Регулятор температуры объекта Советский патент 1992 года по МПК G05D23/02 

трубкам 17, 23 и 18 и полому цилиндру 14, выполненному из материала с высоким коэффициентом теплового распределения привода, меняя его тепловой баланс, что, в свою очередь, вызывает изменение его длины, поворот рычага 10 привода вокруг

оси и перемещение тяги, что, в свою очередь, переставляет иглу 8 в новое положение. В случае изменения температуры окружающего воздуха происходит аналогичное, но при этом изменяется длина датчика 33.2 ил.

Изобретение предназначено для автоматического регулирования отпуска тепла на отопление зданий. Цель изобретения улучшение функциональных характеристик регулятора за счет повышения его чувствительности - достигается за счет изменения длин дилатометрических датчиков 19 или 33 температуры соответственно внутри объекта и наружной среды при применении теплового режима объекта от нормы или при изменении температуры окружающего воздуха. При изменении теплового режима объекта изменение длины датчика 19 через дифференциальный рычаг 31 и тягу 30 поворачивает крышку сильфона 21 струйного распределителя (СР) 22 вокруг оси цапф 27. При этом перепускной канал 24, выполненный в крышке 25 СР 22, перемещается относительно трубок 20 и 23, расположенных . внутри сильфона 21 СР 22 параллельно друг другу к оси сильфона, меняя долю перепуска воды, поступающей последовательно по м Ё

Изобретение относится к автоматике и предназначено, преимущественно, для автоматического регулирования отпуска тепла на отопление зданий.

Известно устройство, содержащее регулирующую иглу, установленную внутри сопла элеватора сосно с ним. Игла перемещается при помощи управляемого электропривода, блок управления которого соединен с датчиком температур и расхода воды.

Устройство содержит электромеханический привод иглы и электронный блок управления, которые конструктивно сложны, дороги и не обладают высокой надежностью в работе. Обслуживание устройства требует высокой квалификации обслуживающего персонала механического, теплотехнического и электротехнического профиля. Кроме того, устройство использует конечное количество датчиков температуры, установленных в некоторых помещениях здания, что не обеспечивает выработку оптимального осредненного импульса по температуре здания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является регулятор температуры объекта, содержащий прямой трубопровод с установленным в нем эжектором с входным, выходным и всасывающим патрубками и соплом, в котором расположена игла, связанная через тягу с нижним концом рычага привода, обратный трубопровод, с которым соединен всасывающий патрубок, дилатометрические датчики температуры наружной среды и внутренней температуры объекта, выполненные в виде трубок, глухие подвижные торцы которых связаны между собой через дифференциальный рычаг.

Недостатками этого регулятора являются сложность механизма привода, наличие специальных устройств для герметизации узла в точке входа механизма перемещения во внутреннюю полость устройства с избыточным давлением, а также отсутствие элемента коррекции работы устройства при изменении гидравлического сопротивления системы отопления здания, обусловленного постепенным во времени отложением твердых образований внутри труб и аппаратов системы, снижающих их проходные сечения.

Цель изобретения - улучшение функциопальных характеристик регулятора за счет повышения его чувствительности.

Указанная цель достигается тем, что приведение в движение иглы и струны осуществляется за счет изменения геометрического размера (длины) цилиндра термопривода, выполненного из материла, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения или температурной памятью, при этом с целью взаимодействия на

цилиндр термопривода к нему по герметичному трубопроводу подведена рабочая среда (вода) из системы отопления, а для отбора импульса воздействия на термопривод в устройство введено тело Вентури,

установленное на всасывающем патрубке. Преобразование механического импульса от датчиков температуры и его суммирование с импульсом измеренного в системе расхода осуществляется герметичным струйным

распределителем.

Нафиг.1 представлен регулятор температуры объекта общий вид; на фиг,2 - герметичный струйный распределитель, сечение А-Анафиг.1.

