СПОСОБ РАБОТЫ ЗАМКНУТОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ В НЕМ Российский патент 2003 года по МПК F24D3/08 F24D19/10 

Изобретение относится к способу работы замкнутой установки для горячей воды, снабженной системой труб, имеющей котел и, по меньшей мере, один теплообменник и расширительный бак, средство для подачи добавочной воды и деаэратор, расположенный на самой высокой точке установки и содержащий невозвратный клапан, который смонтирован в воздушной головке и открывается при заранее определенном давлении, чтобы дать возможность удалить воздух из замкнутой установки, причем уровень воды в деаэраторе определяется для того, чтобы подать воду в замкнутую установку через средство для подачи добавочной воды, когда уровень становится слишком низким. Изобретение также относится к устройству, которое используется в этом способе.

Эти способ и устройство известны из описания изобретения к патенту Голландии 1000494, в котором невозвратный клапан определяет максимальное рабочее давление, потому что деаэрация имеет место при этом максимальном рабочем давлении. Если желательно иметь возможность изменять рабочее давление в соответствующих пределах, это можно считать лимитирующим фактором для деаэрации.

Задачей изобретения является обеспечение большей гибкости установки, более конкретно для обеспечения возможности деаэрации при давлении ниже максимального рабочего давления.

В соответствии с изобретением эта задача решается тем, что в способе работы замкнутой установки для горячей воды, снабженной системой труб, имеющей котел и, по меньшей мере, один теплообменник и расширительный бак, средство для подачи добавочной воды и деаэратор, расположенный на самой высокой точке установки и содержащий невозвратный клапан, который смонтирован в воздушной головке и открывается при заранее определенном давлении, чтобы дать возможность удалить воздух из замкнутой установки, причем определяют уровень воды в деаэраторе для подачи воды в замкнутую установку через средство для подачи добавочной воды, когда уровень воды становится слишком низким, согласно изобретению открывание невозвратного клапана блокируют до тех пор, пока не определят, что уровень воды понизился до первого уровня, и подачу воды начинают, когда достигается второй, более низкий, уровень. При этом определение первого и второго уровней воды можно осуществлять при помощи поплавка, и наиболее целесообразно определение первого и второго уровней воды осуществлять при помощи одного единственного поплавка, посредством чего, когда достигается первый уровень, блокирование деаэратора снимают, и когда достигается второй уровень, открывают средство для подачи добавочной воды.

Согласно изобретению открывание невозвратного клапана блокируется до тех пор, пока не будет определено, что уровень воды понизился до первого уровня, и подача воды начинается, когда достигнут второй, более низкий уровень. Благодаря этим признакам невозвратный клапан может быть установлен на любое желаемое давление, например минимальное требуемое рабочее давление, которое способствует возможности деаэрации. Действительно, посредством блокирования невозвратного клапана в зависимости от уровня, невозвратный клапан блокируется от выпуска в случае недостаточно большой воздушной головки. Это подразумевает, что независимо от давления выпуска невозвратного клапана в каждом случае имеет место такая большая воздушная головка, что гарантируется невозможность поднятия уровня воды до такой высоты, при которой грязь, плавающая на поверхности этой воды, могла бы достигнуть невозвратного клапана и клапана добавочной воды, что могло бы нарушить надлежащую работу этих клапанов в связи с загрязнением. Блокирование невозвратного клапана также предотвращает ситуацию, в которой в случае неисправности клапана добавочной воды вода может протечь через невозвратный клапан. В этом способе безаварийная, оптимальная деаэрация может быть выгодно достигнута при рабочем давлении, изменяющемся в обычных пределах.

Блокирование невозвратного клапана может быть реализовано относительно легко, если, в соответствии с дополнительным конструктивным исполнением изобретения, определение первого и второго уровней воды выполняется посредством поплавка. Этот способ работы может быть еще усовершенствован дополнительно, если определение первого и второго уровней воды выполняется посредством одного единственного поплавка, посредством чего, когда достигнут первый уровень, блокирование деаэратора снимается, и, когда достигнут второй уровень, открывается подача добавочной воды.

Изобретение также относится к устройству, которое может быть использовано в способе в соответствии с изобретением, как описано выше.

