РЕГУЛИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПОРОГОВОГО ЗНАЧЕНИЯ КЛАПАНА
ADJUSTMENT DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING VALVE HYDRAULIC THRESHOLD VALUE

Настоящая заявка относится к регулировочному устройству для зависимой от температуры, саморегулирующейся настройки клапана регулирования расхода в системе темперирования, и к соответствующему способу с особым вниманием к функциональности, которая состоит в определении гидравлического порогового значения клапана.
Дополнительные части предмета этой патентной заявки основаны на заявке DE 10 2017 123 560 A1 заявителя. Настоящее изобретение основано на неопубликованных внутренних сведениях и усовершенствованиях, полученных из разработки новых для техники продуктов на основе указанной патентной заявки заявителя. Таким образом, части данного раскрытия, чертежи и соответствующие пункты формулы изобретения включают части прежних предметов заявки, на сущность которых здесь приводится ссылка.
Техническая основа изобретения состоит в применении установок для нагревания и кондиционирования помещений, в частности, таких как нагреваемые полы, панельное отопление или охлаждаемый пол, которые смонтированы в здании, чтобы обеспечивать возможность выбора независимой от погодных условий температуры помещения.
В уровне техники относительно нагревательных конструкций известны многочисленные системы и способы регулирования для комфортного и ориентированного на эффективность распределения и регулирования тепловой энергии посредством гидравлической сети в здании, причем также известны подобные инсталляции в зданиях для распределения и регулирования энергии для кондиционирования, соответственно, отведения тепла из помещений.
Из уровня техники известны способы выполнения гидравлического выравнивания, в которых предусмотрены регистрация температуры обратного потока на теплообменнике и регулирование объемного расхода потока через теплообменник в зависимости от температуры обратного потока. В одном альтернативном варианте определяют разность температур между температурой подаваемого потока и температурой обратного потока. Между измеренной разностью температур и номинальным значением постоянной разности температур возникает рассогласование регулирования. Объемный расход потока через теплообменник регулируют сообразно этому рассогласованию, чтобы приблизить температуру обратного потока к номинальному значению постоянной разности температур, то есть, предварительно определенному неизменному перепаду температур.
В указанной выше заявке DE 10 2017 123 560 A1 описан вариант применения регулировочного устройства и способ саморегулирующейся настройки расхода потока в контурах потребителей с теплообменником, который основан на расчете оптимизированной для применения разности температур между температурой поступающей воды и температурой обратной воды, то есть, переменной заданной разности температур в каждом контуре потребителей. При этом регулировочное устройство составляет самый важный компонент системы темперирования, в котором исполняется соответствующий способ, и имеет сопряженный с ним автоматический регулятор температуры воздуха в помещении. Расчет переменной разности температур служит для самостоятельного согласования режима работы в индивидуальном окружении инсталляции теплообменника. Внесение полученной длительности нагрева выравнивает ситуации в различных местах здания, например, таких как этажи, подвал или наружные стены, а также условия вокруг инсталляции, и позволяет быстрее самостоятельно оптимизировать темперирование помещений в пределах эффективного диапазона. Многие соответствующие регулировочные устройства выполнены без необходимости в центральном управляющем блоке, обеспечивая отвечающее потребности распределение отдельных потоков в контурах потребителей.
Настоящее изобретение сосредоточено на определении гидравлического положения минимального открытия клапана, после которого обеспечивается расход потока через согласованный с клапаном контур потребителя. Программирование такого гидравлического порогового значения клапана служит для приведения в действие, соответственно, калибровки регулировочного устройства на используемый тип клапана, или на переменное состояние износа уплотнения клапана, благодаря чему повышают точность и скорость регулирования для настройки клапана.
В общем, так называемые клапаны регулирования расхода потока, которые применяются в контурах нагревания отопительной инсталляции, такой как нагревание пола, и прочих установках темперирования, таких как охлаждаемые полы или тому подобные, имеют уплотнение. Уплотнение закрывает протекание жидкостного теплоносителя в закрытом положении клапана, например, когда нет потребности в темперировании посредством согласованного контура потребителей и его теплообменников. Уплотнение может быть размещено на теле клапана, соответственно, тарелке клапана, которая сдвигается посредством штока клапана. Как правило, уплотнение состоит из эластичного материала, например, такого как резина. Когда тарелка клапана приподнимается над седлом клапана, внутри возникающего зазора клапана сжатие уплотнения снижается, однако уплотнение еще не высвобождает протекание через зазор клапана. Вследствие упругого свойства материала тем самым существует действующая с уплотнением область вдоль рабочего хода клапана. Свыше гидравлического порогового значения, которое должно быть определено, как следует далее, под приложенным перед клапаном гидравлическим давлением осуществляется минимальное протекание теплоносителя. В примыкающей гидравлической области вдоль рабочего хода клапана увеличивается ограниченное протекание через клапан.
Для обеспечения энергетически эффективного тонкого регулирования контуров отопления, соответственно, контуров потребителя в системе темперирования может быть оптимизировано регулировочное действие самонастраивающегося регулировочного устройства, когда оно может возвращаться к значению, которое соответствует минимальному, соответственно, максимально малому известному положению открытия.
Соответствующее пороговое значение рабочего хода клапана между гидравлической областью и действующей с уплотнением областью, в которой протекание практически прекращается уплотнением клапана, является индивидуальным. Соответствующий переход, согласно ожиданию, происходит в пределах нижней половины рабочего хода клапана, однако абсолютное значение является в принципе неизвестным, так как оно зависит как от любого совместимого типа клапана, так и от износа или старения уплотнения.
В вышеуказанной технике размещение клапана и температурного датчика для подаваемой температуры предусмотрено предпочтительно таким образом, что клапан устанавливают на приточном распределительном трубопроводе, то есть, по направлению течения перед согласованным контуром потребителя, и температурный датчик для подаваемой температуры размещают на отводящем от приточного распределительного трубопровода участке трубопровода, то есть, по направлению течения после клапана в начальной области контура потребителя. Регистрацию расхода потока на клапане или согласованном трубопроводе не проводят. Регулирование достигается сравнением зарегистрированных температур на начале и на конце контура потребителя, приводящим к выводу, имеет ли место расход потока в контуре потребителя.
Возможный подход к решению для этого регулирования мог бы предусматривать, что в рамках инициализации регулировочного устройства, которая производится квалифицированным наладчиком после монтажа и перед первым пуском, программируют гидравлическое пороговое значение применяемого клапана. При этом регулировочное устройство медленно открывает клапан, исходя из закрытого положения, в то время как отслеживают разность температур на начале и на конце контура потребителя. Как только могут быть выяснены зарегистрированные температуры протекающего потока теплоносителя, на соответствующей величине регулирующего воздействия клапана устанавливают гидравлическое пороговое значение. После завершения процесса инициализации квалифицированный наладчик оставляет регулировочное устройство для режима регулирования в системе темперирования.
Однако этот подход к решению имеет ряд различных недостатков. Инициализация для программирования (обучения) пороговых значений клапана должна проводиться или отслеживаться наладчиком. Процесс должен проводиться наладчиком после монтажа на каждом регулировочном устройстве каждого клапана распределительного трубопровода, соответственно, распределеитея нагревательного контура по отдельности. Вследствие этого возникают соответствующие затраты и расходы перед пуском системы темперирования в эксплуатацию.
Чем точнее будет определено пороговое значение, тем меньшей должна быть скорость открывания клапана, также потому, что термический отклик на малый расход потока в контуре потребителя, основанный на регистрации температуры, происходит с запаздыванием. При тщательном исполнении рабочие затраты наладчика на программирование (обучение) гидравлического порогового значения используемого клапана могут составить почти час его рабочего времени.
Кроме того, к моменту инициализации должны быть готовыми к эксплуатации все компоненты системы темперирования, и предприятиями коммунально-бытового обслуживания уже должны быть подключены все подводящие соединения энергоносителя и тока. Также должна быть завершена изоляция строения. В противном случае отдельно от инсталляции распределителя нагревательного контура в здании к более позднему моменту времени пуска в эксплуатацию системы темперирования потребовалось бы специальное вмешательство наладчика.
