PL166962B1 - Regulator temperatury o bezpośrednim działaniu ciągłym - Google Patents

Abstract

1. Regulator temperatury o bezpośrednim dziala57J niu ciągłym zawierający cieczowy czujnik temperatury po- ''S łączony przewodem kapilarnym z częścią wykonawczą, składającą się z zaworu regulacyjnego i z siłownika, przyłączonego rozłącznie do zaworu regulacyjnego, przy czym siłownik i czujnik temperatury wypełnione są cieczą manometryczną, natomiast czujnik składa się z pojemnika i korpusu łącznika z nakrętką łączącą oprawę przewodu kapilarnego z pojemnikiem, znamienny tym, że siłownik posiada nieruchomy tłok nastawnika i bezpiecznika (14), połączony na stałe i szczelnie z mieszkiem siłownika (19), współpracujący z ruchomym cylindrem (17), ściskającym sprężynę bezpiecznika (18), opartą drugim końcem o dno nakrętki regulacyjnej (20), przy czym drugi koniec mieszka siłownika (19) jest połączony na stałe i szczelnie z popychaczem (15), a ponadto metalowe części siłownika: popychacz (15), ruchomy cylinder (17), gwintowana tulejka osłonowa (16) sprężyny bezpiecznika (18) i nakrętka łącząca (13), która łączy siłownik z korpusem dławicy (6) zaworu regulacyjnego, są odizolowane cieplnie od części metalowych zaworu regulacyjnego od wrzeciona (4) połączonego na stałe i szczelnie z mieszkiem uszczelniającym (8) w korpusie dławnicy (6), od korpusu dławnicy (6) i od nakrętki nastawy ręcznej (10) przekładką termoizolacyjną (9) i gwintowaną wkładką izolacyjną (12), które wykonane są z odpowiedniego materiału o dużej wytrzymałości mechanicznej i o niskim współczynniku przewodności cieplnej

Description

Przedmiotem wynalazku jest regulator temperatury o bezpośrednim działaniu ciągłym, zawierający manometryczny cieczowy czujnik temperatury, połączony przewodem kapilarnym z częścią wykonawczą regulatora, stosowany do automatycznej ciągłej regulacji temperatury w sieciach ciepłowniczych i w układach klimatyzacyjnych oraz w wolnozmiennych układach automatyki przemysłowej.

166 962

W znanych regulatorach temperatury o działaniu bezpośrednim np. z polskiego opisu patentowego nr 86 617, z katalogu System Clorius firmy JSS Clorius International A/S OK, z katalogu Thermoregler firmy VEB Mertik, DE, z katalogu Mess und Regeltechnik firmy Samson AG, DE i z polskiego opisu patentowego nr 159 777, czujnik temperatury jest połączony przewodem kapilarnym z zespołem wykonawczym. Czujnik temperatury tego regulatora jest wypełniony cieczą o dużym współczynniku rozszerzalności i jest wyposażony w bezpiecznik i nastawnik temperatry ze wskaźnikiem, w których elementami funkcjonalnymi są sprężysty mieszek, tłok nastawnika sprzężony z popychaczem wskaźnika i sprężyną bezpiecznika. Część wykonawcza regulatora składa się z siłownika i zaworu regulacyjnego. Siłownik jest rozłącznie przykręcony do korpusu zaworu i składa się z układu mieszków sprężystych: siłownika, uszczelniającego i odciążającego, które poprzez sprzęgający je układ łączników i dwóch popychaczy siłownika, pośrednio działają na wrzeciono zaworu, które jest puste w środku i na swoim zakończeniu podparte sprężyną powrotną. Kanał wlotowy zaworu jest połączony bezpośrednio z komorą impulsową siłownika , przez co czynnik grzewczy oddziałowuje na mieszek odciążający od wewnątrz, natomiast poprzez puste w środku wrzeciono dostaje się do komory na zewnątrz mieszka odciążającego. Czynnik grzewczy przepływający przez zawór oddzielony jest mieszkiem uszczelniającym od cieczy manometrycznej, która znajduje się w komorach czujnika temperatury i siłownika. Nastawa temperatury regulowanej jest dokonywana pokrętłem na czujniku.

