FI70317C - Eldningsregulator - Google Patents

Description

7031 7 Lämmityksensäädin

Keksinnön kohteena on lämmityksensäädin lämmityskattiloiden käyttölämpötilan säätämiseksi kattilan lämpötilan tuntevalla laajenemistermostaatilla, joka on sijoitettu lämmityskattilaan liitettyyn säätimen koteloon ja joka säätimen kotelon sisälle tai päälle laakeroidun viputangon avulla jousi- tai painovoiman vaikutusta vastaan ohjaa lämmityskattilan vetoläpän asentoa, ja jossa ylitettäessä ennakolta määrättv lämpötila varoke-elimellä katkaistaan termostaatin ja vetoläpän välinen voiman-välitysyhteys.

Tämän kaltaisia lämmityksensäätimiä on jo kauan käytetty ilman apuenergiaa toimivina lämpötilasäätiminä kattiloissa, joita lämmitetään kiinteillä polttoaineilla. Tällöin ei ole merkitystä sillä onko kyseessä puhdas kiinteän polttoaineen kattila, jossa käytetään koksi- tai hiililämmitystä tai kahdella polttoaineella toimiva kattila, jossa käytetään öljy/koksi- tai kaasu/ koksilämmitystä. Käsitteeseen "lämmityskattila" voivat tällöin sisältyä asuntojen, elinkeinotoiminnan ja teollisuuden eri tyyppisten laitosten keskuslämmityskattilat, lämminvesikatti-lat jne. Tällaisten kiinteän polttoaineen kattiloiden merkitys on viime aikoina kasvanut odotettavissa olevasta öljyn niukkuudesta johtuen.

Säätimen koteloon sijoitettu laajenemistermostaatti, joka voi perustua nesteen laajenemiseen, höyrynpaineeseen tai kaasu-absorptioon, on herkkä laite, mikä johtuu ennen kaikkea niissä tavallisesti käytetystä metallijousipalkeesta. Kattilan veto-, ilma- tai tulipesän läppä, jota termostaatti ohjaa suhteellisen pienet palkeen liikkeet riittävän suureksi säätöliikkeeksi muuntavan viputangon tai muun välityksen kautta, pyrkii itsestään jatkuvasti sulkemaan kattilan ilma-aukkoa tai tulipesän aukkoa painon tai läpän oman massan tai muun esim. jousen muodostaman voimanvarastointilaitteen avulla. Lämmityksensäätimen ohjaustangon ja läpän välinen ketju on tämän vuoksi normaalikäy- 7031 7 2 tössä aina jännittyneenä. Jotta termostaatin pituuden muutos avaisi veto- tai tulipesän läpän, laittteessa on lisäksi elimet, joilla aikaansaadaan voimia tai momentteja, jotka ylittävät läpän ohjaustankoon kohdistamat voimat. Tällaisena elimenä on useimmiten jousi, joskin aikaisemmin on käytetty myös painoja. Tämän tyyppinen lämmityksensäädin on mieluiten varustettu myös laitteella, jolla voidaan asettaa haluttu lämpötilan ohjearvo. Tällaisena voi toimia asteikolla varustettu kiertonuppi, joka on sovitettu termostaattia, palautusjousta ja ohjaustankoa ympäröivään säätimen koteloon. Termostaatti rakennetaan yleensä kattilan vesitilaan ulottuvan upotusholkin sisään.

Kun tämän tyyppisessä lämmityksensäätimessä termostaatti vikaantuu, esimerkiksi alkaa vuotaa, se vetäytyy kokoon ja asettuu asentoon, johon virheetön termostaatti asettuu kylmänä. Viallinen termostaatti vastaa siten liian kylmää lämpötilaa ja tulipesän läppä avautuu. Tämän seurauksena lämmityskattila voi vaurioitua, se voi esim. rikkoutua ylikuumenemalla.

Tällaisten kattilavaurioiden ja lämmityslaitoksen muiden häiriöiden estämiseksi on jo tehty erilaisia ehdotuksia. Turvallisuussyistä voitaisiin tosin käyttää toista samaa lämpötilaa säätävää termostaattisäädintä, mutta tämä olisi liian monimutkaista ja kallista. Lisäksi myös tämä varatermostaatti saattaisi vikaantua esim. sen termostaattiin tulleen vuodon johdosta.

