RU2025761C1

RU2025761C1 - Temperature regulator

Info

Publication number: RU2025761C1
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Соколенко
Original assignee: Соколенко Владимир Федорович
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: automatic control. SUBSTANCE: temperature regulator has housing 1, temperature-sensitive element 5 composed of steel bulb 6 in combination with bellows 7. If a temperature of water flowing through the cavity of regulator varies, bellows 7 acts through rod 9 upon control valve 10 disposed within bushing 13. The control valve is made in the form of a hollow cup having window 11 formed on its side surface which position relative to bushing 13 determines an opening value and, consequently, water quantity passing through the regulator. EFFECT: enhanced reliability and simplified construction. 3 dwg

Description

Изобретение относится к автоматическому регулированию, в частности к регуляторам температуры воды, и может быть использовано для поддержания температурного режима абонентских устройств водяных тепловых сетей. The invention relates to automatic control, in particular to regulators of water temperature, and can be used to maintain the temperature regime of subscriber units of water heating networks.

Автоматическое регулирование температуры в схемах горячего водоснабжения или отопления необходимо для поддержания заданных параметров системы независимо от изменения потребления воды и от изменения температуры теплоносителя. Automatic temperature control in hot water supply or heating circuits is necessary to maintain the set parameters of the system regardless of changes in water consumption and changes in coolant temperature.

Широкое распространение получила схема автоматического регулирования температуры горячей воды теплосети Мосэнерго. Она включает регулятор расхода теплоносителя, термореле типа ТРБ-2, связывающую их импульсную трубку с комбинированным соплом диаметром около 0,8 - 1 мм, фильтр и диафрагму. The scheme of automatic regulation of the hot water temperature of the Mosenergo heating network has become widespread. It includes a flow rate regulator, a thermal relay of the ТРБ-2 type, connecting their impulse tube with a combined nozzle with a diameter of about 0.8 - 1 mm, a filter and a diaphragm.

Недостатками данной схемы являются частые забивки калиброванного сопла и нарушения режима работы импульсной системы (см., например, Кедров В.С., Ловцов Е. Н. Санитарно-техническое оборудование зданий. М.: Стройиздат, 1989, с. 182-184). The disadvantages of this scheme are frequent clogging of the calibrated nozzle and violation of the operating mode of the pulse system (see, for example, Kedrov V.S., Lovtsov E.N. Sanitary equipment of buildings. M .: Stroyizdat, 1989, p. 182-184) .

Известны регуляторы температуры воды в системах отопления и горячего водоснабжения путем изменения ее расхода (см., например, авт. св. СССР N 1425621, кл. C 05 D 23/08, опублик. 1988). Known regulators of water temperature in heating systems and hot water supply by changing its flow rate (see, for example, ed. St. USSR N 1425621, CL C 05 D 23/08, published. 1988).

Однако указанный терморегулятор сложен в исполнении, содержит калиброванные каналы и управляющие клапаны с термобиметаллическими приводами, вследствие чего склонен к забивкам. Помимо этого, работа регулятора связана с постоянным истечением теплоносителя в открытое пространство в объеме до 2 л/ч воды при мощности энергоустановки в 500 - 1000 м³/ч, т.е. подобный регулятор неприемлем в установках и помещениях при отсутствии приема и удаления сливных вод.However, the specified temperature controller is complicated in execution, contains calibrated channels and control valves with thermobimetallic actuators, as a result of which it is prone to clogging. In addition, the operation of the regulator is associated with the constant flow of coolant into the open space in a volume of up to 2 l / h of water with a power plant capacity of 500 - 1000 m ³ / h, i.e. such a regulator is unacceptable in installations and rooms in the absence of reception and removal of drainage water.

Известен регулятор температуры, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, сильфонный термочувствительный элемент и связанный с сильфоном, регулирующий расход воды клапан (см., например, авт.св. СССР N 394761, кл. C 05 D 23/01, F 16 K 19/00, опублик. 1973). Клапан регулятора выполнен из упругого материала, например резины, на шток клапана установлена эластичная муфта. Указанный регулятор температуры выбран в качестве прототипа. A known temperature controller comprising a housing with inlet and outlet fittings, a bellows heat-sensitive element and associated with a bellows, regulating the flow of water valve (see, for example, ed. St. USSR N 394761, class C 05 D 23/01, F 16 K 19/00, published. 1973). The valve of the regulator is made of an elastic material, for example rubber, an elastic coupling is installed on the valve stem. The specified temperature controller is selected as a prototype.

