которое, как было описано выше, определяется криволинейным контуром 12b дискового кривошипа 12.
Предпочтительно питание электропривода 8 осуществляется посредством аккумуляторной батареи 19 с номинальным напряжением, составляющим 9 В или 12 В.
Работа нагревательного конвектора 1 осуществляется следующим образом.
Как указано выше, конфигурация первого девиатора 16 представляет собой термореле баллонного типа, а конфигурация второго девиатора 17 (фиг.2) не содержит проводящей линии, при этом отклоняющий элемент 7 находится в закрытом положении (фиг.4). При снижении температуры внутри помещения ниже определенного значения Т1 термореле 16 баллонного типа переключается из положения 16а в положение 16b, чтобы образовать проводящую линию.
Питание электропривода 8 обеспечивается от аккумуляторной батареи 19, а электропривод 8 осуществляет открытие отклоняющего элемента 7 до полностью открытого положения (фиг.5).
При этом воздушный поток 4 нагревается теплообменником 5, и горячий воздух выходит и поступает в окружающую среду, перемешивается с ней путем естественной конвекции.
Как только щуп 18 определит точку разрыва непрерывности криволинейного контура 12b дискового кривошипа 12, второй девиатор переключается из положения 17а в положение 17b. Это вызывает разрыв проводящей линии и электропривода 8.
При достижении внутри помещения второго заданного значения Т2 температуры, термореле 16 баллонного типа переключается из положения 16b и возвращается в положение 16а. Поскольку девиатор 17 находится в положении 17b, снова образуется проводящая линия между электроприводом 8 и аккумуляторной батареей 19, чтобы обеспечить возможность дальнейшего вращения электропривода 8 и, следовательно, отклоняющего элемента 7.
В этой ситуации щуп 18 "следует" за криволинейным контуром 12b, имеющим меньший эксцентриситет, и достигает точки разрыва непрерывности.
В этот момент второй девиатор 17 переключается из положения 17b в положение 17а, вызывая прерывание подачи питания к электроприводу 8. В результате такого перемещения отклоняющий элемент 7 возвращается назад в закрытое положение (фиг.4).
Ход работы, описанный выше, повторяется, когда температура внутри помещения падает ниже значения Т1 и/или превысит значение Т2, то есть, когда температура внутри помещения принимает значения за пределами интервала ΔT температур, где ΔT=Т2-Т1.
Например, интервал ΔТ температур может быть задан от десяти до тридцати градусов Цельсия с "центральной" оптимальной температурой, составляющей 20°С.
Предпочтительно пользователь имеет возможность посредством ручки (не показана) регулировать интервал ΔТ температур, поскольку ручка обеспечивает воздействие непосредственно на термореле баллонного типа.
Электропривод 8 является электроприводом постоянного тока, работающим при низких напряжениях (от аккумуляторной батареи 19) с малым поглощением тока, составляющим порядка нескольких десятков миллиампер.
Кроме того, редуктор 9 обеспечивает переход от частоты вращения электропривода 8, составляющей около тысячи оборотов в минуту, к частоте вращения, составляющей около шестнадцати оборотов в минуту.
Во втором варианте воплощения изобретения (фиг.3) электропривод 8 посредством редуктора 9 соединен непосредственно с отклоняющим элементом 7 и с электронной платой 20.
Электропривод 8 соединен с регулируемым отклоняющим элементом 7 без установки между ними приводных средств 10, как в первом варианте осуществления. В этом случае ось Х-Х электропривода 8 совпадает с осью Y-Y отклоняющего элемента 7.
Питание электронной платы 20 осуществляется посредством аккумуляторной батареи 19, причем электронная плата 20 содержит датчик 21 температуры.
Электронная плата 20 обеспечивает возможность (посредством управляющего устройства без обратной связи, содержащего усилитель и биполярный двухполупериодный выпрямительный мост) управлять электроприводом 8 посредством импульсов тока так, что при каждом импульсе тока электропривод 8 смещается на определенный угол в зависимости от температуры, определенной датчиком 21.