Tunnetaan ennestään lämmityksensäätimiä, joissa ennakolta määrätty lämpötila ylitettäessä katkaistaan säätötermostaatin ja vetoläpän välinen voimansiirto mekaanisesti varoke-elementin avulla. Esim. FR-patenttijulkaisu 1 256 544 lähtee siitä, että ketjun vipu termostaatin vioittuessa suorittaa erikoisen suuren liikkeen, jolloin tätä liikettä käytetään ohjausketjun ja vivun välisen kytkennän irrottamiseksi. Tämä tunnettu lämmityksensäädin siis edellyttää, että suurin käytössä oleva liike selvästi eroaa vioittuneella termostaatilla esiintyvästä liikkeestä. Tämä vaatimus edellyttää erikoisesti tähän tarkoitukseen 3 7031 7 rakennettua termostaattia.

FR-patenttijulkaisusta 2 206 838 tunnetaan edelleen varoke-järjestely kaasulla kuumennettuja kattiloita varten, joka parantaa kaasun sulkuventtiilin varmuutta liian korkean lämpötilan esiintyessä tunnustelukohdassa. Tätä tarkoitusta varten käytetään sinänsä tunnettua termostaattia sulkumagneetteineen. Lisävarmistus saavutetaan sen kautta, että termoelementin sul-kumekanismi sisältää vivun, joka muuttaa muotoaan tai sulaa liian korkeassa lämpötilassa. Tässä ei ole kuitenkaan kysymys johdannossa mainittua tyyppiä olevasta lämpötilan säätimestä. Tunnetun ratkaisun soveltaminen lämmityksen säätimessä olisi myös liian monimutkaista ja kallista.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada haluttu vaikutus yksinkertaisella tavalla järjestämällä lämpötilaherkät elimet erityisen edullisiin kohtiin voimansiirtotiehen.

Tämän tehtävän ratkaisemiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, että varoke-elin muodostuu joko kattilan lämpötilan vaikutuksen-alaisesta sulake- tai murtokappaleesta joka on tehty voiman-välitysyhteydessä olevan rakenne-elementin vasteeksi, tai se muodostuu kattilan lämpötilan alaisesta, termostaatin ja säätimen viputangon väliseen voimanvälitysyhteyteen sisältyvästä voimansiirto-osasta, joka on liitetty siihen yhdistettyyn osaan helposti sulavan juotteen avulla.

Näillä vaihtoehtoisilla ratkaisuilla on se etu, että ne eivät vain ole erinomaisen yksinkertaisia ja halpoja, vaan tästä huolimatta ehdottoman luotettavia, estäen kaikki kattila- ja lämmityslaitoksen vauriot ja häiriöt, koska vetoläppä ennen vaarallista ylikuumenemista joka tapauksessa automaattisesti sulkeutuu eikä lämpötila pääse enää kohoamaan. Kun käytetään sulake- tai murtokappaletta käytetään hyväksi sopivan materiaalin ominaisuutta sulaa tai murtua verraten alhaisessa lämpötilassa. Tähän soveltuvat esim. helposti sulava juote, eräät vahatyypit tai helposti sulava suola. On myös mahdollista toteuttaa murtokappale 4 7031 7 lasia tai muuta haurasta materiaalia olevana säiliönä, joka on täytetty lämpötilan kohotessa laajenevalla nesteellä. Kun saavutetaan ennakolta määrätty raja-arvo, puhkeaa säiliö sekä lakkaa toimimasta. Lämmityksensäätimessä voi sulake- tai murto-kappale esim. toimia säätimen koteloon sijoitetun palautusjousen toisen pään vasteena.

Juotekappaleen avulla voidaan myös termostaatin ja vetoläpän välinen voimansiirto tehokkaasti ja nopeasti katkaista. Esimerkiksi voi säätimen koteloon sijoitetun nivelkappaleen nokkaan vaikuttava ohjauskieleke olla jatkeeltaan liitetty termostaatin koteloon juotteella.

