PL176021B1 - Urządzenie do kontroli energii elektrycznej ogrzewacza przepływowego - Google Patents

Abstract

1. U rzadzenie do kontroli energii elektrycznej ogrzewacza przeplywowego, zlozone z uk lad u pom iaro- wego, polaczonego z regulatorem tem peratury cieczy przeplywowej przez ogrzewacz i z czujnikiem natezenia przeplywu cieczy, z u k la d u sterujacego przekaznika roboczego, polaczonego z uk lad em styków zwiern ych za posrednictw em cewki roboczej, oraz z u k lad u steru ja- cego przekaznika bezpieczenstw a, polaczonego z u k la - dem pom iarow ym i z uk lad em rozwiernych styków b ez p ie c z e n stw a za p o sre d n ic tw e m cew ki b ezp ie- czenstwa, oraz z elem entam i grzejnymi, za posrednic- tw em m iern ik a nap iecia, polaczonego z pu n k tam i pomiarowymi zyl trójfazowego p rad u elem entów grzej- nych, przy czym rozwiern e styki bezpieczenstw a sa szeregowo polaczone ze stykam i zwiernym i znamienne tym, ze styk zwiemy (11b) ukladu (11) je s t polaczony z cewka robocza (14) za posrednictw em kolka docisko- wego (17, 19), polaczona n a w ejsciu z ukladem ste ru - jacym (25) przekaznika roboczego, zas rozwiern y styk bezpieczenstw a (12b) u k la d u (12) - z cew ka bezpieczen- stw a (16) za posrednictw em kolka ryglujacego (46), polaczona n a w ejsciu z u k lad em steru jacy m (26) przekaznika bezpieczenstw a. Fig 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kontroli energii elektrycznej ogrzewacza przepływowego, złożone z układu pomiarowego, połączonego z regulatorem temperatury cieczy przepływowej przez ogrzewacz i z czujnikiem natężenia przepływu cieczy, z układu sterującego przekaźnika roboczego, połączonego z układem styków zwiernych za pośrednictwem cewki roboczej, oraz z układu sterującego przekaźnika bezpieczeństwa, połączonego z układem pomiarowym i z układem rozwiernych styków bezpieczeństwa za pośrednictwem cewki bezpieczeństwa, oraz z elementami grzejnymi, za pośrednictwem miernika napięcia, połączonego z

176 021 punktami pomiarowymi żył trójfazowego prądu elementów grzejnych, przy czym rozwierne styki bezpieczeństwa są szeregowo połączone ze stykami zwiernymi.

Znane elektryczne ogrzewacze przepływowe są zaopatrzone w styki bezpieczeństwa, włączone między przewody sieci trójfazowej a uzwojenia elementów grzejnych i połączone z przekaźnikiem. Ogrzewacze są ponadto zaopatrzone w czujnik natężenia przepływu i w czujnik temperatury cieczy przepływającej przez ogrzewacz, połączone z przekaźnikiem, za pośrednictwem układu sterującego. W przypadku wzrostu temperatury lub natężenia przepływu cieczy powyżej nastawionej wartości progowej, następuje pobudzenie cewek przekaźnika i rozwarcie styków bezpieczeństwa, powodując odłączenie ogrzewacza od sieci trójfazowej. Ponowne załączenie ogrzewacza dokonuje się ręcznie, po uprzedniej eliminacji przyczyny powodującej odłączenie ogrzewacza od sieci.

Niedogodnością lego typu elektrycznych ogrzewaczy przepływowych jest stosunkowo długi czas działania całego układu elektrycznego, odpowiedzialnego za odłączenie ogrzewacza od sieci trójfazowej, w którym może dojść do znacznego wzrostu ciśnienia lub temperatury cieczy, a tym samym spowodować uszkodzenie ogrzewacza. Wadą tych ogrzewaczy są również wysokie koszty układu przekaźnika.