Создано устройство для удаления воздуха и подачи воды в замкнутую установку для горячей воды, снабженную системой труб, имеющую котел и, по меньшей мере, один теплообменник, причем указанное устройство содержит корпус, имеющей нижнюю сторону, выполненную с возможностью открытой связи с системой труб, и содержащий, вблизи его верхней стороны, выпускной клапан и клапан добавочной воды, выполненные с возможностью открытия при перемещении поплавка в корпусе, в котором выпускной клапан содержит блокирующую деталь, которая в положении блокирования закрывает доступ к выпускному клапану и которая перемещается в блокирующее положение и из него при смещении поплавка в корпусе. Клапан добавочной воды и блокирующая деталь управляются одним и тем же поплавком, при этом вначале клапан добавочной воды находится в открытом положении, и блокирующая деталь находится в таком положении, в котором доступ к выпускному клапану открыт, поплавок при перемещении в направлении к клапану добавочной воды и блокирующей детали сначала закрывает клапан добавочной воды и, после продолжения перемещения, сдвигает блокирующую деталь в положение блокирования. Выпускной клапан представляет собой невозвратный клапан, который предотвращает соединение с окружающей средой во время открывания, управляемого поплавком, устройства для деаэрации, и при давлении в корпусе ниже, чем давление окружающей среды. При этом блокирующая деталь состоит из части в виде цилиндрического седла с центральным отверстием, части в виде цилиндрического клапана с центральным отверстием и пружины, которая прижимает указанные части - седло и клапан, плотно друг к другу, однако, дает возможность поворотного движения указанных частей - седла и клапана, относительно друг друга, причем одна часть неподвижно смонтирована в корпусе, а другая часть имеет плечо рычага, управляемое поплавком. Блокирующая деталь состоит из иглы и втулки, которая может плотно заключать в себе иглу, причем игла, управляемая поплавком, имеет возможность скользить внутрь втулки и выталкиваться из нее. Втулка вмещает O-образное кольцо, внутренний диаметр которого меньше, чем диаметр иглы, и игла содержит кончик, который может стопориться в O-образном кольце, а невозвратный клапан содержит цилиндрический корпус, имеющий осевой канал, который проходит от одного конца корпуса и заканчивается перед другим концом, где он снабжен, по меньшей мере, одним радиальным поперечным каналом, который проходит через корпус, и отверстие которого уплотнено О-образным кольцом, которое во время приложения давления открывания деформируется для освобождения отверстия, по меньшей мере, частично. Причем невозвратный клапан содержит часть в виде седла и часть в виде клапана, прижимаемые одна к другой пружиной, причем этот клапан может быть открыт посредством сжатия пружины.

Таким образом, блокирование невозвратного клапана может быть реализовано чрезвычайно простыми и минимальными средствами. В соответствии с изобретением выпускной клапан может быть использован в форме невозвратного клапана, который предотвращает соединение с окружающем средой во время управляемого поплавком открывания устройства для деаэрации, и при давлении в корпусе ниже, чем давление окружающей среды. Другими словами, невозвратный клапан имеет выпускное давление, которое может быть равно минимальному рабочему давлению. При желании, этот невозвратный клапан может также быть отрегулирован на любое другое давление между минимальным и максимальным рабочим давлением, потому что блокирующая деталь закрывает доступ к невозвратному клапану, если воздушная головка уменьшена до фиксированной величины.

Со ссылками на типичные конструктивные исполнения, схематически показанные на прилагаемых чертежах, способ и устройство в соответствии с изобретением будут описаны и объяснены исключительно посредством примеров. На этих чертежах:
фиг. 1 изображает первое конструктивное исполнение замкнутой нагревательной установки;
фиг. 2 изображает второе конструктивное исполнение замкнутой нагревательной установки;
фиг. 3 изображает первое конструктивное исполнение устройства, которое используется в нагревательной установке в соответствии с фиг.1 или 2; и
фиг. 4 изображает второе конструктивное исполнение устройства, которое используется в нагревательной установке в соответствии с фиг.1 или 2.

На фиг.1 показана замкнутая нагревательная установка, содержащая котел 1 и систему труб 2, соединенную с ним. Насос 3 предусмотрен для циркуляции воды, нагретой в котле, через трубы 2 к теплообменным элементам 4, которые предназначены, например, для обогрева помещения. Вблизи выхода из котла 1, где вода является наиболее горячей и возможность растворения в ней воздуха минимальна, установлен деаэратор 5, который соединен непосредственно с расширительным баком 6. Устройство 7, расположенное в самой высокой точке установки, соединено через клапан, управляемый поплавком, с подачей воды 8. Устройство 7 дополнительно содержит выпускной клапан в виде невозвратного клапана, в то время как доступ к невозвратному клапану осуществляется только при наличии достаточно большого напора воздуха в устройстве 7. Устройство 7 будет описано более подробно дальше со ссылками на фиг.3 и 4.

