ОГРАНИЧИТЕЛЬ ОБРАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
RETURN TEMPERATURE LIMITER

Данное изобретение относится к ограничителю обратной температуры, имеющему проточный канал, проходящий в главном направлении. В канале помещено термочувствительное дроссельное устройство. Это устройство имеет пружину, образующую оболочку, в стенке которой имеется по меньшей мере один зазор между витками пружины, размер которого может меняться.
Ограничители температуры используются в системах отопления для того, чтобы температура выходящего из радиатора жидкого теплоносителя не превышала максимального значения. Если температура слишком высока, то ограничитель дросселирует поток жидкости так, чтобы она могла отдать тепло в окружающее пространство через радиатор (или другой теплообменник, например отопление нагретым полом).
Ограничитель обратной температуры в трубопроводе указанного вначале типа известен из DE 10132001 А1. Этот ограничитель имеет устанавливаемую в участок трубопровода втулку. Во втулку помещается затвор, который может перемещаться, преодолевая силу пружины. Затвор приводится в действие чувствительным к температуре элементом, который также помещается во втулку. Термочувствительный элемент имеет твердый наполнитель. Возвратная пружина концентрически окружает стержень затвора. Благодаря движению затвора в большей или меньшей степени открывается проходное сечение между затвором и кольцевой диафрагмой.
В US 5104038 показан еще один ограничитель обратной температуры в трубопроводе. В этом ограничителе затвор взаимодействует с седлом, причем седло помещается на корпусе, который находится в участке трубопровода. Затвор приводится в действие винтовой пружиной, оболочка которой образует цилиндр. Пружина выполнена из биметалла, так что ее протяженность меняется в зависимости от температуры.
В обоих случаях необходимо сравнительно большое количество отдельных деталей. Как правило, нужен затвор и седло, даже в том случае, если затвор вместе с седлом осуществляет только дросселирование, а не полное закрытие свободного сечения потока.
В основе данного изобретения лежит задача создать простую конструкцию ограничителя обратной температуры в трубопроводе.
В ограничителе указанного вначале типа эта задача решена благодаря тому, что в нем проточный канал проходит через зазор.
При таком исполнении учитывается то обстоятельство, что ограничитель температуры, как правило, не должен полностью перекрывать проточный канал. Ставится цель - обеспечить определенный поток даже при дросселировании. Соответственно достаточно предусмотреть меры, которые вызывают дросселирование. Поэтому прилегание затвора к седлу не требуется. Дросселирования можно достичь, уменьшая один или несколько зазоров между отдельными витками пружины. Если эти расстояния или зазоры увеличиваются, то дросселирование уменьшается. Итак, в принципе необходима только пружина в качестве замены затвора и седла клапана, поэтому конструкция ограничителя температуры в значительной степени упрощается.
Пружина предпочтительно имеет несколько витков, зазор выполнен между витками. Таким образом, речь идет о винтовой пружине сжатия. Если пружина сжимается, то витки приближаются друг к другу. В предельном случае они могут соприкасаться друг с другом. В этом случае проточный канал почти закрывается, хотя на практике плотного запирания не достигается, так что определенное количество жидкости по-прежнему может проходить. Если пружина разжимается или растягивается, то зазоры между ее витками соответственно увеличиваются, и сопротивление дросселя снижается.
Предпочтительно витки должны располагаться под прямым углом к главному направлению. Итак, сечение пружины вдоль главного направления меняется. Благодаря этому направление проточного канала наружу или внутрь в радиальном направлении меняется незначительно.
При этом, в частности, оболочку предпочтительно выполнить в виде усеченного конуса. Пружина с коническими витками изготавливается сравнительно просто.
Предпочтительно в направлении, поперечном главному направлению, витки должны перекрывать друг друга, по крайней мере частично. Это облегчает уменьшение зазоров между витками до такой степени, что при этом достигается заметное дросселирование.
Пружину и термочувствительный элемент предпочтительно помещают в корпус, который крепится в участке трубопровода. Итак, ограничитель температуры можно изготовить заранее, то есть собрать пружину, термочувствительный элемент и корпус, а затем закрепить корпус в участке трубопровода. Это облегчает монтаж и значительно снижает затраты на производство ограничителя температуры. Обеспечивается возможность крепления термочувствительного элемента в корпусе ограничителя только посредством пружины сжатия, т.е. без использования каких-либо дополнительных деталей. Это возможно благодаря тому, что пружина сжатия оказывает постоянное воздействие на термочувствительный элемент, фиксируя его внутри корпуса.
Предпочтительно корпус запрессовывается в участок трубопровода. Этот относительно простой способ крепления реализуется без больших затрат.
При этом предпочтительно, чтобы термочувствительный элемент под действием пружины был прижат к упорной поверхности корпуса. Пружина при этом упирается в противоположную поверхность. Итак, для удержания термочувствительного элемента в корпусе никакие дополнительные детали не нужны. Эту дополнительную задачу берет на себя пружина.
Кроме того, предпочтительно термочувствительный элемент должен упираться в пружину через нажимный диск. В этом случае нажимный диск выполняет две задачи. Во-первых, он облегчает приложение силы к пружине со стороны термочувствительного элемента. Во-вторых, диск действует как затвор, то есть, когда пружина полностью сжимается, он уменьшает существующее сечение потока почти до нуля.
Предпочтительно выступ термочувствительного элемента должен выдаваться из корпуса. Таким образом, размеры самого корпуса остаются сравнительно небольшими. В этом случае выдающийся из корпуса выступ в достаточной степени контактирует с окружающей жидкостью, благодаря этому достигается удовлетворительное регулирование обратной температуры в трубопроводе.
Корпус предпочтительно изготовить из пластмассы. Итак, корпус можно изготовить со сравнительно небольшими затратами, например способом литья под давлением.
