Термостатический регулятор воздушного потока - RU2119128C1

Чертежи

Описание

Данное изобретение относится к термостатическому регулятору расхода воздуха, имеющему основной воздушный канал, ведущий от источника поступления воздуха в приемную камеру, например внутрь отопительной печи, в котором пластины заслонки основного воздушного канала, имеющие согласованные отверстия, установлены с возможностью регулирования площади проходного сечения через пластины заслонки посредством перемещения одной пластины заслонки относительно другой, причем подвижная пластина заслонки соединена с датчиком температуры, расположенным во вспомогательном канале для воздуха, воспринимающим температуру вспомогательного воздушного потока и затем через указанное соединение регулирующим величину отверстий для основного воздушного потока. Такие регуляторы расхода воздуха позволяют регулировать расход в соответствии с температурой поступающего воздуха.

Такие регуляторы могут найти применение в вентиляционных и других подобных системах, но наиболее очевидное их использование сопряжено с отопительными печами. Такие печи, как правило, имеют вход для поступления воздуха из нагреваемой комнаты в печь для поддержания в ней горения.

Регулятор расхода воздуха такого типа известен, например, из описания патента ФРГ N 583492, предлагающего регулятор воздушного потока с основным воздушным каналом, в котором размещен комплект пластин заслонки для регулирования расхода через регулятор посредством углового перемещения одной пластины относительно другой. Регулятор расхода воздуха предназначен для установки на боковой стенке отопительной печи, так что воздушный поток поддерживает горение в печи. Далее, этот регулятор расхода имеет вспомогательный воздушный канал, который ведет во внутреннюю часть печи и в котором расположен датчик температуры, соединенный с подвижной пластиной заслонки.

Вспомогательный воздушный канал выполнен в отдельном корпусе, расположенном на боковой стенке корпуса основного воздушного канала. Такое устройство регулятора обуславливает необходимость использования большего числа сборочных единиц.

Цель данного изобретения состоит в том, чтобы создать более простой и компактный регулятор расхода воздуха указанного типа, состоящий из меньшего по сравнению с известными числа сборочных единиц и имеющего более простое и надежное соединение термостатического элемента с подвижной пластиной заслонки.

Достижение поставленной цели в предлагаемом изобретении осуществлено благодаря расположению датчика температуры вблизи пластин заслонки, между ними и тепловым экраном, так что датчик температуры защищен от воздействия температуры приемной камеры. При этом два указанных воздушных канала соединяются в зоне, окружающей датчик температуры с возможностью обтекания потоком воздуха поверхностей теплового экрана с его охлаждением. В сравнении с конструкцией, описанной в указанном патенте ФРГ, предлагаемый регулятор расхода воздуха может быть выполнен из значительно меньшего числа сборочных единиц и в более компактном виде. Посредством размещения датчика температуры вблизи пластин заслонки может быть достигнуто более надежное соединение между ним и подвижной пластиной заслонки.

Кроме того, размещение датчика температуры вблизи соединения двух каналов для воздуха обеспечивает его жесткую зависимость от температуры поступающего воздуха без каких-либо помех от другого теплового источника. Один вариант выполнения предлагаемого регулятора воздушного потока отличается тем, что поперек вспомогательного воздушного канала расположен второй комплект пластин заслонки с возможностью ручного регулирования расхода воздуха через вспомогательный канал.

Вспомогательный канал позволяет осуществлять подачу воздуха в приемную камеру, даже если основной воздушный поток полностью перекрыт пластинами заслонки. Установка пластин заслонки во вспомогательном канале позволяет вручную регулировать расход этого резервного потока согласно потребности. В еще одном варианте выполнения предлагаемый регулятор расхода воздуха содержит полый цилиндрический корпус, выполненный с возможностью присоединения к воздухоприемной камере, на котором установлена крышка, передняя пластина которой представляет собой первую пластину заслонки и имеет некоторое количество радиальных отверстий, при этом смежно с передней пластиной расположена круглая регулируемая пластина заслонки, имеющая согласованные отверстия, так что эти отверстия образуют вход в основной воздушный канал, тогда как другие отверстия в крышке образуют вход во вспомогательный воздушный канал, кроме того, соосно с корпусом между плоскостью пластин заслонки и тепловым экраном, установленным на корпусе, размещен датчик температуры, а регулятор выполнен так, что два воздушных канала соединяются в зоне, окружающей тепловой экран, с его обтеканием и охлаждением потоком воздуха.

