Струйный аппарат

Полезная модель относится к струйной технике в области  теплоэнергетики (гидроэлеваторам) и предназначена для регулирования температуры горячей воды в системе водяного отопления.
Полезная модель может быть использована в системах отопления многоквартирных домов и других объектов с централизованным теплоснабжением для автоматического регулирования температуры теплоносителя, подающегося в систему отопления многоквартирных домов и других объектов с централизованным теплоснабжением с целью оптимизации, рационального использования и регулирования количества потребляемой тепловой энергии.
Автоматическое регулирование температуры теплоносителя подаваемого в систему отопления многоквартирных домов и других объектов с централизованным теплоснабжением позволяет сохранять заданную потребителем температуру в многоквартирных домах и на других объектах с централизованным теплоснабжением при изменении температуры наружного окружающего воздуха. Задача по созданию эффективного устройства,  позволяющего регулировать температуру теплоносителя в системе отопления, подающем трубопроводе, обратном трубопроводе  и трубопроводе  смешанной воды, по  графику  и в зависимости от температуры наружного воздуха является актуальной в настоящее время.
Известен струйный аппарат (RU2151918С1), содержащий корпус с камерой смешения, патрубком подвода активной среды и диффузором, установленные в корпусе активное сопло и регулятор расхода активной среды, выполненный в виде дроссельной иглы, установленной с возможностью осевого перемещения в активном сопле и снабженной механизмом перемещения, содержащим приводной вал, при этом механизм перемещения дроссельной иглы представляет собой червячную или зубчатую пару, размещенную в установленном внутри активного сопла кожухе, обеспечивающем совмещение продольных осей иглы и сопла и возможность возвратно-поступательного перемещения, активное сопло выполнено с внутренним конусным участком со стороны камеры смешения и на внутреннем конусном участке активного сопла выполнены, по меньшей мере, три спиральных канавки, при этом канавки в активном сопле выполнены с уменьшающейся в направлении камеры смешения площадью сечения, на дроссельной игле выполнены спиральные канавки, а углы закручивания канавок, выполненных на активном сопле и дроссельной игле, равны и направление их закручивания совпадает.
Недостатком аналога является заклинивание зубчатой передачи вследствие попадания различных взвесей (например, ржавчины с внутренней поверхности труб), как правило, находящихся в потоке активной среды (горячей воды), что обусловливает низкую надежность устройства.
В качестве прототипа выбран струйный аппарат (RU121533U1), содержащий корпус с камерой смешения и патрубок подвода пассивной среды, патрубок подвода активной среды, диффузор, активное сопло, выполненное с внутренним конусным участком со стороны камеры смешения, регулятор расхода активной среды, выполненный в виде дроссельной иглы, установленной с возможностью осевого перемещения в активном сопле и снабженной механизмом перемещения, содержащим приводной вал, при этом механизм перемещения дроссельной иглы содержит вилку, укрепленную на приводном валу, цилиндрический штифт, укрепленный на дроссельной игле, продольная ось симметрии цилиндрического штифта перпендикулярна плоскости вилки, при этом цилиндрический штифт размещен внутри вилки.
Аппарат-прототип может принципиально использоваться для замены нерегулируемых элеваторов (без проведения сварочных работ), эксплуатируемых до сих пор в системах централизованного теплоснабжения России. Но для этого гидроэлеватора не предусмотрена возможность автоматического регулирования. Кроме того, приводной вал  выходит вверх, и установка исполнительных механизмов автоматической системы не будет отличаться компактностью.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении арсенала струйных аппаратов (гидроэлеваторов), предназначенных для замены устаревших нерегулируемых устройств, обеспечивающих также возможность автоматизации регулирования температуры теплоносителя, без проведения сварочных работ.
Технический результат – возможность простого и быстрого встраивания струйного аппарата, выполненного с возможностью регулирования (в том числе автоматического) температуры, на штатное место устаревшего гидроэлеватора.
Указанная задача решается струйным аппаратом, содержащим корпус с камерой смешения, патрубок подвода пассивной среды, патрубок подвода активной среды, диффузор, активное сопло, выполненное с внутренним конусным участком со стороны камеры смешения, регулятор расхода активной среды, выполненный в виде дроссельной иглы, установленной с возможностью осевого перемещения в активном сопле и снабженной механизмом перемещения, в котором, согласно предложению, механизм перемещения дроссельной иглы выполнен в виде рычажного механизма, связанного со штоком, связанным с внутренней полостью через уплотнение, при этом шток связан с планкой, расположенной поперёк корпуса и на которой жёстко закреплена дроссельная игла.