В регуляторах известной конструкции сильфоны для повышения чувствительности к изменениям температуры заполняются жидкостями с большим коэффициентом объемного расширения (толуол, бензин, ксилол и т.д.). Подобные жидкости в большинстве являются легкопроницаемыми и могут с течением времени свободно через различного рода микронарушения уходить из внутреннего объема сильфона, что приводит к потере чувствительности, а в конечном итоге к полной неработоспособности термочувствительного элемента. Кроме того, известный регулятор не применим на приточных установках для работы в паре с калорифером, особенно при низких (минус 30-40^оС) температурах наружного воздуха. Низкие отрицательные температуры приточного воздуха обуславливают завышение параметров теплоносителя. Завышение температуры прямой воды вызывает завышение температуры обратной воды. Повышенное значение температуры обратной воды вызывает срабатывание регулятора на закрытие, т.е. полное прекращение циркуляции воды в калорифере. Регулятор может открыться и возобновить циркуляцию воды в системе только по достижении заданного значения температуры воды внутри регулятора, а учитывая тот факт, что внутренний объем регулятора достаточно большой, на это уходит значительное количество времени, которого вполне может хватить на переохлаждение калорифера (вплоть до замораживания), так как приток наружного воздуха не прекращается. Указанный факт значительно снижает эксплуатационные возможности известной конструкции.In regulators of a known design, bellows are filled with liquids with a high coefficient of volume expansion (toluene, gasoline, xylene, etc.) to increase sensitivity to temperature changes. Most of these liquids are light-permeable and can, over time, freely through various kinds of micro-disturbances leave the internal volume of the bellows, which leads to a loss of sensitivity, and ultimately to the complete inoperability of the heat-sensitive element. Moreover, the known controller is not applicable to air handling units for work in tandem to a radiator, especially at low temperatures (minus 30-40 ° ^C) ambient temperatures. Low negative temperatures of the supply air cause an overestimation of the parameters of the coolant. An increase in the temperature of the direct water causes an increase in the temperature of the return water. An increased return water temperature causes the controller to close, i.e. complete cessation of water circulation in the heater. The regulator can open and resume the circulation of water in the system only when the preset value of the water temperature inside the regulator is reached, and given the fact that the internal volume of the regulator is large enough, it takes a considerable amount of time, which may well be enough to cool the heater (up to freezing) as the flow of outside air does not stop. This fact significantly reduces the operational capabilities of the known design.

В отличие от прототипа, включающего корпус с подводящими и отводящими патрубками, сильфонный термочувствительный элемент, заполненный жидкостью с большим коэффициентом объемного расширения и регулирующий исполнительный узел, который состоит из клапана, взаимодействующего с сильфоном, и седла, запираемого клапаном, в предложенном регуляторе термочувствительный элемент заполнен водой и выполнен в виде большеобъемной колбы, объединенной с сильфоном при соотношении объема колбы и объема сильфона порядка 10. Исполнительный регулирующий механизм состоит из латунной цилиндрической втулки, установленной на выходе из корпуса регулятора, в которой помещен подвижный (в осевом направлении) золотник, выполненный в виде цилиндрического латунного стакана с пропускным отверстием (окном) на боковой стороне. Золотник устанавливается во втулке с кольцевым зазором не более 0,1 мм. На неподвижной втулке установлена пружина, которая взаимодействует с сильфоном и служит для предупреждения механической релаксации сильфона в процессе работы терморегулятора. In contrast to the prototype, which includes a housing with inlet and outlet pipes, a thermosensitive bellows element filled with a liquid with a large coefficient of volume expansion and regulates the actuating unit, which consists of a valve that interacts with the bellows and a valve lockable seat, the thermosensitive element is filled in the proposed controller water and is made in the form of a large-volume flask combined with a bellows when the ratio of the volume of the flask and the volume of the bellows is about 10. mechanisms still consists of a cylindrical brass sleeve mounted on the outlet of the regulator housing in which is placed the movable (in axial direction) of the spool formed as a cylindrical brass cup with a through hole (window) on the side. The spool is installed in the sleeve with an annular gap of not more than 0.1 mm. A spring is installed on the fixed sleeve, which interacts with the bellows and serves to prevent mechanical relaxation of the bellows during the operation of the thermostat.