Вспомогательный воздушный канал в этом варианте выполнения регулятора может включать отверстия в пластинах заслонки, расположенные в центральной или периферийной зоне с возможностью прохождения воздушного потока через них и далее за датчик температуры, присоединенный к подвижной пластине заслонки с возможностью открытия и закрытия согласованных отверстий в пластинах заслонки в зависимости от температуры воздушного потока вокруг датчика.

Такая конструкция термостатического регулятора расхода воздуха особенно подходит для регулирования подачи воздуха в отопительную печь. Он может быть выполнен очень компактным и удобным для установки на имеющейся печи. Температура окружающего воздуха, поступающего через пластины регулятора, воспринимается датчиком температуры (который удобно выполнить в виде биметаллической спирали) и таким образом определяет проходное сечение отверстий в согласованных пластинах заслонки. Таким образом регулируется интенсивность горения топлива в печи и ее тепловое излучение, так что температура окружающего воздуха может поддерживаться постоянной в достаточно узком диапазоне.

Соединенный поток, проходящий через воздушные каналы и воздействующий на датчик температуры, будет полностью определять температуру окружающего воздуха, при этом никакой другой тепловой источник не будет оказывать влияния на указанный датчик.

Рассмотренный выше вариант выполнения предлагаемого регулятора расхода воздуха может также отличаться тем, что крышка установлена на корпусе с возможностью ее поворота по отношению к нему на некоторый угол.

Такая конструкция делает настройку регулятора очень простой. Посредством поворота крышки на небольшой угол в том или ином направлении регулируют скорость потока через отверстия в пластинах заслонки, задавая при этом новый уровень температуры окружающего воздуха.

Указанный вариант выполнения изобретения может также отличаться тем, что поперек центральной части основных пластин заслонки установлен второй комплект пластин заслонки с возможностью ручного регулирования прохода через него.

Если такой регулятор расхода воздуха используют с отопительной печью, второй комплект пластин заслонки позволяет осуществлять регулирование расхода того потока воздуха, который остается при закрытом основном воздушном канале. Этим обеспечивают требуемую низкую резервную интенсивность горения печи даже при полном перекрытии пластинами заслонки основного воздушного потока. Размещение второго комплекта пластин заслонки в центральной части основных пластин заслонки способствует значительному упрощению и облегчению конструкции.

В рассмотренном выше варианте выполнения предлагаемого регулятора крышка имеет цилиндрическую форму, следовательно, передняя пластина имеет форму круга и может согласно данному изобретению иметь две зоны, периферийную, в которой расположены отверстия наружной пластины заслонки основного воздушного канала, и центральную, в которой расположены отверстия внутренней пластины заслонки вспомогательного воздушного канала.

Такое устройство передней пластины позволяет ей выполнять как роль внешней пластины заслонки для основного воздушного потока, так и роль внутренней пластины заслонки для вспомогательного расхода воздуха, благодаря чему достигаются простота и невысокая стоимость конструкции.

Регулятор расхода воздуха, подобный рассмотренному выше, может также отличаться тем, что на донной части пластины корпуса установлен датчик температуры с возможностью воздействия на него температуры воздухоприемной камеры, при этом на внутренней стороне донной части пластины корпуса на оси установлен рычаг, который соединен с датчиком температуры посредством регулировочного винта, так что при увеличении температуры в воздухоприемной камере датчик температуры отклоняет на небольшой угол рычаг от донной пластины, который имеет криволинейную форму и конец которого расположен вблизи подвижной пластины основной заслонки, а на внутренней стороне крышки установлен коленчатый рычаг, присоединенный к подвижной пластине заслонки так, что перемещение криволинейного рычага по направлению к передней пластине влечет за собой угловое перемещение подвижной пластины заслонки в сторону закрытия отверстий в пластинах заслонки.