Целесообразно, для исключения перекосов, рычажный механизм связывать с двумя штоками, размещёнными по бокам корпуса и удерживающими планку, на которой жёстко закреплена дроссельная игла.
Рычажный механизм может быть связан со штоком мотор-редуктора (штокового линейного актуатора и т.п.).
При полной автоматизации мотор-редуктор может быть связан с программируемым контроллером, выдающим сигнал управления в зависимости от показаний датчиков температуры.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена схема автоматического струйного аппарата.
На фиг. 2 показан общий вид струйного аппарата.
На фиг. 3 показан продольный вырез струйного аппарата.
На чертежах показаны следующие элементы.
1 – камера (диффузор).
1а – конфузор.
2 – дроссельная игла.
3 – камера горячего теплоносителя.
4 – шток.
5 – планка дроссельной иглы.
6 – мотор-редуктор.
7 – верхняя планка рычажного механизма.
8 – рычаг рычажного механизма.
9 – шток мотор-редуктора.
10 – патрубок подвода пассивной среды (отработанного теплоносителя).
11 – трубка конфузора 1а.
12 – активное сопло.
13 – точка опоры рычажного механизма.
14 – уплотнение (система уплотнений).
15 – шарниры рычажного механизма.
16 – камера смешения.
17, 18 – датчики температуры.
19 – программируемый контроллер.
20 – электрические связи.
21 – точка крепления программируемого контроллера.
22 – точка опоры мотор-редуктора.
23 – шарнир крепления мотор-редуктора.
Струйный аппарат работает следующим образом.
Нагретый теплоноситель из трубопровода центрального отопления тепловой сети поступает в камеру 3 под определенным давлением.
Отработанный и остывший теплоноситель из системы отопления поступает через патрубок 10 в камеру 16 под более низким давлением в результате падения давления в системе отопления.
Из камеры 3 нагретый теплоноситель проходит через сопло 12 разделяющее камеры 3 и 16 и имеющее сужение определенной формы с небольшим отверстием для прохождения теплоносителя из камеры 3 в камеру 16.
В результате прохождения через сопло 12 теплоноситель из камеры 3 увеличивает скорость потока и попадает в конфузор №1а и через трубку конфузора 11 в диффузор 1, откуда попадает в систему отопления. В момент выхода из сопла 12 теплоноситель из тепловой сети увлекает за собой остывший теплоноситель из системы отопления камеры 16 и попадает в диффузор 1 через конфузор 1а и трубку конфузора 11, где теплоносители перемешиваются между собой и подаются в систему отопления
Эффект регулирования температуры достигается благодаря изменению проходного сечения сопла 12 посредством подвижной иглы 2 закрепленной жестко на планке 5 приводимой в движение штоком 4 закрепленном в системе уплотнений 14 исключающих выход теплоносителя из предлагаемого устройства наружу. В свою очередь шток 4 приводится в движение посредством рычажного механизма 8 имеющего подвижные шарниры 15, один из которых в точке опоры 13 жестко закреплен на корпусе предлагаемого устройства. Рычаг 8 приводится в движение планкой 7 приводимой в возвратно-поступательное движение штоком 9 от мотор - редуктора 6 закрепленного в точке опоры 22 с корпусом предлагаемого устройства через шарнир 23.
Мотор-редуктор 6, управляемый контроллером 19 через электрические связи 20, приводит в возвратно-поступательное движение шток 9. Через шарнир 15 шток 9 приводит в движение планку 7, которая через шарниры 15 передает движение 2-м рычагам 8 имеющим точки опоры 13 в определенном месте. Рычаги 8 приводят в движение штоки 4, передавая это движение игле 2 посредством планки 5.
Игла 2, управляемо перемещаясь, вперед - назад либо увеличивает, либо уменьшает проходное сечение сопла 12, в результате чего изменяется пропорция (соотношение) смешанного теплоносителя из тепловой сети и отработанного теплоносителя из системы отопления поступающего в систему отопления через конфузор 1а, трубку конфузора 11 и камеру 1.
Управление происходит посредством программируемого контроллера 19, закрепленного в близи или непосредственно на корпусе предлагаемого устройства (точка 21), получающего информацию через электрические связи 20 о температуре обратного теплоносителя со встроенного в патрубок 10  датчика температуры 18 и температуре теплоносителя подаваемого в систему отопления с датчика температуры 17 встроенного в камеру 1.
Так же имеется возможность подключения к контроллеру датчика температуры наружного воздуха, что может дать более точное регулирование параметров теплоносителя подаваемого в систему отопления.
В целом конфигурация струйного аппарата повторяет конструкцию нерегулируемого гидроэлеватора (включая месторасположение патрубков), при этом его конструкция позволяет компактно разместить все внешние исполнительные механизмы и элементы управления.