Исполнение термочувствительной части регулятора в виде совокупности большеобъемной колбы с сильфонным элементом обеспечивает необходимую величину перемещения подвижному запорному органу, что обуславливает заданные пределы контролируемых параметров. Использование воды в качестве монометрической жидкости снижает вероятность утечки рабочего тела из термочувствительного элемента, исключает влияние давления на функционирование сильфона вследствие абсолютной идентичности физических свойств манометрической жидкости и теплоносителя. The execution of the heat-sensitive part of the regulator in the form of a combination of a large-volume flask with a bellows element provides the necessary amount of movement to the movable locking body, which determines the specified limits of the controlled parameters. The use of water as a monometric fluid reduces the likelihood of leakage of the working fluid from the heat-sensitive element, eliminates the effect of pressure on the operation of the bellows due to the absolute identity of the physical properties of the gauge fluid and the coolant.

Конструктивное выполнение запорно-регулирующего органа в виде золотникового устройства обеспечивает свободу перемещения управляющих элементов, исключает их вибрацию. Наличие кольцевого зазора между втулкой и стаканом обеспечивает постоянный проток теплоносителя в управляемой системе, что, не загрубляя параметров регулирования, исключает полное прекращение циркуляции теплоносителя в обогреваемых системах. The constructive implementation of the locking and regulating body in the form of a spool device provides freedom of movement of the control elements, eliminates their vibration. The presence of an annular gap between the sleeve and the cup provides a constant flow of coolant in the controlled system, which, without roughening the control parameters, eliminates the complete cessation of coolant circulation in heated systems.

Сравнение заявляемого технического решения с известными аналогичными решениями подтверждает соответствие предложенного решения критериям новизны и изобретательского уровня. Comparison of the claimed technical solution with known similar solutions confirms the compliance of the proposed solution with the criteria of novelty and inventive step.

Предложенный регулятор в силу наложенных отличий обладая простотой исполнения, является надежным прибором, обладающим промышленной применимостью, и может найти использование в системах центрального отопления, в установках горячего водоснабжения и схемах приточных установок промышленных зданий и сооружений. Owing to the imposed differences, the proposed controller, having simplicity of execution, is a reliable device that has industrial applicability, and can be used in central heating systems, in hot water supply systems and supply systems of industrial buildings and structures.

На фиг. 1 показан регулятор темпеpатуры в разрезе; на фиг. 2 показана установка регулятора на вводе отопительной системы - системы абонента на горячее водоснабжение; на фиг. 3 - схема подсоединения регулятора на приточной установке. In FIG. 1 shows a temperature regulator in section; in FIG. 2 shows the installation of the controller at the input of the heating system - the subscriber system for hot water supply; in FIG. 3 - connection diagram of the regulator on the supply unit.

Регулятор температуры имеет корпус 1 с патрубками 2, 3, 4. Внутри корпуса размещен термочувствительный элемент 5, заполненный водой, включающий стальную колбу 6 и сильфон 7. Сверху сильфон закрыт крышкой 8, в крышку ввернут шток 9. На штоке установлен золотник 10, выполненный в виде полого цилиндрического стакана, на боковой стенке которого выполнено проходное отверстие - окно 11. Золотник с зазором 12 свободно помещен в латунной втулке 13, которая жестко закреплена в патрубке 2. Крышка 14 корпуса регулятора снабжена сальниковым уплотнением 15, уплотняющим шток регулировочного винта 16, на котором жестко установлена колба 6. Пружина 17 компенсирует остаточные напряжения сильфона. The temperature regulator has a housing 1 with nozzles 2, 3, 4. Inside the housing there is a temperature-sensitive element 5 filled with water, including a steel flask 6 and a bellows 7. On top of the bellows is closed by a cover 8, a stem 9 is screwed into the cover. A spool 10 is installed on the stem, made in the form of a hollow cylindrical cup, on the side wall of which a through hole is made - window 11. The spool with a gap 12 is freely placed in the brass sleeve 13, which is rigidly fixed in the nozzle 2. The cover 14 of the regulator body is equipped with an oil seal 15, the seal conductive rod of the adjusting screw 16, which is fixedly mounted on the bulb 6. The spring 17 compensates for the residual stress of the bellows.

На фиг. 2 18 - регулятор температуры, 19 - коллектор прямой воды, 20 - обратной, 21 - узлы разбора горячей воды, 22 - обратный клапан на коллекторе прямой воды, 23, 24, 25 - запорные вентили, 26 - элеватор. In FIG. 2 18 - temperature controller, 19 - direct water collector, 20 - return, 21 - hot water analysis units, 22 - check valve on the direct water collector, 23, 24, 25 - shut-off valves, 26 - elevator.

На фиг. 3 27 - калорифер приточной установки, 28 - вентиль на байпасной линии, 29, 30, 31 - запорные вентили. In FIG. 3 27 - air supply unit heater, 28 - bypass valve, 29, 30, 31 - shut-off valves.

