CZ15939U1 - Termostatický regulátor množství spalovacího vzduchu, zejména pro topná zařízení na tuhá paliva - Google Patents

Description

Termostatický regulátor množství spalovacího vzduchu, zejména pro topná zařízení na tuhá paliva

Oblast techniky

Předložené technické řešení se týká uspořádání termostatického regulátoru množství spalovacího vzduchu, zejména pro topná zařízení na tuhá paliva.

Dosavadní stav techniky

Známé termostatické regulátory množství spalovacího vzduchu pro topná zařízení na tuhá paliva používají jímku s termostatickým členem, nastavování teploty výstupní vody topného zařízení se u nich provádí mechanicky knoflíkem přímo na regulátoru. Odlišují se v konstrukčních detailech, zpravidla v systému nastavování teploty. Nevýhodou jejich používání je nutnost nastavování teploty výstupní vody topného zařízení přímo na topném zařízení, které je zpravidla umístěno mimo vytápěný prostor, většinou v místě skladování tuhého paliva, to je uhlí nebo dřeva. Pro uživatele to představuje snížený komfort vytápění.

Podstata technického řešení

Nevýhody současného stavu do značné míry odstraňuje nové uspořádání termostatického regulátoru množství spalovacího vzduchu, zejména pro topná zařízení na tuhá paliva, obsahujícího tepelně vodivé pouzdro, se kterým je rozebíratelně spojeno tělo regulátoru. V pouzdruje uspořádán termostatický člen, ke kterému je trvale přitlaěován ovládací dřík, posuvně uložený v pouzdru a vnitřním prostoru těla regulátoru, kde do těla regulátoru zasahuje radiální rameno pro upevnění páky s ovládacím řetízkem, a kde kyvný pohyb tohoto ramene je odvozen od posuvného pohybu ovládacího dříku. Podstata technického řešení spočívá v tom, že v termostatickém členu nebo mezí termostatickým členem a pouzdrem je uspořádáno elektrické topné tělísko, uzpůsobené pro napojení na ovládací zařízení teploty topného tělíska v závislosti na požadované teplotě výstupní vody nebo vzduchu topného zařízení. Pro přítlak ovládacího dříku k termostatickému členu může být tento dřík v pouzdru uložen na tlačné pružině proti přítlaku pístku, který doléhá svým palcem ke šroubovici ovládacího knoflíku regulátoru, připevněného k ovládacímu dříku.

Elektrické topné tělísko může být připojeno k ovládacímu zařízení, vybranému ze skupiny, zahrnující pokojový termostat, ručně ovládaný zdroj napětí pro plynulé nastavení velikosti poklesu teploty výstupní vody nebo vzduchu z kotle při vypnutí pokojového termostatu, a ručně ovládaný zdroj napětí pro manuální ovládání výstupní teploty vody nebo vzduchu z kotle. Alternativně může být elektrické topné tělísko připojeno k elektronickému regulátoru s plynulou nebo skokovou regulací výstupního napětí.

Výhodou je zvýšení komfortu uživatele topného systému na tuhá paliva, který může množství spalovacího vzduchu a tím teplotu výstupní vody nebo vzduchu topného zařízení ovládat přímo z vytápěného prostoru. Podstatné je rovněž, že termostatickým regulátorem podle předloženého technického řešení lze řídit přímo výkon topného zařízení.

Přehled obrázků na výkresech

Pro bližší vysvětlení jsou příklady provedení tohoto technického řešení vyobrazeny na připojených výkresech a následně podrobně popsány. Na obr. 1 je v částečném řezu zobrazeno konstrukční uspořádání termostatického regulátoru množství spalovacího vzduchu, v jehož pouzdru je termostatický člen, ke kterému je přitlaěován ovládací dřík, posuvně uložený v pouzdru a vnitřním prostoru těla regulátoru. Do těla regulátoru zasahuje radiální rameno pro upevnění páky s ovládacím řetízkem, kde kyvný pohyb tohoto ramene je odvozen od posuvného pohybu ovládacího dříku. Mezi termostatickým členem a pouzdrem je uspořádáno elektrické topné tělísko, uzpůsobené pro napojení na ovládací zařízení teploty topného tělíska v závislosti na požadované

-1 CZ 15939 Ul teplotě výstupní vody nebo vzduchu topného zařízení. Na obr. 2a, 2b a 2c je schematicky vyobrazeno několik příkladů různých ovládacích zařízení teploty topného tělíska v závislosti na požadované teplotě výstupní vody nebo vzduchu topného zařízení.