Opisana konstrukcja jest zbudowana ze skomplikowanego układu złożonego z czterech różnych mieszków sprężystych o różnych charakterystykach, przez co z trudnością uzyskuje się zrównoważenie układu w całym zakresie nastawianych temperatur. Również układ popychaczy i łączników pracujących w jednej osi wymaga wysokiej precyzji wykonania i staranności montażowej, aby uniknąć składowych sił bocznych, obniżających czułość regulatora. Temperatura czynnika grzewczego jest przenoszona poprzez części metalowe siłownika na metalowe części czujnikowo na stawcze siłownika, przez co obniżana jest skuteczność oddziaływania wzrostu ciśnienia cieczy manometrycznej i może dochodzić do samoistnego rozregulowania regulatora. Dla uniknięcia tego mankamentu stosowana jest wydłużona część dławnicowa zespołu wykonawczego, co powiększa gabaryty regulatora i powiększa bezwładność części ruchomych, a zmniejsza czułość regulatora.

Regulator według wynalazku posiada siłownik, w którym zastosowano nieruchomy tłok nastawnika i bezpiecznika, połączony na stałe i szczelnie z mieszkiem siłownika, oraz ruchomy cylinder współpracujący z nieruchomym tłokiem. Ruchomy cylinder ściska sprężynę bezpiecznika, opartą drugim końcem o dno nakrętki regulacyjnej. Drugi koniec mieszka siłownika jest połączony na stałe i szczelnie z popychaczem. Metalowe części siłownika a zwłaszcza: popychacz, ruchomy cylinder, osłonowa tulejka gwintowana sprężyny bezpiecznika i nakrętka łącząca siłownik z korpusem dławnicy zaworu regulacyjnego, są izolowane cieplnie od części metalowych zaworu regulacyjnego: wrzeciona, połączonego na stałe i szczelnie z mieszkiem uszczelniającym w dławnicy, od korpusu dławnicy i od nakrętki nastawy ręcznej, przekładką termoizolacyjną i gwintowaną wkładką izolacyjną. Części izolujące cieplne są wykonane z odpowiedniego materiału o dużej wytrzymałości mechanicznej i o niskim współczynniku przewodności cieplnej.

Siłownik regulatora posiada uszczelnienie labiryntowo pierścieniowe, które jest spoczynkowe podczas normalnej pracy regulatora, a ruchowe w momentach awaryjnych, to jest przy przegrzaniu oraz w trakcie nastawiania wartości zadanej dla regulacji temperatury. Uszczelnienie to wykonano pomiędzy nieruchomym tłokiem, a ruchomym cylindrem, w którym wykonano labirynt, natomiast pierścienie uszczelniania są zgarniające. Siłownik regulatora jest wyposażony w skalę umieszczoną na gwintowanej tulejce osłonowej, wkazującą nastawę wartości zadanej. Popychacz siłownika i przekładka termoizolacyjna są połączone swobodnie. Ich wzajemny styk jest zapewniany oddziaływaniem elementów sprężystych: mieszka siłownika i sprężyny powrotnej, która jest ściskana między korpusem dławnicy i przekładnią termoizolacyjną.

Druga część wykonawcza regulatora, jego zawór regulacyjny posiada dławnicę w której umieszczono ruchomy tłok odciążający osadzony na wrzecionie, przez co porusza się wraz z wrzecionem. Rozmieszczenie elementów na wrzecionie jest następujące: grzybek, tłok odciążający i mieszek uszczelniający. Ponadto tłok odciążający jest oddzielony od mieszka uszczelniającego przewężeniem dławnicy, które równocześnie prowadzi wrzeciono. Dla odciążenia układu regulacyjnego zaworu regulacyjnego, doprowadzany jest czynnik grzewczy między tłok odciążający, a mieszek uszczelniający. Doprowadzenie czynnika odbywa się poprzez wrzeciono wydrążeniem na długości poza osadzenie tłoka odciążającego na wrzecionie.

