PL180827B1 - Regulator termostatu grzejnika - Google Patents

Abstract

1. Regulator termostatu grzejnika posia- dajacy obudowe, w której znajduje sie czujnik temperatury i która posiada galke obrotowa, zna- mienny tym, ze obudowa (1) jest zamknieta, gladka ze strony zewnetrznej i wykonana z two- rzywa o scisle okreslonej przewodnosci ciepl- nej tak, ze oprawa (30), element posredni (16) i galka obrotowa (17) wchodzace w sklad obudo- wy (1) otaczaja czujnik temperatury (6) tworzac sciezke przewodnictwa cieplnego, pomiedzy czujnikiem temperatury (6), a otoczeniem. Fig. 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest regulator termostatu grzejnika, posiadający obudowę, w której znajduje się czujnik temperatury i która posiada gałkę obrotową.

Znane urządzenia tego typu mocowane sąalbo bezpośrednio na grzejnikach tak, że czujnik temperatury działa bezpośrednio na zawór grzejnika albo używa się ich jako urządzeń zdalnych, połączonych na przykład za pomocąrurki kapilarnej z urządzeniem kontrolnym, które kontroluje pracę termostatu grzejnika. Czujnik temperatury może składać się na przykład z komory ciśnieniowej wypełnionej płynem rozszerzającym się pod wpływem ciepła. Płyn roboczy zawarty w komorze czujnika ciśnienia rozszerza się wraz ze wzrostem temperatury i reguluje ustawienie termostatu grzejnika z którym czujnik jest połączony.

Do właściwej regulacji termostatu konieczne jest aby czujnik temperatury mierzył faktyczną. temperaturę pomieszczenia, w którym się znajduje aby utrzymywać temperaturę tego pomieszczenia na z góry ustalonym poziomie. Uzyskuje się to poprzez pomiar temperatury powietrza otoczenia. Aby umożliwić szybki i bezpośredni pomiar temperatury powietrza otoczenia, znane regulatory posiadają szczeliny wentylacyjne bądź otwory, które umożliwiają obieg powietrza przez urządzenie. W wielu przypadkach konieczne jest zamocowanie regulatora w ściśle określonym położeniu aby wykorzystać specyficzne właściwości obiegu powietrza otoczenia. Dzięki zjawisku konwekcji powietrze w otoczeniu ściany lub w otoczeniu grzejnika, a zatem tam gdzie umiejscowione są zwykle regulatory przepływu z dołu do góry bądź z góry do dołu.

180 827

W opisie patentowym GB 2052739 przedstawiono regulator termostatu, który może być zamknięty od zewnątrz przy użyciu wbudowanego silniczka elektrycznego. Termicznie izolowany regulator termostatu został również przedstawiony w opisie patentowym US 5413277.

Zamknięta obudowa regulatorów przedstawionych powyżej powoduje ich izolację termicznąi blokuje wpływ temperatury otoczenia na pracę wewnętrznego czujnika urządzenia. Jednak w tego typu regulatorach pomiar temperatury otoczenia odbywa się poprzez zewnętrzny czujnik temperatury nie będący częścią regulatora.

Ostatnio stwierdzono, że działanie kontrolujące regulatorów termostatów', które posiadają szczeliny bądź otwory, nie zawsze jest zadowalające pomimo dokładnego spełnienia wymogów instalacji.

Istotą wynalazku jest konstrukcja regulatora termostatu grzejnika, w którym obudowa jest zamknięta, gładka ze strony zewnętrznej i wykonana z tworzywa o ściśle określonej przewodności cieplnej tak, że oprawa, element pośredni i gałka obrotowa wchodzące w skład obudowy otaczają czujnik temperatury tworząc ścieżkę przewodnictwa cieplnego, pomiędzy czujnikiem temperatury, a otoczeniem.