Příklady provedení technického řešení

Termostatický regulátor množství spalovacího vzduchu pro topná zařízení na tuhá paliva, například kotle, krbové vložky, případně i kamna, obsahuje tepelně vodivé pouzdro i z mosazi, mědi, plastu a podobně, které tvoří jímku regulátoru, do které je našroubováno tělo 2 regulátoru, například z mosazi, nebo plastu.

V pouzdru 1 je vložen termostatický člen 3, který je pod trvalým přítlakem tlačné pružiny 8, jejíž protilehlý konec se opírá přes talířek 12 o výstupky 13 v těle 2 regulátoru. Pružina 8 přitlaěuje k termostatickému členu 3 přes vymezovací a teflonovou podložku ovládací dřík 4, ke kterému je na jeho opačném konci přišroubován plastový ovládací resp. nastavovací knoflík 10. Na vnitřní straně tohoto knoflíku 10, přivrácené k otevřenému konci těla 2 regulátoru, je vytvořena šroubovice, ke které doléhá palec 14 tvarovaného pístku 9, volně uložený v těle 2 regulátoru. Na opačné straně pístku 9 jsou v něm vytvořeny opěrné výstupky 15 pro styk s vidlicí radiálního ramene 5, kyvné uspořádanou v úchytech 16 těla 2 regulátoru. Tělesem vidlice radiálního ramene 5 prochází páka 6, na jejímž volném konci je zavěšen ovládací řetízek, který je spojen s klapkou přívodního vzduchu do topného zařízení. Kyvný pohyb tohoto ramene 5 je odvozen od posuvného pohybu ovládacího dříku 4. Mezi termostatickým členem 3 a pouzdrem 1 je uspořádáno elektrické topné tělísko 7, uzpůsobené pro napojení na ovládací zařízení teploty topného tělíska 7 v závislosti na požadované teplotě výstupní vody nebo vzduchu topného zařízení. Topné tělísko 7 může být umístěno mezi čelem termostatického členu 3 a dnem jímky resp. pouzdra i (může být k čelu přilepeno), případně může přiléhat k válcové obvodové ploše termostatického členu 3, nebo může být vestavěno přímo v termostatickém členu3.

Jímka resp. pouzdro i regulátoru je zašroubováno do tělesa topného zařízení, a to v oblasti výstupu teplé vody z kotle nebo krbové vložky, případně výstupu teplého vzduchu z kamen. Teplota vody ovlivňuje termostatický člen 3, který v závislosti na ní vysouvá ovládací dřík 4. Posuvný pohyb tohoto dříku 4 se přenáší přes nastavovací knoflík 10 a pístek 9 na vidlici radiálního ramene 5 a dále na páku 6 s řetízkem, který otevírá nebo přivírá přívod spalovacího vzduchu do topného zařízení. Otáčením nastavovacího knoflíku 10 lze přednastavit vzájemnou polohu pístku 9 a dříku 4 a tak ovlivnit teplotu, na kterou je teplota výstupní vody z topného zařízení regulována. Umístěním elektrického topného tělíska 7 na termostatický člen 3 je možno zvýšit teplotu termostatického členu 3 oproti teplotě výstupní vody z topného zařízení a tím změnit nastavení velikosti teploty, na kterou regulátor udržuje teplotu výstupní vody z topného zařízení. Přitom zůstává zachováno mechanické nastavování teploty knoflíkem 10 a regulátor může fungovat jako běžný aktuální regulátor, což je důležité například při výpadku elektrického proudu, poruše elektrického zařízení nebo termostatu. Přivedením elektrického napětí do regulátoru se pouze snižuje mechanicky nastavená teplota, a to o hodnotu přímo úměrnou přivedenému napětí resp. topnému výkonu elektrického topného tělíska 7.

Na obr. 2a jsou vývody elektrického topného tělíska 7 regulátoru připojeny k ovládacímu zařízení 11, tvořenému elektronickým regulátorem s plynulou nebo skokovou regulací výstupního napětí. Tyto elektronické regulátory jsou komerčně běžně dostupné, používají se obvykle s výstupem 0 až 10 voltů, a jsou buďto pokojové (to je udržují nastavenou teplotu v místnosti) nebo ekvitermní (berou v úvahu venkovní teplotu a k ní vypočítávají a řídí teplotu vody do topného systému a tuto teplotu ještě mohou korigovat s ohledem na pokojovou teplotu). Jejich plynulý nebo skokový výstupní signál přímo řídí výstupní teplotu a tím výkon topného zařízení (kotle, krbové vložky, kamen) na tuhá paliva.