Keksintöä on havainnollistettu piirustuksessa esimerkinomaisesti eri toteutusmuotojen avulla.

Kuvio 1 esittää perspektiivisenä kuvantona lämmityksensäädintä vaakasuuntaisena sovituksena, kuvio 2 esittää perspektiivisenä kuvantona lämmityksensäädintä pystysovituksena kotelon ja upotusholkin seinämät osittain poistettuna , kuvio 3 esittää perspektiivisenä kuvantona vcsikeskuslämmitys-kattilaa kiinteille polttoaineille, jossa on pystysuuntaiseksi sovitettu lämmityksensäädin, kuvio 4 esittää perspektiivisenä kuvantona kahdelle polttoaineelle tarkoitettua kattilaa (valinnaisesti koksi- tai öljylämmitystä varten), jossa on vaakasuoraan sovitettu lämmityksensäädin, kuvio 5 esittää pituusleikkauksena tunnetun tyyppistä lämmityksensäädintä , kuvio 6 esittää pituusleikkauksena keksinnön ensimmäisen toteutusmuodon mukaista lämmityksensäädintä, jossa on sulake- tai murtovarmuuskappale jousen yläpuolisena vasteena, 5 7031 7

Kuvio 7 esittää suurennetussa mittakaavassa kuvion 6 jousen yläpuolista vastetta erikseen esitettynä, kuvio 8 esittää pituusleikkauksena kuvion 6 toteutusmuodon muunnoksen mukaista lämmityksensäädintä, jossa on sulake-tai murtovarmuuskappale jousen alempana vasteena, kuvio 9 esittää suurennetussa mittakaavassa kuvion 8 jousen alempaa vastetta erikseen esitettynä, kuvio 10 esittää pituusleikkauksena keksinnön toisen toteutusmuodon mukaista lämmityksensäädintä, jossa on sulake- tai murtovarmuuskappale lämpötilanasetusnupissa, kuvio 11 esittää suurennetussa mittakaavassa osittaista leikkausta kuvion 10 lämpötilanasetusnupista erikseen esitettynä, kuvio 12 esittää pituusleikkauksena keksinnön kolmannen toteutusmuodon mukaista lämmityksensäädintä, jossa on sulake-tai murtovarmuuskappale nivelkappaleessa, kuvio 13 esittää suurennetussa mittakaavassa kuvion 12 nivel-kappaletta erikseen esitettynä, kuvio 14 esittää pituusleikkauksena keksinnön neljännen toteutusmuodon mukaista lämmityksensäädintä, jossa on juottamalla kiinnitetty ohjauskieleke, kuvio 15 esittää suurennetussa mittakaavassa kuvion 14 osaa, jossa on juottamalla kiinnitetty ohjauskieleke, ja tämän toteutusmuodon muunnosta.

Seuraavassa selitetään aluksi erään lämmityksensäätimen perustoteutus kuvioihin 1-5 liittyen. Tätä lämmityksensäädintä käytetään vain esimerkkinä ja lähtökohtana 7031 7 keksinnön erilaisille ohessa selitetyille toteutusmuodoille, joita ei ole esitetty millään tavoin tyhjentävästi vaan joita voidaan muunnella ja vaihdella monin eri tavoin .

