СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И/ИЛИ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ И СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И/ИЛИ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ
HEAT SUPPLY AND/OR HOT WATER SUPPLY SYSTEM OF COMPLEX CONSUMER AND HEAT SUPPLY AND/OR HOT WATER SUPPLY SYSTEM OF BUILDING, FACILITY

Группа изобретений относится к теплоснабжению, а именно к системам теплоснабжения и/или горячего водоснабжения здания, сооружения, а также комплексного потребителя тепловой энергии в виде зданий, сооружений, объединенных в архитектурно-строительные группы, микрорайоны, кварталы, поселки, города.
Из существующего уровня техники известна система водяного отопления и горячего водоснабжения, в которой решается проблема защиты трубопроводов тепловых сетей и установленных в них приборов и оборудования от разрушения и образования паровых пробок и подушек за счет установки герметичной емкости, соединенной посредством редуктора с источником сжатого воздуха с целью предотвращения падения давления в системе при остановке насоса (см., например, SU 321659 А, опубл. 19.11.1971).
Заявленная группа изобретений направлена на решение той же задачи, то есть на предотвращение нежелательных гидроударов в гидравлической системе теплоснабжения, вызывающих преждевременный износ трубопровода, а следовательно, удорожание технического обслуживания гидравлической системы, за счет обеспечения плавного повышения нагрузки на гидравлическую систему и работающий насос при плавном повышении давления жидкости в системе от нулевого значения при полном отсутствия давления и тока жидкости в системе до рабочего, т.е. задачей, на решение которой направленно настоящее изобретение, является обеспечение плавного пуска гидравлической системы с исключением возможности возникновения больших гидродинамических нагрузок на гидравлическую систему (гидроудара), а также снижение материалоемкости элементов пускового устройства, повышение безопасности и надежности системы в целом, снижение расходов на ее ремонт и эксплуатацию.
Поставленная задача в части системы теплоснабжения и/или горячего водоснабжения комплексного потребителя тепловой энергии, включающего локальные потребители в виде отдельных зданий или сооружений, объединенных, например, в архитектурно-строительные группы, микрорайон, кварталы, поселки, города, решается за счет того, что она согласно изобретению представляет собой гидравлическую систему, включающую распределительную сеть трубопроводов, сообщенных по теплоносителю с источником теплоснабжения, например котельной, тепловой электростанцией, тепловой электроцентралью, бойлерной или магистральной теплотрассой и с локальными потребителями тепловой энергии, запорную и/или запорно-регулировочную арматуру с запирающим элементом, насосное оборудование, включающее, по меньшей мере, один насос, преимущественно, с электроприводом, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидравлической системы, подключенное к трубопроводу, преимущественно, с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе насосом или насосной группой и ближайшей запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно, по теплоносителю и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе - входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.
Одним из локальных потребителей тепловой энергии в состав комплексного потребителя может быть включено промышленное предприятие, например металлургический комбинат, машиностроительный завод, судостроительные верфи, нефтеперерабатывающий завод, газовое предприятие, пищевой комбинат, хлебозавод, винно-водочный завод, мясокомбинат, молокозавод, маслозавод.
Система может включать один общественный или торговый комплексы, либо образовательное учреждение, либо, по меньшей мере, один автомобилестроительный завод и/или транспортное, автотранспортное предприятие.
В корпусе регулятора скорости открытия упомянутой арматуры могут быть размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, причем жиклер и обратный клапан могут быть выполнены конструктивно совмещенными.
Обратный клапан регулятора скорости открытия упомянутой арматуры может содержать имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом - жиклером, включающим регулирующий, предпочтительно винтовой, элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой может быть снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала.
Регулятор скорости открытия упомянутой арматуры может быть снабжен возвратным устройством, установленным на винтовом элементе жиклера и выполненным, например, в виде пружины.
Корпус регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры может содержать, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке может быть расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке может быть расположен, по крайней мере частично, шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке может быть расположен винтовой элемент жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек может быть соединен по рабочему телу с силовой камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека может быть выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки проходного сечения пропускного канала посредством винтового элемента.
Для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер может быть снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорной или запорно-регулировочной арматуры.
Гидромеханическое устройство может быть снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины, а регулятор скорости открытия упомянутой арматуры может быть снабжен возвратным устройством, связанным с обратным клапаном и/или жиклером и выполненным, например, в виде пружины.