Choć zapobiega się przez to obiegowi powietrza przez obudowę, temperatura może oddziaływać na czujnik temperatury bezpośrednio poprzez materiał obudowy. W ten sposób jasno określa się ścieżkę przewodnictwa cieplnego. Poprzednio, w obudowach posiadających wyloty dochodziło do niekorzystnego gromadzenia się stacjonarnych pęcherzy powietrza wewnątrz obudowy. Jak wiadomo, powietrze jest bardzo słabym przewodnikiem ciepła i wiele tworzyw sztucznych osiąga dziesięciokrotnie lepsze przewodnictwo cieplne. Tworzywa sztuczne są wytrzymałe i łatwo jest znaleźć odpowiednie tworzywo dla konkretnych zastosowań. Najważniejsze jestjednak aby sposób przewodzenia ciepła był zawsze jasno określony. Przewodzenie ciepła przez obudowę jest wystarczające aby przekazać temperaturę w pomieszczeniu na czujnik temperatury. Dzięki temu osiąga się również zwartą konstrukcję regulatora, który z jednej strony utrzymuje cząsteczki kurzu i brudu z dala od wnętrza obudowy, a z drugiej strony dostarcza odpowiedniej powierzchni poprzez którątemperatura otoczenia przedostaje się do wnętrza. Ponieważ obudowa jest zamknięta od zewnątrz praktycznie uniemożliwia to przenikanie powietrza do wnętrza obudowy. Równocześnie regulator jest zabezpieczony przed penetracją kurzu i cząsteczek brudu do wnętrza jego obudowy. Czyszczenie regulatora jest dużo łatwiejsze. Ponieważ kurz i brud pozostająna zewnątrz obudowy nie zachodzą żadne zmiany w pracy regulatora, które mogłyby być wywołane gromadzeniem się kurzu i brudu wewnątrz obudowy. Regulator według wynalazku może być wykorzystywany w przypadkach kiedy termostat grzejnika jest mocowany bezpośrednio na grzej niku oraz w urządzeniach zdalnej regulacj i, w których czuj nik temperatury, wraz z elementami ustawiającymi temperaturę grzejnika na żądaną wielkość, umieszczone są z dala od grzejnika. Jeśli regulator jest umieszczony bezpośrednio na grzejniku wjego obudowie musi, oczywiście znajdować się otwór poprzez który regulator może oddziaływać na zawór grzejnika. Jednak po instalacji otwór tenjest zamknięty przez zawór tak, że nawet wówczas regulator jest zamknięty ze wszystkich stron. Dzięki zastosowaniu gładkiej obudowy łatwo jest ją utrzymywać w czystości. Można przez to uniknąć osadzania się cząsteczek brudu i kurzu na obudowie regulatora, które prowadziłoby do jego większej izolacji termicznej.

W alternatywnym rozwiązaniu regulatora termostatu grzejnika według wynalazku czujnik temperatury jest oddzielony w przynajmniej jednym punkcie od zewnętrznej strony obudowy regulatora komorą powietrzną.

Szybkie przekazywanie ciepła pomiędzy powietrzem otoczenia a czujnikiem temperatury jest także wynikiem zastosowania takiego rozwiązania. Pomimo braku bezpośredniego przepływu powietrza wokół czujnika temperatury można zapewnić, że informacja o temperaturze otoczenia dotrze do czujnika temperatury tak szybko jak to możliwe.

Szczególnie korzystne jest kiedy w regulatorze termostatu grzejnika według wynalazku czujnik temperatury posiada komorę ciśnieniową wypełnionąpłynem roboczym pod ciśnieniem, której objętość jest regulowana zewnętrznie.

180 827

Zmiana objętości komory powoduje, że przestrzeń dostępna dla rozszerzającego się płynu zmienia się tak, że przy określonej temperaturze osiąga się w komorze ciśnieniowej, w zależności od założonych wymagań, różną wartość ciśnienia. Ciśnienie to oraz, opcjonalnie, płyn roboczy wypływający lub wpływający do komory ciśnieniowej mogą być wykorzystane do kontroli termostatu grzejnika.

