регулятор температуры

Формула изобретения

1. Регулятор температуры, содержащий датчик температуры, расположенный в помещении и связанный через шток с рабочим элементом регулирующего органа, размещенного в трубопроводе подачи теплоносителя, и узел настройки, состоящий из двух втулок, установленных соосно на штоке, с размещенной между втулками возвратной пружиной, причем регулирующий орган выполнен в виде неподвижного стакана, закрепленного в трубопроводе, внутри которого размещен рабочий элемент регулирующего органа, отличающийся тем, что неподвижный стакан регулирующего органа выполнен в виде пустотелого цилиндра, в боковой поверхности которого со стороны входного потока теплоносителя выполнены горизонтальные профильные окна, а со стороны выходного потока теплоносителя - одно окно, размещенное симметрично профильным окнам, а рабочий элемент регулирующего органа выполнен в виде подвижного стакана, расположенного внутри неподвижного и закрепленного своим дном на штоке, причем в боковой поверхности подвижного стакана со стороны входного потока теплоносителя выполнены горизонтальные прямоугольные окна, а со стороны выходного потока теплоносителя - одно окно, размещенное симметрично указанным прямоугольным окнам.

2. Регулятор температуры по п.1, отличающийся тем, что горизонтальные профильные окна неподвижного стакана регулирующего органа выполнены в виде треугольного профиля.

3. Регулятор температуры по п.1, отличающийся тем, что расстояния между профильными окнами и высота профильных окон неподвижного стакана выполнены одинакового размера и соответственно равными расстоянию между горизонтальными окнами и их высоте подвижного стакана, а окна со стороны выходного потока теплоносителя каждого из стаканов выполнены таким образом, что их высоты имеют одинаковую величину, равную сумме высот профильных окон и расстояниям между ними, а длины окон со стороны выходного потока теплоносителя каждого из стаканов равны длинам окон со стороны входного потока соответствующих стаканов.

4. Регулятор температуры по п.1 или 3, отличающийся тем, что длины профильных окон неподвижного стакана и прямоугольных окон подвижного стакана выбраны из следующих условий:

где L₁, L₂ - соответственно длины профильных окон неподвижного стакана и прямоугольных окон подвижного стакана;

D ₁, D₂ - соответственно внешние диаметры сечений неподвижного и подвижного стаканов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборостроению, а точнее к автоматическим регуляторам температуры прямого действия для систем отопления.

Известен регулятор температуры (АС СССР №1140102, МПК G 05 D 23/02), содержащий регулирующий орган, связанный через теплоизолируюшую втулку с датчиком температуры, размещенным в термосистеме. При повышении температуры воздуха в помещении датчик температуры воздействует на клапан регулирующего органа и уменьшает расход теплоносителя, поступающего в отопительный прибор.

Недостатком регулятора является несоответствие делений шкалы настройки регулятора фактическому изменению температуры воздуха в помещении. Это связано с тем, что зависимость изменения теплоотдачи отопительного прибора от расхода протекающего через него теплоносителя нелинейная. Поэтому деления на шкале настройки регулятора необъективно отражают фактическое изменение настройки температуры воздуха в помещении.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является регулятор температуры (АС СССР №1536360, МПК G 05 D 23/02), содержащий датчик температуры, расположенный в помещении и связанный через шток с рабочим элементом регулирующего органа, размещенного в трубопроводе подачи теплоносителя, и узел настройки, состоящий из двух втулок, установленных соосно на штоке, с размещенной между втулками возвратной пружиной, причем регулирующий орган выполнен в виде неподвижного стакана, закрепленного в трубопроводе, внутри которого размещен рабочий элемент регулирующего органа.

Недостатком регулятора является то, что зависимость изменения теплоотдачи отопительного прибора от расхода протекающего через него теплоносителя является нелинейной, а градуировка шкалы настройки выполнена из расчета, что характеристика теплоотдачи отопительного прибора линейная. Это приводит к несоответствию при изменении температуры по шкале настройки регулятора и фактическому изменению температуры в помещении. Для более точной настройки температуры воздуха в помещении требуется дополнительное время на поднастройку регулятора.

Задачей, решаемой изобретением, является сокращение времени поднастройки регулятора на заданную температуру помещения за счет повышения линейности изменения поступающего теплоносителя в отопительный прибор.