Tässä lämmityksensäätimen esimerkissä on upotusholkin 1 sisällä laajenevalla nesteellä täytetty termostaatti 2, joka asettuu käytön aikana kattilaveden lämpötilaan. Tiivistävän metallipalkeen 3 pohjalle kiinnitetty tappi 4 ulkonee termostaatista 2 ja on kiinnitetty edullisimmin lämpöä eristävästä materiaalista tehtyyn lämpötilan ohjearvon asettamista varten olevaan kiertonuppiin 5. Kierto-nupissa 5 on lämpötila-asteikot säätimen vaakasuuntaiselle ja pystysuuntaiselle sovitukselle. Jousi 6 painaa termostaatin 2 ja tapin 4 muodostamaa järjestelmää kiertonupissa 5 olevaa laakerointia vastaan tämän estämättä kiertonupin käsin suoritettavaa asettelua. Termostaatti 2 on kytketty nivelkappaleeseen 7, johon viputanko 8, jossa on kulmaan taivutettu vipuvarsi 8', on kiinnitetty puristusruu-villa 11. Vipuvarren 8' vapaaseen päähän on kiinnitetty ketju 9, jonka alapäähän on ripustettu lämmityskattilan 111 tulipesän luukun veto- tai ilmaläppä 10 kuten kuvioista 3 tai 4 ilmenee. Tällainen lämmityksen säädin voidaan sovittaa kattilaan halutulla tavalla kattilan rakenteesta riippuen esim. kuvion 3 mukaisesti pystyasentoon tai kuvion 4 mukaisesti vaakasuoraan asentoon. Termostaatti 2 on kytketty nivelkappaleeseen 7 käyttämällä termostaatin 2 jousen ylempään vastelevyyn 12 yhdistettyä, ylöspäin ulottuvaa ohjauskielekettä 13, joka on tehty kuvion 17 mukaisesti ristimäiseksi ja joka kiinnittyy vapaasti var-siensa avulla nivelkappaleen 7 halkaistun nokan 14 alle. Upotusholkki 1, johon termostaatti 2 on asennettu vaihdettavasta, suojaa kattilaa siinä tapauksessa, että termostaatti alkaisi vuotaa. Upotusholkki on kiinnitetty kier-rekappaleeseen 28, joka voidaan kiertää kierteensä 29 avulla kattilan seinämään. Kierrekappaleeseen 28 on kiinnitetty säätimen kotelo 30, joka ulkonee kattilasta ja jonka yläpäähän kiertonuppi 5 on ruuvattu.

7031 7

Jousen 6 voima on mitoitettu siten, että kattilan tuli-pesän luukun vetoläpän 10 paino ei muuta säätimen asentoa. Jos tällöin kattilaveden lämpötila esimerkiksi kohoaa, termostaatin 2 täyttöneste laajenee. Tämän seurauksena termostaatti painuu alas jousen 6 vaikutusta vastaan, koska tappi 4 on kiinnitetty aksiaalisessa suunnassa kiertonuppiin 5. Nivelkappale 7 antaa periksi ja vipu-tanko 8 voi kiertyä vetoläpän 10 painon vaikutuksesta aksiaalisesti myötäpäivään, niin että tangon kulman muodostava vipuvarsi 8' ja ketju 9 sulkevat vetoläppää jonkin verran lisää ja haluttu lämpötila saavutetaan siten uudelleen. Jos kattilan lämpötila laskee, termostaatin 2 täyttöneste supistuu, jousen 6 voima voittaa, viputanko 8 kiertyy aksiaalisesti vastapäivään ja vipuvarsi 8' ja ketju 9 avaavat vetoläppää 10 enemmän ts. kattilan lämpötila alkaa jälleen nousta. Käyttölämpötila voidaan muuttaa asettelemalla kiertonuppia 5. Jos esimerkiksi alhaisilla ulkolämpötiloi11a kattilan lämpötila halutaan asettaa korkeammaksi, vastaava kiertonupin 5 asettaminen aikaansaa termostaatin 2 ja tapin 4 muodostaman järjestelmän siirtymisen alaspäin. Tällöin vetoläppä 10 avautuu lisää ja se tasoittaa jälleen kattilan lämpötilan vaihteluita sen vaihdellessa korkeammaksi asetetun lämpötilan ympärillä.

Jos säädin kuitenkin pettää esim. termostaatin 2 alkaessa vuotaa ja kattilan lämpötila kohoaa liian suureksi, on huolehdittava siitä, että kattilan vetoläppä 10 sulkeutuu tästä huolimatta automaattisesti. Tätä tarkoitusta varten keksinnön mukaan katkaistaan säädinjärjestelmän ja kattilan vetoläpän välinen voimanvälitysyhteys siten, että haluttu vetoläpän automaattinen sulkeutuminen tapahtuu läpän oman painon vaikutuksesta tai mahdollisesti myös jollain muulla tavalla. Tämä voidaan tehdä käytännössä eri tavoilla.