Работа замкнутой нагревательной установки в соответствии с фиг.1 происходит следующим образом.

В продолжение заполнения установки водой устройство 7 отсоединено от подачи 8, в то время как клапан, управляемый поплавком, в связи с отсутствием воды находится в открытом положении и работает как выпускной клапан. Несмотря на то что в этой ситуации блокирование доступа к невозвратному клапану снято также в связи с отсутствием воды, невозвратный клапан находится в закрытом положении в связи с отсутствием избыточного давления в установке. Во время подъема уровня воды клапан, управляемый поплавком, закрывается первым, и когда подъем продолжится, доступ к невозвратному клапану будет блокирован. После окончания стадии заполнения, при которой давление в установке увеличивается, и расширительный бак, по меньшей мере, частично, заполняется водой, соединение с подачей 8 восстанавливается.

Во время работы потеря воды будет сначала восполняться путем уменьшения обычным способом количества воды в расширительном баке. В этих обстоятельствах клапан, управляемый поплавком, остается закрытым, и блокирование доступа к невозвратному клапану сохраняется. Если давление поднимается выше максимального рабочего давления, предохранительный клапан приводится в действие для выпуска воды и, следовательно, ограничения максимального давления в установке.

Воздух, выделенный из воды, собирается в воздушных головках деаэратора 5 и устройства 7. Деаэратор 5 может, например, быть снабжен клапаном, управляемым поплавком, для выпуска воздуха в окружающую среду, когда будет превышен заданный размер воздушной головки. В устройстве 7 во время падения уровня воды в связи с увеличением воздушной головки блокирование будет снято, и посредством открывания невозвратного клапана, который, например, установлен на минимальное рабочее давление, воздух будет выпускаться в окружающую среду до тех пор, пока не будет достигнуто давление, при котором невозвратный клапан вновь закрывается. Таким образом, эффективная деаэрация сочетается с гарантией того, что в установке остается минимальное давление, так что котел не выключается непреднамеренно системой защиты от выпаривания досуха.

Если в расширительном баке имеется разрежение, уровень воды в устройстве 7 будет опускаться, в особенности в течение падения температуры, так что после снятия блокирования управляемый поплавком бак впоследствии открывается, и в него подается вода, так что нехватка воды предотвращается. Поскольку относительно низкое давление превалирует в воздушной головке в связи с предшествующей деаэрацией, подаваемая вода дегазируется в способе на стадии давления, т. е. воздух, растворенный в воде, или микропузырьки, которые имеются в ней, высвобождаются посредством мгновенного понижения давления и по возможности непосредственно выпускаются через невозвратный клапан.

Таким образом, обеспечивается оптимальная деаэрация в сочетании с поддержанием минимального рабочего давления и предотвращением нехватки воды. Также подразумевается поддержание определенной воздушной головки, что обеспечивает сохранение уровня воды ниже уровня клапанов в устройстве 7, так что их загрязнение предотвращается.

На фиг.2 показана замкнутая нагревательная установка с котлом 11 и системой труб 12, в которой котел 11 расположен вблизи самой высокой точки установки, что дает то преимущество, что деаэратор 5 и устройство 7, показанные на фиг.1, могут быть объединены в одно устройство 15, которое связано с подачей воды 18 и находится в открытой связи с расширительным баком 13. Работа установки по фиг.2 по существу идентична работе установки по фиг.1.

На фиг.3 показано первое конструктивное исполнение устройства 7 в соответствии с фиг.1. Устройство содержит корпус 20 с камерой 21, содержащей поплавок 22. Камера 21 содержит нижний выпускной патрубок 23, который находится в открытой связи с системой труб установки. У верхнего конца камеры 21 в отверстии корпуса смонтирован выпускной клапан 24, содержащий невозвратный клапан 25 и блокирующую деталь 26.

Невозвратный клапан 25 содержит цилиндрический корпус 25а, имеющий центральный канал 25b, который не проходит до свободного конца корпуса 25а, но продолжается в виде радиального канала 25с, отверстие которого закрыто O-образным кольцом 25d.

Блокирующая деталь 26 содержит часть в виде седла 26а, образующую одно целое с корпусом 25а и имеющую центральный канал 26b, который соединяется с каналом 25b и проходит через всю часть в виде седла 26а. Кроме того, блокирующая деталь 26 содержит часть в виде клапана 26с и спиральную пружину 26d, которая принимает часть в виде седла 26а и часть в виде клапана 26с плотно одну к другой, так что центральный канал 26b закрывается частью в виде клапана 26с. Часть в виде седла 26а и часть в виде клапана 26с имеют такую конструкцию и соединены спиральной пружиной 26d так, что часть в виде клапана 26с может поворачиваться относительно части в виде седла 26а, чтобы открывать центральный канал 26b. Для этого поворотного движения имеется рычаг 26е, имеющий свободный конец, снабженный ушком, в которое заходит конец в форме крюка иглы 27 поплавка.