Задача изобретения состоит в создании регулировочного устройства и соответствующего способа саморегулирующейся настройки клапана регулирования расхода, которые обеспечивают альтернативное определение гидравлического порогового значения для клапана регулирования расхода.
Эта задача решена посредством отличительных признаков регулировочного устройства согласно пункту 1 или 2 формулы изобретения, и отличительных признаков способа согласно пункту 13 или 14 формулы изобретения.
Регулировочное (настроечное) устройство для саморегулирующейся настройки клапана регулирования расхода отличается, в частности, тем, что оно рассчитано на определение гидравлического положения минимального открытия клапана регулирования расхода, при котором может быть зарегистрирован минимальный расход (протекание), на протяжении рабочего хода; и регулировочное устройство регистрирует расход (протекание) через клапан регулирования расхода на основе изменения температуры теплоносителя в контуре потребителя; причем определение гидравлического положения минимального открытия включает в себя итерации различных положений открытия вдоль рабочего хода клапана регулирования расхода; каждая итерация положения открытия клапана регулирования расхода включает в себя по меньшей мере одну регистрацию расхода через клапан регулирования расхода; и определение гидравлического положения минимального открытия распространяется на многие внешние запросы на темперирование контура потребителя, и недостающие итерации определения, которые еще не были сделаны после активирования регулировочного устройства между запросами на темперирование, продолжаются при новых активированиях регулировочного устройства.
Соответствующий изобретению способ саморегулирующейся настройки расхода отличается, в частности, стадиями: определения гидравлического положения минимального открытия клапана регулирования расхода, при котором может быть зарегистрирован минимальный расход, вдоль рабочего хода; посредством регистрации расхода через клапан регулирования расхода на основе изменения температуры теплоносителя в контуре потребителя; причем определение гидравлического положения минимального открытия включает итерации различных положений открытия вдоль рабочего хода клапана регулирования расхода; причем каждая итерация положения открытия клапана регулирования расхода включает в себя по меньшей мере одну регистрацию расхода через клапан регулирования расхода; и определение гидравлического положения минимального открытия распространяется на многие внешние запросы на темперирование контура потребителя, и недостающие итерации определения, которые еще не были сделаны после деактивирований регулировочного устройства между запросами на темперирование, продолжаются при новых активированиях регулировочного устройства.
Изобретение впервые предусматривает самостоятельное определение гидравлического порогового значения клапана регулирования расхода посредством регулировочного устройства, которое после пуска в эксплуатацию системы темперирования с распределением по времени выполняется в течение действия темперирования.
В своей общей форме в основу изобретения положена идея выполнения на протяжении многих запросов на темперирование, которые приводят к открытию протекания (расхода) через контур потребителя, последовательной аппроксимации подлежащего определению порогового значения автоматически (самостоятельно) посредством регулировочного устройства при текущей эксплуатации.
Внешний запрос на темперирование в смысле данного раскрытия производится, например, термостатом, который выдает сигнал, например, бинарный сигнал включения (ВКЛ/ВЫКЛ) для активирования регулировочного устройства. Например, комнатный термостат выдает запрос на нагревание системы отопления пола и активирует на распределителе отопительного контура регулировочное устройство клапана регулирования расхода, который согласован с системой нагрева пола в соответствующем помещении. Клапан регулирования расхода открывает соответствующий контур потребителя и регулирует расход так, что температура помещения приближается к номинальной температуре, которая была установлена пользователем на комнатном термостате.
Альтернативно термостату, активирование регулировочного устройства также может быть проведено посредством другого задающего средства, такого как переключатель, с помощью которого пользователь может непосредственно выдавать запрос на темперирование для регулировочного устройства.
Изобретение имеет то преимущество, что регулировочное устройство может самостоятельно программировать (обучать) пороговое значение клапана регулирования расхода после пуска системы темперирования в эксплуатацию. Тем самым не требуются рабочие затраты наладчика.
Определение гидравлического порогового значения выполняется с распределением во времени в течение многих запросов на темперирование. Это не требует инициализации/калибровки регулировочного устройства перед первым пуском в эксплуатацию, к которому все остальные условия системы темперирования должны быть обеспечены как находящиеся в состоянии готовности к работе. Инсталляция регулировочного устройства и пуск в эксплуатацию системы темперирования разделены во времени. Тем самым для соответствующего изобретению определения гидравлического порогового значения несущественно, было ли смонтировано регулировочное устройство, например, при отделке здания летом, и приведено в действие впервые лишь на протяжении отопительного периода осенью.
Кроме того, изобретение имеет дополнительно то преимущество, что определение гидравлического порогового значения пригодно для того, чтобы оно могло регулярно повторяться. Тем самым регулировочное устройство в принципе позволяет самостоятельно приспосабливаться к изменениям гидравлического порогового значения, которые обусловлены заменой клапана, износом или старением уплотнения.
Предпочтительные усовершенствования настоящего изобретения представляют собой предмет зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно одному аспекту изобретения, первая итерация может начинаться на гидравлическое положение открытия, при котором следует ожидать протекания через клапан регулирования расхода; и регулировочное устройство может сместить положение открытия клапана регулирования расхода для следующей итерации по направлению к закрытому положению клапана регулирования расхода, когда регистрируется протекание через клапан регулирования расхода. Тем самым приведение системы темперирования в действие не нарушается прежде всего действиями для определения гидравлического положения минимального открытия, то есть, в частности, протекание для первого запроса на нагревание не перекрывается вследствие первой итерации положения открытия клапана регулирования расхода.
Согласно одному аспекту изобретения, регулировочное устройство может провести настройку положения открытия клапана регулирования расхода для следующей итерации смещенным противоположно направлению закрытого положения клапана регулирования расхода, когда протекание через клапан регулирования расхода не зарегистрировано. Двусторонним итеративным приближением гидравлическое положение минимального открытия может быть определено относительно точно.
Согласно одному аспекту изобретения, регулировочное устройство может сместить положение открытия клапана регулирования расхода при следующей итерации на участок рабочего хода, который соответствует половине значения смещенного участка при предыдущей итерации. При этом итеративном приближении сначала резервируются большие участки рабочего хода, которые учитываются в определении. Тем самым гидравлическое положение минимального открытия в отношении числа итераций положений открытия может быть определено сравнительно быстро.
Согласно одному аспекту изобретения, регулировочное устройство может определять гидравлическое положение минимального открытия в пределах предварительно заданного числа итераций различных положений открытия клапана регулирования расхода. Тем самым длительность определения может быть ограничена в зависимости от предварительно определенного разрешения, соответственно, точности гидравлического порогового значения эффективно и простым путем.
Согласно одному аспекту изобретения, когда протекание через клапан регулирования расхода не зарегистрировано, итерация соответствующего положения открытия может включать еще и регистрацию протекания на более высоком положении открытия клапана регулирования расхода. Поэтому сравнением может быть верифицировано, действительно ли не было зарегистрировано протекание вследствие по существу закрытого проходного сечения. В частности, может быть исключено то, что регистрация отсутствия протекания не является следствием иной возможной причины, такой как ошибочная интерпретация влияния выявленного изменения температуры или неисправность насоса.
Согласно одному аспекту изобретения, каждая итерация может включать предварительно определенное число регистраций протекания через клапан регулирования расхода в положении открытия клапана регулирования расхода. Тем самым может быть многократно проверен и обеспечен результат, имеет ли место протекание, путем многих следующих друг за другом закрытий и новых настроек данного положения открытия, и регистрацией протекания, прежде чем будет продолжено определение в следующей итерации на дополнительном положении открытия. В случае, в котором протекание при положении открытия не происходит, итерация может включать в себя, например, удвоенное число регистраций протекания, то есть, попеременно следующих за каждой регистрацией, при которой протекание отсутствует, в каждом случае регистрации для верификации, что на более высоком положении открытия протекание может быть подготовлено со стороны системы, соответственно, зарегистрировано измерением температуры.