Силовая камера может быть снабжена герметичной упругой мембраной, разделяющей корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек, причем мембрана может быть выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры может быть выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.
Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может быть выполнена с имеющим шпиндель запирающим органом, а передаточный механизм может состоять, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент - шток передаточного механизма через предохранительную накладку может быть соединен с мембраной силовой камеры, а второй элемент может быть соединен с запирающим органом запорно-регулировочной арматуры, предпочтительно, через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней.
Первый и второй элементы передаточного механизма могут быть выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым может быть выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента, причем второй элемент передаточного механизма может быть выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов - полностью открытой.
Силовая камера может быть снабжена поршнем, разделяющим корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек и выполненным с возможностью перемещения в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры может быть выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.
Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может представлять собой кран, например, шаровой.
Передаточный механизм, взаимодействующий с запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, может быть выполнен в виде рычага или кривошипного механизма, или зубчатой рейки.
Максимальная пропускная способность обратного клапана регулятора скорости открывания упомянутой арматуры, по меньшей мере, в два раза может превышать максимальную пропускную способность жиклера.
Поставленная задача в части системы теплоснабжения и/или горячего водоснабжения здания, сооружения, решается за счет того, что она представляет собой гидравлическую систему, включающую подсоединенный к распределительной сети или к бойлерной, по меньшей мере, один ввод трубопровода с жидким теплоносителем, предпочтительно горячей водой, трубопровод, сообщенный по теплоносителю с системой труб внутренней разводки, снабженной, по меньшей мере, одним обогревательным прибором, преимущественно батареей радиаторного или радиаторно-конвекционного типа, запорно-регулировочную арматуру с запирающим элементом, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидравлической системы, подключенное к трубопроводу, преимущественно, с напорной стороны на участке перед запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно по воде, и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе - входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.
В корпусе регулятора скорости открытия упомянутой арматуры могут быть размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, выполненные конструктивно совмещенными, и возвратное устройство, при этом обратный клапан может содержать имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом - жиклером, включающим регулирующий, предпочтительно винтовой, элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере частичного, перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой может быть снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала, а возвратное устройство может быть установлено на винтовом элементе жиклера и выполнено, например, в виде пружины.
Корпус регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры может содержать, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке может быть расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке может быть расположен, по крайней мере частично, шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке может быть расположен винтовой элемент жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек может быть соединен по рабочему телу с силовой камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека может быть выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки проходного сечения пропускного канала посредством винтового элемента.
Для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер может быть снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорной или запорно-регулировочной арматуры.
Силовая камера гидромеханического привода может быть снабжена герметичной упругой мембраной, разделяющей корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек, причем мембрана может быть выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры может быть выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.
Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может быть выполнена с имеющим шпиндель запирающим органом, а передаточный механизм может состоять, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент - шток передаточного механизма может быть соединен через предохранительную накладку с мембраной силовой камеры, а второй элемент может быть соединен с запирающим органом запорно-регулировочной арматуры, предпочтительно, через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней, при этом гидромеханическое устройство может быть снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины.
Первый и второй элементы передаточного механизма могут быть выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым может быть выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента, причем второй элемент передаточного механизма может быть выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов будет соответствовать, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов - полностью открытой.
Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может представлять собой кран, например шаровой, а взаимодействующий с ней передаточный механизм может быть выполнен в виде рычага или кривошипного механизма, или зубчатой рейки.