Предложенный регулятор температуры работает следующим образом. The proposed temperature controller operates as follows.

Вода из обратного трубопровода 20 через вентиль 23 и клапан 22 при закрытом вентиле 25 поступает к регулятору 18 температуры и, обтекая расположенный в корпусе термочувствительный элемент, попадает в сеть 21 горячего водоснабжения. Если температура воды в обратном трубопроводе отопительной системы ниже заданной для горячего водоснабжения, то температура воды в корпусе термоэлемента снижается, что ведет к сжатию сильфона 7 и перемещению золотника 10 внутрь корпуса регулятора. Створ окна 11 выходит из перекрытия его неподвижной втулкой 13, приоткрывая проход для протока сетевой воды из напорного трубопровода 19, что ведет к повышению температуры воды в сети горячего водопровода и во внутреннем объеме регулятора. Water from the return pipe 20 through the valve 23 and valve 22 with a closed valve 25 enters the temperature controller 18 and, flowing around the heat-sensitive element located in the housing, enters the network 21 of hot water supply. If the water temperature in the return pipe of the heating system is lower than the set value for hot water supply, then the water temperature in the thermocouple body decreases, which leads to compression of the bellows 7 and the movement of the spool 10 inside the regulator body. The window shutter 11 leaves the ceiling by a fixed sleeve 13, opening the passage for the flow of network water from the pressure pipe 19, which leads to an increase in water temperature in the hot water supply network and in the internal volume of the regulator.

По мере повышения температуры в корпусе регулятора повышается температура воды в термочувствительном элементе 5, что приводит к удлинению сильфона, золотник 10 перемещается внутрь неподвижной втулки 13, окно 11 начинает перекрываться стенками втулки, уменьшая поступление горячей воды из напорного коллектора. Движение золотника прекращается по достижении смешанной водой заданной температуры. Настройка на заданную температуру производится за счет осевого перемещения термочувствительного элемента внутри корпуса регулятора при помощи регулировочного винта 16. As the temperature rises in the controller case, the water temperature in the heat-sensitive element 5 rises, which leads to an extension of the bellows, the spool 10 moves inside the stationary sleeve 13, the window 11 begins to overlap with the walls of the sleeve, reducing the flow of hot water from the pressure header. Spool movement stops when mixed water reaches the set temperature. The set temperature is set due to the axial movement of the thermosensitive element inside the regulator body using the adjusting screw 16.

При работе предложенного регулятора (18) в схеме приточной вентиляции он устанавливается в системе обратного потока теплоносителя после калорифера 27 при открытых вентилях 29, 30 и закрытом вентиле 28, весь поток обратной воды проходит через корпус регулятора. Взаимодействие внутренних элементов регулятора в зависимости от температуры воды аналогично указанному. В случае полного перекрытия окна 11 (при включении калорифера в работу или при регулировании режима работы регулятора) циркуляция воды через калорифер вследствие наличия кольцевого зазора 12 не прекращается, обеспечивая постоянную протечку воды в системе. When the proposed controller (18) operates in the supply ventilation circuit, it is installed in the return coolant system after the air heater 27 with open valves 29, 30 and closed valve 28, the entire return water flow passes through the regulator body. The interaction of the internal elements of the controller depending on the water temperature is similar to that indicated. If the window 11 is completely blocked (when the heater is turned on or when the regulator is in operation), the water circulation through the heater due to the presence of an annular gap 12 does not stop, providing a constant flow of water in the system.

Предложенный регулятор выгодно отличается от известных аналогичных решений простотой конструкции и отсутствием дорогих дефицитных элементов. Он может быть изготовлен в условиях любой сантехнической мастерской. The proposed controller compares favorably with known similar solutions in the simplicity of design and the absence of expensive scarce elements. It can be made in the conditions of any plumbing workshop.

Использование изобретения позволяет повысить постоянство заданных параметров температуры воды в тепловых системах в независимости от изменения температуры теплоносителя, расширить эксплуатационные возможности автоматических регуляторов температуры. Using the invention allows to increase the constancy of the set parameters of water temperature in thermal systems, regardless of changes in the temperature of the coolant, to expand the operational capabilities of automatic temperature controllers.

Claims

TEMPERATURE REGULATOR, comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a bellows thermosensitive element filled with a gauge liquid, and an associated water flow control unit, characterized in that the thermosensitive element as a gauge liquid is filled with water and made in the form of a metal flask combined with a bellows and the unit for regulating the flow of water consists of a fixed sleeve installed at the inlet to the nozzle and a hollow connected with a bellows with a passage window on the side wall a spool placed inside the sleeve with an annular gap.