Согласно одному аспекту изобретения, между каждой итерацией положения открытия, между каждой регистрацией протекания в пределах итерации положения открытия, и/или между активированием и продолжением непроведенных итераций определения, сначала может быть предусмотрен предварительно заданный период блокировки, для которого клапан регулирования расхода закрывается, и/или не проводится регистрация температуры. Тем самым учитывается тепловая инерция компонентов, узловых точек и контуров в системе темперирования, которые влияют на характеристики отклика (срабатывания) при измерении температуры, и могут прежде всего оказывать негативное влияние на регистрацию изменения температуры в контуре потребителя или искажать ее.
Согласно одному аспекту изобретения, продолжение прерванной итерации определения гидравлического положения минимального открытия может быть временно прервано для запроса на темперирование; когда в положении открытия при прерванной итерации не было зарегистрировано протекание через клапан регулирования расхода. Тем самым функциональность для определения гидравлического положения минимального открытия временно подчиняется запрошенной потребности в темперировании, чтобы удерживать по возможности незначительным нарушение комфорта для пользователя во время определения.
Согласно одному аспекту изобретения, регулировочное устройство может выполнять определение гидравлического положения минимального открытия, когда оно было отделено от подачи тока, и/или когда был предусмотрен демонтаж в отношении клапана регулирования расхода посредством исполнительного элемента. Тем самым регулировочное устройство может самостоятельно производить инициализацию после возможных изменений системы темперирования.
Согласно одному аспекту изобретения, регулировочное устройство может выполнять определение гидравлического положения минимального открытия, когда истекает предварительно определенный интервал повторения. Тем самым регулировочное устройство может самостоятельно производить периодическую калибровку на изменчивое состояние клапана.
Изобретение, а также подходящая техника для преобразования изобретения, будут более понятными из описания фигур в отношении сопутствующего чертежа, причем применены одинаковые ссылочные позиции для одинаковых предметов, в которых:
Фиг.1 показывает диаграмму, в которой по осям нанесены характеристическая кривая величины расхода и рабочий ход клапана для клапана регулирования расхода;
Фиг.2 показывает диаграмму, в которой представлены распределение (разброс) гидравлического порогового значения относительно минимального расхода на различных клапанах регулирования расхода и рассчитанное гидравлическое пороговое значение на определенном клапане регулирования расхода в отношении рабочего хода клапана;
Фиг.3 показывает диаграмму, в которой представлены итерации различных положений открытия вдоль рабочего хода клапана из определения гидравлического положения минимального открытия согласно одному варианту осуществления изобретения;
Фиг.4 показывает блок-схему, которая разъясняет теоретическое решение определенного результата после предварительно заданного числа итераций;
Фиг.5 показывает вид в разрезе клапана регулирования расхода;
Фиг.6 показывает систему темперирования с регулировочными устройствами в распределительном устройстве, термостатами и дополнительными компонентами системы; и
Фиг.7 показывает блок-схему, которая представляет компоненты системы для саморегулирования.
Далее будет описан примерный вариант осуществления соответствующего изобретению функционирования для определения гидравлического положения минимального открытия клапана 2 регулирования расхода со ссылкой на Фигуры 1-4, который исполняется на регулировочном устройстве 1 в системе 10 темперирования, которые представлены на Фигурах 5-7.
Гидравлическое положение минимального открытия в смысле этого описания представляет собой положение открытия, в котором имеется устанавливаемый минимальный расход. Правда, не обязательно требуется, чтобы в этом положении открытия имелся наименьший абсолютный расход, который может быть отрегулирован, соответственно, исполнен. Важно, чтобы был обеспечен расход, и чтобы он в рамках приближения оказывался по возможности незначительным. С одной стороны, приближение к наименьшему абсолютному расходу ограничено методикой косвенного измерения, которая в отношении устройства выполняет не измерение течения, а измерение температуры. С другой стороны, для практического действия (режима) регулирования приближение к наименьшему абсолютному расходу является достаточным до остающегося допуска, и предпочтительно может быть после этого завершено для ограничения затрат. Важно, чтобы остающийся допуск оставался в пределах гидравлической области, и не в пределах уплотняюще действующей области рабочего хода клапана, так, чтобы был обеспечен расход при приближенном пороговом значении гидравлического положения минимального открытия. Определенное пороговое значение затем используют в качестве гидравлического положения минимального открытия в регулировочном устройстве 1 для действия регулирования.
V-min
V-min
Рабочий ход клапана 2 регулирования расхода в смысле этого раскрытия представляет собой абсолютный участок хода клапана, то есть, рабочий ход между полностью закрытым положением S, в котором тело клапана, соответственно, тарелка 24 клапана прилегает к седлу 25 клапана в результате предварительного напряжения, и полностью открытым положением, в котором проточное поперечное сечение посредством тарелки 24 клапана с преодолением предварительного напряжения полностью или настолько, насколько возможно отрегулировать, освобождено. Кроме того, в смысле этого раскрытия полностью закрытое положение S клапана 2 регулирования расхода представляет собой расположение, в котором исполнительный элемент 6 регулировочного устройства 1 приходит в контакт со штоком 23 клапана, то есть, в точке перед началом рабочего хода клапана.
Внешний запрос на темперирование, который приводит к активированию и позднее к деактивированию регулировочного устройства 1 на клапане 2 регулирования расхода, в смысле этого раскрытия представляет собой потребность во временной мощности темперирования с целью поддерживания желательной температуры, в частности, температуры в помещении. Такая потребность определяется пользователем или термостатом 12, и проявляется посредством сигнала, чтобы активировать регулировочное устройство 1. Соответствующий сигнал представляет собой, например, управляющее напряжение, которое во время потребности в темперировании имеет высокий уровень, и после потребности имеет более низкий уровень, соответственно, нулевой уровень.
В случае термостата 12 запрос на темперирование исполняется термостатом 12 после того, как пользователь задает или изменяет номинальную температуру, которая отличается от фактической температуры. Гораздо чаще, например, в форме регулярного тактирования, запросы на темперирование исполняются термостатом 12 во время поддерживания фактической температуры, которая уже была приведена к номинальной температуре. Поддерживание состояния производится, как правило, в пределах колебания температуры около номинальной температуры, которая моделирована пульсирующей подачей мощности темперирования. Для этого термостат 12 периодически срабатывает через интервалы протекания теплоносителя через соответствующий контур 3 потребителя, соответственно, теплообменник 30, чтобы пофазно активировать и деактивировать регулировочное устройство 1. Длительность такого тактирования зависит от конструкции (например, биметаллической, соответственно, аналоговой или цифровой) или типа термостата 12. Термостаты 12 типов короткого тактирования могут быть запрограммированы на поддерживание температуры с длительностями активирования для запросов на темперирование и с длительностями деактивирования между запросами на темперирование, которые могут составлять величину в диапазоне 15 или 10 минут, или при необходимости еще меньше. Термостаты 12 типов длительного тактирования могут быть рассчитаны на соответствующие длительности в диапазоне нескольких немногих часов, например, на 4 часа.
Как будет разъяснено позже, каждый клапан 2 регулирования расхода размещен перед каждым контуром 3 потребителя, соответственно, в начале него, как показано в Фиг.6, и регулирует расход жидкостного теплоносителя через контур 3 потребителя. Положение открытия каждого клапана 2 регулирования расхода в каждом случае устанавливается автономно управляющим регулировочным устройством 2 децентрализованно, то есть, в частности, не центральным блоком управления системы 10 темперирования, путем сравнения температур протекающего теплоносителя в начале и в конце контура 3 потребителя. Регулировочное устройство 1 рассчитано на монтаж клапана нормированного типа, который предпочтительно установлен на распределительных трубопроводах распределителей контура отопления.
Регистрация изменения температуры означает регистрацию во времени градиентов изменения температуры теплоносителя в положении регистратора 7 температуры на контуре 3 потребителя, предпочтительно регистратора 7 температуры в начале контура 3 потребителя после клапана 2 регулирования расхода. В энергозависимом запоминающем устройстве, соответственно, оперативной памяти (RAM) микрокомпьютера, соответственно, счетно-решающего устройства 8 регулировочного устройства 1, например, регистрируется изменение температуры свыше минуты. Например, при длительности более нескольких десятков секунд или минуты образуется градиент регистрируемого изменения температуры и сравнивается с предварительно заданным градиентом, например, ±1 или ±2 К/мин.
