DK169242B1 - Elektronisk temperaturreguleret blandearmatur - Google Patents

Description

i DK 169242 B1

Opfindelsen angår et blandearmatur, fortrinsvis til sanitære formål med en elektrisk temperaturreguleringsindretning, hvormed der dannes et reguleringssignal, som er afledt af differencen mellem en på forhånd bestemt beregnet 5 blandingsvandtemperatur og en faktisk blandingsvandtemperatur og påtrykkes en reguleringskredsforstærkning.

Ved det kendte blandearmatur, hvorfra opfindelsen udgår (jf. patentskriftet DE-OS 34 25 445), reguleres blan-10 dingsvandtemperaturen via en regulering med en hovedreguleringskreds og en hjælpereguleringskreds. I hovedreguleringskredsen afledes et reguleringssignal af differencen mellem en på forhånd bestemt beregnet blandingsvandtemperatur og en faktisk blandingsvandtemperautr, der løbende 15 registreres. I tilfælde af en proportionalregulering påtrykkes reguleringssignalet en indstillelig reguleringsforstærkning. I hjælpekredsen registreres blandeventilens øjeblikkelige stilling eller ventilhastigheden som henholdsvis stillingssignal og hastighedssignal og ledes til 20 et sammenligningsled for der at blive sammenlignet med reguleringssignalet fra temperaturregulatoren. Dette reguleringssignal tjener kvasi som stillingssignal eller hastighedssignal. Sammenligningsleddet sender et sammenligningssignal til en stillingsregulator eller en hastig-25 hedsregulator, og i tilfælde af en proportionalregulering påtrykkes dette sammenligningssignal en reguleringskreds-forstærkning og omformes til et reguleringssignal, der sendes til blandearmaturets drivindretning. Det kendte blandearmatur reagerer altså på et reguleringssignal, som 30 direkte påvirkes af blandearmaturets ventilstilling eller ventilhastighed, hvorved reguleringstiden, dvs. tiden, til at opnå den ønskede blandingsvandtemperatur, forringes .

35 Dette kendte blandearmatur, hvorfra opfindelsen udgår, er dog i praksis problematisk, da reguleringskredsforstærkningen for de respektive reguleringsafsnit - drivindret- DK 169242 Bl 2 ning, gear, blandearmatur - må afstemmes, hvis et meget stort oversving eller en stærk oscillering af reguleringen skal undgås. Har man dannet og indstillet en egnet reguleringskredsforstærkning for et bestemt regulerings-5 afsnit, kan det eksempelvis som følge af stærke temperatursvingninger af indløbstemperaturerne, tryksvingninger i ledningerne eller kalkaflejringer på ventildelene være nødvendigt med en fornyet indstilling af den reguleringskredsforstærkning, som er tilpasset ovennævnte omstændig-10 heder for det pågældende reguleringsafsnit. En også nok så godt afstemt reguleringskredsforstærkning for et reguleringsafsnit må altså bestandigt korrigeres, når reguleringsafsnittets parametre er dynamisk påvirket, hvilket for temperaturregulerede blandearmaturers vedkommende al-15 tid er tilfældet.

Formålet med opfindelsen er følgeligt at udforme og videreudvikle et blandearmatur af den indledningsvis nævnte art således, at reguleringens indsvingningsforhold er 20 uafhængig af blandearmaturets øjeblikkelige driftssitua tion.

Dette opnås ved blandearmaturet ifølge opfindelsen ved, at reguleringskredsforstærkningen i det mindste tilnær-25 melsesvis styres omvendt proportionalt med eller omvendt overproportionalt med de målbare driftssdata, der bestemmer blandearmaturets (reguleringsafsnittets) tidsforhold (overføringsforhold).

30 Det erkendes opfinderisk, at et meget stort oversving af reguleringen, når driftsbetingelserne for blandingsventi-len ændrer sig, kan forhindres ved at tilpasse reguleringsforstærkningen efter de målbare driftsdata, der bestemmer blandearmaturets (reguleringsafsnittets) tidsfor-35 hold (overføringsforhold). Derved er reguleringsforstærkningen i det mindste tilnærmelsesvis omvendt proportional eller omvendt overproportional afhængig af blandearmatu- DK 169242 B1 3 rets karakteristikgradient. Det er derved væsentligt, at blandearmaturets øjeblikkelige karakteristikgradient tilvejebringes ud fra de målbare driftsdata, som momentant forekommer i blandearmaturet. Reguleringskredsløbets ind-5 svingningforhold optimeres derved, at de målbare driftsdata, der påvirker tidsforholdet (overføringsforholdet) for blandearmaturet (reguleringsafsnittet) måles og benyttes permanent til afstemning af reguleringsforstærkningen. Ved hjælp af denne fremgangsmåde opnås en tilpas-10 ning af det dynamiske forhold for blandearmaturet (reguleringsafsnittet). Det dynamiske forhold, som opnås ifølge opfindelsen, svarer stort set til forholdet for en benytter af en éthåndtagsblander. Benytteren må nemlig finde ud af, hvilke temperaturændringer, der optræder ved en 15 bestemt stillingsændring af blandearmaturet, og kan dernæst afstemme sine reguleringsindgreb i overensstemmelse hermed. Han må altså ligeledes tilpasse sig til de driftsdata, der bestemmer blandearmaturets tidsforhold (overføringsforhold).