Obudowa regulatora termostatu grzejnika według wynalazku korzystnie posiada pokrywę, połączoną z podstawą obudowy połączeniem zatrzaskowym.

Inne rodzaje połączeń, wykonywanych w większości przypadków z innego niż obudowa regulatora materiału, j ak na przykład połączenia śrubowe nie są konieczne. Do połączenia wykorzystuje się wyłącznie materiał pokrywy i materiał podstawy obudowy. Równocześnie można odpowiednio dokładnie wyznaczyć ścieżkę przewodnictwa cieplnego. W połączeniu tym nie zachodzą żadne niekorzystne efekty, które mogłyby wpłynąć na przepływ ciepła.

Korzyści, o których mowa powyżej zachodzą również wtedy kiedy w regulatorze termostatu grzejnika według wynalazku gałka obrotowa połączona jest z elementem pośrednim i elementem regulującym połączeniem zatrzaskowym.

Przewodzenie ciepła zachodzi również w gałce obrotowej, dzięki czemu informacja o temperaturze otoczenia może być przekazywana na czujnik temperatury.

W szczególnie korzystnym złożeniu regulatora termostatu grzejnika według wynalazku jest on urządzeniem zdalnym połączonym za pomocąprzewodu z zaworem grzejnika, a od strony podstawy obudowy, przeciwnej do czujnika temperatury znajduje się kanał przepływowy, posiadający na swych końcach wylot dolny i wylot górny, ograniczony podstawą obudowy i płaszczyzną mocuj ącą.

Kiedy regulator stanowi urządzenie zdalne jest zasadniczo montowany do ściany za pomocą płaszczyzny mocującej. Ponieważ temperatura otoczenia wpływa na czujnik temperatury głównie poprzez obudowę regulatora, istnieje ryzyko, że temperatura ściany, która różni się w pewien sposób od temperatury otoczenia będzie także wpływać na pracę czujnika, co nie jest korzystne. Dzięki zastosowaniu kanału przepływowego umieszczonego pomiędzy płaszczyzną mocuj ącą i podstawą obudowy wpływ temperatury ściany na pracę czujnika został znacznie zredukowany. Powietrze przepływa poprzez kanał przepływowy, po siadający zewnętrzne wyloty na obu końcach, na przykład na skutek konwekcji cieplnej. Powietrze przepływające poprzez kanał przepływowy przekazuje temperaturę otoczenia na podstawę obudowy, a jednocześnie wyrównuje temperaturę płaszczyzny mocującej z temperaturą otoczenia eliminując w dużym stopniu wpływ temperatury ściany na pracę czujnika temperatury. Dzięki temu możliwe jest zamocowanie regulatora do ściany o temperaturze różniącej się od temperatury otoczenia.

W takim wypadku korzystne jest, aby w regulatorze termostatu grzejnika według wynalazku płaszczyzna mocująca posiadała otwór połączony z kanałem przepływowym. W ten sposób powietrze otoczenia przepływa bezpośrednio obok ściany na której zamocowano regulator. Nawet jeżeli nie dojdzie do całkowitego wyrównania temperatury pomiędzy powietrzem w kanale przepływowym i ścianą, temperatura ściany będzie w tym miej scu bliższa temperaturze otoczenia. Otwór w płaszczyźnie mocującej zmniejsza ponadto czynną powierzchnię, przez którą może odbywać się transfer ciepła.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia regulator w przekroju a fig. 2 przedstawia widok zamocowanego regulatora od dołu.

Jak pokazano na rysunku, regulator 1 wraz z podstawą obudowy 2 posiada płaszczyznę mocującą3. Płaszczyzna mocująca 3 przylega do ściany 4. Regulator ljest zamocowany na ścianie 4 za pomocą śrub 5.