Piirustuksen kuvioiden 6 ja 7 mukaisessa keksinnön toteutusmuodossa on säätimen koteloon 30 ylemmän, termostaatti- 8 7031 7 koteloon 2 yhdistetyn vastelevyn 12 ja palautusjousen 6 yläpään väliin sijoitettu lämpötilaherkkä sulake- tai murtokappale 15 jousen vasteeksi. Tämän toteutusmuodon kuvioissa 8 ja 9 esitetyssä muunnoksessa sulake- tai murto-kappale 15 on sijoitettu palautusjousen 6 alapään ja tätä jousta muuten tukevan kierrekappaleen 28 sisäänpäin ulkonevan olakkeen väliin. Tällaiset lämpötilaherkät vasteet 15 voidaan joissakin tapauksissa sijoittaa sekä ylös (kuvioiden 6 ja 7 mukaisesti) että samanaikaisesti alas (kuvioiden 8 ja 9 mukaisesti). Koska säätimen kotelo 30, kierrekappale 28 ja jousi 6 asettuvat oleellisesti kattilan lämpötilaan korkein sallittu lämpötila saavutettaessa sulake- tai murtokappale 15 sulaa tai murtuu ja muuttaa sopivalla tavalla muotoaan eli vaste antaa periksi. Jousi 6 kadottaa tällöin jännitysvoimansa kokonaan tai osittain, vetoläpän 10 paino voittaa ja läppä sulkeutuu automaattisesti .

Kuvioissa 10 ja 11 havainnollistetussa keksinnön toteutus-muodossa on säätimen kiertonuppiin 5 sijoitettu sulake-tai murtokappaleen 18 muodostama lämpötilaherkkä elementti, jota vastaan tapin 4 yläpää 4' tukeutuu. Tapin pää 4' ulottuu vain osittain kiertonupissa 5 olevan ohjaus-ulokkeen 16 vastaavaan reikään 17. Reiän jäljelle jäävässä tilassa on sulake- tai murtokappale 18, joka esim. johtuen kosketuksestaan tapin päähän 4' asettuu kattilan lämpötilan nousua vastaavaan korkeampaan lämpötilaan. Viimeksimainittu lämpötila saattaa olla jonkin verran upotus-hoikin 1 lämpötilaa pienempi, mutta se riittää sulake-tai murtokappaleen 18 sulattamiseksi tai murtamiseksi vaaratilanteessa. Tappi 4 kadottaa tällöin normaalin vasteensa ja jousi 6 painaa metallijousipaljetta 3 ohjauskie-lekkeineen 13 sekä nivelkappaleen 7 oikeanpuoleista osaa niin paljon ylöspäin, että ohjauskieleke 13 irtoaa sopivan lyhyeksi mitoitetusta nivelkappaleen 7 nokasta 14. Tämän tapahduttua nivelkappale 7 painuu alas, vetoläpän 10 paino kiertää viputankoa 8 ja vetoläppä sulkeutuu.

9 7031 7

Eräs yksinkertainen ratkaisu tehtävään katkaista ylikuu-menemistapauksessa säätimen ja vetoläpän välinen voiman-välitysyhteys saadaan keksinnön mukaan katkaisemalla ni-velkappaleen 7 ja vipuvarren 8 välinen voimanvälitysliitos. Kuvioiden 12 ja 13 mukaisessa toteutusesimerkissä tämä tapahtuu siten, että nivelkappaleen 7 kierteitettyyn poraukseen 19 kierretyn puristusruuvin 11 varren pään ja vipu-tangon 8 esim. kuusikulmaisen vaipan väliin on sijoitettu lämpötilaherkkä elementti, esimerkiksi sulake- tai murto-kappale 20. Kattilan ylikuumentuessa kappale 20 kuumenee ennen kaikkea nivelkappaleen 7 kautta nopeasti lämpötilaan, jossa se sulaa tai murtuu. Tällöin viputanko 8 irtoaa ja se kääntyy vetoläpän 10 painon vaikutuksesta, jonka seurauksena läppä sulkeutuu.