Z niemieckiego opisu patentowego nr 41 42 838 znane jest urządzenie do zabezpieczania ogrzewacza przepływowego, zaopatrzone w układ sterujący, połączony z przekaźnikiem bezpieczeństwa kontrolującym dopływ energii elektrycznej do ogrzewacza. Uzwojenia ogrzewacza są połączone z przewodami sieci trójfazowej za pośrednictwem układu triaków i układu rozwiernych styków bezpieczeństwa, połączonych z przekaźnikiem. Urządzenie jest ponadto zaopatrzone w połączony z przekaźnikiem czujnik natężenia przepływu cieczy i w miernik napięcia, względnie prądu, które to czujniki kontrolują stan przekroczenia nastawionego natężenia przepływu cieczy i energii dostarczanej do uzwojeń grzejnych w czasie wyznaczonym przez przekaźnik czasowy, połączony z układem sterującym.

Niedogodnością tego ogrzewacza przepływowego jest brak możliwości kontroli temperatury cieczy zarówno wpływającej jak i wypływającej z ogrzewacza, co nie gwarantuje właściwej kontroli warunków jego eksploatacji.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji urządzenia do kontroli energii elektrycznej ogrzewacza przepływowego, który wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas podobnych urządzeń i zapewni natychmiastowe odłączenie ogrzewacza od sieci trójfazowej, w przypadku wystąpienia jakiegokolwiek zakłócenia w czasie jego eksploatacji.

Cel ten zrealizowano w konstrukcji urządzenia do kontroli energii elektrycznej ogrzewacza przepływowego według wynalazku, którego styk zwierny układu styków zwiernych jest połączony z cewką roboczą za pośrednictwem kołka dociskowego, połączoną na wejściu z układem sterującym przekaźnika roboczego, zaś rozwierny styk bezpieczeństwa układu styków rozwiernych - z cewką bezpieczeństwa za pośrednictwem kołka ryglującego, połączoną na wejściu z układem sterującym przekaźnika bezpieczeństwa.

Rozwierne styki bezpieczeństwa są korzystnie połączone z czujnikiem temperatury, za pośrednictwem układu sterującego przekaźnika bezpieczeństwa.

Układ sterujący przekaźnika bezpieczeństwajest korzystnie układem logicznym, połączonym na wejściu z punktami pomiarowymi oraz z czujnikiem natężenia przepływu cieczy, za pośrednictwem układu pomiarowego, zaopatrzonego w regulator temperatury, przy czym układ logiczny jest zaopatrzony w bramkę OR, której wejście jest połączone z czujnikiem temperatury oraz z wyjściem bramki AND, której wejścia są połączone z punktami pomiarowymi.

Kołek ryglujący przekaźnika jest korzystnie połączony przynajmniej z jednym rozwiernym stykiem bezpieczeństwa, za pośrednictwem suwaka, oraz na jednym swym końcu ze sztywno zamocowaną sprężyną, przy czym suwak na jednym swym końcu jest połączony z rozpierającą sprężyną bezpieczeństwa i regulacyjną śrubą bezpieczeństwa, zaś kołek dociskowy - z rozpierającą sprężyną roboczą i regulacyjną śrubą roboczą.

Środkowy styk zwiemy jest korzystnie połączony szeregowo ze środkowym rozwiernym stykiem bezpieczeństwa za pośrednictwem ruchomej i sprężynującej blaszki stykowej.

Wszystkie styki zwierne są korzystnie połączone szeregowo z rozwiernymi stykami bezpieczeństwa za pośrednictwem połączonych wzajemnie sprężynujących blaszek stykowych.

176 021

Zaletą urządzenia do kontroli energii elektrycznej ogrzewacza przepływowego według wynalazku jest natychmiastowe odłączenie ogrzewacza od sieci trójfazowej w przypadku niedostatecznego albo nadmiarowego ciśnienia, lub temperatury cieczy, co eliminuje możliwość przegrzania cieczy i wzrostu jej ciśnienia, a przez to zwiększa bezpieczeństwo eksploatacji ogrzewacza. Ponadto konstrukcja modułu sterującego i podwójnego przekaźnika zmniejsza koszty wytwarzania instalacji i eksploatacji ogrzewacza, jak również zwiększa odporność na zakłócenia mechaniczne i elektromagnetyczne. Konstrukcja urządzenia umożliwia wstępne wyregulowanie położenia styków zwiernych i rozwiernych, w zależności od potrzeby.

