DK164613B - Fremgangsmaade og kredsloeb til styring af et sanitaert blandingsbatteri, hvortil ledes koldt og varmt vand - Google Patents

Description

DK 164613 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til styring af et blandingsbatteri, hvortil ledes koldt og varmt vand, hvorved der tilvejebringes en temperaturstyring ved en sammenligning mellem blandingsvandets kontinuerligt målte aktuelle tempe-5 ratur og en forud indstillet referencetemperatur, idet der ved afvigelser mellem den aktuelle temperatur og referencetemperaturen elektronisk tilvejebringes en første indstillingsstørrelse og deraf mindst to særskilte indstillingsstørrelser, som kan ændres med tiden.

10 Til brug i husholdning og i sanitære anlæg er termo statstyrede blandingsbatterier kendte, idet man i sådanne batterier lader et styrestempel forskydes i aksial retning af et udvidelseselement, hvorved der ved modsat rettede bevægelser tilvejebringes en styring af indføringen af varmt 15 vand og koldt vand i batterihuset. Temperaturen i blandingsvandet forud indstilles ved begrænsning af udvidelseselementets udvidelsesvej ved betjening af et indstillingsgreb med skala udefra. Styring af vandmængden tilvejebringes uafhængigt ved et udefra drejeligt håndtag eller drejeligt indstil-20 lingsgreb, hvormed varmtvands- og koldtvandsindføringen fælles kan åbnes eller lukkes. Ulemperne ved sådanne indretninger er træghed i styringssystemet og deraf følgende sty-ringsunøj agtighed.

I DE offentliggørelsesskrift nr. 2.836.698 er omtalt, 25 hvorledes man, ved ændring af et elektronisk modul, ud fra kendte vandarmaturer med magnetventiler til automatisk styring af vandgennemstrømningen, søger at frembringe termostatisk styrbare armaturer. Der er imidlertid den væsentlige ulempe ved de magnetventiler, som skal anvendes hertil, at 3 0 der opstår en kontinuerlig udvikling af støj på grund af ventilens pulserende drift, som afstedskommes af den kontinuerlige styring af ventilstillingen. Ifølge det nævnte offentliggørelsesskrift føres fejlsignalet, svarende til forskellen mellem referenceværdien og den aktuelle værdi af 35 temperaturen til en ren proportionalt arbejdende forstærker, hvorved opstår den ulempe, at langsomme ændringer af tempe- 2

DK 164613 B

raturens aktuelle værdi ikke udjævnes, eftersom det herved tilvejebragte fejlsignal er et meget lille signal på grund af den ringe forskel. Sådanne langsomme temperaturændringer kan optræde ved blandingsbatterier ved f.eks. en langsom 5 sænkning eller stigning af fremløbstemperaturen eller ved langsomme opvarmninger og afkølinger af ventilblokkens metalliske dele. Herved opstår en blivende styringsafvigelse, og en nøjagtig temperaturregulering efter gradtallet forhindres. Yderligere er det en ulempe, at hurtige ændringer 10 af de aktuelle størrelser for temperaturen ikke udjævnes, hvilket kan medføre svingninger i styringen. I husholdningsledningsnet, f.eks. i boligblokke, kan dette, som følge af anvendelsen af trykspuleindretninger og gennemstrømningsvarmeovne medføre kraftige trykstød i ledningssystemet.

15 Som følge heraf kan den aktuelle temperatur i blan dingsventilen svinge på tilsvarende måde. På grund af styringssystemets træghed kan sådanne trykstød først modvirkes efter en vis forsinkelse. På dette tidspunkt kan trykforstyrrelsen imidlertid allerede være forsvundet. Følgen heraf er 20 en overregulering, dvs. at styrings indretningen i dette tilfælde forstærker virkningen fra en trykforstyrrelse, i stedet for at imødegå den.

I øvrigt forbliver, trods kendte delingstrin og en impulsaddition den samlede gennemstrømningsmængde ikke kon-25 stant ved ændringer i blandingsforholdet.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde til fuldautomatisk og elektronisk styring af blandingsarmaturer, hvormed der kan tilvejebringes en funktionssikker, nøjagtig og hurtig tempera-30 tur- og mængdestyring på simpel vis, idet der kan realiseres såvel en temperaturregulering som en konstant styring af gennemstrømningsmængden uden at dette indskrænkes til en bestemt ventiltype.