Когда происходит значительное изменение температуры, то есть, зарегистрированный градиент является более высоким, чем предварительно заданный градиент, это изменение температуры должно возникать потому, что находящийся в контуре 3 потребителя объем жидкостного теплоносителя был заменен в положении регистратора 7 температуры перепуском объема теплоносителя из устройства 4 темперирования. Вследствие этого при данном положении открытия происходит протекание на клапан 2 регулирования расхода.
Когда не зарегистрировано никакое изменение температуры, то есть, градиент составляет по существу 0 К/мин, объем жидкостного теплоносителя, конечно же, и далее остается в положении регистратора 7 температуры, и не был заменен перетекшим объемом теплоносителя. Тем самым при данном положении открытия протекание на клапане 2 регулирования расхода отсутствует.
Кроме того, может быть определена переходная область градиента, в которой регистрация незначительного изменения температуры не допускает надежного выявления протекания. Когда зарегистрированный градиент, например, имеет значение в диапазоне нескольких десятых долей градуса Кельвина в минуту, изменение температуры могло бы быть вызвано также другой внешней причиной, такой как охлаждение или выравнивание между теплоемкостями проводящих жидкость компонентов в системе 10 темперирования. В этом случае результат регистрации отбрасывают.
Авторы настоящего изобретения испытали многочисленные имеющиеся в продаже на рынке образцы клапанов 2 регулирования расхода, которые совместимы с регулировочным устройством 1 в плане стандартных измерений, в отношении перехода между действующей с уплотнением областью и гидравлической областью в сравнении с рабочим ходом клапана, и анализировали релевантные параметры в плане соответствующей изобретению функциональности регулировочного устройства 1.
Так, фиг.1 показывает диаграмму, в которой на вертикальной оси нанесена величина расхода в клапане 2 регулирования расхода относительно рабочего хода клапана. При представленной на фиг.1 приведенной в качестве примера характеристической кривой исследованного клапана 2 регулирования расхода можно понять, что в пределах области рабочего хода от 0 до 0,25 мм не происходит никакое протекание теплоносителя. В области от 0,25 мм до около 2 мм расход потока сначала возрастает до около 0,7 мм приблизительно линейно, далее становится пологим. В результате открытии при рабочем ходе около 2,0 мм расход останавливается на максимуме.
Различные образцы имеющихся в продаже на рынке клапанов 2 регулирования расхода, которые пригодны для применения с регулировочным устройством 1, различаются в отношении представленной характеристической кривой, однако они коррелируют в плане формы характеристической кривой. Из этой корреляции для функциональности определения гидравлического порогового значения клапана, с которым согласовано гидравлическое положение минимального открытия, были определены соответственные области вдоль рабочего хода клапана 2 регулирования расхода.
Фиг.2 показывает сравнение между действием регулирования до того, как было определено пороговое значение гидравлического положения минимального открытия, и действием регулирования после того, как было определено пороговое значение гидравлического положения минимального открытия.
V-hydraulisch
Сначала посредством изображения на левой стороне разъяснено распределение рабочего хода, на которое возвращается регулировочное устройство 1, когда еще окончательно не определено гидравлическое положение минимального открытия. На нижнем конце рабочего хода исполнительный элемент 6 регулировочного устройства 1 приходит в контакт с клапаном 2 регулирования расхода. В этой области регулировочное устройство 1 регистрирует, что оно связано с клапаном 2 регулирования расхода, соответственно, имеет место монтажное состояние регулировочного устройства 1. Сверх этого следует на некотором расстоянии область, в которой гидравлическое пороговое значение клапана, с которым согласовано гидравлическое положение минимального открытия, было найдено при исследовании различных образцов стандартных, совместимых клапанов регулирования расхода. Разброс пороговых значений исследованных клапанов проявляет область, в которой регулировочное устройство 1 найдено обеспечивающим ожидаемое определение гидравлического положения минимального открытия вдоль рабочего хода. Выше определена область открытия, в которой на основе исследования, как и следовало ожидать, может быть установлена существенная ширина диапазона гидравлически ограниченных открытых позиций S. Выше находится самая верхняя область рабочего хода, в которой клапан 2 регулирования расхода потока по существу не дросселирован, то есть, происходит едва ли ограниченное или неограниченное протекание.
V-min,
V-hydraulisch-min
V-hydraulisch
Изображение на правой стороне показывает распределение рабочего хода, на которое возвращается регулировочное устройство 1, когда было определено пороговое значение гидравлического положения минимального открытия. Определенным пороговым значением установлено, насколько далеко распространяется действующая с уплотнением область полностью закрытого положения Sна протяжении рабочего хода. Этот найденный факт позволяет при настройке проводить тонкое регулирование малого расхода вплоть до критической области зазора клапана. Кроме того, установлено, что выше порогового значения гидравлического положения S минимального открытия простирается область, в которой может быть настроена существенная ширина диапазона гидравлически ограниченных положений S открытия. Кроме того, установлено, что в остальной верхней области рабочего хода может быть настроено по существу открытое положение открытия.
V-min
V-hydraulisch
В полностью закрытом положении Sисполнительный элемент 6 регулировочного устройства 1 связан со штоком 23 клапана без приложения силы. В находящемся выше положения открытия тарелка 24 клапана приподнимается над седлом 25 клапана, преодолевая предварительное напряжение, правда, уплотнение еще перекрывает зазор клапана. То есть, в области, определенной как действующая с уплотнением область, следует предполагать, что сжатие уплотнения в зазоре клапана сокращается или снимается, однако отверстие в зазоре клапана по существу еще не открывается, что позволяло бы при приложенном напоре протекание жидкостного теплоносителя. В области гидравлически ограниченных положений S открытия в рамках определения было обеспечено, что происходит протекание, причем оно возрастает вдоль вышележащего рабочего хода.
V-hydraulisch-min
Абсолютное значение гидравлического положения S минимального открытия варьирует не только в зависимости от клапана, но также от старения, а также износа уплотнения. Диапазоны значений рабочего хода в левом изображении, которые основаны на корреляции значений в проведенных исследованиях различных имеющихся в распоряжении клапанов 2 регулирования расхода, могут заранее внесены в запоминающее устройство регулировочного устройства 1. Значения выбирают так, чтобы при любом выборе совместимого, стандартного клапана 2 регулирования расхода заранее определенная характеристика эффективного уплотнения или гидравлического ограничения была надежной, или по меньшей мере была действенной с высокой вероятностью.
V-hydraulisch-min
В действующей с уплотнением области рабочего хода через контур 3 потребителя нет никакого протекания. Вследствие этого при логике регулирования, которая основывается не на измерении фактического расхода потока, а на сравнении температур предполагаемого протекания, может возникать нарушение. Логика регулирования регулировочного устройства 1 завела бы в относящийся к регулированию тупик, при котором протекание всегда дополнительно дросселировано, тогда как зарегистрированная разность температур остается неизменной по причине недостаточного протекания. Посредством дополнительной функциональности регулировочного устройства, которая является предметом одновременно поданной патентной заявки, и которая ориентирована на гидравлическое пороговое значение, предпочтительно на определенное согласно этому раскрытию гидравлическое положение S минимального открытия, такой сбой исключен, соответственно, исключены причины относящейся к регулированию тупиковой ситуации.
V
V-hydraulisch-min
Фиг.3 показывает на вертикальной оси рабочий ход относительно общего подвижного участка S клапана 2 регулирования расхода, на котором регулировочное устройство 1 проводит определение гидравлического положения S минимального открытия. На горизонтальной временной оси приведены положительные результаты p и отрицательные результаты n в отношении регистрации расхода.
V-hydraulisch-min
V-hydraulisch-min
V-hydraulisch
V
Далее будет описано определение гидравлического положения S минимального открытия в ходе итераций на Фиг.3. Регулировочное устройство 1 проводит определение на нижней половине рабочего хода, в которой, как и следовало ожидать, имеет место гидравлическое положение S минимального открытия. К началу определения регулировочное устройство 1 согласно данному варианту исполнения находится в состоянии первой итерации положения открытия клапана 2 регулирования расхода потока, которое соответствует половине S/2 всего участка S рабочего хода.