Na obr. 2b jsou vývody elektrického topného tělíska 7 regulátoru připojeny k ovládacímu zařízení 11, tvořenému ručně ovládaným zdrojem napětí pro plynulé nastavení velikosti poklesu teploty výstupní vody nebo vzduchu z kotle při vypnutí pokojového termostatu, případně ručně

-2CZ 15939 Ul ovládaným zdrojem napětí pro manuální ovládání výstupní teploty vody nebo vzduchu z kotle. Uživatel má k dispozici plynulé nastavování napětí do regulátoru, řízený zdroj napětí nebo dělič napětí s potenciometrem pro nastavení výstupního napětí, kterým sám reguluje teplotu výstupní vody nebo vzduchu topného zařízení. Je to velmi jednoduché a plynulé řízení teploty, nemá ale vazbu na pokojovou teplotu vytápěného prostoru. Pro uživatele je to obdobné jako u mechanického konvenčního regulátoru, kde nastavuje teplotu přímo na regulátoru, v tomto případě si však může ovládání umístit přímo do pokoje a nemusí kvůli změně nastavení teploty chodit do sklepa ke kotli.

Na obr. 2c jsou vývody elektrického topného tělíska 7 regulátoru připojeny k ovládacímu zařízení ll, tvořenému standardním pokojovým termostatem, je to řešení kompromisní pořizovacími náklady a komfortem mezi oběma výše uvedenými. Napětí je zde vedeno ze zdroje napětí (například regulovatelného zdroje napětí) přes pokojový termostat do regulátoru. Pokud je teplota v pokoji nižší než je nastavená na pokojovém termostatu, jsou jeho kontakty rozepnuté a kotel topí na teplotu, nastavenou na mechanickém nastavovacím knoflíku JO přímo na regulátoru. Po dosažení nastavené pokojové teploty pokojový termostat sepne kontakt a na regulátor je přivedeno napětí (do elektrického topného tělíska 7), které sníží nastavenou teplotu výstupní vody nebo vzduchu topného zařízení. Tím se sníží výkon topného zařízení a teplota vody do radiátorů, teplota v místnosti vytápěného prostoru se sníží, následně pokojový termostat rozepne kontakt a celý proces se opakuje. V tomto případě uživatel nebo servisní technik při uvedení systému do provozu zvolí vhodné napětí zdroje, které určuje pokles teploty (zdroj napětí může být dodáván již nastavený z výroby) a následně systém funguje jen podle nastavení pokojového termostatu. Tak například napětí zdroje se nastaví na 7 voltů, což způsobí pokles z nastavených 70 °C na regulátoru množství spalovacího vzduchu na 55 °C po přivedení napětí na regulátor (do elektrického topného tělíska 7).

Topná zařízení na tuhá paliva nelze úplně vypnout jako je tomu například u plynového nebo elektrického kotle. Kotel na tuhá paliva má mechanicky nastaven určitý minimální výkon, který bude udržovat bez ohledu na regulátor množství spalovacího vzduchu (zpravidla je zde šroub, který udržuje minimálně otevřená dvířka, která jsou řetízkem ovládaná regulátorem množství spalovacího vzduchu resp. tahu). Z hlediska účinnosti kotle je lepší, když se teplota mění jen málo, proto se napětí nastavuje na místě podle konkrétního topného systému. Veškeré regulace v daném případě fungují obráceně než obvykle, jako pro chlazení. Přivedením napětí do elektrického topného tělíska 7 se výkon kotle a teplota snižují. Některé kotle pracují v zapojení s termostatickým nebo pohonem řízeným ventilem, který udržuje konstantní teplotu zpátečky do kotle nebo výstupní teplotu z kotle, aby se zabránilo kondenzaci v kotli při nízkých teplotách. Stejně tak může být teplota do topného systému řízena regulací, která ovládá směšovací ventil a řídí teplotu do topného systému, například pro podlahové topení. Ve všech těchto případech lze termostatický regulátor s elektrickým ovládáním podle tohoto technického řešení s výhodou použít. Může ho ovládat přímo použitá regulace nebo může pracovat například s termostatickým třícestným ventilem, který řídí zpětnou vodu do kotle.

