регулятор температуры системы теплоснабжения зданий

Формула изобретения

Регулятор температуры системы теплоснабжения зданий в виде элеватора, содержащий корпус с входными каналами для подвода теплоносителя из прямой и обратной линий системы теплоснабжения, выходной патрубок в виде диффузора, расположенного соосно с соплом и дроссельной иглой, а также сильфон для привода дроссельной иглы и манометрическую термосистему, отличающийся тем, что он снабжен управляющим каналом и управляющим клапаном, связанным с выходом манометрической термосистемы, и установленной в корпусе направляющей втулкой для размещения в ней с зазором дроссельной иглы, снабженной не менее, чем одним продольным профилированным пазом, подпружиненной и жестко соединенной с подвижным торцом сильфона, помещенного в глухой камере, а внутри дроссельной иглы выполнен канал, сообщающий входной канал из прямой линии с глухой камерой, причем внутренняя полость сильфона через зазор между дроссельной иглой и направляющей втулкой соединена с входным каналом из прямой линии, а через управляющий канал, перекрываемый управляющим клапаном, соединена с входным каналом теплоносителя из обратной линии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в системах централизованного теплоснабжения.

Известны регуляторы температуры для систем теплоснабжения зданий (элеваторы) с сильфонным приводом дроссельной иглы, обеспечивающим осевое ее перемещение и изменение производительности элеватора, см., например, авт. св. СССР N 1441366, кл. G 05 D, 23/02, выбранное за прототип.

Известно другое устройство для регулирования расхода теплоносителя, например, авт. св. N 1439547, кл. G 05 D 23/00, с другим способом изменения расхода теплоносителя. Данное устройство может служить аналогом.

Недостатком прототипа является то, что величина перемещения дроссельной иглы пропорциональна объему заполнителя во внутренней полости сильфона. Такой принцип построения регулятора требует длинноходовых сильфонов, заполненных теплочувствительной жидкостью, которая при изменении температуры обратной воды изменяет свой объем и перемещает регулирующий орган (иглу), а это значительно увеличивает размеры регулятора.

Кроме того, не решен вопрос защиты сильфона при перегрузках, когда игла сделает свой полный ход, перекроет седло, а под действием каких-либо причин температура обратного теплоносителя продолжает увеличиваться. В этом случае теплочувствительная жидкость внутри сильфона увеличивает свой объем, разрывает сильфон и выводит из строя весь элеватор.

Техническим результатом изобретения является создание простого, надежного и более доступного потребителю элеватора.

Технический результат достигается тем, что регулятор температуры системы теплоснабжения зданий в виде элеватора, содержащий корпус с входными каналами для подвода теплоносителя из прямой и обратной линии системы теплоснабжения, выходной патрубок в виде диффузора, расположенного соосно с соплом и дроссельной иглой, а также сильфон для привода дроссельной иглы и манометрическую термосистему, снабжен управляющим каналом и управляющим клапаном, связанным с выходом манометрической системы и установленной в корпусе направляющей втулкой для размещения в ней с зазором дроссельной иглы, снабженной не менее чем одним продольным профилированным пазом, подпружиненной и жестко соединенной с подвижным торцом сильфона, помещенного в глухой камере, а внутри дроссельной иглы выполнен канал, сообщающий входной канал из прямой линии с глухой камерой, причем, внутренняя полость сильфона через зазор между дроссельной иглой и направляющей втулкой соединена с входным каналом из прямой линии, а через управляющий канал, перекрываемый управляющим клапаном, соединена с входным каналом из обратной линии.

На фигуре представлена схема предлагаемого регулятора температуры теплоснабжения зданий. Он состоит из корпуса 1 с входными каналами 2 и 3 для подвода теплоносителя, соответственно из прямой и обратной линии, выходного патрубка 4 в виде диффузора, сопла 5 и дроссельной иглы 6. Привод дроссельной иглы, в свою очередь, состоит из сильфона 7, помещенного в глухую камеру 8, который жестко соединен подвижным торцем с дроссельной иглой, и возвратной пружины 9. В корпусе имеется направляющая втулка 10 для размещения в ней с зазором 11 дроссельной иглы, снабженной не менее чем одним продольным профилированным пазом 12. В дроссельной игле 6 выполнен канал 13, сообщающий входной канал 2 из прямой линии с камерой 8, а через профилированный паз (или пазы) 12 входной канал 2 сообщен с внутренней полостью 14 сильфона 7.

Регулятор снабжен управляющим каналом 15 и управляющим клапаном 16, связанным с выходом манометрической термосистемы. Через управляющий клапан 16 и управляющий канал 15 внутренняя полость 14 сильфона 7 соединена также с входным каналом 3 из обратной линии. Привод управляющего клапана 16 осуществляется непосредственно от манометрической термосистемы, состоящей, в свою очередь, из термобаллонов 17 и 18, задатчика 19 и узла 20 перестановки управляющего клапана 16.

Работает регулятор температуры следующим образом.

Горячая вода из прямой линии теплосети через канал 2 поступает в камеру 21 регулятора и далее через сопло 5 поступает в смесительную камеру 22 и далее через выходной патрубок 4 в систему отопления.

Под действием эжектирующей способности струи, выходящей из сопла 5, в смесительной камере 22 создается зона пониженного давления, благодаря чему вода из обратного канала 3 подсасывается в зону разряжения и увлекается струей горячей воды, выходящей из сопла 5, в выходной патрубок 4 регулятора, одновременно смешиваясь с ней и понижая температуру теплоносителя на выходе регулятора.

