Система для регулирования расхода теплоносителя

05 23/02, 24 10/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СИСТЕМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ(57) 1. Система для регулирования расхода теплоносителя, содержащая камеру входа, связанную с подающим трубопроводом, и камеру выхода, связанную с обратным трубопроводом, регулирующий орган с чувствительным элементом, расположенным в камере входа, датчик температуры, установленный в помещении, отличающаяся тем, что она содержит дополнительный регулирующий орган с чувствительным элементом,расположенным в камере входа, клапан, дополнительную камеру, которая через дополнительный регулирующий орган связана с камерой входа, а через клапан - с камерой выхода, устройства уставки регулирующих органов, при этом чувствительные элементы регулирующих органов выполнены в виде сильфонов и заполнены веществом с высоким коэффициентом температурного расширения. 2213 1 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что количество дополнительных камер, каждая из которых через дополнительный регулирующий орган связана с камерой входа, а через клапан - с камерой выхода, выполнено больше двух. 3. Система по пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что клапан выполнен с ручным управлением. 4. Система по пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что клапан выполнен в виде электроклапана с дистанционным управлением. 5. Система по .1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит программируемый блок управления, при этом клапан выполнен в виде электроклапана и подключен к нему.(56) 1. Богословский В.Н., Сканави Н.А. Отопление.-М. Стройиздат, 1991.-С. 618-620, 693-700, рис. 19.6. 2. Фаликов , Витальев В.П. Автоматизация тепловых пунктов М. Энергоатомиздат, 1989.-С. 62-75,рис. 2.20, 2.23, 2.29. 3. , 1756864, А 1, МКИ 05 23/02, 1992. 4. , 1631522, 1, МКИ 05 23/02, 1991. 5. , 1709274, 1, МКИ 05 7/01, 1992 (прототип). Изобретение относится к средствам автоматического регулирования и может быть использовано в системах теплоснабжения производственных помещений, в которых возможно снижение температуры в нерабочее время (ночные часы, выходные и праздничные дни). Для экономии тепла на отопление известно использование режима прерывистого отопления зданий,обеспечивающее достаточную температуру в рабочее время и значительную экономию тепла за счет понижения или полного отключения теплоподачи. Этот режим применяют в производственных, учебных, общественных и т.п. зданиях 1. Однако, без применения надежной системы автоматического регулирования использование такого режима может привести к замораживанию здания в зимнее время. Например, здание Академии управления при Президенте Республики Беларусь на 1996 год было заморожено, что обошлось в миллиарды рублей на восстановительные работы. Известны различные автоматические системы регулирования отпуска тепла на отопление, обеспечивающие экономию тепла и надежность работы системы отопления 2. Известные системы оборудованы установленными на линии подачи теплоносителя регуляторами различного типа, датчиками температур и блоками управления. Однако, использованные в этих системах элементы усложняют конструкцию и не обеспечивают достаточную надежность, т.к. не предусматривают исключения замораживания системы путем ограничения снижения температуры в обратном трубопроводе отопления ниже предельного уровня. Известны также регуляторы температуры прямого действия, которые позволяют предотвратить снижение температуры теплоносителя в обратном трубопроводе ниже заданного уровня и тем самым исключить возможность замораживания системы отопления 3. В известном регуляторе привод клапана выполнен с использованием сильфона и среды с повышенным коэффициентом температурного расширения,взаимодействующей с теплоносителем. Однако, при выполнении регулирования системы отопления проявляются существенные недостатки этой конструкции. Необходимость поддержания комфортной температуры в помещении не позволяет обеспечить автоматическое поддержание другой величины, а именно, минимально допустимой температуры в обратном трубопроводе системы отопления для предотвращения замораживания в зимнее время. Устройства автоматического регулирования прямого действия усиленно совершенствуются. Известное Устройство для регулирования температуры объекта 4 содержит ряд сильфонов, обеспечивающих контроль заданного диапазона температур и привод исполнительного механизма, выполненного в виде шлангового затвора. Однако, известное устройство не нашло широкого применения из-за сложности конструкции и невысокой надежности работы. Из известных технических решений наиболее близким объектом к заявляемому по совокупности существенных признаков является Устройство для регулирования расхода теплоносителя 5, принятое авторами за прототип. Принятый за прототип объект представляет собой систему для регулирования расхода теплоносителя, содержащую камеру входа, связанную с подающим трубопроводом, и камеру выхода, связанную с обратным трубопроводом, регулирующий орган с чувствительным элементом, расположенным в камере входа, датчик температуры, установленный в помещении. 