Wynalazekjest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia do kontroli energii elektrycznej ogrzewacza przepływowego, fig. 2 podwójny przekaźnik styków prądu trójfazowego, w widoku z przodu, a fig. 3 - przekaźnik w przekroju wzdłuż linii III - III na fig. 2.

Przedstawione na fig. 1 urządzenie do kontroli energii elektrycznej ogrzewacza przepływowego złożone jest z modułu sterującego 2, połączonego z elementami grzejnymi 1a, 1b, 1c i 1d, z połączonego z modułem 2 czujnika temperatury 24 z ręcznym regulatorem temperatury 23, z czujnika natężenia przepływu cieczy 21, z czujnika temperatury 28, oraz z układu przekaźników roboczych, zaopatrzonych w cewkę roboczą 14 i cewkę bezpieczeństwa 16, w układ 12 rozwiernych styków bezpieczeństwa 12a, 12b, 12c, oraz w układ 11 styków zwiernych 11a, 11b i 11c.

Moduł sterujący 2 jest zaopatrzony w układ pomiarowy 22, połączony na wejściu z czujnikiem natężenia przepływu cieczy 21 przez ogrzewacz, i z czujnikiem temperatury 24, mierzącym temperaturę cieczy wpływającej do ogrzewacza. Układ pomiarowy 22jest połączony z ręcznym regulatorem temperatury 23, służącym do ustawienia wartości progowej temperatury cieczy ogrzewacza. Układ pomiarowy 22 steruje za pomocą przewodów 27 połączonymi z nim układami sterującymi 26 i 25, które są połączone z cewką bezpieczeństwa 16 i z cewką roboczą 14 układu przekaźnika roboczego i bezpieczeństwa. Układ pomiarowy 22 jest ponadto połączony z układem triaków 20, do którego są przyłączone elementy grzejne 1a, 1b, 1c i 1d ogrzewacza.

Układ sterujący 26 przekaźnika bezpieczeństwa jest wyposażony w miernik napięcia, połączony z trzema punktami pomiarowymi 31, 32 i 33 żył trójfazowego prądu zasilającego elementy grzejne, oraz jest połączony z czujnikiem temperatury 28, mierzącym temperaturę cieczy wypływającej z ogrzewacza. Układ triaków 20 i elementy grzejne 1a, 1b, 1c i 1d ogrzewacza są połączone z układem przekaźników za pomocą łącz 13. Element grzejny 1d jest niezależny od wszystkich regulatorów i jest przyłączony bezpośrednio do łącz 13 prądu trójfazowego.

Układ sterujący 26 przekaźnika bezpieczeństwa może być układem zarówno analogowym, jak i logicznym układem cyfrowym. W tym drugim przypadku, układ logiczny układu sterującego 26 jest zaopatrzony w bramkę OR, której wejście jest połączone z czujnikiem temperatury 28, oraz z wyjściem bramki AND, której wejścia są połączone z punktami pomiarowymi 3132, 33.

Przedstawiony na fig. 2 i 3 podwójny przekaźnik roboczy styków prądu trójfazowego składa się z płytki nośnej 4, oraz ze znajdujących się na niej cewek 14 i 16. Z jednej strony płytki nośnej 4 znajdują się wtykowe łącza 13a, 13b i 13c, zaś z jej drugiej strony - przyłącza 41a, 41b, 41c i 41d, połączone z przewodami L1, L2 i L3 sieci trójfazowej, oraz z przewodami uziemiającymi.

Każde przyłącze 41a, 41b, 41c i 41d jest zaopatrzone w sprężystą blaszkę przewodzącą 51, a każde wtykowe łącze 13a, 13b i 13c - w sprężystą blaszkę przewodzącą 52. Każda sprężysta blaszka przewodząca 51 i 52jest połączona szeregowo z ruchomąi sprężynującą blaszką stykową 50 za pomocą styków zwiernych 11a, 11b i 11c zjednej strony, i za pomocą rozwiernych styków bezpieczeństwa 12a, 12b, 12c - z drugiej strony. Sprężynująca blaszka stykowa 50 jest od strony styku zwiernego 11b połączona z kołkiem dociskowym, złożonym z dwóch członów 17 i 19, wykonanych z materiału izolacyjnego i połączonych ze sobą za pomocą sprężyny 18, która dociska blaszkę stykową 50 do członu 19 kołka. Człon 19 kołka dociskowego jest połączony z regulacyjną śrubą roboczą 44, za pośrednictwem rozpierającej sprężyny roboczej 43, zaś człon 17 tego kołka - styka się z ramieniem 15 cewki 14. Natomiast od strony rozwiernego styku bezpieczeństwa 12b blaszka stykowa 50 jest połączona z suwakiem 45, wykonanym z materiału izolacyjnego i mającym w przekroju kształt litery T. Suwak 45 jest jednym swym końcem