После этого проходит не показанное время блокировки в течение нескольких минут, например, 5 минут, так, что пережидается тепловая инерция, которая влияет на характеристики отклика при измерении температуры. После этого проводят измерение, значительно ли изменилась или же нет температура теплоносителя на начале и на конце контура 3 потребителя. Когда измерено изменение температуры, которое превышает предварительно заданные градиенты, например, ±1 или ±2 К/мин, считается, что жидкостный теплоноситель не является неподвижным в контуре 3 потребителя в области регистратора 7 температуры. Более того, предполагается, что часть теплоносителя, который поступает от источника 4 темперирования, теперь проходит клапан 2 регулирования расхода и протекает в контур 3 потребителя, то есть, происходит протекание, и это определяют как положительный результат p регистрации расхода для первой итерации.
V-hydraulisch
V
После получения положительного результата p регулировочное устройство 1 переводят на вторую итерацию положения открытия клапана 2 регулирования расхода, которая соответствует четверти S/4 всего участка S рабочего хода. После этого повторяют процесс из первой итерации в отношении исполнения периода блокировки и измерения температуры для регистрации расхода потока, которое опять же приводит к положительному результату p.
V-hydraulisch
V
После получения положительного результата p регулировочное устройство 1 переходит к третьей итерации положения открытия клапана 2 регулирования расхода, которая соответствует восьмой части S/8 всего участка S рабочего хода. После этого повторяют процесс в отношении исполнения периода блокировки и измерения температуры для регистрации расхода. В третьей итерации не измеряют никакого значительного изменения температуры. Чтобы исключить то, что причина отсутствия протекания, соответственно, отсутствия изменения температуры, не обусловлена системой 10 темперирования, например, такой как отключение насоса 5 или ночное снижение подаваемой температуры, регулировочное устройство 1 проводит в пределах такой же итерации сравнительное измерение. Для этого регулировочное устройство 1 временно открывает клапан 2 регулирования расхода до гидравлического положения открытия, при котором обеспечивается протекание, например, в положение открытия предыдущей итерации с положительным результатом p. После этого регулировочное устройство 1 пережидает период блокировки, и затем проводит вторую регистрацию для верификации. Когда при сравнительном измерении регистрируется расход потока, это значит, что со стороны системы нет никакой ошибки. С другой стороны, это в то же время означает, что отсутствие протекания при первой регистрации было следствием закупоривания поперечного сечения протока на установленном положении открытия в третьей итерации. Ввиду этого для третьей итерации определяют отрицательный результат n.
V-hydraulisch
V-hydraulisch
V-hydraulisch
V
После отрицательного результата n регулировочное устройство 1 переходит к четвертой итерации положения открытия клапана 2 регулирования расхода, которое является большим, чем в положении открытия в третьей итерации, а именно, на половине участка изменения перед третьей итерацией. Это значение находится посередине между четвертью S/4 и восьмой частью S/8, то есть, при трех шестнадцатых S/3/16 всего участка S рабочего хода. После этого повторяется процесс в отношении проведения периода блокировки и измерения температуры для регистрации расхода, который опять же приводит к положительному результату p.
V-hydraulisch
V
После получения положительного результата p регулировочное устройство 1 переходит к пятой итерации положения открытия клапана 2 регулирования расхода, которое является меньшим, чем положение открытия в четвертой итерации, а именно, на половине участка изменения перед четвертой итерацией. Это значение составляет пять тридцать вторых частей S/5/32 всего участка S рабочего хода. После этого повторяется процесс в отношении исполнения периода блокировки и измерения температуры для регистрации расхода. При первой регистрации не измеряется никакое значительное изменение температуры. Как в третьей итерации, регулировочное устройство 1 вследствие отрицательной регистрации расхода посредством измерения температуры еще раз проводит вторую регистрацию для верификации. Для этого регулировочное устройство 1 временно открывает клапан 2 регулирования расхода до гидравлического положения открытия, при котором обеспечивается протекание, вновь пережидает период блокировки, и затем проводит регистрацию расхода. После того, как было выявлено изменение температуры в контуре 3 потребителя, и это было проверено при второй регистрации расхода, принимается, что нет никакого внешнего негативного влияния. Для пятой итерации определяют отрицательный результат n.
Необязательные представленные шестая и седьмая итерации проводятся соответственно действиям в предшествующих итерациях.
В одном варианте осуществления изобретения регулировочное устройство 1 в пределах каждой итерации, которая приводит к положительному результату p, трижды выполняет регистрацию расхода. Между измерениями температуры клапан 2 регулирования расхода предпочтительно закрывается в течение периода блокировки, после чего опять регулируется на соответствующее положение открытия итерации, и еще раз проводится выжидание периода блокировки. В каждой итерации, которая приводит к отрицательному результату n, выполняется шестикратная регистрация расхода, так как при каждой регистрации, при которой не измеряется значительное изменение температуры, регистрация проводится для верификации протекания при более высоком гидравлическом положении открытия.
Период блокировки, который составляет предварительно заданное число нескольких минут, позволяет лучше распознать градиент изменения температуры и сокращает влияния на измерения температуры вследствие инертности теплоемкостей проводящих жидкости компонентов в системе 10 темперирования.
Кроме того, определение каждый раз может быть прервано деактивированием, соответственно, отключением регулировочного устройства 1 между двумя запросами на темперирование. В этом случае регулировочное устройство 1 после следующего активирования, соответственно, включения и после истечения времени блокировки со следующей пропущенной регистрацией продолжает ту итерацию, в которой было прервано определение.
V
Фиг.4 показывает разветвление процентного значения в отношении разрешения погрешностей измерений. Значения основываются на симметричном разделении диапазонов величин, которые для отграничения искомой величины делают приближенными друг к другу. При этом положительные и отрицательные результаты измерений обозначают как 1 и 0, причем еще не проведенные итерации обозначают как Х. Из диаграммы можно понять, что в данном применении определения порогового значения гидравлического положения минимального открытия после пяти итераций достигается разрешение в 3,125% в отношении всего участка S. Эта точность достаточна для регулирующего действия регулировочного устройства 1. Кроме того, могут быть ограничены затраты, соответственно, длительность определения. Должно быть только обеспечено, чтобы в конце определения был получен положительный результат p в отношении протекания. В противном случае регулировочное устройство 1 возвращается, например, к предшествующей итерации, или проводит дополнительную последнюю итерацию.
Ist
Регулировочное устройство 1 в одном варианте исполнения, основываясь на таких параметрах, как зарегистрированная разность ΔT температур, характера самого хода процесса или длительности предыдущих активирований, может решать, составляет ли фактический запрос на темперирование меньшую или большую долю для приобщения фактической температуры в качестве номинальной температуры. Это решение, в частности, является важным, когда имеет место высокая потребность в темперировании, и в положении открытия при прерванной итерации до этого не было зарегистрировано протекание через клапан 2 регулирования расхода. Соответственно этому, регулировочное устройство 1 может прийти к решению, что продолжение определения, которое вновь начато при по существу закрытом положении, временно отложено до запроса на темперирование, или отнесено к каждому второму запросу на темперирование. Тем самым определение гидравлического порогового значения преимущественно сдвигается на интервал времени регулирующего действия, в котором происходит только сохранение температурного состояние.