Максимальная пропускная способность обратного клапана регулятора скорости открывания упомянутой арматуры, по меньшей мере, в два раза может превышать максимальную пропускную способность жиклера.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной группы изобретений, является обеспечение безопасности и снижение энергозатрат при эксплуатации систем теплоснабжения и/или горячего водоснабжения, а также повышение долговечности и надежности работы, снижение затрат на ремонт и обслуживание вследствие снижения нагрузки на элементы гидравлической системы - запорную арматуру, трубопроводы и на электродвигатель насоса, что достигается разработанным в изобретении сочетанием существенных признаков, создающих совокупный положительный эффект, превышающий сумму входящих эффектов от отдельных элементов изобретения, а именно принятое в изобретении расположение сообщенного с трубопроводом по рабочему телу или рабочей среде предложенного устройства на участке между насосом и запорно-регулировочной арматурой, позволяет включать насос и осуществлять набор оборотов, близких к рабочим при закрытой арматуре, что снижает энергозатраты при запуске электродвигателя насоса, а последовательность расположения и предложенные конструктивные решения регулятора скорости открытия и гидромеханического привода арматуры обеспечивают, с одной стороны, автоматически достигаемую плавность открытия задвижки и включения гидравлической системы, а, с другой стороны, обеспечивают быстрый сброс давления в устройстве и отключение системы при выключении двигателя. Последнее достигается за счет предложенного в изобретении регулируемого соотношения пропускной способности впускного жиклера и обратного клапана гидромеханического устройства для плавной нагрузки гидравлической системы, а также за счет выполнения разделительной мембраны упруго-податливой, установленной в жесткой мембранной камере, что обеспечивает плавное движение передаточного механизма гидромеханического привода в режиме открывания задвижки и более быстрое, но также плавное закрывание, усиленное срабатывающей в режиме обратного хода за счет дополнительной энергии пружинного усилителя хода. Это создает в совокупности необходимую плавность и регулируемую быстроту работы устройства, а также экономичность, возможность как автономной, так и совместной с другими устройствами работы в гидравлической системе теплоснабжения и/или горячего водоснабжения.
Технические решения иллюстрируются чертежами, на которых представлен частный случай выполнения систем теплоснабжения и/или горячего водоснабжения здания, сооружения, а также комплексного потребителя, не охватывающий и, тем более, не ограничивающий весь объем притязаний данного решения.
На фиг.1 изображено включенное в системы теплоснабжения и/или горячего водоснабжения здания, сооружения, а также комплексного потребителя гидромеханическое устройство с силовой камерой, снабженной мембраной, соединенное с трубопроводом (рабочее тело или рабочая среда не показаны);
на фиг.2 изображено включенное в системы теплоснабжения и/или горячего водоснабжения здания, сооружения, а также комплексного потребителя гидромеханическое устройство с силовой камерой, снабженной поршнем, соединенное с трубопроводом (рабочее тело или рабочая среда не показаны);
на фиг.3 представлен регулятор скорости гидромеханического устройства открытия запорно-регулировочной арматуры с выкрученной заглушкой;
на фиг.4 изображена силовая камера гидромеханического устройства;
на фиг.5 дано гидромеханическое устройство в начале процесса открытия арматуры - двигатель насоса в фазе выхода из холостого хода на рабочие обороты;
на фиг.6 показано гидромеханическое устройство с полностью открытой запорно-регулировочной арматурой - двигатель в фазе работы на полную мощность;
на фиг.7 изображено гидромеханическое устройство после окончания воздействия давления - при выключенном двигателе;
на фиг.8 - то же гидромеханическое устройство в варианте выполнения с промежуточным (дополнительным) рабочим телом;
на фиг.9 - то же гидромеханическое устройство в варианте выполнения с несколькими промежуточными (дополнительными) рабочими телами;
на фиг.10 дан вариант выполнения гидромеханического устройства с передаточным механизмом в виде зубчатых рейки и колеса;
на фиг.11 представлена замкнутая гидравлическая система теплоснабжения и/или горячего водоснабжения здания с гидромеханическим устройством и вихревым теплогенератором;
на фиг.12 дана принципиальная схема гидравлической системы горячего водоснабжения с гидромеханическим устройством;
на фиг.13 представлены графики зависимостей силы тока и давления рабочего двигателя от расхода рабочей среды или рабочего тела.
Система теплоснабжения и/или горячего водоснабжения комплексного потребителя тепловой энергии представляет собой гидравлическую систему 1, которая включает распределительную сеть (на чертежах условно не показана) трубопроводов, сообщенных по теплоносителю с источником теплоснабжения и с локальными потребителями тепловой энергии. Источником теплоснабжения может служить, например, котельная, тепловая электростанция, тепловая электроцентраль, бойлерная или магистральная теплотрасса. Локальные потребители представляют собой отдельные здания или сооружения, объединенные, например, в архитектурно-строительные группы, микрорайон, кварталы, поселок, город.
Система теплоснабжения и/или горячего водоснабжения здания, сооружения, представляет собой гидравлическую систему 1, которая включает подсоединенный к распределительной сети или к бойлерной, по меньшей мере, один ввод трубопровода с жидким теплоносителем, предпочтительно горячей водой, трубопровод, сообщенный по теплоносителю с системой труб внутренней разводки, снабженной, по меньшей мере, одним обогревательным прибором. Обогревательным прибором может служить батарея радиаторного или радиаторно-конвекционного типа.