Det angivne formål opnås med en fremgangsmåde af den 35 indledningsvis omhandlede art, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved de i krav l's kendetegnende del angivne 3

DK 164613 B

foranstaltninger.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes en første indstillingsværdi, som er et proportionalt over tiden både integralt og differentialt dannet indstillingssignal, som virker ved 5 den elektromekaniske indstilling af en af vandtilledningerne, og ved dannelsen af differensen mellem en første indstillingsstørrelse og en anden indstillingsstørrelse, som er proportional med en forud udpeget samlet gennemstrømnings-mængde dannes yderligere et indstillingssignal til indstil-10 ling af den anden vandtilledning, og at der ved dannelsen af de to indstillingssignaler medindregnes en faktor, som er proportional med den forud udpegede samlede gennemstrømningsmængde.

Ved den ved opfindelsen tilvejebragte fremgangsmåde 15 er det muligt at tilvejebringe såvel en temperaturstyring som en styring af en konstant gennemstrømningsmængde uden indskrænkning til en bestemt ventiltype. Som indstillingsorgan kan her fortrinsvis anvendes en lille jævnstrøms- eller stepmotor. De ved den kendte teknik omtalte ulemper kan ved 20 opfindelsen fjernes ved indsættelsen af en I- og en D-regu-latordel. En parallel med forstærkeren liggende integrator integrerer fejlsignalet i overensstemmelse med fortegnet over tiden, hvorved tilvejebringes en styringsdel, som kan modvirke temperaturdriften. Styringsafvigelser, som optræder 25 gennem længere tid, opsummeres herved over tiden, og når efter en tids forløb en sådan højde, at driften kan modvirkes. På den anden side kan de hurtige ændringer af den aktuelle værdi, som følge af D-regulatordelen, ved undersøgelse af signalets stigningshastighed, imødegås. Dvs., at 30 ved D-delen kan ændringer af springkarakter allerede ved begyndelsen af deres opståen erkendes og kan modvirkes ved reguleringen. Ved anvendelse af en PID-regulator i den samlede opbygning af det elektronisk styrede blandingsarmatur opnås en regulering som nøje fastholder temperaturen med en 35 konstant gennemstrømningsmængde.

Ved den ved opfindelsen tilvejebragte fremgangsmåde 4

DK 164613 B

opnås yderligere den fordel, ud fra styringssignalet, som normalt kun overføres til et indstillingsorgan, at tilvejebringe modsat rettede signaler til to indstillingsorganer.

Dvs., at når indstillingsorganet for varmtvandsgrenen åbnes 5 mere, skal indstillingsorganet for koldtvandsgrenen samtidigt lukkes yderligere, og omvendt, og dette skal udøves med en samtidig fastholdelse af den samlede gennemstrømningsmængde.

Dette opnås principielt derved, at det fra PID-regu-latoren kommende signal, som skal betragtes som mål for den 10 samlede indstilling af et enkelt styringsorgan hvad angår varmere og koldere vand, først multipliceres med den indstillede gennemstrømningsmængde, hvorefter produktet af indstillingsstørrelsen Xw og en størrelse QGes, som er proportional med gennemstrømningsmængden, ledes til varmtvandsventilens 15 indstillingsled. Indstillingsledet for varmtvandsgrenen styres derved, at der i et subtraktionsled ved subtraktion indstilles en fast maksimal værdi, som modsvarer det maksimalt mulige indstillingssignal. På denne måde tilvejebringes et indstillingssignal, som er modsat rettet det oprin-20 delige indstillingssignal. Stiger Xrø tilvejebringes et mindre signal X^, og omvendt. Det på denne måde tilvejebragte indstillingssignal multipliceres i et efterfølgende multipli-ceringsled med størrelsen QGes, soin er proportional med gennemstrømningsmængden. Herved tilvejebringes to indstil-25 lingssignaler Xw og X^, som forløber indbyrdes modsat rettet, idet de dog begge er sammenknyttet med en fælles faktor, som er er proportional med gennemstrømningsmængden.