При относительно коротком тактировании термостатом 12, например, только в течение 10 или 15 минут или менее между активированиями и деактивированиями регулировочного устройства 1, регистрация расхода в продолжающемся определении может быть вновь прервана, без исполнения периода блокировки между регулированием положения открытия и проводимым измерением температуры на контуре 3 потребителя. Следовательно, результат регистрации, по обстоятельствам, не может быть использован и должен быть отброшен. Кроме того, при таких коротких тактированиях также деактивирование регулировочного устройства 1, то есть, промежуток времени между регистрациями, по обстоятельствам, не является достаточно длительным, тем самым температуру теплоносителя в контуре 3 потребителя в результате теплообмена уже нельзя распознать вследствие температуры поступления потенциально новой части теплоносителя. В этом случае регулировочное устройство 1 в одном варианте исполнения на основе проводимых периодов блокировки и длительностей активирования может прийти к решению, что клапан 2 регулирования расхода временно остается закрытым в течение следующего запроса на темперирование. Так, даже во время относительно короткого тактирования обеспечено, что температура теплоносителя в закрытом контуре 3 потребителя до продолжения определения в результате теплообмена уже различимо изменилась, и новая притекающая часть теплоносителя была бы зарегистрирована по значительному изменению температуры.
Кроме того, в одном варианте исполнения регулировочного устройства 1 предусмотрено, что после каждого запроса на темперирование проводится только прерванная или ближайшая неучтенная итерация, включая предварительно заданное число регистраций расхода, и после этого начинается регулирующее действие регулировочного устройства 1 для саморегулирующейся настройки клапана 2 регулирования расхода в пользу темперирования посредством системы 10 темперирования. В одном дополнительном варианте исполнения регулировочного устройства 1 предусмотрено, что после каждого запроса на темперирование проводится только дополнительная регистрация расхода из прерванной или ближайшей неучтенной итерации, прежде чем опять начинается обычное регулирующее действие. Совокупная длительность определения, на протяжении которой проводятся разделенные во времени итерации и их регистрации, тем самым зависит главным образом от длительностей запросов на темперирование и тех промежутков между ними, то есть, длительностей активирования и длительностей деактивирования, соответственно, в случае термостата 12, от его тактирования.
Регулировочное устройство 1 в одном варианте исполнения начинает или повторяет определение гидравлического порогового значения тогда, когда оно было демонтировано с клапана 2 регулирования расхода и было отсоединено от источника питания. Это исходное состояние возникает, когда регулировочное устройство 1 смонтировано впервые, или было временно снято с клапана 2 регулирования расхода, и было умышленно отделено от тока, соответственно, возвращено на место. Регулировочное устройство 1 в этом варианте исполнения может зафиксировать демонтаж по свободному рабочему ходу исполнительного элемента 6, который в собранном состоянии оказывается в контакте с предварительно напряженным штоком 23 клапана, или в демонтированном состоянии становится неподвижным.
Кроме того, в одном варианте исполнения регулировочного устройства 1 определение гидравлического порогового значения может быть вновь начато пользователем или наладчиком вручную. Для этого может быть вручную произведена подача предварительно определенных сигналов, например, в форме тактированных во времени сигналов Морзе для включения и выключения, соответственно, активирования и деактивирования регулировочного устройства 1.
Регулировочное устройство 1 в дополнительном варианте исполнения повторяет определение гидравлического порогового значения циклически в отношении интервала повторения. Например, интервал повторения рассчитан на предварительно определенное число нескольких сотен или нескольких тысяч запросов на темперирование, или циклов настройки клапана 2 регулирования расхода, после которых ожидается изменение уплотнения клапана. Интервал повторения может быть также отрегулирован на предварительно определенное число нескольких сотен или нескольких тысяч часов работы регулировочного устройства 1.
Далее, на фигурах 5-7 приведена ссылка на подходящий вариант исполнения из указанных техник, который составляет предмет последующих пунктов формулы изобретения.
Регулировочное устройство 1 смонтировано на клапане 2 регулирования расхода. Регулировочное устройство 1 закреплено на клапане 2 регулирования расхода посредством фланца 27. Клапан 2 регулирования расхода, со своей стороны в изображенном здесь варианте исполнения, встроен в распределитель 14 обратного потока. Распределитель 14 обратного потока имеет ввинченный в него соединительный патрубок 18, который соединяет распределитель 14 обратного потока с непоказанным подробнее контуром 3 потребителя. Клапан 2 регулирования расхода также может быть встроен в распределитель 14 обратного потока по-другому. Соединительный патрубок 18 может быть запрессован распределитель 14 обратного потока, приклеен, припаян, приварен или закреплен иным образом.
Регулировочное устройство 1 включает в себя электрически настраиваемый исполнительный элемент 6. В данном примере продольные оси регулировочного устройства 1 и исполнительного элемента 6 совпадают. Электрически настраиваемый исполнительный элемент 6 содержит подвижное в осевом направлении приводное устройство (исполнительное средство) 20. Продольная ось приводного устройства 20 также совпадает с продольной осью электрически настраиваемого исполнительного элемента 6. Приводное устройство 20 размещено внутри электрически настраиваемого исполнительного элемента 6, имеет переменную по длине в осевом направлении деталь, например, упругий элемент 21, в частности, патрон с воском, и предварительно напряженный коаксиальной с ним концентрически размещенной спиральной пружиной 22. Вместо упругого элемента 21 переменный по длине в осевом направлении компонент может быть выполнен также в виде электрического миниактуатора, хотя скорее всего его часто не принимают во внимание по соображениям стоимости и из-за возможной шумности при работе. Вместо спиральной пружины 22 также может быть применено другое подходящее средство, например, пакет кольцевых пружин или тому подобное, создающее предварительное напряжение.
Rücklauf
Vorlauf
Электрически настраиваемый исполнительный элемент 6 по электрическим проводам получает сигналы от не показанного более подробно регистратора 7 температуры, соответственно, температурного датчика, на распределителе 14 обратного потока в отношении температуры T обратного потока протекающего теплоносителя на стороне выхода. Электрически настраиваемый исполнительный элемент 6 по проводам получает также сигналы о температуре от регистратора 7 температуры, соответственно, температурного датчика от не показанного здесь распределителя 13 поступающего потока относительно температуры T поступающего потока протекающего теплоносителя на стороне входа. Дополнительный электрический провод в данном варианте исполнения образует интерфейс 9 с не представленным на финг.5, однако показанным в фиг.6 термостатом 12.
Полученные по проводам сигналы обрабатываются в содержащемся в регулировочном устройстве 1 счетно-решающем устройстве 8 и выдаются на электрически настраиваемый исполнительный элемент 6 как соответствующие команды или управляющие сигналы, посредством которых активируется или деактивируется приводное устройство 20. Этим путем в конечном итоге осуществляется определенное перемещение или ход приводного устройства 20 в осевом направлении. При этом приводное устройство 20 нажимает в осевом направлении на приводной шток, соответственно, шток 23 клапана в клапане 2 регулирования расхода, и тем самым приводит его в действие. В данном варианте исполнения продольные оси приводного устройства 20 и приводного штока, соответственно, штока 23 клапана в клапане 2 регулирования расхода совпадают.
В результате аксиального приведения в действие штока 23 клапана в примерном варианте исполнения сформированная в виде тарелки 24 клапана головка клапана приподнимается с седла 25 клапана, и тем самым определяет положение клапана, которое соответствует определенному положению открытия клапана 2 регулирования расхода потока, соответственно, определенному проходному сечению открытого клапана.
Данный ход клапана 2 регулирования расхода, соответственно, образованное при этом проходное сечение открытого клапана регистрируется определителем 15 положения в регулировочном устройстве 1. Определитель 15 положения в данном варианте исполнения состоит из магнита 16, который через выступающий радиально наружу кронштейн 26 согласован с электрически настраиваемым исполнительным элементом 6 и соединен с приводным устройством 20. Тем самым магнит 16 смещается в осевом направлении параллельно упругому элементу 21, соответственно, параллельно тарелке 24 клапана, участвуя в этом таком же ходе, соответственно, перемещении, и служит в качестве контроля для данного хода. Размещенный напротив магнита 16 датчик 17 Холла составляет еще одну составную часть определителя 15 положения. Посредством датчика 17 Холла регистрируется положение, как также смещение, соответственно, ход магнита 16, и в результате этого фиксируется ход тарелки 24 клапана относительно седла 25 клапана, соответственно, в конечном счете определяя поперечное сечение клапана 2 регулирования расхода.