20

Selvtilpassende reguleringskredse er i øvrigt kendt (jf. patent skrifterne DE-ASen 15 23 535 og 19 06 836). Disse patentskrifter giver ingen henvisning til anvendelse af en elektrisk temperaturreguleringsindretning i blandear-25 maturer.

I de nærmere detaljer findes der forskellige muligheder til at udforme og viderudvikle blandearmaturet ifølge opfindelsen. Fortrinsvis findes tidsforholdet (overførings-30 forholdet) på blandearmaturet (reguleringsafsnittet) af det øjeblikkelige trykfald ved ventilåbningen, tilløbstemperaturerne for det kolde og varme vand og ventilstillingen. I stedet for trykfaldet ved ventilåbningen kan også anvendes den faktiske blandingsvandtemperatur eller 35 tilnærmelsesvis den beregnede blandingsvandtemperatur.

4 DK 169242 B1 I det følgende forklares opfindelsen nærmere, idet der beskrives en alene eksempelvis udførelsesform under henvisning til tegningen, som viser 5 fig. la en reguleringskreds med en styrbar reguleringsforstærkning KR, fig. Ib en reguleringskreds, hvor regulatoren giver hastigheds- eller vinkelhastighedssignaler, 10 fig. lc en reguleringskreds, hvor regulatoren bestemmer ventilstillingen, fig. 2 forløbet af blandingsvandtemperaturen som funk-15 tion af stillingsvinklen a ved forskellige trykforhold (π = Δρκ : ΔρΗ), idet temperaturerne for det kolde- og varme vand fastholdes, fig. 3 indflydelsen af forskellige tilløbstemperaturer, 20 og fig. 4 indflydelsen af forskellige stillingsvinkler.

I fig. la, lb og lc antydes, at reguleringsforstærkningen 25 KR ifølge opfindelsen i det mindste tilnærmelsesvis sty res omvendt proportional eller omvendt overproportional med de målbare driftsdata, der bestemmer tidsforholdet for blandearmaturet (reguleringsafsnittet).

30 I det i fig. lb viste udførelseseksempel afgiver regulatoren hastigheds- eller vinkelhastighedssignaler. De afgivne hastigheds- eller vinkelhastighedssignaler opinte-greres af drivmotoren, således at blandearmaturet (reguleringsafsnittet) opnår et integralt forhold.

I det fig. lc viste udførelseseksempel bestemmer regulatoren ventilstillingen. Blandearmaturet (reguleringsaf- 35 5 DK 169242 B1 snittet) opnår følgeligt proportionale forhold.

Af fig. 2 ses, at karateristikken bliver en lige linie ved lige store trykfald ved koldtvandsventilen og varmt-5 vandsventilen, altså ved x = 1. Ved trykfald x > 1 krummer karakteristikken nedad og ved trykforhold < 1 opad.

Når middeltemperaturen TM=(TR + TR):2, opnår man derfor såvel ved ir > 1 som ved x < 1 en forøget karakteristikgradient, hvorfor reguleringsforstærkningen reduceres 10 tilsvarende.

For fig. 3's vedkommende gælder at trykforholdet X = 1.

Det er evident, at karakteristikgradienten er proportional med forskellen mellem tilløbstemperaturerne.

15

For fig. 4's vedkommende gælder, at trykforholdet x = 1, og at tilløbstemperaturerne er konstante. Her forholder karakteristikgradienten sig omvendt proportional med ventilens relative samlede åbning.

20

Som regulator kan der anvendes sådanne, som har P-forhold, I-forhold, D-forhold, Pi-forhold, PD-forhold eller PID-forhold. Derved kan styringen ifølge opfindelsen af reguleringsforstærkningen begrænses til P-andelen, I-an-25 delen eller D-andelen.

30 35

Claims (3)

1. Blandearmatur, fortrinsvis til sanitære formål med en 5 elektrisk temperaturreguleringsindretning, hvormed der dannes et reguleringssignal, som er afledt af differencen mellem en på forhånd bestemt beregnet blandingsvandtemperatur og en faktisk blandingsvandtemperatur og påtrykkes en reguleringskredsforstærkning, kendetegnet 10 ved, at denne reguleringskredsforstærkning i det mindste tilnærmelsesvis styres omvendt proportional eller omvendt overproportional med de målbare driftsdata, der bestemmer blandearmaturets tidsforhold.

2. Blandearmatur ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tidsforholdet (overføringsforholdet) for blande-armaturet (reguleringsafsnittet) bestemmes ved hjælp af en enkel algebraisk ligning ud fra det øjeblikkelige trykfald ved ventilåbningen, tilløbstemperaturerne af det 20 kolde og varme vand, der skal blandes, og ventilstillingen.

3. Blandearmatur ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der i stedet for trykfaldet ved ventilåbningen 25 anvendes den faktiske blandingsvandtemperatur eller tilnærmelsesvis den beregnede blandingsvandtemperatur. 30 35