Piirustuksen kuvioissa 14 ja 15 on esitetty keksinnön eräs erittäin edullinen ja erittäin luotettavasti toimiva toteutusmuoto. Tässä ohjauskielekettä 13' ei ole kiinnitetty termostaatin 2 vastelevyyn 12’, vaan se on varustettu jatkeella 21, joka ulottuu alaspäin vastelevyssä 12' olevan leikkauksen 23 kautta. Kielekkeen jatke 21 on juotettu termostaattikotelon 2 ulkopintaan vastelevyn 12' alapuolella helposti sulavalla juotteella, joka on osoitettu viitenumerolla 22 kuviossa 15. Parempien kiinnitys- ja sulamisominaisuuksien saamiseksi kielekkeen jatke 21 voi olla laajennettu vastelevyn 12’ alapuolella kuviossa 14 katkoviivoin esitetyksi hoikiksi 24, joka ympäröi termostaattikoteloa 2 ja on kiinnitetty tähän helposti sulavalla juotteella 22. Normaalisti ohjauskieleke 13' liikkuu siihen yhdistetyn termostaatin 2 mukana ja vaikuttaa nivelkappaleeseen 7. Esimerkiksi termostaatin vikaantumisesta johtuvassa ylikuumenemistapauksessa säätimen kotelon kohoava lämpötila sulattaa helposti sulavan juotteen 22. Jousi 6 ei tällöin voi enää siirtää voimaa nivelkappaleeseen 7, vetoläpän 10 paino tulee vaikuttavaksi ja vetoläppä putoaa sulkuasentoonsa.

Claims (5)

7031 7

1. Lämmityksensäädin lämmityskattiloiden käyttölämpötilan säätämiseksi kattilan lämpötilan tuntevalla laajenemistermos-taatilla, joka on sijoitettu lämmityskattilaan (111) liitettyyn säätimen koteloon (30) ja joka säätimen kotelon (30) sisälle tai päälle laakeroidun viputangon (8, 8') avulla jousi- tai painovoiman vaikutusta vastaan ohjaa lämmityskattilan (111) veto-läpän (10) asentoa, ja jossa ylitettäessä ennakolta määrätty lämpötila varoke-elimellä katkaistaan termostaatin (2) ja vetoläpän (10) välinen voimanvälitysyhteys, tunnettu siitä, että varoke-elin muodostuu joko kattilan lämpötilan vaikutuksen alaisesta sulake- tai murtokappaleesta (15, 18, 20), joka on tehty voimanvälitysyhteydessä olevan rakenne-elementin vasteeksi, tai se muodostuu kattilan lämpötilan alaisesta, termostaatin (2) ja säätimen viputangon väliseen voimanvälitys-yhteyteen sisältyvästä voimansiirto-osasta, joka on liitetty siihen yhdistettyyn osaan helposti sulavan juotteen avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmityksensäädin, tunnettu siitä, että sulake- tai murtokappale (18) on muodostettu termostaatin (2) metallijousipalkeen (3) pohjaan yhdistetyn tapin (4) ohjaimeen (16) laakeroidun vapaan pään (4') vasteeksi (kuviot 10 ja 11).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmityksensäädin, tunnettu siitä, että sulake- tai murtokappale (20) on muodostettu välikekappaleeksi puristusruuvin (11) varren ja säätimen koteloon (30) sisälle tai päälle laakeroidun kiertyvän vipu-tangon (8) väliin (kuviot 12 ja 13).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmityksensäädin, tunnettu siitä, että säätimen koteloon (30) laakeroidun nivelkappaleen (7) nokan (4) kanssa yhteistoiminnassa olevan ohjauskielekkeen (13') jatke (21) on liitetty termostaatti-kotelon (2) pintaan helposti sulavan juotteen (22) avulla (kuviot 14 ja 15). " 70317

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmityksensäädin, tunne t t u siitä, että ohjauskielekkeen (13') jatke (21) on muodostettu termostaattikoteloa (2) ympäröiväksi ja viimeksi mainittuun helposti sulavan juotteen avulla liitetyksi hoikiksi (24) (kuvio 15).