Pokrywa 18 jest połączona z podstawą obudowy 2 w sposób dokładny za pomocą połączenia zatrzaskowego 25, w którym występ 26 pokrywy 18 wciśnięto za pierścień 27 podstawy obudowy 2 tak, że występ 26 zatrzaskuje się za pierścieniem 27. Pokrywa 18 stanowi część obudowy regulatora 1, którą w dalszej części stanowi gałka obrotowa 17, umieszczona w okrągłym otworze pokrywy 18. Po przeciwnej stronie gałki obrotowej 17 obudowa jest ograniczona pierścieniem

180 827 stanowiącym część podstawy obudowy 2 i podstawą elementu regulującego 13, który zostanie opisany dalej.

Czujnik temperatury 6, umieszczony na podstawie obudowy 2, składa się z zamkniętej komory ciśnieniowej 7, wypełnionej płynem roboczym rozszerzającym się pod wpływem temperatury. Komora ciśnieniowa 7 jest połączona z rurkąkapilarnąnie pokazanąoa rysunku, przez którą przepływa, do urządzenia kontroluj ącego pracę termostatu grzejnika płyn roboczy zawarty w komorze ciśnieniowej 7. Wzrost temperatury w otoczeniu komory ciśnieniowej 7 powoduje zwiększenie objętości płynu roboczego, który wypływa z komory ciśnieniowej 7, zaś spadek temperatury powoduje powrót płynu roboczego do komory ciśnieniowej 7.

W komorze ciśnieniowej 7 znajduje się mieszek 8 działający na trzpień 9. Trzpień 9 ma formę wydrążonego cylindra i posiada obręcz kołnierzową 10 dociskanąprzez sprężynę 11 do zewnętrznej, względem komory ciśnieniowej, strony kołka 12. Kołek 12 jest połączony przegubowo z elementem regulującym 13. Element reguluj ący 13 umieszczony jest tak, że nie może się obracać a mimo to posiada możliwość przemieszczeń osiowych względem podstawy obudowy 2, na przykład pod wpływem momentu skręcającego wywieranego przez element oporowy nie pokazany na rysunkach. Na swej powierzchni obwodowej element regulujący 13 posiada gwint zewnętrzny 14 współpracujący z odpowiednim gwintem wewnętrznym 15. Gwint wewnętrzny 15 znajduje się na elemencie pośrednim 16 posiadającym możliwość obrotu za pomocą gałki obrotowej 17. Gałka obrotowa 17 jest połączona z elementem pośrednim 16 utrzymywanym w podstawie obudowy 2 za pomocą połączenia zatrzaskowego 28. Przy obracaniu gałką obrotową 17 element regulujący 13 przesuwa się w kierunku ściany 4 bądź oddala od ściany 4 przez co trzpień 9 również oddala się bądź zbliża do komory ciśnieniowej 7, a co za tym idzie dostępna dla płynu roboczego objętość komory ciśnieniowej 7 ulega zmianom.

Podstawa obudowy 2, gałka obrotowa 17 i pokrywa 18, jak również element regulujący 13 są zamknięte ze wszystkich stron pomijając nie dające się uniknąć szczeliny pomiędzy poszczególnymi częściami regulatora 1. Szczeliny te sąpo części konieczne gdyż umożliwiają wzajemny ruch sąsiadujących ze sobą elementów. Nie są jednak wystarczająco duże aby umożliwiać swobodny przepływ powietrza. Dzięki temu powietrze otaczające urządzenie, nie przepływa wokół czujnika temperatury 6 i nie wpływa na jego pracę. Pracę czujnika reguluje przepływ ciepła przez części tworzące obudowę regulatora 1 a w szczególności gałkę obrotową 17, element pośredni 16 i pokrywę 18. Przepływ ten jest wystarczający aby względnie szybko nastawić czujnik temperatury 6 na żądaną temperaturę będącą zarazem temperaturą otoczenia.