166 962

Konstrukcja regulatora według wynalazku zawiera szereg korzystnych rozwiązań zwiększających dokładność regulacji i jej uniezależnienie od wpływu temperatury i ciśnienia czynnika grzewczego przez zastosowanie izolacji cieplnej między częściami, oraz pewniejsze tłokowe odciążenie, co zarazem wpływa na większą niezawodność regulatora i dłuższą jego żywotność. Rozwiązania te uprościły konstrukcję regulatora, zmniejszyły ilość z 4 do 2 podatnych na uszkodzenia w momentach awaryjnych elementów sprężystych, to jest mieszków, a ponadto zminejszyły jego gabaryty zarówno w części czujnikowej, jak i w części wykonawczej. Ułatwiły również obsługę przez umiejscowienie wszystkich nastaw w części wykonawczej, pozostawiając łatwość demontażu, bez potrzeby kosztownego wyłączania i opróżniania układu regulacji, co jest niezbędne przy wymontowaniu zaworu regulacyjnego z instalacji.

Przedmiot wynalazku jest przykładowo ukazany na rysunkach, na których rys. 1 przedstawia regulator dwudrogowy z zaworem dwudrogowym w półprzekroju podłużnym, rys. 2 regulator z zaworem jednodrogowym otwierającym w półprzekroju podłużnym i rys. 3 regulator z zaworem jednodrogowym zamykającym w półprzekroju podłużnym.

Regulator według wynalazku ma pojemnik 25 czujnika połączony z częścią wykonawczą regulatora przewodem kapilarnym 24. Część wykonawcza regulatora składa się z zaworu regulacyjnego z siłownika. Siłownik z zaworem regulacyjnym łączy rozłącznie nakrętka łącząca 13. Zawór regulacyjny jako elementy regulujące posiada gniazdo 3 osadzone w korpusie zaworu 1 i grzybek 2, osadzony na wrzecionie 4, a jako elementy dławnicowo odciążające mieszek uszczelniający 8, osadzony szczelnie w korpusie dławnicy 6, połączony drugim końcem na stałe i szczelnie z wrzecionem 4 oraz tłok odciążeniowy 5, również osadzony na stałe na wrzecionie 4. Tłok odciążeniowy 5 oddziela od mieszka uszczelniającego 8 przewężenie w korpusie dławnicy 6, które jest jednocześnie prowadnikiem wrzeciona 4. Wrzeciono 4 jest wydrążone od strony osadzenia grzybka aż za osadzenie tłoka odciążeniowego 5. Na drugim końcu wrzeciona 4 jest osadzona przekładka termoizolacyjna 9, ze wskaźnikiem położenia 11. Przekładka termoizolacyjna 9 ściska sprężynę powrotną 7, założoną w korpusie dławnicy 6. Gwintowana wkładka izolacyjna 12 jest drugim elementem izolacji cieplnej, a jednocześnie służy do połączenia zaworu regulacyjnego z siłownikiem nakrętką łączącą 13 i do dokonywania ręcznych nastaw awaryjnych za pomocą nakrętki nastawy ręcznej 10, po zdemontowaniu siłownika z zaworu regulacyjnego. W siłowniku zastosowano układ nieruchomego tłoka nastawnika i bezpiecznika 14 współpracującego z ruchomym cylindrem 17 i z mieszkiem siłownika 19, połączonym na stałe i szczelnie jednym końcem z nieruchomym tłokiem nastawnika i bezpiecznika 14, a drugim końcem z popychaczem 15. Uszczelnienie między nieruchomym tłokiem nastawnika i bezpiecznika 14, a ruchomym cylindrem 17 jest labiryntowo pierścieniowe, przy czym labirynt wykonano w ruchomym cylindrze 17, w którym osadzone są również pierścienie zgarniające 23. Na ruchomy cylinder 17 naciska sprężyna bezpiecznika 18, ściskana nakrętką regulacyjną 20, opartą o ogranicznik nastawy 22, założony w nieruchomym tłoku nastawnika i bezpiecznika 14. Nakrętka regulacyjna 20 służy do nastawiania wartości zadanej regulowanej temperatury przez obracanie nią na gwintowanej tulejce osłonowej 16, przy czym nastawiona wartość jest wykazywana nakrętką regulacyjną 20 przez zakrywanie skali 21, umieszczonej na gwintowanej tulejce osłonowej 16.

