УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОДОГРЕВОМ СМЕСИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА Российский патент 2010 года по МПК F24F11/00 F25D21/04 

Предлагаемое изобретение относится к области автоматизированного управления параметрами микроклимата при активном вентилировании сочной сельскохозяйственной продукции в закрытых складских помещениях, там, где вентиляционные воздушные потоки образуются смешиванием наружного и внутреннего (рециркуляционного) воздуха в смесительном клапане, имеющем управляемую подвижную заслонку.

Известно устройство управления подогревом смесительного клапана, содержащее датчик температуры наружного воздуха, нагреватель, коммутатор, источник электроэнергии. Устройство включает электрический подогрев мест стыка подвижных и неподвижных частей смесительного клапана при отрицательных наружных температурах. Подогрев должен обеспечить оттайку обледеневших стыков, предотвращая нежелательную перегрузку привода заслонки. И.Ф.Бородин, Н.М.Недилько, Автоматизация технологических процессов, Москва, Агропромиздат, 1986, с.195, рис.9.3. Описанное устройство принято за прототип предлагаемого.

Недостатком известного устройства управления подогревом смесительного клапана является повышенный расход электроэнергии на подогрев. Этот недостаток обусловлен тем, что включение нагревателя осуществляется только по сигналу датчика температуры наружного воздуха. Однако при отрицательных температурах необходимость подогрева существует не всегда. Она отпадает в том случае, когда в исходном (закрытом) состоянии заслонки при вентилировании рециркуляционным воздухом в смесительном клапане отсутствует конденсация влаги при соприкосновении влажного воздуха со стенками смесительной камеры. В этом случае обледенение отсутствует и прогрев не нужен. При использовании известного устройства подогрев будет излишним и электроэнергия расходуется бесполезно.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение затрат электроэнергии на подогрев смесительного клапана.

Указанный в задаче результат достигается тем, что в устройстве управления подогревом смесительного клапана, содержащем электрический нагреватель, коммутатор, датчик температуры наружного воздуха и источник электроэнергии, коммутатор имеет управляющий вход, силовой вход и силовой выход, источник электроэнергии соединен с силовым входом коммутатора, к силовому выходу коммутатора подключен электрический нагреватель, при этом новым является то, что в него дополнительно введены датчик температуры и датчик относительной влажности рециркуляционного воздуха, блок определения температуры точки росы рециркуляционного воздуха, блок сравнения, логический блок, блок определения температуры точки росы имеет два входа и один выход, блок сравнения имеет первый и второй входы и выход, логический блок снабжен первым и вторым входами и одним выходом, выход датчика температуры рециркуляционного воздуха подключен к первому входу блока определения температуры точки росы, выход датчика относительной влажности рециркуляционного воздуха подключен к второму входу блока определения температуры точки росы, выход блока определения температуры точки росы соединен с первым входом блока сравнения, выход датчика температуры наружного воздуха подключен к второму входу блока сравнения и к первому входу логического блока, выход блока сравнения соединен с вторым входом логического блока, а выход логического блока соединен с управляющим входом коммутатора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана структурная схема устройства управления подогревом смесительного клапана с поворотной заслонкой.

На чертеже обозначены: 1 - датчик относительной влажности F рециркуляционного воздушного потока V₁; 2 - датчик температуры T₁ этого потока; 3 - рециркуляционный воздуховод; 4 - поворотная заслонка с электроприводом; 5 - датчик температуры T_n наружного воздуха V₂; 6 - воздуховод наружного воздуха; 7 - нагреватель, подогревающий стык подвижной заслонки 4 с корпусом смесительного клапана; 8 - воздуховод смешанного воздуха V₃; 9 - блок определения температуры Т_р точки росы рециркуляционного воздуха; 10 - блок сравнения наружной температуры T_n и температуры точки росы Т_р рециркуляционного воздуха, 10.1 - первый вход блока 10, 10.2 - второй вход блока 10; 11 - логический блок, имеющий первый 11.1 и второй 11.2 входы и выход 12; 13 - коммутатор с управляющим входом (показан стрелкой), силовая цепь которого коммутирует электрическую цепь подачи электроэнергии от источника 14 к нагревателю 7.