На уровне, который несколько ниже, чем выпускной клапан 24, смонтирован клапан добавочной воды 28 в камере 21 в дополнительном отверстии в корпусе, к которому подсоединен клапан добавочной воды устройства для подачи воды, которое не показано. Клапан добавочной воды 28 имеет ту же конструкцию, что и блокирующая деталь 26, и содержит рычаг 28е, свободный конец которого снабжен ушком, через которое проходит игла 27 поплавка.

Так как клапан добавочной воды 28 смонтирован на более низком уровне в корпусе 20, чем выпускной клапан 24, рычаг 28е находится на более низком уровне, чем рычаг 26е. Следовательно, во время опускания поплавка 22 в корпусе 20 игла 27 поплавка сначала заставляет рычаг 26е повернуться вниз, так что блокирующая деталь 26 открывается и доступ к невозвратному клапану 25 открывается, и впоследствии, когда поплавок опускается еще ниже, игла поплавка заставляет рычаг 28е повернуться вниз, чтобы открыть клапан добавочной воды 28. Во время подъема поплавка имеет место обратный ход.

На фиг. 4 показано второе конструктивное исполнение устройства 7 в соответствии с фиг. 1 или устройства 15 в соответствии с фиг.2. Устройство содержит корпус 30 с камерой 31, содержащей поплавок 32. Камера 31 содержит нижний выпускной патрубок 33, который находится в открытой связи с системой труб установки. В верхнем конце камеры 31 в отверстии в корпусе смонтирован выпускной клапан 34, содержащий невозвратный клапан 35 и блокирующую деталь 36.

Невозвратный клапан 35 содержит корпус 35а, имеющий камеру 35b, содержащую спиральную пружину 35с, которая прижимает часть в виде клапана 35d к части в виде седла 35е.

Блокирующая деталь 36 содержит корпус 36а, который образует продолжение корпуса 35а и содержит центральный канал 36b, снабженный канавкой для размещения O-образного кольца 36с, внутренняя периферия которого проходит в канал 36b. Блокирующая деталь 36 дополнительно содержит иглу 36е, которая может скользить в продольном направлении в канале 36b и которая соединена с поплавком 32.

В боковой стенке корпуса 30 в отверстии корпуса смонтирован клапан добавочной воды 38, который имеет ту же конструкцию, что и клапан добавочной воды 28 на фиг.3. Рычаг 38е клапана добавочной воды 38 проходит через ушко в игле 36е, соединенной с поплавком 32. Расположение и размеры ушка таковы, что оно заставляет рычаг 38е поворачиваться только после того, как свободный конец иглы 36е расположится на некотором расстоянии под O-образным кольцом 36с. В этом способе гарантируется также, что при такой конструкции во время опускания поплавка 32 сначала открывается доступ к невозвратному клапану 35 посредством снятия блокирования блокирующей деталью 36 перед тем, как открывается клапан добавочной воды 38 при дальнейшем опускании поплавка 32.

Понятно, что в объеме изобретения, как изложено в прилагаемых пунктах формулы изобретения, возможно еще множество модификаций и вариантов. Например, блокирующая деталь в соответствии с фиг.3 может также объединяться с невозвратным клапанам в соответствии с фиг.4, или блокирующая деталь в соответствии с фиг.4 может объединяться с невозвратным клапаном в соответствии с фиг.3. Далее, показанные блокирующие детали и клапаны добавочной воды являются только возможными, хотя и перспективными, конструктивными вариантами, и могут быть заменены элементами с подобными функцией и действием.

Если желательно, устройство может также иметь более одного выпускного клапана. Установки для горячей воды в соответствии с фиг.1 и 2 также могут быть сконструированы и дополнены различным образом.