Гидравлическая система 1 оснащена связанным с источником теплоснабжения и/или горячего водоснабжения насосным оборудованием, включающим, по меньшей мере, один насос 2, преимущественно, с электроприводом, запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 3 с запирающим элементом, а также, по меньшей мере, одним гидромеханическим устройством 4 плавной нагрузки гидравлической системы 1, подключенным к трубопроводу 5. Гидромеханическое устройство подключено с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе 5 насосом 2 и запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 3. Оно сообщено с трубопроводом 5 по рабочему телу 6, преимущественно по теплоносителю. Гидромеханическое устройство 4 включает последовательно соединенные между собой входной патрубок 7, регулятор 8 скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3 и передачи нагрузки на гидравлическую систему 1 с обратным клапаном 9 и жиклером 10, а также гидромеханический привод 11. Подключение к трубопроводу 5 гидромеханического устройства 4 выполнено двойным: на входе входным патрубком 7 оно сообщено с трубопроводом 5 по рабочему телу 6, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом 11 с запирающим элементом (на чертежах не показан) запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3. Гидромеханический привод 11 включает силовую камеру 12 и передаточный механизм 13. Передаточный механизм 13 выполнен подвижным и соединенным с силовой камерой 12 по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток» в зависимости от выполнения силовой камеры 12. Передаточный механизм 13 подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры 3 с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.
Регулятор 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 3 может быть сообщен с силовой камерой 12 как по рабочему телу 6, то есть по теплоносителю, так и по промежуточному (дополнительному) рабочему телу 14 или нескольким телам, жидким и/или газообразным. В качестве промежуточного (дополнительного) рабочего тела 14 может быть использован гель. При использовании несколько рабочих тел на участке между регулятором скорости и силовой камерой может быть использовано устройство или устройства известных конструкций, препятствующих смешению рабочих тел между собой.
Регулятор 8 скорости открытия упомянутой арматуры 3 включает корпус 15, в котором размещены обратный клапан 9 и жиклер 10, причем жиклер 10 и обратный клапан 9 выполнены конструктивно совмещенными. Обратный клапан 9 содержит шток 16, имеющий пропускной канал 17 с выходными отверстиями 18. На одном конце штока 16 выполнена заслонка 19, а на другом - жиклер 10. Жиклер 10 представляет собой регулирующий винтовой элемент 20, введенный в пропускной канал 17 штока 16 обратного клапана 9. Винтовой элемент 20 выполнен с возможностью перекрытия проходного сечения пропускного канала 17 - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы 21 жиклера 10, которой снабжен винтовой элемент 20. Эта калибровка достигается путем изменения положения иглы 21 жиклера 10 относительно пропускного канала 17. На винтовом элементе 20 жиклера 10 установлено возвратное устройство в виде пружины 22. Корпус 15 регулятора 8 скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3 содержит три отсека. В первом отсеке 23 расположена заслонка 19 обратного клапана 9 с выполненным в ней входным отверстием 24 пропускного канала 17. Во втором отсеке 25 расположен шток 16 обратного клапана 9 и выходные отверстия 18 пропускного канала 17. В третьем отсеке 26 расположен винтовой элемент 20 жиклера 10 и возвратное устройство регулятора 8 скорости открытия (пружина 22). Второй отсек 25 соединен по рабочему телу 6 с силовой камерой 12. Жиклер 10 снабжен устройством калибровки. Для этого в третьем отсеке 26 выполнено отверстие 27, закрытое винтовой заглушкой 28, что позволяет регулировать вручную с внешней стороны корпуса 15 регулятора 8 скорости открытия запорной или запорно-регулировочной арматуры 3 проходное сечение пропускного канала 17 - пропускное отверстие посредством винтового элемента 20.
Силовая камера 12 представляет собой корпус 29, снабженный герметичной упругой мембраной 30, разделяющей его на два отсека. Заполняемый рабочим телом 6 отсек 31 изменяет свой рабочий объем, поскольку регулируемо возвратно наполняется жидким рабочим телом 6 при возрастании давления в трубопроводе. Другой отсек - незаполняемый рабочим телом 6 отсек 32. Мембрана 30 выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека 31, так и в сторону незаполняемого отсека 32. В незаполняемом отсеке 32 выполнено отверстие 33 с закрепленной в нем направляющей втулкой 34, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма 13.