176 021 połączony z rozpierającą sprężyną bezpieczeństwa 47, której sprężystość jest regulowana za pomocą regulacyjnej śruby bezpieczeństwa 48, natomiast w jego środku, w miejscu przewężenia 61, znajduje się kołek ryglujący 46, zaopatrzony w wycięcia 60, współpracujące z przewężeniami 61. Kołek ryglujący 46 jest połączony z jednej strony ze sztywno zamocowaną sprężyną 49, zaś z drugiej strony - styka się z ramieniem 16a cewki 16. Sprężynujące blaszki stykowe 50 są wzajemnie połączone, dzięki czemu pobudzenie cewki 16 powoduje rozwarcie nie tylko rozwiernego styku bezpieczeństwa 12b, ale również i pozostałych styków 12a i 12c.

Trzy uzwojenia grzejne elementów grzejnych 1a, 1b i 1c są połączone szeregowo z układem triaków 20, umożliwiając regulację prądu dostarczanego do tych uzwojeń. Układ triaków 20 jest wysterowywany za pomocą układu pomiarowego 22, który sczytuje wszystkie informacje, takie jak natężenie przepływu cieczy, jej temperaturę, oraz napięcie na uzwojeniach elementów grzejnych 1a, 1b i 1c, i dostarcza do tych uzwojeń (za pośrednictwem układu triaków 20) niezbędną ilość energii do uzyskania określonej temperatury cieczy. Jeżeli natężenie przepływu cieczy wzrośnie i przekroczy określoną wartość progową, wynoszącą 3,5 dm³/min, czujnik natężenia przepływu cieczy 21 przesyła dane do układu pomiarowego 22, który z kolei przesyła sygnał elektryczny do układu sterującego 25, uruchamiającego cewkę roboczą 14 przekaźnika. Temperaturę, do której ma być podgrzana ciecz, ustawia się za pomocą ręcznego regulatora 23. Jeżeli temperatura cieczy wypływającej wzrośnie nagle powyżej ustawionej wartości, czujnik temperatury 28 przesyła sygnał elektryczny do układu sterującego 26, który wzbudza cewkę bezpieczeństwa 16 przekaźnika, rozwierającą rozwierne styki bezpieczeństwa 12a, 12b, 12c, powodując odłączenie uzwojeń grzejnych od sieci trójfazowej. Jeżeli natomiast natężenie przepływu cieczy zmaleje poniżej wartości 3 dm3/min, wówczas czujnik natężenia przepływu cieczy 21 przesyła sygnał elektryczny przez układ pomiarowy 22 do układu sterującego 25, wyłączającego cewkę 14 powodującą odłączenie uzwojeń grzejnych od sieci trójfazowej.

Miernik napięcia układu sterującego 26 wykrywa napięcie w punktach pomiarowych 31, 32 i 33 na uzwojeniach elementów grzejnych w wyłączonym ogrzewaczu przepływowym, na przykład w czasie zawieszenia się styków zwiernych 11a, 11b i 11c cewki 14. W przypadku braku napięcia przynajmniej w jednym punkcie pomiarowym, układ sterujący 26 automatycznie uruchamia cewkę 16 przekaźnika, powodując natychmiastowe odłączenie uzwojeń grzejnych od sieci trójfazowej.