Устройство работает следующим образом. Сигнал от датчика 5 температуры наружного воздуха T_n подан на первый вход 11.1 логического блока 11 и на второй вход 10.2 блока сравнения 10. Сигналы от датчиков 1 и 2 (соответственно F и T₁) поступают на входы блока определения температуры точки росы 9, в котором определяется значение температуры точки росы Т_р, например, по соотношению, приведенному в Жадан В.З. Влагообмен в плодоовощехранилищах, Москва, Агропромиздат, 1985, с.34: T_p=(13,1+T₁)·F-13,1, где T₁ - температура °С; F - относительная влажность.

На выходе блока 9 образуется сигнал, соответствующий температуре точки росы Т_р рециркуляционного воздуха V₁. Этот сигнал подается на первый вход 10.1 блока сравнения 10. В блоке 10 выполняется операция сравнения, т.е. определяется разность температуры точки росы Т_р и наружной температуры T_n согласно соотношению: ΔТ=|T_n|-|Т_р|. Полученный на выходе блока сравнения 10 сигнал ΔT подается на второй вход 11.2 логического блока 11. Логический блок 11 образует выходной сигнал в том случае, когда на его входах присутствуют одновременно два сигнала (ΔT и T_n), причем если T_n<0, а |T_n|≥|Т_р|, на управляющем входе 12 коммутатора 13 будет присутствовать сигнал включения, под действием которого замыкается силовая цепь коммутатора и от источника 14 электроэнергия подается в нагреватель 7. Если T_n>0 или (и) |T_n|<|Т_р|, на выходе логического блока 11 сигнал включения коммутатора отсутствует, силовая цепь коммутатора 13 разомкнута, в нагреватель 7 электрическая энергия не подается.

Таким образом, подогрев будет осуществляться тогда, когда будут обнаружены условия образования конденсата в смесительном клапане при отрицательных наружных температурах, т.е. обнаружены условия обледенения заслонки, вызывающие ее примерзание. По сравнению с прототипом, в котором управление подогревом осуществляется только по факту наличия отрицательной наружной температуры, предлагаемое устройство управления обеспечивает снижение затрат электроэнергии на подогрев смесительного клапана в зимнее время.

Модель устройства и алгоритм его действия исследованы в лабораторных условиях, подтверждена его работоспособность и эффективность.

Устройство предназначено для управления подогревом смесительного клапана. Устройство содержит электрический нагреватель, управляемый коммутатор, датчик температуры наружного воздуха и источник электроэнергии. За счет введения дополнительных датчиков температуры и относительной влажности рециркуляционного воздуха, блока определения температуры точки росы рециркуляционного воздуха, логического блока, блока сравнения и связей между блоками определяются условия, при которых не требуется включать подогрев при отрицательных наружных температурах. Устройство позволяет уменьшить энергозатраты на подогрев смесительного клапана в зимний период его эксплуатации. 1 ил.

Устройство управления подогревом смесительного клапана, содержащее электрический нагреватель, коммутатор, датчик температуры наружного воздуха и источник электроэнергии, коммутатор имеет управляющий вход, силовой вход и силовой выход, источник электроэнергии соединен с силовым входом коммутатора, к силовому выходу коммутатора подключен электрический нагреватель, отличающееся тем, что в него дополнительно введены датчик температуры и датчик относительной влажности рециркуляционного воздуха, блок определения температуры точки росы рециркуляционного воздуха, блок сравнения, логический блок, блок определения температуры точки росы имеет два входа и один выход, блок сравнения имеет первый и второй входы и выход, логический блок снабжен первым и вторым входами и одним выходом, выход датчика температуры рециркуляционного воздуха подключен к первому входу блока определения температуры точки росы, выход датчика относительной влажности рециркуляционного воздуха подключен к второму входу блока определения температуры точки росы, выход блока определения температуры точки росы соединен с первым входом блока сравнения, выход датчика температуры наружного воздуха подключен к второму входу блока сравнения и к первому входу логического блока, выход блока сравнения соединен с вторым входом логического блока, а выход логического блока соединен с управляющим входом коммутатора.