В другом варианте исполнения (фиг.2) силовая камера 12 представляет собой корпус 28 в виде цилиндра, снабженный поршнем 35, разделяющим его на упомянутый заполняемый рабочим телом 6 отсек 31 с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек 32. Поршень 35 выполнен с возможностью перемещения в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека 31, так и в сторону незаполняемого отсека 32 силовой камеры 12. В незаполняемом отсеке 32 силовой камеры 12 выполнено отверстие 33 с закрепленной в нем направляющей втулкой 34, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма 13.
Передаточный механизм 13 состоит из двух элементов. Первый элемент 36 - шток передаточного механизма 13 соединен через предохранительную накладку 37 с мембраной 30 в варианте выполнения силовой камеры 12 с мембраной или с поршнем 35 - в другом варианте выполнения силовой камеры 12. Второй элемент 38 соединен с запирающим органом запорно-регулировочной арматуры 3, предпочтительно, через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней. Первый 36 и второй 38 элементы передаточного механизма 13 выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например шарнирно. Во втором элементе 38 в месте соединения его с первым элементов 36 выполнено отверстие 39, внутри которого расположен штифт 40, соединяющий оба указанных элемента. Второй элемент 38 передаточного механизма 13 выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов - полностью открытой.
Гидромеханический привод 11 в предпочтительном варианте выполнения снабжен возвратным устройством в виде пружины 41, установленной на втором элементе 38 - штоке передаточного механизма 13 и связанной либо с передаточным механизмом 13, либо с мембраной 30 или с поршнем 35 силовой камеры 12.
Запорная и/или запорно-регулировочная арматура 3 представляет собой шаровой кран (на чертеже не показано). Передаточный механизм 13, взаимодействующий с ней, может быть выполнен в виде рычага или кривошипного механизма. Либо первый элемент 34 передаточного механизма может быть выполнен в виде зубчатой рейки 42, а второй элемент 36 - в виде зубчатого колеса 43, связанного с запорно-регулировочной арматурой 3 (фиг.10).
Максимальная пропускная способность обратного клапана 9 регулятора 8 скорости открывания упомянутой арматуры 3, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера 10.
Работу гидравлической системы 1 теплоснабжения и/или горячего водоснабжения, оснащенной гидромеханическим устройством 1 для плавной нагрузки гидравлической системы, в общем виде можно описать следующим образом.
Включают насос 2, сообщенный с одной стороны с источником жидкости, а с другой с автоматическим гидромеханическим устройством 4. Пуск электродвигателя 44 насоса 2 осуществляют в два этапа. На первом этапе при закрытой запорно-регулировочной арматуре 3 двигатель работает, предпочтительно, на холостых или близких к ним оборотах, не перекачивая объем теплоносителя гидравлической системы 1, а нагнетая ее в регулятор 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 3, который присоединен к трубопроводу 5 на участке между насосом 2 и запорно-регулировочной арматурой 3. Рабочее тело 6, теплоноситель, проходя через жиклер 10 регулятора 8 скорости открытия запорно-регулировочной арматуры 3, попадает в силовую камеру 12. В процессе наполнения силовой камеры 12 рабочее тело 6 начинает воздействовать на мембрану 30, постепенно деформируя ее, или на поршень 35, постепенно перемещая его. Мембрана 30 (поршень 35), деформируясь (перемещаясь), приводит в движение первый элемент 36 передаточного механизма 13, движущийся поступательно пропорционально деформации мембраны 30 (перемещению поршня 35). Первый элемент 36, перемещаясь, преодолевает усилие возвратного устройства в виде пружины 41 гидромеханического привода 11. С помощью второго элемента 38 передаточного механизма 13, связанного с первым элементом 36, поступательное движение преобразуется в движение запирающего органа арматуры 3, направленное на постепенное открытие арматуры в течение определенного промежутка времени. Перед эксплуатацией трубопровода 5 жиклер 10 регулятора 8 скорости настраивают таким образом, чтобы обеспечить необходимый временной интервал от начала пуска двигателя насоса при закрытой арматуре 3 до полного открытия арматуры 3. Этот интервал находится в пределах от 1 до 30 с. После остановки электродвигателя 44 и уменьшения давления в трубопроводе 5 рабочее тело 6 вытесняют из силовой камеры 12 через открываемый под действием давления пружины 41 обратный клапан 9 регулятора 8 скорости открытия упомянутой арматуры 3. Открытие обратного клапана 9 обеспечивается усилием, создаваемым возвратным устройством (пружиной 41) гидромеханического привода 11, которое превосходит усилие, создаваемое возвратным устройством (пружиной 22) обратного клапана 9. Максимальная пропускная способность обратного клапана 9, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера 10.