Регулятор температуры объекта содержит прямой трубопровод с установленным с нем эжектором 1 с патрубками 2-4, соответственно входным, выходным и всасывающим. Регулятор устанавливается между

внешней теплосетью 5 и системой б отопления объекта (здания). В сопле 7 расположена игла 8, связанная тягой (например, струной) 9 с нижним концом (вертикальным плечом) углового рычага 10 привода. Со стороны входного патрубка 2 игла 8 подпружинена в сторону ее открытия пружиной 11 сжатия. Рычаг 10 привода установлен шар- нирно на опоре 12 с регулировочным винтом 13. Горизонтальное верхнее плечо

рычага 10 привода кинематически соединено с нижним (подвижным) торцом полого цилиндра 14 привода, верхний конец которого укреплен в стенке выходного патрубка 3. Полый цилиндр 14 привода выполнен из

материала с высоким коэффициентом теплового расширения.

С обратным трубопроводом 15 соединен с всасывающий патрубок 4, в котором установлено тело 16 Вентури, организую- щее в трубопроводе 15 поток, аналогичный потоку в трубе Вентури. В наименьшем сечении патрубка установлены трубка 17 отбора импульса полного напора и трубка 18 отбора импульса статического напора. Трубка 17 соединена с внутренней полостью дилатометрического датчика 19 внутренней температуры объекта таким образом, что вода омывает датчик 19 изнутри по всей длине. На выходе из датчика 19 вода поступает в струйную трубку 20, расположенную внутри сильфона 21 струйного распределителя 22 параллельно его оси. Рядом и параллельно трубке 20 расположена трубка 23 отбора импульса.

Обе трубки неподвижно закреплены в корпусе герметичного струйного распределителя 22, одновременно служащего неподвижным основанием для датчика 19 температуры объекта. Напротив трубок 20 и 23 расположен перепускной канал 24, выполненный в крышке 25 струйного распределителя 22, которая имеет ушки 26, шарнирно установленные на цапфах 27, закрепленных в корпусе струйного распреде- лителя 22.

Трубка 23 отбора импульса соединена с внутренней полостью цилиндра 14 привода, подавая воду к нижнему его торцу, а верхняя часть полого цилиндра 14 привода со- единена с трубкой 18 и далее с трубкой отбора импульса статического давления в минимальном сечении канала Вентури, Полость сильфона 21 струйного распределителя 22 также соединена с трубкой 18 и герметично отделена от полости датчика 19.

Крышка 25 струйного распределителя 22 имеет шарнирный узел 28 в виде двух рычажных консолей с рядом пар отверстий, в одном из которых посредством пальца 29 шарнирно укреплена тяга 30, связанная со средней точкой рычага 31.

В нише объекта (здания) 32, сообщающейся с наружным воздухом, укреплен ди- латометрический датчик 33 температуры наружной среды, глухой подвижный (незакрепленный) торец которого тросом 34 соединен с верхним концом дифференциального рычага 31. Нижний конец диффе- ренциального рычага 31 шарнирно соединен с глухим подвижным торцем датчика 19 температуры объекта.

Форма и расположение перепускнрго канала 24 таковы, что обеспечивает изменение направления движения воды, истекающей из трубки 20, так, что вода направляется в трубку 23 с минимальными потерями напора и расхода в зазоре между трубками 20 и 23 и крышкой 25 сильфона 21. Зазор между трубками 20 и 23 минимален и постоянен, так как крышка 25 фиксирована ушками 26 на цапфах 27.

Регулятор работает следующим образом.

В установившемся режиме баланс тепла объекта соответствует отопительной норме и через регулятор проходит расчетное количество теплоносителя - горячей воды. При отклонении теплового режима объекта от нормы меняется температура воды на выходе, датчик 19 температуры объекта изменяет свою длину и через дифференциальный рычаг 31 и тягу 30 поворачивает крышку сильфона 21 струйного распределителя 22 вокруг оси цапф 27. При этом перепускной канал 24 перемещается относительно трубок 20 и 23, меняя долю перепуска воды, поступающей последовательно по трубкам 17, 23 и 18 и полому цилиндру 14 привода, меняя тего тепловой баланс, что вызывает изменение его длины, поворот рычага 10 привода вокруг оси и перемещение тяги 9, а также переставляет иглу 8 в новое положение, соответствующее новому требуемому расходу горячего теплоносителя в эжектор 1. При возврате температуры внутри объекта к первоначальному значению происходит обратное перемещение иглы 8, обеспечивая прямое регулирование.