Далее, термочувствительный элемент предпочтительно выполнить в виде наполненного воском патрона. Такой патрон имеет достаточно крутую характеристику, это позволяет регулировать температуру даже при небольшом размере термочувствительного элемента.
Далее изобретение описывается на основе предпочтительного примера реализации, описание сопровождается чертежами. На чертежах показано следующее.
Фиг.1 - ограничитель обратной температуры в трубопроводе в разрезе.
Фиг.2 - ограничитель обратной температуры в трубопроводе на виде сбоку.
Фиг.3 - ограничитель обратной температуры в аксонометрии.
Ограничитель (1) обратной температуры выполнен в виде унифицированного узла 2, который вставляют в участок трубопровода 3. По участку 3 в направлении стрелки 4 протекает жидкий теплоноситель, например горячая вода, которая из радиатора отопления течет обратно к источнику тепла.
Узел 2 имеет корпус 5, выполненный, например, в виде литой пластмассовой детали. Корпус 5 впрессовывается или вклеивается в участок трубопровода 3. Если корпус 5 изготовлен из металла, например латуни, то на участке 3 его можно закрепить также с помощью сварки, в т.ч. точечной, пайки и т.д.
Корпус 5 имеет несколько выступов 6, наклоненных внутрь в виде конуса. В главном направлении 4 каждый выступ 6 на переднем конце имеет направленный внутрь в радиальном направлении заплечик 7, который в главном направлении 4 на заднем конце образует упорную поверхность 8. На противоположном конце корпуса 5 имеется кольцо 9, на котором держатся выступы 6. В главном направлении 4 на своем заднем конце это кольцо имеет направленный внутрь в радиальном направлении фланец 10, на передней стороне которого образована опорная поверхность 11.
В поверхность 11 упирается пружина 12, которая выполняется в виде конической винтовой пружины. С той стороны пружины, которая лежит напротив фланца 10, помещен нажимный диск 13, в него посредством толкателя 15 упирается термочувствительный элемент 14. Термочувствительный элемент 14 со своей стороны посредством пружины 12 прижимается к упорной поверхности 8 выступов 6 и, таким образом, крепится в корпусе 5.
Пружина 12 имеет несколько витков 16, между которыми имеются зазоры 17. Чем больше разжимается пружина, тем больше становятся зазоры 17. Чем сильнее сжимается пружина 12, тем меньше становятся зазоры 17.
Если участок трубопровода 3 выполнить соответствующим образом, то отпадает необходимость в корпусе 5, то есть можно либо закрепить пружину 12 непосредственно в участке трубопровода 3, либо выполнить участок 3 и корпус 5 в виде одной детали.
Как упомянуто выше, пружина 12 имеет коническую форму, то есть пружина 16 образует оболочку, которая имеет форму усеченного конуса. Это означает, что отдельные витки 16 как в главном направлении 4, так и под прямым углом, то есть перпендикулярно главному направлению 4, размещены со сдвигом относительно друг друга. Если пружина 16 сжимается полностью, то ее отдельные витки практически прилегают друг к другу. Хотя в этом состоянии проход через пружину 12 в главном направлении закрывается неполностью, пружина 12 образует дроссель с весьма заметным дросселирующим действием.
Если пружина 12 растягивается, то это дросселирующее действие ослабевает.
В корпусе имеются проходы 18. Таким образом, горячая жидкость, которая протекает в направлении 4, попадает в левую концевую часть корпуса 5 (см. фиг.1) и левый конец пружины 12. Затем она проходит через зазоры 17 между витками 16 и проходы 18 в корпусе 5, которые образованы между выступами 6, и течет дальше мимо термочувствительного элемента 14.
Термочувствительный элемент 14 выполнен, например, в виде наполненного воском патрона. Он может содержать и другие вещества, объем которых меняется в зависимости от температуры. Чем выше температура, тем дальше толкатель 15 вытесняется из элемента 14. При этом он сжимает пружину 12. Приложение силы осуществляется через нажимный диск 13. Этот диск, кроме того, что он передает силу от толкателя 15 к пружине 12, блокирует свободный проход у конического конца пружины 12. Без диска 13 можно обойтись, если, например, соответствующим образом расширить торец толкателя 15, который взаимодействует с пружиной 12, или снабдить меньшим диаметром правый конец пружины 12 (см. фиг.1).
Если в качестве термочувствительного элемента 14 используется наполненный воском патрон, все равно необходима пружина 12, чтобы снова укоротить элемент при снижении температуры. Итак, в данном случае пружина 12 выполняет две задачи, а именно возврат в исходное положение и дросселирование.
Элемент 14 помещен в корпус 5 неполностью. Выступ 19 выдается из корпуса 5, поэтому корпус 5 не приходится делать слишком большим, в то же время в распоряжении остается достаточно большая площадь элемента 14, посредством которой этот элемент обменивается теплом с окружающей его жидкостью.
Узел 2 функционирует и тогда, когда жидкость в участке трубопровода 3 протекает противоположно главному направлению 4. Если жидкость протекает в главном направлении 4, то она обтекает пружину 12 в радиальном направлении изнутри наружу (с аксиальной компонентой). Если жидкость течет в обратном направлении, то пружина 12 обтекается в радиальном направлении снаружи внутрь.
Ограничитель температуры 1 имеет очень простую и, таким образом, дешевую конструкцию. По существу, чтобы сделать его, необходимо лишь три детали: корпус 5, пружина 12 и термочувствительный элемент 4. В крайнем случае можно добавить еще четвертый элемент - нажимный диск 13.
Все детали узла 2 прочно соединяются друг с другом без дополнительного крепежного материала. Соединение отдельных деталей достигается благодаря взаимодействию пружины 12 с корпусом 5.