Wzrost temperatury regulowanej powoduje przyrost objętości cieczy manometrycznej w pojemniku 25 czujnika i zarazem wzrost ciśnienia w układzie szczelnie zamkniętych komór, pracujących jako naczynia połączone przewodem kapilarnym 24. Ta objętość cieczy, która przyrosła pod wpływem wzrostu temperatury regulowanej, przepływa z pojemnika 25 poprzez przewód kapilarny 24 do komory w siłowniku, powodując uginanie mieszka siłownika 19, który jest mniej sztywny od sprężyny bezpiecznika 18, a tym samym poosiowe przesuwanie popychacza 15, który poprzez przekładkę termoizolacyjną 9 przekazuje ruch na wrzeciono i osadzone na nim elementy, powodując przymykanie zaworu regulacyjnego w zaworze jednodrogowym zamykającym przez dosuwanie lub odsuwanie grzybka 2 od gniazda 3. Wraz z przesuwaniem wrzeciona 4 uginany jest również mieszek uszczelniający 8 i sprężyna powrotna 7. Kiedy temperatura zmaleje i powróci do wartości nastawionej, oraz zmaleje objętość cieczy manometrycznej i spadnie ciśnienie w

166 962 komorach, wszystkie wymienione części wykonują ruch powrotny z tym, że powrót wrzeciona 4 z grzybkiem 2 następuje na skutek rozprężenia się sprężyny powrotnej 7 i mieszka uszczelniającego' 8, ponieważ przekładka termoizolacyjna 9 i popychacz 15 są połączone swobodnie, tylko naciskiem elementdw sprężystych, wywołanym nastawą nakrętki regulacyjnej 20 i ciśnieniem cieczy manometrycznej, co utrzymuje ich stały styk.

Przy spadku temperatury regulowanej poniżej wartości nastawionej wymienione elementy wykonują ruchy odwrotne. Tak samo w odwrotnej kolejności ruch tych części następuje w regulatorze z zaworem regulacyjnym otwierającym, a w regulatorze z zaworem regulacyjnym dwudrogowym podobnie, przy czym kolejność ruchów zależna jest od sposobu zastosowania regulatora.

Zmiana nastawy temperatury regulowanej dokonywana jest nakrętką regulacyjną 20, która przy pokręcaniu zmienia swe położenie na gwintowanej tulejce osłonowej 16, a poprzez sztywną sprężynę bezpiecznika 18 powoduje przesunięcie ruchomego cylindra 17, umieszczonego przesuwnie między gwintowaną tulejką osłonową 16, a nieruchomym tłokiem nastawnika i bezpiecznika 14, co powoduje zmianę objętości w komorze siłownika i nacisk cieczy manometrycznej na mieszek siłownika 19.

W przypadku nadmiernego awaryjnego wzrostu temperatury, kiedy grzybek 2 dochodzi na przykład oporowo do gniazda 3 i dalszy ruch popychacza 15 jest niemożliwy i kiedy przez to wzrasta nadmiernie ciśnienie cieczy manometrycznej, uginana jest sprężyna bezpiecznika 18, powodując przesunięcie ruchomego cylindra 17 po nieruchomym tłoku nastawnika i bezpiecznika 14 i jego wysunięcie, dzięki czemu następuje powiększenie komory z cieczą manometryczną w siłowniku, zamkniętej ściankami mieszka siłownika 19 z popychaczem 15, nieruchomym tłokiem nastawnika i bezpiecznika 14 oraz ruchomego cylindra 17.

W przypadku uszkodzenia przewodu kapilarnego 24, lub pojemnika czujnika 25, ewentualnie samego siłownika, regulacji temperatury regulowanej można dokonywać ręcznie nakrętką nastawy ręcznej 10 po zdemontowaniu siłownika przez odkręcenie nakrętki łączącej 13, dzięki zmianie nastawy układu regulacyjnego wrzeciona 4 z grzybkiem 2, w stosunku do gniazda 3.