Такое устройство обеспечивает автоматическое управление основной подвижной пластиной заслонки при достижении неприемлемого уровня температуры в воздухоприемной камере. В этом случае датчик температуры отводит криволинейный рычаг наружу, в сторону от передней пластины крышки, при этом наружный его конец нажимает на коленчатый рычаг, так что подвижная пластина заслонки перемещается на закрытие отверстий в пластинах заслонки, уменьшая тем самым расход воздуха, поступающего в приемную камеру. Если эта камера представляет собой внутреннюю часть отопительной печи, то интенсивность процесса горения и соответственно температура в печи будут автоматически снижены.

Один вариант выполнения предлагаемого регулятора отличается тем, что на внутренней стороне подвижной пластины заслонки основного воздушного канала установлен наклонный кулачковый упор, а в крышке установлен стопорный винт с возможностью стопорения перемещения этой пластины заслонки при вступлении в контакт с кулачковым упором. Таким образом, посредством заворачивания винта в крышку на большую или меньшую глубину может быть определено положение, в котором пластина заслонки может быть застопорена.

Это позволяет определять минимальную или максимальную величину перекрытия пластин заслонки основного потока. Путем вращения стопорного винта можно выбрать такое положение, в котором дальнейшее перемещение регулируемой пластины заслонки будет предотвращено.

Несколько иной вариант выполнения предлагаемого регулятора расхода воздуха может отличаться тем, что он содержит полый цилиндрический корпус, выполненный с возможностью присоединения к воздухоприемной камере, на котором установлена крышка, передняя пластина которой представляет собой первую пластину заслонки и имеет некоторое количество отверстий, при этом смежно с передней пластиной установлена круглая подвижная пластина заслонки, имеющая согласованные отверстия, так что эти отверстия образуют вход в основной воздушный канал, тогда как крышка на своей боковой части, закрывающей наружную сторону корпуса, имеет второй комплект отверстий, образующих вход во вспомогательный воздушный канал, а вторая цилиндрическая пластина заслонки с согласованными отверстиями расположена с внутренней стороны крышки вплотную к ней с возможностью поворота на требуемый угол посредством рукоятки, выступающей через прорезь крышки. Кроме того, непосредственно внутри крышки регулятора имеется кольцеобразный датчик температуры, установленный вдоль ее внутренней стенки с возможностью его обтекания и охлаждения объединенными потоками воздуха, поступающими из воздушных каналов и соединенный с подвижной пластиной заслонки, при этом на внутренней стенке корпуса установлен кольцеобразный тепловой экран, так что датчик температуры защищен от воздействия температуры воздухоприемной камеры.

Эта конструкция отличается от рассмотренной выше конструкции с цилиндрическими корпусом и крышкой тем, что в данном случае датчик температуры расположен вдоль внутренней стенки крышки. При этом можно обеспечить весьма эффективное охлаждение температурного датчика, а в случае правильного выбора размеров теплового экрана не менее эффективную защиту датчика температуры от теплового излучения из воздухоприемной камеры.

В другом варианте выполнения предлагаемый регулятор расхода воздуха может содержать прямоугольный корпус, который выполнен с возможностью присоединения к воздухоприемной камере и на котором с возможностью скользящего перемещения установлена крышка, передняя пластина которой представляет собой первую пластину заслонки и имеет отверстия, согласованные с отверстиями во второй пластине заслонки, выполненной с возможностью скользящего перемещения относительно первой и регулирования таким образом площади проходного сечения отверстий и соединенной с датчиком температуры, размещенным во вспомогательном воздушном канале вблизи пластин заслонки, так что температура в этом вспомогательном канале может восприниматься датчиком температуры и вызывать тем самым изменение положения второй пластины заслонки, и, кроме того, датчик температуры защищен тепловым экраном, присоединенным к корпусу.

Этот вариант выполнения представляет другой возможный вариант конструкции предлагаемого регулятора расхода воздуха. Использование скользящих элементов для регулировки расхода воздуха позволяет так подобрать размеры отдельных частей регулятора, чтобы они имели повышенную надежность.

Более подробное описание изобретения поясняется чертежами, на которых фиг.1a изображает вид спереди предлагаемого регулятора расхода воздуха; фиг. 1b изображает поперечный разрез предлагаемого регулятора расхода воздуха; фиг. 2а изображает вид в аксонометрии другого варианта выполнения предлагаемого регулятора; фиг.2b изображает механизм регулирования положения основных пластин заслонки в соответствии с температурой на тыльной стороне основной пластины; фиг. 3а и 3b показывают различные направления течения воздушных потоков; фиг. 3с, 3d и 3e изображают три разреза механизма для управления основной заслонкой в соответствии с температурой на задней стороне корпуса, а фиг.4а, 4b и 4с изображают три разреза регулятора прямоугольной формы.