Rücklauf
Представленное в фиг.5 регулировочное устройство 1 в множественном исполнении встроено в разъясняемую на фиг.6 систему 10 темперирования. Приведенный в качестве примера вариант исполнения системы 10 темперирования согласно фиг.6 содержит распределительное устройство 11 с тремя регулировочными устройствами 1, которые посредством соответствующего фланца 27 смонтированы на согласованном с каждым клапане 2 регулирования расхода. Соответствующие клапаны 2 регулирования расхода встроены в распределитель 14 обратного потока. На противолежащей стороне регулировочного устройства 1, соответственно, на нижней, если рассматривать по направлению встраивания, стороне распределителя 14 обратного потока оно в каждом случае имеет соединительный патрубок 18, через который создано соединение с соответствующим контуром 3 потребителя. При этом каждый контур 3 потребителя образует соответствующий теплообменник 30. На соединительном патрубке 18 в каждом случае установлен регистратор 7 температуры, например, датчик 7b температуры обратного потока, в частности, прижат зажимом или приклеен. Посредством датчика 7b температуры обратного потока регистрируется температура T обратного потока протекающего через соответствующий контур 3 теплоносителя на стороне выхода. Датчик 7b температуры обратного потока мог бы также размещен на другом подходящем месте для регистрации соответствующей температуры обратного потока, например, непосредственно после соединительного патрубка 18 на стенке трубопровода изображенного линией контура 3 потребителя.
Vorlauf
Кроме того, система 10 темперирования имеет распределитель 13 поступающего потока. Распределитель 13 в приведенном в качестве примера варианте исполнения содержит три соединительных патрубка 28 для трех показанных контуров 3 потребителя. На каждом соединительном патрубке 28 опять же размещен регистратор 7 температуры, например, датчик 7а температуры поступающего потока, чтобы регистрировать температуру T поступающего протекающего через соответствующий контур 3 теплоносителя на стороне входа. Датчик 7а температуры поступающего потока мог бы быть размещен также на другом подходящем месте для регистрации соответствующей температуры поступающего потока, например, непосредственно после соединительного патрубка 18 на стенке трубопровода изображенного линией контура 3 потребителя.
Распределитель 13 поступающего потока соединен с распределителем 14 обратного потока трубопроводом 29, который содержит источник 4 темперирования и насос 5. С помощью насоса 5 жидкостный теплоноситель, который был нагружен или, при необходимости, охлажден тепловой энергией от источника 4 темперирования, вовлекается в циркуляцию. Протекающий теплоноситель продвигается от насоса 5 до распределителя 13 поступающего потока, там теплоноситель протекает в изображенные здесь три контура 3 потребителя, и через них возвращается в распределитель 14 обратного потока, причем соответствующее количество протекания определяется поперечным сечением протекания каждого клапана 2 регулирования расхода, которые встроены в распределитель 14 обратного потока. От распределителя 14 обратного потока объединенная там протекающая теплоносительная среда протекает опять обратно к насосу 5, соответственно, к источнику 4 темперирования.
Один из согласованных с соответствующим контуром 3 потребителя термостат 12 выдает управляющий сигнал, когда возникает потребность в темперировании. Управляющий сигнал передается от термостата 12, например, через интерфейс 9, здесь кабель, на регулировочное устройство 1. Но интерфейс 9 мог бы быть также выполнен как беспроводное соединение. Данное регулировочное устройство 1 посредством данного счетно-решающего устройства 8, в зависимости от активирующего сигнала или деактивирующего сигнала от соответствующего термостата 12 и согласованных с каждым сигналов, соответственно, данных для температуры поступающего и обратного потока, определяет соответствующее проходное поперечное сечение соответствующего клапана 2 регулирования расхода.
Встроенные в систему 10 темперирования согласно фиг.6 регулировочные устройства 1 согласно фиг.5, еще раз разъяснены на фиг.7 в блок-схеме, которая представляет компоненты системы для саморегулирования.
Rücklauf
Vorlauf
Тепло или холод от контура потребителя передаются в окружающую среду. Термостат 12, в частности, комнатный термостат в жилом помещении здания, выдает сигнал. Сигнал от термостата 12 передается на электронное устройство управления (ECU) регулировочного устройства 1. Кроме того, ECU получает сигнал о температуре, соответственно, данные, например, такие как температура T обратного потока и температура T поступающего потока. Счетно-решающее устройство 8, которое содержит ECU, предназначено для электрического управления здесь не показанного более подробно исполнительного элемента 6 регулировочного устройства 1, чтобы осуществлять ход клапана, соответственно, настраивать согласованное с определенным проходным поперечным сечением, предварительно определенное положение открытия клапана 2 регулирования расхода.
Regeldifferenz
Regeldifferenz
Ist
Vorlauf
Rücklauf
Soll
Rücklauf
Vorlauf
Проходное поперечное сечение клапана 2 регулирования расхода, соответственно, его ход рассчитывается на основе рассогласования ΔT регулирования, причем рассчитываемое рассогласование ΔT между разностью температур ΔT из зарегистрированных температуры T поступающего потока на стороне входа и температуры T обратного потока на стороне выхода, и предварительно определенной разностью (перепадом) ΔT температур получается из отношения температуры T обратного потока к температуре T поступающего потока на стороне входа.
Soll
Кроме того, регулировочное устройство 1 включает не показанные здесь дополнительно устройство регистрации времени и запоминающее устройство, которые предназначены для регистрации и запоминания длительности предшествующего или текущего активирования активирующего сигнала от термостата 12, и/или длительности деактивирования между двумя активированиями или деактивированиями, причем счетно-решающее устройство 8 с содержащимся в нем ECU предназначено для определения в переменном режиме заданной разности ΔT температур на основе длительности активирования и/или длительности деактивирования.
Альтернативные аспекты осуществления указанной подходящей техники
Далее указаны дополнительные аспекты и альтернативы регулировочного устройства 1, способа или соответствующей системы 10 темперирования и их конструктивных узлов.
Термостат 12 системы 10 темперирования, который размещен в помещении, может иметь носитель данных ввода для ввода величины, которая является типичной для задаваемой комнатной температуры, и интерфейс 9 для выдачи активирующего сигнала для по меньшей мере одного контура 3 потребителя в помещении.
Термостат 12 системы 10 темперирования может быть предназначен для срабатывания при фактической температуре в помещении за счет того, что термостат 12 выдает активирующий сигнал, пока не будет превышено допустимое отклонение между заданной комнатной температуры и фактической температурой в помещении.
Активирование согласно определению настоящего изобретения представляет собой состояние включения или приведения в действие из режима ожидания (Standby) регулировочного устройства 1 или по меньшей мере счетно-решающего устройства 8 в регулировочном устройстве 1, которое поддерживается непрерывным уровнем сигнала, и срабатывает от сигнального импульса, или от прилагаемого в форме сигнала отпирающего напряжения, соответственно, управляющего напряжения, для включения транзистора на подачу мощности, непосредственно подводимой в форме сигнала мощности от источника питания, или тому подобного. Длительность активирования согласно определению подразумевает продолжительность от начала до конца соответствующего приведения во включенное состояние, или приведения в действие из режима ожидания, соответственно, длительности приема непрерывного уровня сигнала, отпирающего напряжения, управляющего напряжения, или подачи мощности, или длительность периода между двумя сигнальными импульсами, которые воздействуют на процесс включения и процесс выключения. Деактивирование и длительность деактивирования соответственно этому представляют собой комплементарные состояние и продолжительность, в котором или, соответственно, в которых регулировочное устройство 1 не действует, или по меньшей мере не производится расчет в счетно-решающем устройстве 8 или не активируется исполнительный элемент 6.
Регулировочное устройство 1 может быть рассчитано на то, чтобы во время периода активирования выдавать рассчитанную счетно-решающим устройством 8 электрическую команду срабатывания на исполнительный элемент 6, и во время периода деактивирования не выдавать электрическую команду срабатывания или предварительно заданную электрическую команду срабатывания, которая соответствует закрытому положению клапана 2 регулирования расхода, на исполнительный элемент 6. Тем самым, в зависимости от типа исполнительного элемента 6, производится запирание контура 3 потребителя после процесса нагревания так, что предотвращается чрезмерное подведение энергии, соответственно, избыточное значения регулирования температуры.