В случае изменения температуры окружающего воздуха датчик 33 температуры наружной среды изменяет свою длину аналогично описанному и осуществляет соответствующую перестановку иглы 8.

При переходе режима отопления от одного состояния к другому по режиму отпуска тепла с ТЭЦ в соответствии с графиком отпуска тепла в зависимости от температуры наружного воздуха происходит одновременное изменение как наружной температуры, так и температуры воды на выходе из здания. При этом датчики 19 и 33 температуры объекта и наружной среды, выполненные в виде трубок, будут изменять свои длины одновременно, но с различными знаками, воздействуя на иглу 8. Средняя точка на рычаге 31 выбирается расчетом по графику отпуска тепла или экспериментально так, чтобы при адекватном изменении указанных температур результирующее перемещение средней точки рычага 31 было равно нулю, что соответствует отсутствию коррекции расхода теплоносителя иглой 8.

Если же это изменение неадекватно (не соответствует соотношению указанных температур в графике отпуска тепла с ТЭЦ), то возникший разбаланс перемещения концов рычага 31 вызовет соответствующее перемещению его средней точки и перестановку иглы 8, вводя коррекцию расхода.

При изменении гидравлического сопротивления системы 6 отопления объекта во времени, вызванном, например, увеличением отложений внутри труб и радиаторов, будет меняется расход в системе и в трубопроводе 15, так как меняется циркуляция в объекте, а это изменение расхода вызовет изменение перепада напоров в трубках 17 и 18 и изменение расхода в них, что автоматически (без учета влияния датчиков 19 и 33 температуры) приведет к изменению теплового баланса привода, изменению его длины и перестановке иглы 8, внося соответствующую поправку в расход теплоносителя. С увеличением сопротивления системы 6 происходит дополнительное увеличение открытия сопла 7.

Настройка регулятора на требуемый режим осуществляется путем перестановки тяги 30 в отверстиях рычага 31 и вращением и перестановкой регулировочного винта 13, причем первым способом достигают соответствие расхода теплоносителя графику отпуска тепла, а вторым - уровень отопления объекта. Перестановка тяги 30 в отверстиях рычажных консолей крышки 25 позволяет менять динамические характеристики регулятора, обеспечивая медленную, номинальную или быструю коррекцию расхода. При этом можно отстроиться от колебательного процесса в регулировании. Винт 13 можно герметизировать колпаком (не показан).

В качестве материала полого цилиндра 14 привода целесообразно применить материал, обладающий температурной памятью, например нитинол: сплав никеля и титана в соотношении 55:45 мас.%.

За счет установки во всасывающем патрубке 4 тела 16 Вентури устройство способно перенастраиваться по мере старения системы отопления и изменения ее гидравлического сопротивления в процессе эксплуатации.

Формула изобретения Регулятор температуры объекта, содержащий прямой трубопровод с установленным в.нем эжектором с входным, выходным

и всасывающим патрубками и соплом, в котором расположена игла, связанная через тягу с нижним концом рычага привода, обратный трубопровод, с которым соединен всасывающий патрубок, дилатометрические датчики температуры наружной среды и внутренней температуры объекта, выполненные в виде трубок, глухие подвижные торцы которых связаны между собой через дифференциальный рычаг, отличающийся тем, что, с целью улучшения функциональных характеристик регулятора за счет повышения его чувствительности, в него введены трубка отбора импульсов соответственнор полного и

статического напоров, струйный распределитель, корпус которого связан посредством сильфона с крышкой, снабженной перепускным каналом и кинематически связанной со средней точкой дифференциального рычага, а привод выполнен в виде полого цилиндра из материала с высоким коэффициентом теплового расширения, причем подвижный торец полого цилиндра связан с верхним концом рычага привода, соединенным с винтовой опорой, а во всасывающем патрубке установлено тело Вентури, причем трубки отбора импульсов установлены в наименьшем сечении этого патрубка, при этом трубка отбора

импульсов статического напора соединена с полостями сильфона струйного распределителя и полого цилиндра привода, которые соединены между собой импульсной трубкой, а трубка отбора импульса полного напора соединена с полостью трубки дилатометрического датчика внутренней температуры объекта.

А-А

JO

Риг.2