Показанный на фиг. 1а и 1b регулятор расхода воздуха в целом содержит корпус 1 и крышку 2. Крышка имеет переднюю пластину с некоторым количеством радиальных прорезей, которая представляет собой одну из двух пластин заслонки. Другая пластина 3 заслонки установлена соосно с передней пластиной и имеет осевые прорези, согласованные с ее прорезями. Посредством перемещения на некоторый угол второй пластины 3 заслонки возможно регулирование площади проходного сечения прорезей.

Корпус 1 может быть соединен с отверстием, ведущим в воздухоприемную камеру, например в отопительную печь. Проходы через прорези, внутреннюю часть крышки 2 и корпус 1 представляют собой основной канал для поступления воздуха от источника в воздухоприемную камеру. Спираль 4 датчика температуры установлена соосно с корпусом и крышкой и вблизи центральной части пластин заслонки. Датчик 4 присоединен к второй пластине 3 заслонки таким образом, что с увеличением температуры окружающего его воздуха происходит закрытие согласованных прорезей, и наоборот.

На корпусе 1 соосно с ним установлен тепловой экран 7, предназначенный для защиты датчика 4 от теплового излучения из воздухоприемной камеры. Крышка 2 в центральной зоне имеет радиальные прорези и совместно с пластиной 5 заслонки с согласованными прорезями составляет комплект пластин заслонки малого воздушного канала.

Таким образом, образуется вспомогательный канал для воздуха, протекающего через совпадающие прорези, минуя датчик 4 температуры, вокруг теплового экрана 7. Этот вспомогательный канал способен пропускать резервный поток воздуха в приемную камеру при закрытых отверстиях в основных пластинах заслонки. Главным же образом, вспомогательный канал обеспечивает поступление воздушного потока, температура которого воспринимается датчиком 4 и таким образом оказывает управляющее воздействие на открытие и закрытие прорезей в основных пластинах заслонки.

Как показано на фиг. 1b, пластина 5 заслонки вспомогательного воздушного канала установлена на оси 6.

Регулировку требуемого минимального расхода воздуха осуществляют вручную путем поворота пластины 5 заслонки.

Крышку 2 устанавливают на корпусе 1 посредством крепежных винтов 9, которые, проходя через стенку крышки, входят в кольцевую канавку на наружной стенке корпуса. Этим обеспечивается возможность поворота крышки 2 относительно корпуса 1 и предотвращается ее случайное отсоединение.

Крепежные винты могут быть расположены с возможностью их использования в качестве указателей требуемой температуры при сравнении их положения с отметками на корпусе 1 при повороте крышки 2 относительно корпуса.

Передняя пластина крышки 2 в данном варианте выполнения содержит две зоны, периферийную, которая включает отверстия наружной пластины заслонки основного воздушного канала, и центральную, которая может быть слегка утоплена и включает отверстия во внутренней пластине заслонки вспомогательного воздушного канала. Подвижная вспомогательная пластина 5 заслонки установлена с внешней стороны передней пластины, например вставлена в утопленную центральную часть передней пластины. Передняя пластина может также иметь небольшую конусность, так что ее центральная часть немного выступает внутрь относительно периферийной. В этом случае подвижная внутренняя пластина 3 заслонки имеет соответствующую коническую форму, что делает ее более прочной. Поскольку пластина 3 обычно выполнена из очень тонкого материала, это составляет существенное преимущество при работе.

Предлагаемый регулятор особенно полезен для регулирования расхода воздуха, поступающего в отопительную печь. Регулятор может быть присоединен к воздухозаборному отверстию имеющейся отопительной печи, которое может иметь крестовину 10 для установки комплекта пластин заслонки для ручного регулирования поступления воздуха. После удаления этих пластин данный регулятор может быть установлен посредством только одного винта 8, который проходит через крестовину 10 и крепится к центральной части корпуса 1. Между корпусом 1 и наружной поверхностью отопительной печи может быть установлена кольцевая изолирующая прокладка.