Po wzbudzeniu cewki 16, ramię 16a zostaje przyciągnięte przez rdzeń tej cewki, powodując przesunięcie kołka ryglującego 46 w kierunku strzałki A i ściśnięcie sprężyny 49. Po określonym przesunięciu kołka 46, jego wycięcie 60 zachodzi na przewężenie 61 suwaka 45, co powoduje jego zwolnienie i przesunięcie w kierunku strzałki B, pod wpływem działania rozpierającej sprężyny bezpieczeństwa 47, w wyniku czego zostaje otwarty rozwierny styk bezpieczeństwa 12b, przerywający obwód elektryczny elementu grzejnego 1b (fig. 3).

Każdorazowe uruchomienie cewki 16 przekaźnika, a tym samym rozwarcie rozwiernych styków bezpieczeństwa 12a, 12b i 12c, wymaga ręcznego odblokowania tego przekaźnika, przez przesunięcie suwaka 45 w kierunku przeciwnym do kierunku strzałki B (fig. 3). Dzięki temu, urządzenie według wynalazku umożliwia ponowne uruchomienie ogrzewacza przepływowego tylko przez interwencję człowieka, po uprzednim zlokalizowaniu usterki lub przyczyny, która spowodowała uruchomienie cewki 16.

176 021

111

Fig. 2

III

176 021

L1 L2 L3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do kontroli energii elektrycznej ogrzewacza przepływowego, złożone z układu pomiarowego, połączonego z regulatorem temperatury cieczy przepływowej przez ogrzewacz i z czujnikiem natężenia przepływu cieczy, z układu sterującego przekaźnika roboczego, połączonego z układem styków zwiernych za pośrednictwem cewki roboczej, oraz z układu sterującego przekaźnika bezpieczeństwa, połączonego z układem pomiarowym i z układem rozwiernych styków bezpieczeństwa za pośrednictwem cewki bezpieczeństwa, oraz z elementami grzejnymi, za pośrednictwem miernika napięcia, połączonego z punktami pomiarowymi żył trójfazowego prądu elementów grzejnych, przy czym rozwierne styki bezpieczeństwa są szeregowo połączone ze stykami zwiernymi, znamienne tym, że styk zwiemy (11b) układu (11) jest połączony z cewką roboczą (14) za pośrednictwem kołka dociskowego (17,19), połączoną na wejściu z układem sterującym (25) przekaźnika roboczego, zaś rozwierny styk bezpieczeństwa (12b) układu (12) - z cewką bezpieczeństwa (16) za pośrednictwem kołka ryglującego (46), połączoną na wejściu z układem sterującym (26) przekaźnika bezpieczeństwa.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rozwierne styki bezpieczeństwa (12a, 12b, 12c) układu (12) są połączone z czujnikiem (28) temperatury, za pośrednictwem układu sterującego (26) przekaźnika bezpieczeństwa.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jego układ sterujący (26) przekaźnika bezpieczeństwa jest układem logicznym, połączonym na wejściu z punktami pomiarowymi (31, 32, 33) oraz z czujnikiem (21) natężenia przepływu cieczy, za pośrednictwem układu pomiarowego (22), zaopatrzonego w regulator temperatury (23).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że układ logiczny jest zaopatrzony w bramkę OR, której wejście jest połączone z czujnikiem temperatury (28) oraz z wyjściem bramki AND, której wejścia są połączone z punktami pomiarowymi (31, 32, 33).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kołek ryglujący (46) jest połączony przynajmniej z jednym rozwiernym stykiem bezpieczeństwa (12a, 12b, 12c) układu (12) za pośrednictwem suwaka (45) oraz na jednym swym końcu ze sztywno zamocowaną sprężyną (49).
6. 6. Urządzenie według zastrz.5, znamienne tym, że suwak (45) na jednym swym końcu jest połączony z rozpierającą sprężyną bezpieczeństwa (47) i regulacyjną śrubą bezpieczeństwa (48), zaś kołek dociskowy (17 i 19) - z rozpierającą sprężyną roboczą (43) i regulacyją śrubą roboczą (44).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że styk zwiemy (11b) jest połączony szeregowo z rozwiernym stykiem bezpieczeństwa (12b) za pośrednictwem ruchomej i sprężynującej blaszki stykowej (50).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wszystkie styki zwierne (11a, 11b, 11c) są połączone szeregowo z rozwiernymi stykami bezpieczeństwa (12a, 12b, 12c) za pośrednictwem połączonych wzajemnie sprężynujących blaszek stykowych (50).