Способ может быть использован в замкнутой установке для горячей воды, снабженной системой труб, котлом, теплообменниками, расширительным баком, средством для подачи добавочной воды и деаэратором, расположенным на самой высокой точке установки и содержащим невозвратный клапан, который смонтирован в воздушной головке и открывается при заранее определенном давлении, чтобы дать возможность удалить воздух из замкнутой установки. Уровень воды в деаэраторе определяется для того, чтобы подать воду в замкнутую установку через средство для подачи добавочной воды, когда уровень воды становится слишком низким, причем открывание невозвратного клапана блокируется до тех пор, пока не будет определено, что уровень воды понизился до первого уровня, и подача воды начинается, когда достигается второй, более низкий уровень. Устройство предназначено для использования этого способа, в котором определение уровня воды управляется поплавком. Такой способ и такое устройство позволят обеспечить большую гибкость установки, более конкретно обеспечить возможность деаэрации при давлении ниже максимального рабочего давления. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ работы замкнутой установки для горячей воды, снабженной системой труб, имеющей котел и, по меньшей мере, один теплообменник и расширительный бак, средство для подачи добавочной воды и деаэратор, расположенный на самой высокой точке установки и содержащий невозвратный клапан, который смонтирован в воздушной головке и открывается при заранее определенном давлении, чтобы дать возможность удалить воздух из замкнутой установки, причем определяют уровень воды в деаэраторе для подачи воды в замкнутую установку через средство для подачи добавочной воды, когда уровень воды становится слишком низким, отличающийся тем, что открывание невозвратного клапана блокируют до тех пор, пока не определят, что уровень воды понизился до первого уровня, и подачу воды начинают, когда достигается второй, более низкий, уровень. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение первого и второго уровней воды осуществляют при помощи поплавка. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что определение первого и второго уровней воды осуществляют при помощи одного единственного поплавка, посредством чего, когда достигается первый уровень, блокирование деаэратора снимают, и когда достигается второй уровень, открывают средство для подачи добавочной воды. 4. Устройство для удаления воздуха и подачи воды в замкнутую установку для горячей воды, снабженную системой труб, имеющую котел и, по меньшей мере, один теплообменник, причем указанное устройство содержит корпус, имеющей нижнюю сторону, выполненную с возможностью открытой связи с системой труб, и содержащий, вблизи его верхней стороны, выпускной клапан и клапан добавочной воды, выполненные с возможностью открытия при перемещении поплавка в корпусе, отличающееся тем, что выпускной клапан содержит блокирующую деталь, которая в положении блокирования закрывает доступ к выпускному клапану и которая перемещается в блокирующее положение и из него при смещении поплавка в корпусе. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что клапан добавочной воды и блокирующая деталь управляются одним и тем же поплавком, при этом в начале клапан добавочной воды находится в открытом положении, и блокирующая деталь находится в таком положении, в котором доступ к выпускному клапану открыт, поплавок при перемещении в направлении к клапану добавочной воды и блокирующей детали сначала закрывает клапан добавочной воды, и после продолжения перемещения, сдвигает блокирующую деталь в положение блокирования. 6. Устройство по п. 4 или 5, отличающееся тем, что выпускной клапан представляет собой невозвратный клапан, который предотвращает соединение с окружающей средой во время открывания, управляемого поплавком, устройства для деаэрации, и при давлении в корпусе ниже, чем давление окружающей среды. 7. Устройство по любому из пп. 4-6, отличающееся тем, что блокирующая деталь состоит из части в виде цилиндрического седла с центральным отверстием, части в виде цилиндрического клапана с центральным отверстием и пружины, которая прижимает указанные части - седло и клапан, плотно друг к другу, однако, дает возможность поворотного движения указанных частей - седла и клапана, относительно друг друга, причем одна часть неподвижно смонтирована в корпусе, а другая часть имеет плечо рычага, управляемое поплавком. 8. Устройство по любому из пп. 4-6, отличающееся тем, что блокирующая деталь состоит из иглы и втулки, которая может плотно заключать в себе иглу, причем игла, управляемая поплавком, имеет возможность скользить внутрь втулки и выталкиваться из нее. 9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что втулка вмещает О-образное кольцо, внутренний диаметр которого меньше, чем диаметр иглы, и игла содержит кончик, который может стопориться в О-образном кольце. 10. Устройство по любому из пп. 4-8, отличающееся тем, что невозвратный клапан содержит цилиндрический корпус, имеющий осевой канал, который проходит от одного конца корпуса и заканчивается перед другим концом, где он снабжен, по меньшей мере, одним радиальным поперечным каналом, который проходит через корпус, и отверстие которого уплотнено О-образным кольцом, которое во время приложения давления открывания деформируется для освобождения отверстия, по меньшей мере, частично. 11. Устройство по любому из пп. 4-8, отличающееся тем, что невозвратный клапан содержит часть в виде седла и часть в виде клапана, прижимаемые одна к другой пружиной, причем этот клапан может быть открыт посредством сжатия пружины.