CZ294977B6

CZ294977B6 - Ovládací nástavec pro ventil

Info

Publication number: CZ294977B6
Application number: CZ20003345A
Authority: CZ
Inventors: Jorgen Seerup; Hans Erik Larsen; Kuno Nielsen
Original assignee: Danfoss A/S
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2005-04-13
Also published as: DE50000910D1; ATE229665T1; CN1144966C; ES2186612T3; PL341953A1; CZ20003345A3; DE19949136B4; RU2191311C2; CN1291689A; PL195692B1; EP1103879A1; EP1103879B1; UA63988C2; DE19949136A1

Abstract

Ovládací nástavec pro ventil je vybaven nosičem (1) upnutelným na pouzdro ventilu, tepelně roztažným prvkem (3), například voskovou vložkou, namontovaným na nosiči (1), majícím na výstupní straně stavěcí člen (5) pro přestavování ventilového kolíku, elektrickým topným prvkem (H) sousedícím s roztažným prvkem (3), a řídicím obvodem (20) pro řízení ohřevu v závislosti na řídicím napětí určujícím otevírací polohu ventilu. Dále má snímací zařízení (11) polohy, které dodává polohový signál v závislosti na poloze stavěcího členu (5) nebo součásti jím přestavitelné. Řídicí obvod (20) řídí ohřev elektrického topného prvku (H) v závislosti na řídicím signálu a polohovém signálu.ŕ

Description

Vynález se týká ovládacího nástavce pro ventil, s nosičem upnutelným na pouzdro ventilu, s tepelně roztažným prvkem, například voskovou vložkou, namontovaným na nosiči, majícím na výstupní straně stavěči člen pro přestavování ventilového kolíku, s elektrickým topným prvkem sousedícím s roztažným prvkem, a s řídicím obvodem pro řízení ohřevu v závislosti na řídicím napětí určujícím otevírací polohu ventilu.

Dosavadní stav techniky

Takovéto ovládací nástavce pracující s ohřívatelnou voskovou vložkou jsou známy, například z US 3 860 169 nebo ve formě na trhu dostupného tepelného ovládacího prvku typu ABNM, 0-10 V Danfoss A/S. Když je tento ovládací prvek namontován na ventilu, může být otevření ventilu nastaveno v závislosti na řídicím napětí daném prostřednictvím regulátoru. U tohoto tepelného ovládacího prvku vede řídicí napětí 0 až 10 V ke zdvihu ventilu o například 0 až 3 mm. Každý zdvih odpovídá určité teplotě roztažného prvku, která je stanovena pomocí teplotního čidla. Řídicí zapojení slouží pro takové ohřívání, že se udržuje konstantní teplota roztažného materiálu, odpovídající aktuálnímu řídicímu napětí.

Podstata vynálezu

Vynález je založen na úkolu, vyvinout ovládací nástavec výše uvedeného druhu tak, aby všechny ovládací nástavce jedné série měly do značné míry stejnou přestavovací charakteristiku.

Tento úkol je podle vynálezu řešen tím, že je uspořádáno snímací zařízení polohy, které dodává polohový signál v závislosti na poloze stavěcího členu nebo součásti jím přestavitelně, a že řídicí obvod řídí ohřev elektrického topného prvku v závislosti na řídicím signálu a polohovém signálu.

Tento návrh je založen na předpokladu, že roztažné prvky, nacházející se dnes na trhu, vykazují značné toleranční rozdíly a stejné teploty vedou ne vždy ke stejnému otevření ventilu. Zvolí-li se však snímací zařízení polohy, uspořádané podle vynálezu, nezáleží již při ohřevu na teplotě roztažného materiálu, nýbrž již jen na poloze stavěcího členu, kterou je možno velmi přesně zjistit. Není třeba provádět přepočet mezi teplotou roztažného materiálu a polohou ventilového kolíku, jako je tomu podle stavu techniky, kdy se měří teplota voskové vložky a převádí se na polohu kolíku. Ačkoliv veličinou, která je předmětem zájmu, je otevření ventilu, snímací zařízení polohy může být umístěno zcela v ovládacím nástavci, takže tento nástavec obsahuje všechny součásti nezbytné pro regulační okruh ohřevu.