В рассмотренном варианте выполнения предлагаемого регулятора крышка 2 установлена на корпусе 1 с возможностью поворота по отношению к нему на определенный угол. Такая конструкция позволяет устанавливать требуемую температуру, задаваемую датчиком температуры. Головки вышеупомянутых крепежных винтов могут служить в качестве указателей для установки крышки 2 в такое положение относительно корпуса 1, которое определяет требуемую температуру окружающего воздуха.

Если предлагаемый регулятор установлен описанным образом на отопительной печи, температура вспомогательного воздушного потока, который проходит через датчик температуры, определяет степень открытия прорезей на пути основного воздушного потока. Пока температура воздуха в комнате остается ниже требуемой, прорези остаются открытыми, но при достижении температурой величины, близкой к требуемой, датчик начинает закрывать отверстия.

Это приведет к уменьшению поступления воздуха в печь и, следовательно, к снижению интенсивности горения. В результате печь будет излучать в комнату меньше тепловой энергии, и температура в комнате будет поддерживаться на постоянном требуемом уровне.

Все внутренние поверхности регулятора будут обтекаться смешанными воздушными потоками, поступающими через основной и вспомогательный каналы.

Было бы удобно иметь возможность определять минимальный и максимальный пределы перемещения подвижной пластины 3 заслонки. Поэтому эта пластина может быть снабжена кулачковым упором, наклоненным под углом к ее периферийной части. Стопорный винт 9 установлен в стенке крышки 2 в соответствующем месте. При повороте заслонки 3 под воздействием температурного датчика 4 кулачковый упор упирается в стопорный винт. Конкретное положение, в котором это происходит, определяют, заворачивая или выворачивая стопорный винт.

Предлагаемый регулятор может быть снабжен механизмом непосредственного контроля температуры воздуха в приемной камере, например внутри отопительной печи. Для этой цели на дне корпуса 1 установлен датчик T температуры с возможностью воздействия на него температуры воздуха в приемной камере, например, внутри отопительной печи. Криволинейный рычаг B установлен на оси A так, что при повышении температуры в отопительной печи датчик поворачивает рычаг B внутрь по направлению к крышке. На внутренней стороне крышки закреплен коленчатый рычаг V, так что перемещение криволинейного конца рычага B по направлению к передней пластине вызывает поворот коленчатого рычага V на некоторый угол. Коленчатый рычаг соединен с подвижной пластиной заслонки таким образом, что нажатие рычага В вызывает перемещение подвижной пластины заслонки в сторону закрытия.

Криволинейный рычаг B непосредственно не соединен с коленчатым рычагом V и потому имеет возможность свободного перемещения вместе с пластиной заслонки, но при превышении температуры внутри отопительной печи некоторого фиксированного уровня перемещение датчика T температуры направлено на закрытие пластин заслонки, а следовательно, на понижение интенсивности горения в печи. На датчике Т установлен регулировочный винт I с возможностью ручного регулирования положения рычага B для определения уровня температуры в печи, при котором начинается закрытие пластин заслонки.

На фиг. 2а показан вид в аксонометрии наружной части другой конструкции предлагаемого регулятора расхода воздуха. Как показано на чертеже, крышка 2 имеет наружный обод, который закрывает корпус, включает расположенные по окружности отверстия, образующие вход вышеупомянутого вспомогательного канала, и внутри которого расположена вспомогательная пластина 5 заслонки с согласованными отверстиями. В этом варианте выполнения кольцевой датчик температуры установлен прямо в указанных отверстиях. Ручка H, присоединенная к внутренней пластине заслонки, выступает через прорезь в ободе крышки 2.

Посредством ручного перемещения ручки H можно отрегулировать требуемый расход воздуха через вспомогательный канал. Как упоминалось выше, кольцевой датчик температуры размещен вдоль окружности обода крышки. Следовательно, воздушные потоки из обоих каналов будут обтекать температурный датчик наиболее рациональным образом.

Необходимый в данном варианте выполнения тепловой экран выполнен в виде установленного на корпусе фланца соответствующей ширины для предотвращения воздействия на температурный датчик теплового излучения из внутренней части печи.