166 962

166 962

Rys. 3

166 962

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Regulator temperatury o bezpośrednim działaniu ciągłym zawierający cieczowy czujnik temperatury połączony przewodem kapilarnym z częścią wykonawczą, składającą się z zaworu regulacyjnego i z siłownika, przyłączonego rozłącznie do zaworu regulacyjnego, przy czym siłownik i czujnik temperatury są cieczą manometryczną, natomiast czujnik składa się z pojemnika i korpusu łącznika z nakrętką łączącą oprawę przewodu kapilarnego z pojemnikiem, znamienny tym, że siłownik posiada nieruchomy tłok nastawnika i bezpiecznika /14/, połączony na stałe i szczelnie z mieszkiem siłownika /19/, współpracujący z ruchomym cylindrem /17/, ściskającym sprężynę bezpiecznika /18/, opartą drugim końcem o dno nakrętki regulacyjnej /20/, przy czym drugi koniec mieszka siłownika /19/ jest połączony na stałe i szczelnie z popychaczem /15/, a ponadto metalowe części siłownika: popychacz /15/, ruchomy cylinder /17/, gwintowana tulejka osłonowa /16/ sprężyny bezpiecznika /18/ i nakrętka łącząca /13/, która łączy siłownik z korpusem dławnicy /6/ zaworu regulacyjnego, są odizolowane cieplnie od części metalowych zaworu regulacyjnego od wrzeciona /4/ połączonego na stałe i szczelnie z mieszkiem uszczelniającym /8/ w korpusie dławicy /6/, od korpusu dławicy /6/ i od nakrętki nastawy ręcznej /10/ przekładką termoizolacyjną /9/ i gwintowaną wkładką izolacyjną /12/, które wykonane są z odpowiedniego materiału o dużej wytrzymałości mechanicznej i o niskim współczynniku przewodności cieplnej.

2. Regulator według zastrz, 1 znamienny tym, że w siłowniku regulatora uszczelnienie między nieruchomym tłokiem nastawnika i bezpiecznika /14/, a ruchomym cylindrem /17/ jest labiryntowo-pierścieniowe, spoczynkowe podczas normalnej pracy regulatora, a ruchowe w momentach awaryjnych, to jest przy przegrzaniu oraz w trakcie nastawienia wartości zadanej dla regulacji temperatury, przy czym labirynt uszczelniający jest wykonany w ruchomym cylindrze /17/, a pierścienie uszczelnienia są pierścieniami zgarniającymi i ponadto siłownik regulatora jest wyposażony w skalę /21/, umieszczoną na gwintowanej tulejce osłonowej /16/ dla wskazywania nastawy wartości zadanej.

3. Regulator według zastrz. 1 znamienny tym, że połączenie popychacza /15/ siłownika regulatora z przekładką termoregulacyjną /9/ i wrzecionem /4/ jest swobodne, a ich wzajemny styk jest utrzymywany przez nacisk elementów sprężystych, tj. mieszka siłownika /19/ i sprężyny powrotnej /7/, która jest ściskana między korpusem dławnicy /6/ i przekładką termoizolacyjną /9/.

4. Regulator według zastrz. 1 znamienny tym, że w korpusie dławnicy /6/ zaworu regulacyjnego regulatora umieszczony jest na wrzecionie /4/ poruszający się wraz z nim tłok odciążeniowy /5/ i że kolejność umieszczenia na wrzecionie /4/ elementów funkcjonalnych jest następująca: grzybek /2/, tłok odciążeniowy /5/ i mieszek uszczelniający /8/, przy czym tłok odciążeniowy /5/ jest oddzielony od mieszka uszczelniającego /8/ przewężeniem korpusu dławnicy /6/, prowadzącym wrzeciono /4/, a dla odciążenia układu regulującego w zaworze regulacyjnym, czynnik grzewczy jest doprowadzany między tłok odciążeniowy /5/, a mieszek uszczelniający /8/ poprzez wrzeciono /4/, wydrążone na długości poza osadzenie tłoka odciążeniowego /5/ na wrzeciono /4/.