Решение задачи достигается тем, что регулятор температуры содержит датчик температуры, расположенный в помещении и связанный через шток с рабочим элементом регулирующего органа, размещенного в трубопроводе подачи теплоносителя, и узел настройки, состоящий из двух втулок, установленных соосно на штоке, с размещенной между втулками возвратной пружиной, причем регулирующий орган выполнен в виде неподвижного стакана, закрепленного в трубопроводе, внутри которого размещен рабочий элемент регулирующего органа, неподвижный стакан регулирующего органа выполнен в виде пустотелого цилиндра, в боковой поверхности которого со стороны входного потока теплоносителя выполнены горизонтальные профильные окна, а со стороны выходного потока теплоносителя - одно окно, размещенное симметрично профильным окнам, при этом рабочий элемент регулирующего органа выполнен в виде подвижного стакана, расположенного внутри неподвижного и закрепленного своим дном на штоке, причем в боковой поверхности подвижного стакана со стороны входного потока теплоносителя выполнены горизонтальные прямоугольные окна, а со стороны выходного потока теплоносителя - одно окно, размещенное симметрично указанным прямоугольным окнам, причем горизонтальные профильные окна неподвижного стакана регулирующего органа выполнены в виде треугольного профиля, а расстояния между профильными окнами и высота профильных окон неподвижного стакана выполнены одинакового размера и соответственно равными расстоянию между горизонтальными окнами и их высоте подвижного стакана, при этом окна со стороны выходного потока теплоносителя каждого из стаканов выполнены таким образом, что их высоты имеют одинаковую величину, равную сумме высот профильных окон и расстояниям между ними, а длины окон со стороны выходного потока теплоносителя каждого из стаканов равны длинам окон со стороны входного потока соответствующих стаканов, причем длины профильных окон неподвижного стакана и прямоугольных окон подвижного стакана выбраны из следующих условий:

где L₁, L₂ - соответственно длины профильных окон неподвижного стакана и прямоугольных окон подвижного стакана;

D ₁, D₂ - соответственно внешние диаметры сечений неподвижного и подвижного стакана.

На фиг.1 представлен общий вид регулятора температуры. На фиг.2 показана конструкция рабочего элемента регулирующего органа со стороны выхода теплоносителя из регулирующего органа (вид А), а на фиг.3 - со стороны входа теплоносителя в регулирующий орган (вид В).

Регулятор температуры состоит из кожуха 1, на поверхности которого нанесена шкала с равномерно нанесенными делениями для установки заданной температуры, а внутри кожуха установлен датчик температуры 2, связанный через теплоизолирующую втулку 3 и шток 4 с подвижной частью рабочего элемента 5 регулирующего органа 11, закрепленного в трубопроводе подачи теплоносителя 10 и выполненного в виде подвижного стакана 6 с окнами 7, закрепленного на штоке, и неподвижной частью рабочего элемента 5, выполненного в виде неподвижного стакана 8 с окнами 9, закрепленного в трубопроводе подачи теплоносителя 10, в котором установлен регулирующий орган 11, содержащий втулки 12 и 13, во внутренней полости которых находится возвратная пружина 14, а кожух соединен с трубопроводом подачи теплоносителя накидной гайкой 15.

Внешние диаметры неподвижного и подвижного стаканов соответственно равны D₁ и D ₂. Длина окон неподвижного и подвижного стаканов составляет соответственно L₁ и L₂ . Высота окон и расстояния между ними в неподвижном и подвижном стаканах со стороны входа потока теплоносителя равна h. Высота окон неподвижного и подвижного стаканов со стороны выхода потока теплоносителя составляет соответственно H₁ и H₂, причем H₁=Н ₂.

Регулятор работает следующим образом. С помощью шкалы на кожухе устанавливают заданную температуру.

Повышение температуры воздуха в отапливаемом помещении вызывает увеличение объема наполнителя (воска) датчика температуры 2, расположенного внутри кожуха 1, который через теплоизолирующую втулку 3 воздействует на шток 4. При возвратно-поступательном движении штока закрепленный на нем подвижный стакан 6 с окнами 7 перемещается внутри неподвижно закрепленного стакана 8 и перекрывает окна 9. Окна 9 неподвижного стакана (фиг.3) выполнены профильными, например треугольными. Площадь проходного сечения окна 9 перекрывается по возрастающему закону, за счет чего обеспечивается линейная характеристика подачи теплоносителя в отопительный прибор. Авторами проведены эксперименты с прототипом и предлагаемым регулятором для различных температур настройки при одинаковой температуре теплоносителя в одном и том же помещении. Данные сведены в таблицу.

Сравнительные характеристики прототипа и предлагаемого решения
Параметры	Исходная температура воздуха в помещении, °C	Заданная температура по шкале настройки, °С	Фактическая температура воздуха в помещении, °C	Фактическая температура воздуха в помещении после поднастройки регулятора, °С	Время поднастройки, минут.
Прототип	24	18	19.8	18,5	28
	24	20	21,3	20,4	21
Предлагаемое решение	24	18	18,4	Поднастройка не требуется	0
	24	20	20,3	Поднастройка не требуется	0

Преимущество предлагаемой конструкции регулятора температуры заключается в том, что не требуется дополнительной поднастройки регулятора на заданную температуру, что значительно сокращает время регулирования температуры воздуха в отапливаемом помещении. Шкала настройки предлагаемой конструкции регулятора более объективно отражает зависимость величины изменения температуры по шкале настройки и фактической температуры воздуха в помещении.

Заявитель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный технический университет» (Орел ГТУ).