На фиг. 3а и 3b схематично изображены в разрезе два различных варианта выполнения предлагаемого регулятора. На фиг. 3а изображено прохождение воздушного потока, поступающего через устройство в варианте исполнения, подобном показанному на фиг.1b. Стрелка "a" обозначает основной воздушный поток, который проходит через наружные согласованные отверстия, когда они открыты, а стрелка "ma" обозначает вспомогательный воздушный поток через вспомогательные отверстия, которые расположены ближе к центральной оси 5 пластин заслонки.

На фиг. 3а показано, как вспомогательный воздушный поток проходит через центрально расположенные согласованные отверстия, далее обтекает расположенный непосредственно во внутренней части пластины заслонки температурный датчик 4 и смешивается с основным воздушным потоком "a".

На фиг. 3b изображена конструкция, в которой вспомогательный воздушный поток проходит через отверстия в боковой части крышки, затем обтекает непосредственно температурный датчик 4 и смешивается с основным воздушным потоком "a", который проходит непосредственно через центральную часть регулятора.

На фиг. 3с показан вид спереди варианта выполнения предлагаемого регулятора, в котором температурный датчик T установлен на корпусе с возможностью реагирования на температуру внутри воздухоприемного устройства. Датчик T воздействует через регулировочный винт на рычаг B, выполненный с возможностью перемещения пластины 3 заслонки основного воздушного потока. Это позволяет перекрывать основной воздушный поток, если температура воздуха в приемном устройстве становится слишком высокой.

На фиг. 3d показан разрез этой конструкции по линии g-h.

На фиг. 3e показан еще один разрез, на котором изображен коленчатый рычаг V, закрепленный на крышке 2 так, что перемещение рычага B влечет за собой поворот рычага V, которое в свою очередь вызывает закрытие пластины 3 заслонки основного воздушного потока. Рычаг V установлен на внутренней стенке крышки 2.

На фиг. 4a - 4c показаны три разреза различных вариантов выполнения предлагаемого изобретения. На фиг. 4a изображен регулятор прямоугольной формы, при этом в данном варианте выполнения крышка 2 имеет большую длину в горизонтальном направлении, чем корпус 1. Крышка может быть расположена в горизонтальном направлении относительно корпуса 1. Крышка снабжена наклонными отверстиями, непосредственно внутри которых размещена пластина 3 заслонки с согласованными отверстиями. Эти совпадающие отверстия образуют основной канал для воздушного потока.

Кроме того, крышка имеет ряд вертикальных отверстий, согласованных с отверстиями в пластине 5 заслонки для вспомогательного расхода воздуха. Датчик 4 температуры расположен в зоне прохождения вспомогательного воздушного потока, соединен с пластиной 3 заслонки основного воздушного потока и защищен тепловым экраном 7 от теплового излучения из воздухоприемного устройства.

На фиг.4b показан разрез по линии A-A на фиг.4a, а на фиг.4c показан разрез по линии B-B на фиг.4a. В этом варианте выполнения регулятора положение подвижной пластины 3 заслонки регулируют таким же образом, как и в ранее рассмотренном варианте выполнения, а именно по температуре вспомогательного расхода воздуха, которая идентична температуре окружающего воздуха.

Крышка выполнена с возможностью скользящего перемещения в горизонтальном направлении по отношению к корпусу, посредством чего обеспечивают возможность регулирования расхода воздуха через регулятор. Например, если регулятор присоединен к дровяной печи, температуру окружающего воздуха можно регулировать с высокой точностью.

Выше описаны лишь несколько отдельных вариантов выполнения предлагаемого регулятора, однако очевидно, что возможны различные иные его модификации, не выходящие за рамки объема формулы изобретения.

Реферат

Термостатический регулятор предназначен для управления поступлением воздуха в отопительную печь. Термостатический регулятор имеет основной воздушный канал с набором согласованных пластин заслонки, выполненных с возможностью открытия или закрытия канала под воздействием датчика температуры, расположенного во вспомогательном воздушном канале. Датчик температуры в предлагаемом регуляторе размещен вблизи пластин заслонки и одновременно между ними и тепловым экраном, который защищает датчик температуры от воздействия температуры воздухоприемной камеры. При этом два указанных канала для воздушного потока соединяются в зоне, окружающей датчик температуры, с возможностью обтекания потоком воздуха поверхностей теплового экрана с его охлаждением. Такое выполнение регулятора позволит его упростить и повысить компактность. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула