Патент на изобретение №2315247

(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОДОГРЕЙНОЙ СИСТЕМЫ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для применения в области энергетики и может быть использовано в предохранительных устройствах для водогрейной системы, в особенности для водогрейного оборудования на твердом топливе. Изобретение содержит чувствительный к температуре управляющий элемент, размещенный в контуре циркуляции горячей воды с плотным прилеганием его удлиняемого стержня к золотнику, установленному в корпусе распределителя так, что указанный стержень в своем рабочем положении обеспечивает возможность одновременного соединения контура горячей воды со сливной трубой и открытия впуска холодной воды в систему, а также по второму варианту обеспечивает возможность протекания холодной воды через теплообменник, расположенный на выпуске горячей воды из системы или непосредственно в водогрейном оборудовании, причем корпус распределителя прикреплен к корпусу водонагревателя (бойлера) таким образом, что золотник распределителя прижимается к седлу корпуса распределителя давлением пружины. Изобретение позволяет предотвратить перегрев нагревательного оборудования и обеспечить безопасность в водогрейных системах при аварийном отключении электроэнергии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к предохранительному устройству для нагревания воды, в особенности для водогрейного оборудования на твердом топливе.

Уровень техники

В настоящее время для выполнения функции предохранения перегрева водонагревателей используются предохранительные клапаны с капиллярными средствами. Во время работы горячая жидкость в датчике температуры расширяется и течет через капилляры в клапан, поднимая золотник. При достижении предварительно заданной максимальной температуры (обычно 95°С) открывается выпуск горячей воды из водонагревателя и производится забор холодной воды. Подобные предохранительные клапаны описаны, например, в патентных документах CZ 294572, CZ 294759, JP 6042658, JP 1266381, US 6402041. Предохранительное устройство для водогрейной системы, раскрытое в патенте Великобритании GB 1270101, содержащее чувствительный к температуре управляющий элемент, может быть выбрано в качестве ближайшего аналога заявленного изобретения.

Недостаток известных решений заключается в использовании жидкости для определения температуры и преобразовании изменения температуры в движение предохранительного клапана. Способность жидкости к расширению относительно низка, и от момента начала открытия клапана до его полного открытия необходима разница температур до 15°С. Кроме того, существует риск разрыва капилляров, что обусловливает необходимость защитного усиления.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в устранении недостатков известных из уровня техники решений и создании нового предохранительного устройства для водогрейной системы, в особенности для водогрейного оборудования, работающего на твердом топливе, с чувствительным к температуре управляющим элементом. Основная идея изобретения заключается в том, что управляющий элемент размещен в контуре циркуляции горячей воды с плотным прилеганием его удлиняемого стержня к золотнику, установленному в корпусе распределителя так, что указанный стержень в своем рабочем положении обеспечивает возможность одновременного соединения контура горячей воды со сливной трубой и открытия впуска холодной воды в систему, то есть одновременного впуска в распределитель холодной охлаждающей воды.

Корпус распределителя может быть прикреплен к выпускной трубе для горячей воды так, что стержень управляющего элемента, обтекаемого горячей водой, в противодействие давлению пружины плотно прилегает к золотнику золотникового клапана, корпус которого соединен со сливной трубой и с впуском холодной воды в водонагреватель.

Управляющий элемент, температурный датчик которого свободно погружен в полость концевой части, снабженной наружной резьбой для соединения с контуром горячей воды водонагревателя, может быть зафиксирован в корпусе распределителя с помощью распорного кольца с отверстиями для прохода горячей воды в пространство золотникового клапана, при этом корпус распределителя дополнительно снабжен патрубком для соединения со сливной трубой и соединительными патрубками для впуска холодной воды в устройство, при этом удлиняемый стержень управляющего элемента плотно прилегает к золотнику золотникового клапана против давления пружины, расположенной в патроне, который завинчен в другую концевую часть корпуса распределителя.

В альтернативном примере выполнения патрон может плотно прилегать к направляющему элементу, который установлен с уплотнением во внутренней полости корпуса распределителя, а золотник распределителя установлен скользящим образом с уплотнением в полости направляющего элемента.

На патроне может быть размещена с возможностью скольжения поворотная управляющая крышка со стержнем, который проходит через патрон и соединен с золотником распределителя. Посредством этой управляющей крышка можно вручную управлять предохранительным клапаном для контроля его функционирования. Предпочтительно чувствительный к температуре управляющий элемент имеет парафиновый наполнитель. Это позволяет получать его максимальный подъем и соответственно максимальный подъем золотникового клапана в пределах небольшого температурного интервала.

Устройство по изобретению позволяет соединить контур горячей воды со сливной трубой, а также обеспечить впуск холодной охлаждающей воды в устройство. Поскольку управляющий элемент расположен непосредственно на входе предохранительного устройства, его вход используется также для измерения температуры нагреваемой воды. За счет этого существенно упрощается конструкция устройства. Нет необходимости в двух патрубках на выпуске горячей воды из нагревателя – одного патрубка для присоединения корпуса капиллярного датчика и другого патрубка для подсоединения сливной трубы к клапану. Другими словами, достигается экономия на трубчатых соединениях. Благодаря тому, что предохранительное устройство расположено непосредственно на бойлере или непосредственно в отходящей от бойлера выпускной трубе, нет необходимости в использовании капиллярных средств (в настоящее время капиллярные средства должны быть двойными и защищенными от механического повреждения, например, армированным шлангом). За счет этого повышается надежность системы в целом.

Для аварийного охлаждения водогрейного оборудования с помощью чувствительного к температуре управляющего элемента может использоваться одноцелевой теплообменник, который обычно размещают непосредственно в бойлере или в цилиндре вблизи бойлера, на отходящей от него выпускной трубе. В этом случае управляющий элемент может быть размещен в контуре циркуляции горячей воды с плотным прилеганием его удлиняемого стержня к золотнику, установленному в корпусе распределителя так, что указанный стержень в своем рабочем положении обеспечивает возможность протекания холодной воды через теплообменник, расположенный на выпуске горячей воды из системы или непосредственно в бойлере.

В этом примере осуществления корпус распределителя закреплен на выпуске горячей воды внутри или снаружи корпуса водонагревателя так, что золотник распределителя, прижимаемый к седлу корпуса распределителя давлением пружины, при разомкнутом рабочем положении удлиняемого стержня управляющего элемента соединяет источник холодной воды под давлением со сливной трубой через теплообменник, расположенный на выпуске горячей воды или непосредственно в бойлере.

Управляющий элемент может быть зафиксирован в корпусе распределителя таким образом, что его температурный датчик свободно погружен в полость концевой части корпуса, снабженной наружной резьбой для соединения с контуром горячей воды водонагревателя, при этом удлиняемый стержень плотно прилегает к золотнику, который снабжен буртиком, плотно прилегающим к седлу, образованному в корпусе распределителя, под давлением пружины, которая установлена в патроне, завинченном в другую концевую часть корпуса распределителя, при этом корпус распределителя снабжен в области седла соединительными патрубками для соединения с контуром холодной воды, который соединяет источник холодной воды под давлением со сливной трубой, через теплообменник, расположенный на выпуске горячей воды.

Патрон предпочтительно плотно прилегает к направляющему элементу, который установлен с уплотнением во внутренней полости корпуса распределителя, а золотник распределителя установлен скользящим образом с уплотнением в полости направляющего элемента.

Предпочтительно управляющий элемент имеет парафиновый наполнитель. В данном случае после достижения аварийной температуры открывается охлаждающий контур, который соединяет источник холодной воды под давлением со сливной трубой через теплообменник, охлаждая тем самым бойлер.

Краткое описание чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения.

Фиг.1 изображает предохранительное устройство для водогрейной системы, в особенности для водогрейного оборудования на твердом топливе. На чертеже показан в разрезе корпус распределителя, предназначенного для крепления к корпусу водонагревателя (бойлера), при этом золотник распределителя, прижатый давлением пружины к седлу в корпусе распределителя, в отсоединенном рабочем положении стержня удлинения чувствительного к температуре управляющего элемента соединяет источник холодной воды под давлением со сливной трубой через теплообменник, расположенный на выпуске горячей воды из системы.

Фиг.2 изображает предохранительное устройство для водогрейной системы, в особенности для водогрейного оборудования на твердом топливе, в разобранном состоянии, при этом золотник в корпусе распределителя в своем рабочем положении обеспечивает одновременно соединение контура циркуляции горячей воды со сливной трубой и открытие впуска холодной воды в систему,

фиг.3 изображает в разрезе часть устройства по фиг.2 в сборе,

фиг.4 изображает в разрезе ту же часть устройства, повернутого на 90°,

фиг.5 и 6 изображают устройство, подобное устройству по фиг.3 и 4, однако в данном примере выполнения корпус со вставленной в нем пружиной непосредственно ввинчен в корпус распределителя без использования направляющего элемента.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показано предохранительное устройство для водогрейной системы в одном из примеров выполнения. Устройство содержит чувствительный к температуре управляющий элемент 3, который в процессе работы размещен в контуре циркуляции горячей воды таким образом, что его удлиняемый стержень 4 плотно прилегает к золотнику 2, установленному в корпусе 1 распределителя, и обеспечивает возможность соединения со сливной трубой источника холодной воды под давлением через теплообменник, который расположен на выпуске горячей воды и служит для охлаждения устройства. Корпус 1 распределителя, выполненный в виде латунной штампованной поковки или отливки, прикреплен к корпусу водонагревателя (бойлера) таким образом, что золотник 2 распределителя прижимается к седлу корпуса 1 распределителя давлением пружины 8. Чувствительный к температуре управляющий элемент 3 укреплен в корпусе 1 распределителя таким образом, что его температурный датчик свободно погружен в полость 10 концевой части (она может быть также внутри резервуара), которая снабжена наружной резьбой для соединения с контуром циркуляции горячей воды водонагревателя. Удлиняемый стержень 4 управляющего элемента 3 плотно прилегает к золотнику 2, снабженному буртиком 11, плотно прилегающим к седлу, образованному в корпусе 1 распределителя, под давлением пружины 8, которая помещена в опоре 7 в патроне 9, завинченном в другую концевую часть корпуса 1 распределителя. В области седла корпус 1 распределителя снабжен соединительными патрубками 12, 13 для соединения с охлаждающим контуром, который соединяет источник холодной воды под давлением со сливной трубой через теплообменник, расположенный на выпуске горячей воды из системы. Патрон 9 плотно прилегает к направляющему элементу 6, установленному с уплотнением во внутренней полости корпуса 1 распределителя. Золотник 2 распределителя установлен с уплотнением с возможностью скольжения в полости направляющего элемента 6.

На фиг.2, 3 и 4 показан пример выполнения двухходового предохранительного устройства для водогрейной системы, в особенности для водогрейного оборудования на твердом топливе. Оно состоит из корпуса 1 распределителя, в сквозной полости которого образованы три уплотнительные поверхности или три седла для свободной установки подпружиненного золотникового клапана с уплотнительными кольцами. Золотниковый клапан служит для взаимного разделения двух линий потоков воды. Одна из них является линией впуска потока холодной воды в нагревательное оборудование, а другая предназначена для выпуска потока горячей воды из нагревательного оборудования в сливную трубу. Таким образом, золотниковый клапан при своем движении либо одновременно открывает обе линии, либо закрывает их.

В данном примере выполнения чувствительный к температуре управляющий элемент 3 размещен в контуре горячей нагреваемой воды таким образом, что его удлиняемый стержень 4 плотно прилегает к золотнику 2, установленному в корпусе 1 распределителя для обеспечения возможности соединения контура горячей воды со сливной трубой. Одновременно в своем рабочем положении золотник открывает впуск холодной воды в систему, с помощью которой охлаждается нагревательное оборудование.

Корпус 1 распределителя прикреплен к выпускной трубе для горячей воды так, что удлиняемый стержень 4 чувствительного к температуре управляющего элемента 3, обтекаемого горячей водой, в противодействие давлению пружины 8 плотно прилегает к золотнику 2 золотникового клапана, корпус которого соединен со сливной трубой и с впуском холодной воды в систему.

Чувствительный к температуре управляющий элемент 3, температурный датчик которого свободно погружен в полость 10 концевой части, снабженной наружной резьбой для соединения с контуром горячей воды водонагревателя, зафиксирован в корпусе 1 распределителя с помощью латунного распорного кольца 5. Распорное кольцо 5 имеет отверстия для прохода горячей воды из нагревателя воды в пространство золотникового клапана. Корпус 1 распределителя дополнительно снабжен патрубком 14 для соединения со сливной трубой и соединительными патрубками 15 для впуска холодной воды в систему. Удлиняемый стержень 4 управляющего элемента 3 плотно прилегает к золотнику 2 золотникового клапана против давления пружины 8, расположенной в патроне 9, который завинчен в другую концевую часть корпуса 1 распределителя. Патрон 9 плотно прилегает к направляющему элементу 6, который установлен с уплотнением в полости корпуса 1 распределителя, а золотник 2 распределителя установлен с уплотнением в полости направляющего элемента 6 с возможностью скольжения.

В другом примере выполнения, показанном на фиг.5 и 6, отсутствует направляющий элемент для прохода золотника 2 золотникового клапана. Направление осуществляется непосредственно в корпусе 1 распределителя, в сквозной полости которого для этой цели образованы четыре уплотнительные поверхности.

Поворотная управляющая крышка 16 со стержнем, который проходит через патрон 9 и соединен с золотником 2 распределителя, может быть надета со скользящим соединением на патрон 9 (фиг.5 и 6). Эта управляющая крышка 16 может использоваться для ручного управления предохранительным клапаном для проверки его функционирования. При повороте крышки 16 она может перемещаться в осевом направлении, перемещая весь золотниковый клапан в открытое положение.

Чувствительный к температуре управляющий элемент 3 (термостатический элемент) установлен на выпуске нагревателя (нагревательного оборудования), например бойлера, работающего с использованием твердого топлива или каминной вставки. Если температура нагреваемой воды колеблется в нормальном диапазоне, например до 90°С, чувствительный к температуре управляющий элемент занимает свое основное, то есть закрытое положение по отношению к золотниковому клапану (фиг.3 и 4). Под действием пружины 8 он остается в закрытом положении. Если температура нагреваемой воды превышает определенную величину, например 95°С, стержень чувствительного к температуре управляющего элемента 3, к которому золотниковый клапан непрерывно прижимается пружиной 8, выдвигается или удлиняется и смещает золотниковый клапан в направлении против действия пружины. При этом открывается ход для горячей воды, которая вытекает из водонагревателя в сливную трубу, например, в канализацию, но также и для холодной воды, которая течет из водопровода в возвратную трубу водонагревателя и охлаждает его. Как только водонагреватель охлаждается до определенной температуры, например от 92°С до 93°С, стержень чувствительного к температуре управляющего элемента 3 возвращается в исходное положение, и пружина 8 закрывает золотниковый клапан. Предпочтительно чувствительный к температуре управляющий элемент имеет парафиновый наполнитель. При этом возможно получать максимальный подъем данного элемента и соответственно максимальный подъем золотникового клапана в пределах небольшого температурного интервала. Так, например, для цикла от начала до полного открытия золотникового клапана требуется примерно 5°С.

Изобретение может использоваться в водогрейных системах для предотвращения перегрева нагревательного оборудования. В основном устройство предназначено для бойлеров, работающих на твердом топливе. В этих системах при аварийном отключении электроэнергии останавливается насос, обеспечивающий циркуляцию воды, и бойлер начинает перегреваться. Предохранительное устройство обеспечивает безопасность также в том случае, когда все термостатические клапаны в здании закрыты или ошибочно закрыты запорные краны в бойлерах.

Формула изобретения

1. Предохранительное устройство для водогрейной системы, в особенности для водогрейного оборудования на твердом топливе, содержащее чувствительный к температуре управляющий элемент (3), отличающееся тем, что управляющий элемент (3) размещен в контуре циркуляции горячей воды с плотным прилеганием его удлиняемого стержня (4) к золотнику (2), установленному в корпусе (1) распределителя, так что указанный стержень в своем рабочем положении обеспечивает возможность одновременного соединения контура горячей воды со сливной трубой и открытия впуска холодной воды в систему.

2. Предохранительное устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус (1) распределителя прикреплен к выпускной трубе для горячей воды, так что стержень (4) управляющего элемента (3), обтекаемого горячей водой, в противодействие давлению пружины (8) плотно прилегает к золотнику (2) золотникового клапана, корпус которого соединен со сливной трубой и с впуском холодной воды в водонагреватель.

3. Предохранительное устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющий элемент (3), температурный датчик которого свободно погружен в полость (10) концевой части, снабженной наружной резьбой для соединения с контуром горячей воды водонагревателя, зафиксирован в корпусе (1) распределителя с помощью распорного кольца (5) с отверстиями для прохода горячей воды в пространство золотникового клапана, при этом корпус (1) распределителя дополнительно снабжен патрубком (14) для соединения со сливной трубой и соединительными патрубками (15) для впуска холодной воды в водонагреватель, а удлиняемый стержень (4) управляющего элемента (3) плотно прилегает к золотнику (2) золотникового клапана против давления пружины (8), расположенной в патроне (9), который завинчен в другую концевую часть корпуса (1) распределителя.

4. Предохранительное устройство по п.3, отличающееся тем, что патрон (9) плотно прилегает к направляющему элементу (6), который установлен с уплотнением во внутренней полости корпуса (1) распределителя, а золотник (2) распределителя установлен скользящим образом с уплотнением в полости направляющего элемента (6).

5. Предохранительное устройство по п.3, отличающееся тем, что на патроне (9) размещена с возможностью скольжения поворотная управляющая крышка (16) со стержнем, который проходит через патрон (9) и соединен с золотником (2) распределителя.

6. Предохранительное устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что управляющий элемент (3) имеет парафиновый наполнитель.

7. Предохранительное устройство для водогрейной системы, в особенности для водогрейного оборудования на твердом топливе, содержащее чувствительный к температуре управляющий элемент (3), отличающееся тем, что управляющий элемент (3) размещен в контуре циркуляции горячей воды с плотным прилеганием его удлиняемого стержня (4) к золотнику (2), установленному в корпусе (1) распределителя, так что указанный стержень в своем рабочем положении обеспечивает возможность протекания холодной воды через теплообменник, расположенный на выпуске горячей воды из системы или непосредственно в водогрейном оборудовании.

8. Предохранительное устройство по п.7, отличающееся тем, что корпус (1) распределителя закреплен на выпуске горячей воды внутри или снаружи корпуса водонагревателя, так что золотник (2) распределителя, прижимаемый к седлу корпуса (1) распределителя давлением пружины (8), при разомкнутом рабочем положении удлиняемого стержня (4) управляющего элемента (3) соединяет источник холодной воды под давлением со сливной трубой через теплообменник, расположенный на выпуске горячей воды.

9. Предохранительное устройство по п.8, отличающееся тем, что управляющий элемент (3) зафиксирован в корпусе (1) распределителя таким образом, что его температурный датчик свободно погружен в полость (10) концевой части корпуса, снабженной наружной резьбой для соединения с контуром горячей воды водонагревателя, а удлиняемый стержень (4) плотно прилегает к золотнику (2), который снабжен буртиком (11), плотно прилегающим к седлу, образованному в корпусе (1) распределителя, под давлением пружины (8), которая установлена в патроне (9), завинченном в другую концевую часть корпуса (1) распределителя, при этом корпус (1) распределителя снабжен в области седла соединительными патрубками (12, 13) для соединения с контуром холодной воды, который соединяет источник холодной воды под давлением со сливной трубой, через теплообменник, расположенный на выпуске горячей воды.

10. Предохранительное устройство по п.9, отличающееся тем, что патрон (9) плотно прилегает к направляющему элементу (6), который установлен с уплотнением во внутренней полости корпуса (1) распределителя, а золотник (2) распределителя установлен скользящим образом с уплотнением в полости направляющего элемента (6).

11. Предохранительное устройство по любому из пп.7-10, отличающееся тем, что управляющий элемент (3) имеет парафиновый наполнитель.

РИСУНКИ