2213 1 Принятый за прототип объект обеспечивает переменный расход теплоносителя в системе отопления в зависимости от изменения температуры наружного воздуха, что позволяет экономить расход тепла на отопление здания. Однако, принятый за прототип объект имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что его применение не исключает замораживание системы в зимнее время, т.к. температура в обратном трубопроводе системы отопления может достичь отрицательной величины. Кроме того, конструкция деталей элементов системы регулирования усложнена, что затрудняет ее изготовление, повышает стоимость и снижает конкурентоспособность. Задачей предлагаемого изобретения является создание простой в изготовлении и надежно работающей системы для регулирования расхода теплоносителя с улучшенной весогабаритной характеристикой, конкурентоспособной с известными. В результате решения этой задачи достигнут новый технический результат, заключающийся в том, что разработан позиционный регулятор температуры, позволяющий монтировать систему автоматического регулирования расхода теплоносителя, исключающую возможность замораживания системы и в тоже время обеспечивающую значительную экономию расходов на отопление помещения. Данный технический результат достигнут тем, что в системе для регулирования расхода теплоносителя, содержащей камеру входа, связанную с подающим трубопроводом, и камеру выхода, связанную с обратным трубопроводом,регулирующий орган с чувствительным элементом, расположенным в камере входа, датчик температуры, установленный в помещении, согласно изобретению, она содержит дополнительный регулирующий орган с чувствительным элементом, расположенным в камере входа, клапан, дополнительную камеру, которая через дополнительный регулирующий орган связана с камерой входа, а через клапан - с камерой выхода, устройства уставки регулирующих органов, при этом чувствительные элементы регулирующих органов выполнены в виде сильфонов и заполнены веществом с высоким коэффициентом температурного расширения. В варианте исполнения системы количество дополнительных камер, каждая из которых через дополнительный регулирующий орган связана с камерой входа, а через клапан - с камерой выхода, выполнено больше двух. Кроме того, клапан может быть выполнен с ручным управлением, в виде электроклапана с дистанционным управлением или в виде электроклапана, когда система снабжена программируемым блоком управления и электроклапан подключен к этому блоку управления. Отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что она содержит дополнительный регулирующий орган с чувствительным элементом, расположенным в камере входа, клапан, дополнительную камеру, которая через дополнительный регулирующий орган связана с камерой входа, а через клапан - с камерой выхода, устройства уставки регулирующих органов, при этом чувствительные элементы регулирующих органов выполнены в виде сильфонов и заполнены веществом с высоким коэффициентом температурного расширения. Наличие указанных дополнительных элементов системы позволяет обеспечить прямое регулирование температуры теплоносителя и при установке регулятора этой системы в обратном трубопроводе системы отопления использовать одну из его позиций для предотвращения понижения температуры ниже заданной величины и тем самым исключить замораживание системы при сохранении возможности экономии тепла. Такое решение позволяет получить удобную для монтажа компоновку и уменьшить габарит за счет использования одного только элемента системы для выполнения заданной программы регулирования, что упрощает конструкцию деталей системы автоматического регулирования, снижает стоимость изготовления и повышает надежность системы отопления. В заявляемой системе дополнительные элементы регулятора скомпонованы в едином блоке, что упрощает изготовление и позволяет использовать этот регулятор в существующих системах отопления. Еще одной отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что количество дополнительных камер, каждая из которых через дополнительный регулирующий орган связана с камерой входа, а через клапан - с камерой выхода, выполнено больше двух. Это позволяет расширить технологические возможности заявляемой системы регулирования расхода теплоносителя и реализовать более сложный график теплоснабжения. Кроме того, отличительной особенностью изобретения является то, что поставленная задача может быть решена при любом исполнении привода клапана, а именно, клапан может быть выполнен с ручным управлением, в виде электроклапана с дистанционным управлением или в виде электроклапана, когда система снабжена программируемым блоком управления и электроклапан подключен к этому блоку управления. Такое решение позволяет обеспечивать универсальность использования изобретения для различных систем отопления, что расширяет диапазон применения и соответственно рынок сбыта регулятора, созданного по заявляемому изобретению. 2213 1 Таким образом, приведенные отличительные особенности заявляемого изобретения в сравнении с прототипом позволяют снизить стоимость изготовления, упростить конструкцию деталей системы регулирования,а также повысить надежность работы. На фиг. 1 представлена принципиальная схема заявляемой системы для регулирования расхода тепла на отопление. Система содержит установленный на обратном трубопроводе 1 системы отопления 2 регулятор расхода теплоносителя 3, датчик температуры 4, установленный в отапливаемом помещении 5, устройство изменения уставки регулятора расхода 15. Регулятор расхода 3 содержит корпус, разделенный перегородкой 7 на камеры входа 8 и выхода 9 теплоносителя и регулирующий орган 13, взаимодействующий с отверстием 16 в перегородке 7. Привод регулирующего органа 15 выполнен от чувствительного элемента, выполненного в виде сильфона 14, заполненного веществом с высоким коэффициентом температурного расширения. В корпусе установлен дополнительный второй регулирующий орган 10 с приводом аналогичным приводу первого, включающим сильфон 12 и устройство изменения уставки 6. Регулирующий орган 10 взаимодействует с дополнительным вторым отверстием 11 в перегородке 7. Камера выхода 9 разделена дополнительной второй перегородкой 17, размещенной между отверстиями в первой перегородке 7. Образованная таким образом дополнительная вторая камера 18 соединена через регулирующий орган 10 с 8,19 -камерой выхода 9. Количество дополнительных камер, аналогичных камере 18, каждая из которых через соответствующий дополнительный регулирующий орган связана с камерой входа 8, а через клапан, аналогичный клапану 19, с камерой выхода 9, может быть выполнено больше двух. Клапан 19 может быть выполнен с ручным управлением или в виде электроклапана 20 с дистанционным управлением. Если клапан 19 выполнен в виде электроклапана 20, система может быть снабжена программируемым блоком управления 21, к которой подключен датчик температуры 4 в помещении 5. Электроклапан 20 подключен к этому блоку управления 21. Заявляемая система работает следующим образом. С помощью устройств 6 и 15 регулируются уставки регулирующих органов 10 и 13. Регулирующий орган 10 настраивается на закрытие при температуре теплоносителя в обратном трубопроводе 1 равной 40 С, а регулирующий орган 13 - на закрытие при температуре 15 С. Клапан 19 устанавливается в открытое положение. При этом поступающий в систему отопления 2 теплоноситель поддерживает в помещении 5 заданную температуру в 18 С,т.е. система 2 работает в обычном рабочем режиме. Поступающий по обратному трубопроводу 1 в камеру входа 8 теплоноситель с температурой меньше чем 40 С, но больше 15 С омывает оба сильфона 12 и 14. Регулирующий орган 13 при этом перекрывает отверстие 16, а между регулирующим органом 10 и отверстием 11 в перегородке 7 образуется зазор, по которому теплоноситель поступает в дополнительную вторую камеру 18, через открытый клапан 19 перетекает в камеру выхода 9 и направляется далее в тепловую сеть. При переходе на другой режим отопления помещения 5 (нерабочий режим, режим выходного дня) клапан 19 устанавливают в закрытое положение, циркуляция в системе 2 прекращается и температура в помещении 5, а соответственно и температура теплоносителя в камере входа 8 начинает снижаться. При снижении температуры до величины менее 15 С за счет уменьшения объема вещества внутри сильфонов последние сжимаются и сильфон 14 отрывает регулирующий орган 13 от перегородки 7, открывая отверстие 16. Теплоноситель из камеры входа 8 через отверстие 16 проходит в камеру 9 выхода и далее в тепловую сеть. Циркуляция в системе отопления 2 восстанавливается и дальнейшее понижение температуры в помещении 5 прекращается. При оборудовании клапана 9 электроклапаном 20 с дистанционным управлением упомянутое переключение может быть выполнено дистанционно, например, с центрального пульта управления. При этом появляется возможность одновременно устанавливать в различных помещениях различные необходимые из конкретных условий их эксплуатации режимы отопления, что снижает расходы на отопление здания в целом. Система может быть снабжена программируемым блоком управления 21, подключенным к электроклапану 20 и датчику 4 температуры в помещении 5. В этом случае может быть реализован оптимальный график поддержания температуры в помещении 5, например, приведенный в 2 на стр. 74, рис. 2.28. Описанная система регулирования расхода тепла на отопление является двухпозиционной. В корпусе регулятора 3 количество дополнительных камер, каждая из которых через дополнительный регулирующий орган связана с камерой входа, а через клапан - с камерой выхода, выполнено больше двух. В этом случае возможно регулирование отопления помещения 5 практически любой сложности, что значительно расширяет технологические возможности системы отопления, в том числе позволяет использовать ее для решения различных производственных задач. В то же время наличие у регулятора 3 регулирующего органа 13, настраиваемого на предельно низкую температуру теплоносителя, позволяет исключить возможность замораживания системы отопления 2, т.к. регулирующий орган 13 при понижении температуры ниже заданной открывает отверстие 16 в перегородке 4 2213 1 7 и камера 8 входа напрямую соединяется с камерой 9 выхода, обеспечивая восстановление циркуляции в системе отопления 2 даже при ошибках оператораОТказе автоматики блока управления 21. Таким образом, заявляемая система в сравнении с известными такого же назначения имеет широкие технологические возможности для экономии расхода тепла на отопление и в тоже время обеспечивает высокую надежность, исключает возможность замораживания отопления. Изготовление и испытания опытных образцов системы подтвердили ее простоту в изготовлении и надежную работу. В результате получена система конкурентоспособная с известными системами регулирования теплоснабжения. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 5