Другими словами, во втором варианте осуществления существует возможность открытия и/или закрытия отклоняющего элемента 7, а также его перемещения между открытым и закрытым положениями, то есть открытого/закрытого - включено/выключено, а также между множеством угловых положений между закрытым положением и полностью открытым положением.
Следовательно, этот электропривод представляет собой шаговый двигатель.
Благодаря настоящему изобретению существует возможность регулирования перемещения отклоняющего элемента 7 при открытии/закрытии, которое пропорционально температуре, определенной датчиком 21 температуры.
1. Нагревательный конвектор для нагрева воздуха в закрытых помещениях, содержащий отверстие (2) для всасывания воздуха, снабженное воздушным фильтром (3), теплообменник (5) для нагрева воздуха (4), отверстие (6) для выпуска воздуха, имеющее, по меньшей мере, один регулируемый отклоняющий элемент (7), который выполнен с возможностью занимать множество угловых положений между закрытым положением и полностью открытым положением и приводится в действие электроприводом (8) посредством приводных средств (10), отличающийся тем, что электропривод (8) снабжен аккумуляторной батареей (19) и соединен с переключающими средствами (11, 11а) для включения электропривода (8), при этом переключающие средства (11, 11а) содержат первый однополюсный переключатель (16) для переключения между первым (16а) и вторым (16b) положениями в зависимости от заданного интервала (ΔT) температур и второй однополюсный переключатель (17) для переключения между третьим (17а) и четвертым (17b) положениями в зависимости от приводной группы, состоящей из кулачка (12b) и следящего элемента (18), причем подача питания от аккумуляторной батареи (19) к электроприводу осуществляется, когда первое (16а) и третье (17а) положения или второе (16b) и четвертое (17b) положения обеспечивают формирование проводящей линии.
2. Нагревательный конвектор по п.1, отличающийся тем, что первый однополюсный переключатель (16) представляет собой термореле баллонного типа.
3. Нагревательный конвектор по п.1, отличающийся тем, что приводное средство (10) представляет собой шарнирно соединенное средство тетрагонального типа, содержащее дисковый кривошип (12), размещенный на оси (Х-Х) вращения электропривода (8), качающийся рычаг (13), имеющий один конец, размещенный на оси (Y-Y) поворота регулируемого отклоняющего элемента (7) так, что центр (С) поворота качающегося рычага (13) совпадает с осью (Y-Y) поворота регулируемого отклоняющего элемента (7), и шатун (15) для соединения свободного конца качающегося рычага (13) с точкой (12а) дискового кривошипа (12), расположенной эксцентрично к оси (Х-Х) вращения электропривода (8) на заданном расстоянии (Е).
4. Нагревательный конвектор по п.1, отличающийся тем, что приводная группа с кулачком (12b) образована контуром (12b) дискового кривошипа (12) и имеет множество отдельных участков контура, совместно закругленных по радиусу и имеющих различные значения эксцентриситета относительно оси (Х-Х) вращения электропривода (8).
5. Нагревательный конвектор по п.4, отличающийся тем, что следящий элемент (18) удерживается в контакте относительно контура (12b) дискового кривошипа (12) посредством упругого средства.
6. Нагревательный конвектор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что множество положений, по меньшей мере, одного регулируемого отклоняющего элемента (7) являются закрытым положением и полностью открытым положением.
7. Нагревательный конвектор по п.1, отличающийся тем, что переключающие средства (11, 11а) снабжены датчиком (21) температуры и электронной платой (20), причем датчик (21) температуры соединен с электронной платой (20).
8. Нагревательный конвектор по п.7, отличающийся тем, что электронная плата (20) предназначена для управления электроприводом (8) в соответствии с температурой, детектируемой датчиком (21) температуры, путем изменения величины углового положения (α), по меньшей мере, одного отклоняющего элемента (7).
9. Нагревательный конвектор по любому из пп.1-5, 7, 8, отличающийся тем, что аккумуляторная батарея (19) имеет номинальное напряжение, составляющее 9 или 12 В.