Ten ji udržuje například na 60 °C, při plném výkonu kotle je teplota na výstupu kotle například 80 °C (podle výkonu oběhového čerpadla). Jestliže regulátor sníží teplotu na 70 °C, bude výkon kotle poloviční. Pokud by se na regulátoru snížila teplota například na 60 °C, bude zachována výstupní teplota kotle podle nastaveného mechanického minima, jestliže to bude 40 % maximálního výkonu, bude výstupní teplota udržována na 68 °C. Kotel tedy bude stále pracovat při teplotě zpátečky 60 °C, která je důležitá pro zamezení nežádoucí kondenzace. Jeho výstupní teplota bude přitom regulována mezi 68 až 80 °C a tím i jeho výkon v rozmezí od 40 do 100 %. To je podstatná změna, protože je zde zřejmé, že se řídí přímo výkon kotle. Bez termostatického třícestného ventilu lze nastavovat teploty ve stejném rozmezí (68 až 80 °C), výkon kotle se však nemusí měnit ve stejném rozsahu. Protože není udržována konstantní teplota zpátečky, při snížení výstupní teploty z kotle poklesne i vratná voda zpět do kotle, a tím bude rozdíl teploty na kotli vyšší než při použití termostatického ventilu na zpátečce, kotel tedy bude pracovat na vyšší vý-3CZ 15939 Ul kon. V kombinaci s udržováním zpátečky na konstantní hodnotě se při změnách výstupní teploty mění přesně i výkon.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Termostatický regulátor množství spalovacího vzduchu, zejména pro topná zařízení na tuhá

   5 paliva, obsahující tepelně vodivé pouzdro (1), se kterým je rozebíratelně spojeno tělo (2) regulátoru, v pouzdru (1) je uspořádán termostatický člen (3), ke kterému je trvale přitlačován ovládací dřík (4), posuvně uložený v pouzdru (1) a vnitřním prostoru těla (2) regulátoru, kde do těla (2) regulátoru zasahuje radiální rameno (5) pro upevnění páky (6) s ovládacím řetízkem, a kde kyvný pohyb tohoto ramene (5) je odvozen od posuvného pohybu ovládacího dříku (4), vylo značující se tím, že mezi termostatickým členem (3) a pouzdrem (1) je uspořádáno elektrické topné tělísko (7), uzpůsobené pro napojení na ovládací zařízení (11) teploty topného tělíska (7) v závislosti na požadované teplotě výstupní vody nebo vzduchu topného zařízení.
2. 2. Termostatický regulátor množství spalovacího vzduchu, zejména pro topná zařízení na tuhá paliva, obsahující tepelně vodivé pouzdro (1), se kterým je rozebíratelně spojeno tělo (2) regu15 látoru, v pouzdru (1) je uspořádán termostatický člen (3), ke kterému je trvale přitlačován ovládací dřík (4), posuvně uložený v pouzdru (1) a vnitřním prostoru těla (2) regulátoru, kde do těla (2) regulátoru zasahuje radiální rameno (5) pro upevnění páky (6) s ovládacím řetízkem, a kde kyvný pohyb tohoto ramene (5) je odvozen od posuvného pohybu ovládacího dříku (4), vyznačující se tím, že v termostatickém členu (3) je uspořádáno elektrické topné tělísko

   20 (7), uzpůsobené pro napojení na ovládací zařízení (11) teploty topného tělíska (7) v závislosti na požadované teplotě výstupní vody nebo vzduchu topného zařízení.
3. 3. Termostatický regulátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pro přítlak ovládacího dříku (4) k termostatickému členu (3) je tento dřík (4) v pouzdru (1) uložen na tlačné pružině (8) proti přítlaku pístku (9), který doléhá svým palcem (14) ke šroubovici ovláda25 čího knoflíku (10) regulátoru, připevněného k ovládacímu dříku (4)
4. 4. Termostatický regulátor podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že elektrické topné tělísko (7) je připojeno k ovládacímu zařízení (11), vybranému ze skupiny, zahrnující pokojový termostat, ručně ovládaný zdroj napětí pro plynulé nastavení velikosti poklesu teploty výstupní vody nebo vzduchu z kotle při vypnutí pokojového termostatu, a ručně

   30 ovládaný zdroj napětí pro manuální ovládání výstupní teploty vody nebo vzduchu z kotle.
5. 5. Termostatický regulátor podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že elektrické topné tělísko (7) je připojeno k ovládacímu zařízení (11), tvořenému elektronickým regulátorem s plynulou nebo skokovou regulací výstupního napětí.