Výhodné je, když snímací zařízení polohy má první díl, spojený s nosičem, a druhý díl, spojený se stavěcím členem nebo se součástí jím přestavitelnou, které jsou navzájem pohyblivé vedle sebe a rovnoběžně s osou nosiče. Oba díly zařízení pro měření polohy tedy mohou být spojeny se součástmi, které jsou již přítomny, takže nevznikají větší dodatečné náklady.

Výhodné je, když druhý díl je spojen s výstupním prvkem, který je přestavitelný stavěcím členem a který na volném konci má spojovací plochu pro ovládání ventilového kolíku. Výstupní prvek může zvlášť snadno kontrolovat polohu ventilového kolíku.

S výhodou je snímací zařízení polohy lineárně pracující diferenciální transformátor, jehož koaxiálně uspořádaná primární a sekundární vinutí tvoří jeden díl a jehož tyčovité jádro tvoří druhý díl. Takovéto diferenciální transformátory jsou zvláště vhodné, protože mají malou výšku a mohou tedy být uloženy v ovládacím nástavci.

Přitom je možno doporučit uspořádání dvou axiálně přesazených a v protifázi zapojených sekundárních vinutí. Prostřednictvím tohoto typu zapojení jsou do značné míry vyřazena rušivá napětí.

Podle výhodného provedení obsahuje řídicí zapojení destičku, která je vzhledem k nosiči pevně namontována vedle osy nosiče a paralelně s ní, přičemž jeden díl je uspořádán na destičce a druhý díl je uspořádán na části výstupního prvku zasahující pod destičku. Tato konstrukce umožňuje provádět požadovanou regulaci polohy pouze pomocí obou dílů snímacího zařízení polohy, takže se mohou dále používat již přítomné součásti.

Přitom se doporučuje uspořádat na destičce vinutí a na výstupním prvku tyčovité jádro. Připojení vinutí mohou být uspořádána přímo na destičce a nejsou za provozu namáhána.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím výhodných příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 podélný řez ovládacím nástavcem podle vynálezu, obr. 2 zjednodušený řez ovládacím nástavcem podle obr. 1, obr. 3 schéma zapojení diferenciálního transformátoru sloužícího jako snímací zařízení polohy, obr. 4 řez uspořádáním vinutí podle obr. 3, obr. 5 dílčí znázornění výstupního prvku s tyčovitým jádrem, a obr. 6 znázornění destičky řídicího zařízení.

Příklady provedení vynálezu

Znázorněný ovládací nástavec vykazuje nosič 1 s upínacím zařízením 2 pro upevnění na pouzdru ventilu. Tepelně roztažný prvek 3 je svým pouzdrem 4 upevněn na nosič 1. Na výstupní straně je uspořádán stavěči člen 5 ve formě pístu, který prostřednictvím přenášecího prostředku 6, majícího alespoň jeden výstupní prvek 7, působí na spojovací plochu 8, která je uspořádána na volném konci přenášecího prostředku 6, a při namontovaném ovládacím nástavci působí na ventilový kolík ovládaného ventilu.

V sousedství tepelně roztažného prvku 3 je elektrický topný prvek H, například ohmický odpor. Prostřednictvím ohřevu se mění teplota roztažného materiálu a tím jeho objem. V souladu s tím se přestavuje stavěči člen 5 a tím i otevření příslušného ventilu. Do ovládacího nástavce se přes konektor 9, který je naznačen pouze čárkovaně, přivádí napájecí napětí, které poskytuje topný proud, a řídicí napětí, které se nastavuje ručně nebo pomocí regulátoru, a určuje otevření příslušného ventilu. K elektrickému zařízení patří dále destička 10, která je upevněna k nehybným součástem, a snímací zařízení 11 polohy, které poskytuje polohový signál v závislosti na poloze stavěcího členu 5.

Snímací zařízení 11 polohy sestává z prvního dílu 12, který je upevněn na destičce 10, a druhého dílu 13, který je upevněn na rameni 14 výstupního prvku 7. Snímací zařízení 11 polohy je

-2 CZ 294977 B6 lineárně pracující diferenciální transformátor, ve kterém je první díl 12 tvořen primárním vinutím 15 a dvěma v protifázi zapojenými sekundárními vinutími 16, 17, a druhý díl 13 je tvořen paralelně s osou nosiče 1 přestavitelným tyčovitým jádrem, například ocelovým kolíkem. Obr. 4 znázorňuje, že vinutí 15, 16, 17 jsou válce, které mají dutý prostor 18 pro průchod druhého dílu 13, tedy tyčovitého jádra. Podle obr. 6 vykazuje destička 10 výřez 19, ve kterém je umístěn a upevněn první díl 12. S výhodou jsou veškeré součástí příslušného řídicího obvodu 20 shromážděny na destičce 10 (což není zvlášť znázorněno).