Det ved opfindelsen tilvejebragte kredsløb til styring af et sanitært blandingsbatteri med en ventil til henholdsvis 30 koldt- og varmtvandstilledning og kontinuerlig regulering af blandingsvandstemperaturen til gennemførelse af den ovenfor omtalte fremgangsmåde, er karakteristisk ved, at der er tilvejebragt en styrekreds til regulering af temperaturen i blandingsvandet, idet gennemstrømningsmængden af blandings-35 vandet holdes konstant, med hvilken styrekreds der efter sammenligning af den i blandingsvandet målte aktuelle tem- 5

DK 164613 B

peratur med den forud indstillede referencetemperatur over en PID-regulator afledes mindst to indstillingssignaler til påvirkning af mindst to elektromekaniske ventildrev, og et af indstillingssignalerne kan ved subtraktion udledes fra 5 en størrelse, som er proportional med den forud indstillede gennemstrømningsmængde.

Herved åbnes og lukkes koldt- og varmtvandsventilerne elektromekanisk i tilknytning til en enkelt temperaturmåling af blandingsvandet, idet det undgås at foretage en bestem-10 melse af gennemstrømningsmængden. Blandingsvandets gennemstrømningsmængde holdes i tilknytning hertil konstant. Samtidig er det muligt at forudindstille en bestemt tilførselsmængde, hvorefter den til styring af temperaturen tilvejebragte styringskreds, efter opnåelse af den udpegede tilfør-15 selsmængde, automatisk udkobles.

Temperaturmålingen kan i tilknytning hertil foretages ved en i blandingskammeret placeret sensor. Det må foretrækkes, at det er temperaturen ved blandingskammerets udgang, som måles, for således at udelukke unøjagtigheder fra util-20 strækkelig blanding af vandstrømmene.

Ved realiseringen af den ved opfindelsen tilvejebragte elektroniske styring er en ventil til henholdsvis koldtvand-og varmtvandtilførsien nødvendig, hvilke ventiler drives elektromekanisk. De elektromekaniske drev til de to ventiler 25 kan være elektromotorer, som f.eks. stepmotorer, jævnstrømseller vekselstrømsmotorer. Ligeledes kunne der anvendes magnetventiler, hvormed tilvejebringes en analog indstilling af åbningsvinklen. Også magnetventiler, som drives ved et indstilleligt impuls-pauseforhold, hvorved tilvejebringes 30 en quasi-analog driftsform, eller hydraulisk drivkraft kunne tilvejebringes i tilknytning hertil.

Ventilerne kan tilvejebringes ved flere på hinanden placerede keramikskiver. Sådanne drejeskiveventiler, som kan drives elektromekanisk, er eksempelvis nævnt i tysk 35 offentliggørelsesskrift 3.041.979.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under

DK 164613 B

6 henvisning til tegningen, hvorpå: fig. 1 er et styringskredsløb til udøvelse af den ved opfindelsen tilvejebragte fremgangsmåde, fig. 2 er en betj eningstavle til styring af koblings-5 indretningen.

Den i fig. 1 anskueliggjorte udførelsesform af opfindelsen er tilvejebragt med en ventil 1 og 2 henholdsvis til koldtvands- og varmtvandstilførsien, hvilke ventiler drives af elektromotorerne 3 og 4. Den i blandekammeret 5 målte 10 aktuelle temperatur og den ved 6 indstillede forud udpegede temperatur sammenlignes i subtraktionskredsen 7. I en pro-portional-integral-differential-styrekreds (PID-styrekreds) 8 tilvejebringes ud fra styringsafvigelsen indstillingsværdien til indstilling af ventilen 1. Indstillingsværdien 15 a2 tilvejebringes fra indstillingsværdien og et med den samlede gennerastrømningsmængde Qges proportionalt indstillingssignal ages på udgangen af subtraktionskredsen 9. Gennemstrømningsmængden af koldt og varmt vand er som bekendt ikke alene afhængig af åbningsvinklerne i ventilerne 1 og 20 2, men også af.trykforskellen på indgangs- og opstemnings- trykket på ventiludløbet. Der gås her ud fra, at indgangstrykket er tidsmæssigt konstant. Der tages hensyn til den absolutte størrelse af trykket gennem indstillelige faktorer og adskilt for henholdsvis varmtvands- og koldtvandsgrenen.' 25 Ud fra disse i styrekredsen registrerede og tidsmæs sigt variable indstillingstørrelser og a2 tilvejebringes over funktionsgiverkredse 10 og 11 gennemstrømningsdelmængder Qai og Qa2, som er proportionale med indstillingsstørrelserne. Udgangene på funktionsgiverkredsene føres til en in-30 tegrationskreds 12 hvormed så kan tilvejebringes registrering af den samlede øjeblikkelige tilførte mængde ud fra gennemstrømningsdelmængderne Qai og Q«2 · Forbundet med integrationskredsen 12 er tilvejebragt en komparationskreds 13, hvormed tilvejebringes en sammenligning af den øjeblikkelige, 35 samlede tilførte mængde og den ved 14 forud indstillede samlede tilførte mængde. Er den forud indstillede tilførte 7