Регулировочное устройство 1 может быть рассчитано на то, чтобы во время периода деактивирования отключать подачу электрической мощности на счетно-решающее устройство 8 и/или на регулировочное устройство 1. Тем самым в периоды деактивирования, которые, например, в летнее время могут быть протяженными, экономится электроэнергия.
Счетно-решающее устройство 8 может быть рассчитано на то, чтобы сохранять по меньшей мере одно значение предшествующего положения открытия клапана 2 регулирования расхода в запоминающем устройстве. Тем самым при активировании регулировочного устройства 1 сначала проверяется положение клапана в качестве исходной точки, которое уже было определено в ходе предыдущих длительностей нагревания, и в ходе текущей длительности нагревания используется согласование только по отклонению.
Запоминающее устройство может содержать ранее сохраненное контрольное значение для длительности активирования и/или ранее сохраненное контрольное значение для длительности деактивирования. Тем самым отрегулированная как комфортная продолжительность нагревания для достижения заданной температуры сохраняется как желательное контрольное значение, по которому направляется саморегулирование.
Запоминающее устройство может содержать ранее сохраненный диапазон значений для разности температуры. Тем самым может быть простым путем обеспечено, что рабочий режим теплообменника 30 выбирается в пределах энергосберегающего диапазона.
Запоминающее устройство может содержать ранее сохраненную параметрическую поверхность с согласованными значениями длительности активирования и/или длительности деактивирования, и предварительно заданными разностями температур для определения разности температур. Тем самым предварительно заданное универсальное регулирование может быть преобразовано с незначительной мощностью обработки.
Запоминающее устройство может содержать ранее сохраненную логику управления для расчета разности температур. Тем самым может быть достигнуто индивидуализированное регулирование.
Регулировочное устройство 1 может быть предназначено для того, чтобы изменять разность температур в зависимости от температуры поступающего потока, и/или регулировочное устройство 1 может быть рассчитано на то, чтобы изменять диапазон разности температур в зависимости от температуры поступающего потока, и/или регулировочное устройство 1 может быть ориентировано на то, чтобы принимать через интерфейс 9 дополнительные внешние сигналы с эксплуатационными параметрами из системы 10 темперирования; и счетно-решающее устройство 8 может быть рассчитано на адаптацию разности температур в зависимости от эксплуатационных параметров. Тем самым может быть обеспечено регулирование, которое посредством изменения температуры поступающего потока выявляет колебания погодных условий или времена года, и соответственно адаптирует эффективный рабочий режим или прочие ориентированные на комфорт функции, которые могут быть заданы на многофунциональном комнатном термостате, с которым связано регулирование.
В одном помещении здания могут быть размещены термостат 12 и два или более контуров 3 потребителя, соответственно, контуры нагревания или охлаждения. Тем самым можно снабжать большие помещения многочисленными смонтированными шлангами нагревания или охлаждения со стандартными диаметрами, и в сумме с меньшим сопротивлением течению, которые управляются собственными регулировочными устройствами 1, однако одним и тем же комнатным термостатом.
Термостат 12 может иметь биметаллический элемент, который срабатывает на фактическую температуру в помещении, и производит выдачу сигнала на активирование или сигнала на деактивирование. Тем самым осуществляется особенно простое, надежное и экономичное исполнение комнатного термостата без электронных и сенсорных устройств.
Активирующий сигнал или деактивирующий сигнал может представлять собой бинарный сигнал, который предусматривает включенное состояние с уровнем сигнала сверх предварительно определенного уровня, и выключенное состояние без уровня сигнала или с уровнем сигнала ниже предварительно определенного уровня. Тем самым также осуществляется особенно простое и экономичное исполнение создания сигнала и распознавание сигнала.
Термостат 12 может включать микрокомпьютер и температурный датчик 7а, 7b для регистрации фактической комнатной температуры; причем термостат 12 регистрирует и запоминает ход изменения фактической комнатной температуры во время и/или после выдачи активирующего сигнала или деактивирующего сигнала; и термостат 12 и регулировочное устройство 1 рассчитаны на то, чтобы обмениваться данными о ходе изменения фактической комнатной температуры. Тем самым осуществляется многофункциональное исполнение системы 10 темперирования, которая обеспечивает возможность адаптивного регулирования по дополнительным ориентированным на комфорт параметрам, таким как влияние характеристики кривой нагревания в зависимости от исходной и целевой температуры и/или наружной температуры, или показаний часов или тому подобного.
Активирующий сигнал или деактивирующий сигнал могут передаваться посредством беспроводных интерфейсов 9 от определенного термостата 12 к согласованному регулировочному устройству 1. Тем самым можно отказаться от кабельного соединения от комнатного термостата к регулировочному устройству 1, и сократить затраты на монтаж. Кроме того, при таком беспроводном интерфейсе 9 также обеспечивается соединение между смартфоном, планшетным персональным компьютером (PC) или тому подобным, и регулировочным устройством 1 или термостатом 12, благодаря чему создается дополнительная возможность ввода данных пользователем в систему.
Может быть определена меньшая разность температур, когда продолжительность по меньшей мере одного предшествующего активирования является большей, чем контрольное значение, или увеличенная разность температур, когда продолжительность по меньшей мере одного предшествующего активирования является меньшей, чем контрольное значение. Тем самым саморегулирование ориентируется на выявленную ранее как комфортную продолжительность для достижения заданного значения.
Разность температур может быть определена на основе хода следующих друг за другом предварительно заданных длительностях активирования. Тем самым обеспечивается возможность лучшей адаптации саморегулирования к действиям пользователя, временам года или тому подобному.
Регулировочное устройство 1 может иметь определитель 15 положения, который выполнен так, чтобы регистрировать фактическое положение исполнительного элемента 6. Тем самым обеспечивается возможность в зависимости от типа исполнительного элемента 6 выдерживать требуемое состояние заданного рабочего хода.
Определитель 15 положения может быть сформирован из магнита 16 и согласованного с магнитом 16 датчиком 17 Холла. Тем самым обеспечивается возможность точной регистрации и исполнения предварительно заданного рабочего хода.
Исполнительный элемент 6 может быть выполнен за счет различных типов актуаторов, усилие управления которыми основывается на мощности электромоторного привода, тепловом расширении, предварительном напряжении пружины или тому подобном, насколько рабочий ход может быть настраиваемым за счет срабатывания со стороны счетно-решающего устройства 8.
В обсужденных выше фигурах 5-7 были использованы далее совместно перечисленные ссылочные позиции, причем это перечисление не претендует на полноту:
1 регулировочное устройство;
2 клапан регулирования расхода;
3 контур потребителя;
4 источник темперирования;
5 насос;
6 исполнительный элемент;
7 регистратор температуры;
7a датчик температуры поступающего потока;
7b датчик температуры обратного потока;
8 счетно-решающее устройство;
9 интерфейс;
10 система темперирования;
11 распределительное устройство;
12 термостат;
13 распределитель поступающего потока;
14 распределитель обратного потока;
15 определитель положения;
16 магнит;
17 датчик Холла;
18 соединительный патрубок;
20 приводное устройство (исполнительное средство);
21 упругий элемент;
22 спиральная пружина;
23 шток клапана;
24 тарелка клапана;
25 седло клапана;
26 кронштейн;
27 фланец;
28 соединительный патрубок;
29 трубопровод;
30 теплообменник;
V
S общий подвижный участок рабочего хода;
V-min
S закрытое положение клапана регулирования расхода;
V-hydraulisch-min
S гидравлическое положение минимального открытия клапана регулирования расхода;
V-hydraulisch
S гидравлически ограниченное положение открытия клапана регулирования расхода;
Vorlauf
T температура поступающего потока протекающего теплоносителя на стороне входа;
Rücklauf
T температура обратного потока протекающего теплоносителя на стороне выхода;
Ist
ΔT разность температур;
Soll
ΔT разность (перепад) температур;
Regeldifferenz
ΔT рассогласование;
Raum-Soll
T задаваемая температура помещения;
Raum-Ist
T фактическая температура помещения