Funkce takové jednotky je následující. Teplotní čidlo registruje teplotu v místnosti a porovnává ji s žádanou hodnotou nastavenou na pokojovém termostatu. Odchylka představuje hodnotu ΔΤ. Na základě algoritmu obsaženého v softwaru vypočítává tento software požadovanou výšku zdvihu ventilu, která odpovídá množství vody, potřebnému pro snížení ΔΤ. Elektronika pak registruje skutečnou výšku zdvihu ventilu a reguluje podle ní přívod proudu do topného odporu, který zahřívá roztažnou vložku a způsobuje pohyb ventilového kolíku. Regulační smyčka (měření polohy, porovnání s požadovanou polohou a zvýšení nebo přerušení přívodu tepla) poté dále pracuje až do dosažení požadované výšky zdvihu nebo do nastavení nové žádané hodnoty teploty místnosti.

Vnitřní konstrukce ovládacího nástavce může mít v jiných ohledech libovolnou formu. Nehraje žádnou roli, zda se jedná o normálně otevřený ventil (NO-typ) nebo o normálně uzavřený ventil (NC-typ). Toleranční odchylky jednotlivých roztažných prvků 3 nehrají roli, neboť se vyrovnají regulací polohy. Totéž platí pro různé teploty okolí, které dosud měly rušivý vliv na přestavovací charakteristiku roztažného prvku 3. V některých případech také stačí, když je snímací zařízení 11 polohy opatřeno jen sekundárním vinutím 16, 17. Snímací zařízení 11 polohy může fungovat také jiným způsobem, například opticky.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Ovládací nástavec pro ventil, s nosičem (1) upnutelným na pouzdro ventilu, s tepelně roztažným prvkem (3), například voskovou vložkou, namontovaným na nosiči (1), majícím na výstupní straně stavěči člen (5) pro přestavování ventilového kolíku, s elektrickým topným prvkem (H) sousedícím s roztažným prvkem (3), a s řídicím obvodem (20), vyznačující se tím, že má snímací zařízení (11) polohy, které dodává polohový signál v závislosti na poloze stavěcího členu (5) nebo součásti jím přestavitelné, a že řídicím obvodem (20) je řízen ohřev elektrického topného prvku (H) v závislosti na řídicím signálu a polohovém signálu.
2. Ovládací nástavec podle nároku 1, vyznačující se tím, že snímací zařízení (11) polohy má první díl (12), spojený s nosičem (1), a druhý díl (13), spojený se stavěcím členem (5) nebo se součástí jím přestavitelnou, které jsou navzájem pohyblivé vedle sebe a rovnoběžně s osou nosiče (1).
3. Ovládací nástavec podle nároku 2, vyznačující se tím, že druhý díl (13) je spojen s výstupním prvkem (7), který je přestavitelný stavěcím členem (5) a který na volném konci má spojovací plochu (8) pro ovládání ventilového kolíku.

-3 CZ 294977 B6
4. Ovládací nástavec podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že snímací zařízení (11) polohy je lineárně pracující diferenciální transformátor, jehož koaxiálně uspořádaná primární a sekundární vinutí (15, 16, 17) tvoří první díl (12) a jehož tyčovité jádro tvoří druhý díl (13).
5. Ovládací nástavec podle nároku 4, vyznačující se tím, že jsou uspořádána dvě axiálně přesazená a v protifázi zapojená sekundární vinutí (16, 17).
6. Ovládací nástavec podle některého z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že řídicí obvod (20) má destičku (10), která je vzhledem k nosiči (1) namontována pevně, a to vedle osy nosiče (1) a paralelně s ní, a že první díl (12) je uspořádán na destičce (10) a druhý díl (13) je uspořádán na části výstupního prvku (7) zasahující pod destičku (10).
7. Ovládací nástavec podle nároku 6, vyznačující se tím, že na destičce (10) je uspořádáno vinutí (15, 16, 17) a na výstupním prvku (7) je uspořádáno tyčovité jádro.