DK 164613 B

mængde nået, kan styrekredsen til registrering af indstillingsværdier, over en afbryderkreds 15, afbrydes gennem afbryderne 16 og 17.

Ifølge en særlig udførelsesform af opfindelsen ak-5 tiveres integrationskredsen 12 ved en start-stop-flip-flop 18. Samtidig kan så styrekredsen til registrering af indstillingsværdier indkobles over komparationskredsen 13. Er styrekredsen afbrudt efter opnåelse af den forud udpegede tilførselsmængde, standses integrationskredsen 12 ved flip-10 -flop'en 18.

Den ved opfindelsen tilvejebragte styreindretning er tilvejebragt med en simpel og til husholdsningsformål egnet betjeningsindretning, således som eksempelvis anskueliggjort i fig. 2. Ved at påvirke tasterne "auf" og "zu" igangsættes 15 registreringen af indstillingsstørrelserne. Temperaturen kan så ved påvirkning af tasten "Temp'* og "+" henholdsvis modsvarende indstilles højt eller lavt. På tilsvarende måde tilvejebringes indstillingen af gennemstrømningsmængden.

Skal der undtagelsesvis tilvejebringes meget høje tempera-20 turer, påvirkes tasten "++". Tasten "Max" er tilvejebragt til maksimal samlet tilførselsmængde, f.eks. til et karbad.

Ved aktivering af tasten "pause" kan tilvejebringes en afbrydelse af en pågående tilstrømningsproces.

Mellem tasterne "Temp" og "Menge" er tilvejebragt et 25 digitalt fremvisningsorgan, hvormed fremvises de modsvarende indlæste talstørrelser.

De med stjerner (*) anførte taster er fortrinsvis fremstillede som lysdioder.

Claims (2)

8 DK 164613 B PATENTKRAV.

1. Fremgangsmåde til styring af et sanitært blandingsbatteri, hvortil ledes koldt og varmt vand, og hvor der, ved en sammenligning mellem kontinuerlig målte aktuelle 5 temperaturer i blandingsvandet og en forud udpeget referencetemperatur tilvejebringes en temperaturstyring, hvorved der ud fra forskellen mellem den aktuelle temperatur og referencetemperaturen elektronisk afledes en første indstillingsstørrelse, og derudfra mindst to særskilte, gennem 10 tiden foranderlige indstillingsstørrelser, kendetegnet ved, at der som den første indstillingsstørrelse tilvejebringes et proportionalt, over tiden såvel integralt som differentialt dannet indstillingssignal, som virker ved den elektromekaniske indstilling af en af vandtilledningerne, 15 og at der ved dannelsen af differensen mellem den første indstillingsværdi og en anden indstillingsværdi, som er proportional med den forud udpegede samlede gennemstrømningsmængde, afledes et yderligere indstillingssignal til indstilling af den anden vandtilledning, og at der ved dannelsen 20 af det andet indstillingssignal medregnes en faktor, som er proportional med den forud udpegede samlede gennemstrømningsmængde .

2. Kredsløbsindretning til styring af et sanitært blandingsbatteri med en ventil til henholdsvis koldtvands- 25 og varmtvandstilledningen og kontinuerlig styring af blandingsvandstemperaturen til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der til styring af temperaturen i blandingsvandet med fastholdelse af en konstant gennemstrømningsmængde af blandingsvand er tilvejebragt 3 0 en styrekreds, hvormed der, efter sammenligning af den i blandingsvandet (5) målte aktuelle temperatur med den forud udpegede temperatur (6) ved en PID-regulator (8) afledes mindst to indstillingssignaler til aktivering af i det mindste to elektromekaniske ventildrev (3,4), og et af indstil-35 lingssignalerne afledes ved subtraktion (9) fra en størrelse, som er proportional med den forud udpegede gennemstrømningsmængde .