Температура смешанной воды пропорциональна количеству прямого теплоносителя, поступающего в смесительную камеру через сопло 5. Количество же теплоносителя, проходящего через сопло 5, в свою очередь, определяется положением дросселирующей иглы 6 по отношению к входному сечению сопла.

Давление теплоносителя из камеры 21 через канал 13 в игле подается в глухую камеру 8 сильфонного привода, а через зазор 11 между иглой 6 и направляющей втулкой 10 во внутреннюю полость 14 сильфона 7. При закрытом управляющем клапане 16 перепад давлений на сильфоне 7 отсутствует, так как внутри сильфона и на его наружной поверхности будет давление такое же, как и в камере 21.

Под воздействием возвратной пружины 9 игла 6 полностью открывает проходное сечение сопла 5.

При открытии (нормально закрытого) управляющего клапана 16 рабочая жидкость из внутренней полости 14 сильфона 7 через управляющий канал 15 поступает в канал 3, давление в котором меньше, чем в канале 2. Давление рабочей жидкости внутри сильфона 7 при этом уменьшится за счет дросселирования расхода жидкости зазором 11.

Под действием создавшегося перепада давлений на сильфоне 7, последний сжимается, перемещая дросселирующую иглу 6 и уменьшая проходное сечение сопла 5.

Как уже отмечалось ранее, на наружной поверхности дроссельной иглы 6 выполнен не менее чем один продольный профильный паз 12, площадь поперечного сечения которого увеличивается по его длине. При полностью открытом проходном сечении сопла дроссельная игла 6 находится в исходном положении, а сильфон 7 в свободном состоянии. При этом паз 12 на игле 6 расположен в зазоре 11 своим меньшим сечением, а при максимальном ходе иглы и сжатом сильфоне паз на игле расположен в зазоре 11 своим большим сечением. Это условие необходимо для введения отрицательной обратной связи по положению дроссельной иглы 6 в зависимости от открытия управляющего клапана 16.

Определенному открытию управляющего клапана 16 соответствует строго определенное положение дроссельной иглы 6. Если под действием каких-либо причин дроссельная игла переместится на большую величину, то увеличится площадь проходного сечения паза, общее сопротивление зазора 11 при этом уменьшится, натекание рабочей жидкости во внутреннюю полость 14 сильфона превысит ее слив из внутренней полости сильфона через управляющий клапан 16 в канал 3 обратной воды. Давление внутри сильфона увеличится, перепад давлений на наружной и внутренней поверхности сильфона уменьшится, возвратная пружина 9 переместит дроссельную иглу на открытие.

Если под действием каких-либо причин дроссельная игла переместится на меньшую величину, то гидравлическое сопротивление зазора 11 будет увеличено, слив рабочей жидкости из внутренней полости 14 сильфона превысит поступление ее через зазор 11. Давление внутри сильфона будет уменьшаться, сильфон переместит дроссельную иглу на закрытие, уравнивая расходы рабочей жидкости через зазор 11 и управляющий клапан 16.

Таким образом, сильфон и дроссельная игла постоянно "следят" за положением управляющего клапана.

Расходы рабочей жидкости, протекающие через внутреннюю полость 14 сильфона 7, составляют от 1 до 3% расходов рабочей жидкости, проходящих через рабочее сопло 5 регулятора. Управление такими малыми расходами позволяет использовать маломощный управляющий привод, например, миниатюрную настраиваемую манометрическую термосистему. Основной термобаллон 17 термосистемы, в зависимости от назначения, может быть встроен в выходную линию регулятора или во входной канал 3 обратной воды.

Настройка термосистемы на поддержание заданной температуры, определяемой графиком отпуска тепла, осуществляется узлом настройки-задатчиком 19.

В предлагаемом регуляторе основной термобаллон 17 размещен в выходном патрубке регулятора и следит за изменением температуры теплоносителя на выходе регулятора. При повышении температуры теплоносителя теплочувствительная жидкость, заключенная в термобаллоне 17, увеличивая свой объем, открывает проходное сечение управляющего клапана 16, что приводит к прикрытию иглой проходного сечения сопла 6.

Термобаллон 18 установлен за пределами отапливаемого здания и реагирует на изменение температуры наружного воздуха. Понижение температуры наружного воздуха автоматически открывает проходное сечение сопла 6 и увеличивает температуру теплоносителя на выходе регулятора.

Для понижения температуры отапливаемых помещений в административных и производственных помещениях в ночное время, а также в выходные и праздничные дни задатчик 19 может быть использован как ручной привод дроссельной иглы 6, позволяющий изменять температуру теплоносителя на выходе регулятора на определенную величину.

Для автоматизации этого процесса задатчик 19, кроме того, может быть снабжен программным устройством.

Таким образом, предлагаемый регулятор позволяет автоматически поддерживать заданную температуру теплоносителя в системах отопления с коррекцией по температуре наружного воздуха, что создает комфортные температурные режимы в жилых помещениях и предохраняет их от перегревов, а также позволяет дополнительно экономить тепло в административных и производственных помещениях за счет понижения температуры в нерабочее время.

По своим техническим характеристикам предлагаемый регулятор не уступает серийным электронным регуляторам, например, типа "Электроника Р-1М", но намного проще и надежней, что делает регулятор более дешевым и доступным потребителям.