Работу замкнутой гидравлической системы теплоснабжения здания, например, оснащенной вихревым теплогенератором, выполняют следующим образом (фиг.11).
Данная гидравлическая система 1 содержит насос 2, электродвигатель 44 насоса 2, например, марки А200М2Ж2 в составе элекронасосного агрегата КМ 100-65-250, гидромеханическое устройство 4, расширительный бак 45, вихревой теплогенератор 46, например, аналогичный конструкции вихревого теплогенератора ВТГ-37-IV, устройство которого известно из патента RU 2129689 С2, 27.04.1999, теплообменник 47, температурный датчик 48, шкаф 49 автоматического управления пуском электродвигателя 44.
Характеристики двигателя:
- Мощность 37 кВт;
- Напряжение 380 В;
- Номинальный ток 70 А.
В момент, когда электродвигатель 44 отключен или находится в «спящем режиме», запорно-регулировочная арматура 3 находится в закрытом положении, а рабочее тело 6 (теплоноситель) гидравлической системы 1 не циркулирует по ней.
3
При понижении температуры ниже определенной отметки срабатывает температурный датчик 48, который непрерывно подает сигнал на шкаф 49 автоматического управления, подающий питание на электродвигатель 44, соединенный с насосом 2 в моноблок. После запуска электродвигатель 44 первое время перемещает рабочее тело 6 в своем малом объеме, вследствие чего в течение некоторого времени работает на холостых оборотах, а расход жидкости Q - объем, перекачиваемый насосом 2, практически равен нулю. На выходе насоса 2 и на участке перед запорно-регулировочной арматурой 5 давление возрастает. Через регулятор 8 скорости открытия с обратным клапаном 9 давление передается в силовую камеру 12. Поскольку калибруемое отверстие, регулируемое иглой 21, исходя из необходимой скорости нагружения электродвигателя 44 обеспечивает прохождение малого количества жидкости в силовую камеру 12, то силовая камера 12 наполняется медленно (в течение некоторого промежутка времени), после чего под действием давления жидкости - рабочего тела 6 мембрана прогибается и сообщает первому элементу 36 передаточного механизма 13 поступательное движение. Первый элемент 36, в свою очередь, воздействуя на второй элемент 38 передаточного механизма 13, сообщает ему вращательное движение и плавно поворачивает второй элемент на угол около 90°, открывая запорно-регулировочную арматуру 3 и постепенно увеличивая расход Q от 0 до 100 м/ч.
3
С увеличением пропускного сечения трубопровода 5 и, следовательно, расхода Q увеличивается нагрузка на электродвигатель 44, а сила тока от его начального значения 10-12 А, соответствующего холостому ходу, возрастает до своего номинального значения, например 70 А, при Q=100 м/ч.
Причем, предпочтительно, калибруемое отверстие регулятора 8 скорости открытия арматуры 3 регулируют таким образом, что величина силы тока в зависимости от расхода жидкости изменяется по линейному закону.
По достижении значения необходимой температуры по сигналу датчика 48 на шкаф 49 автоматического управления прекращается подача питания на электродвигатель 44 и он отключается. Давление на выходе насоса 2 и участке от него до запорно-регулировочной арматуры 3 падает, а мембрана 30 (поршень 35) под действием упругой силы распрямляющейся сжатой пружины 41 возвращается в исходное положение. Передаточный механизм 13, связанный с запорно-регулировочной арматурой 3, перекрывает рабочее сечение трубопровода 5. После этого гидромеханическое устройство 4 и гидравлическая система 1 возвращаются в первоначальное состояние и готовы к очередному пуску при понижении температуры и срабатывании датчика 48.
Предложенное устройство обладает большой степенью универсальности и может работать в следующих диапазонах его характеристик:
3
- диапазон расхода жидкости при регулировании нагрузки находится в пределах от 0,1 до 250 м/ч включительно;
- давление на входе регулятора скорости может быть в пределах от 0,5 до 10 атм включительно;
- рабочее сечение трубопровода и/или запорно-регулировочной арматуры от 20 до 120 мм и более;
- время полного открытия закрытой запорно-регулировочной арматуры от 1 до 30 секунд и более.
Устройство с одной и той же конфигурацией может работать в гидравлических системах с электронасосными агрегатами мощностью от 0,5 до 75 кВт.