Dzięki takim elementom obudowy jak gałka obrotowa 17, element pośredni 16jak również oprawa 30, czujnik temperatury 6 znajduj e się, w kontakcie cieplnym z powietrzem otoczenia regulatora 1. Na kontakt cieplny ma również wpływ komora powietrzna 29 znajdująca się pomiędzy czujnikiem temperatury 6 a gałką obrotową 17. Nawet w tym miejscu występuje względnie szybki przepływ temperatury pomiędzy powietrzem otoczenia a czujnikiem temperatury 6.

Tworzywo sztuczne, z którego wykonanaj est obudowa regulatora 1 posiada ściśle określone przewodnictwo cieplne, które zapewnia, że temperatura otoczenia jest dość szybko przekazywana do czujnika temperatury 6. Ponieważ temperatura w pomieszczeniu może zmieniać się w sposób nagły, co nie jest zjawiskiem korzystnym, pewne opóźnienie pomiędzy zmianą temperatury otoczenia a wpływem tej zmiany na czujnik temperatury 6jest całkowicie dopuszczalne.

Pomiędzy płaszczyznąmocuj ącą 3 a podstawnobudowy 2 znaj duje się kanał przepływowy 19 skierowany pionowo i biegnący z dołu do góry regulatora. Kanał przepływowy 19 znajduje się w kontakcie z powietrzem otoczenia dzięki wylotom dolnym 20 i górnym 21. Dzięki temu powietrze jest w stanie przepływać przez kanał przepływowy 19, tak jak to pokazano za pomocą strzałek 22, na przykład na skutek konwekcji cieplnej. Ponieważ powietrze przepływające przez kanał przepływowy 19 jest powietrzem otoczenia, czyli powietrzem, które inaczej otaczałoby regulator 1, temperatura w kanale przepływowym 19 jest również temperaturą otoczenia.

Płaszczyzna mocująca 3 posiada otwór 23, który sprawia, że kanał przepływowy 19 jest w tym miejscu ograniczony ścianą 4. Po przeciwnej stronie kanału przepływowego 19, znajduje się, pomijając podstawę obudowy 2, element regulujący 13, posiadający możliwość

180 827 poprzecznego przemieszczania względem kierunku przepływu powietrza w kanale przepływowym 19. W ten sposób można zmieniać czynny przekrój kanału. Ponadto element regulujący 13 jest również wystawiony na działanie powietrza przepływającego w kanale przepływowym 19.

Zmiana przekroju kanału przepływowego 19 następuje podczas nastawiania elementu regulującego 13 i zachodzi również w okolicy czujnika temperatury 6. Zmiana sposobu przepływu powietrza przechodzącego przez kanał przepływowy 19, pokazana za pomocą strzałek 22', jest dzięki temu wymuszana poprzez zmianę przekroju kanału przepływowego 19. Gwarantuje to, że powietrze przepływające przez kanał przepływowy 19 będzie w każdym przypadku owiewać element regulujący 13. Dzięki temu temperatura powietrza płynącego przez kanał przepływowy 19 ma bezpośredni wpływ na element regulujący 13. Z drugiej strony otwór 23 w podstawie obudowy 2 zapobiega przekazywaniu ciepła pomiędzy ścianą 4 a podstawą obudowy 2. Elementy obudowy ogrzewane lub chłodzone ciepłem, przekazywanym drogą konwekcji cieplnej, od ściany 4 dość szybko przyjmują temperaturę otoczenia na skutek przepływu powietrza przez kanał przepływowy 19. Niekorzystny wpływ ciepła przekazywanego od ściany 4 jest zatem niwelowany przepływem powietrza przez kanał przepływowy 19.

Ponadto kanał przepływowy 19 oddziela od czujnika temperatury 6 komora powietrza 24, znajdująca się pomiędzy elementem regulującym 13 a czujnikiem temperatury 6. Komora powietrza 24 polepsza izolację cieplną pomiędzy ścianą 4 a czujnikiem temperatury 6.

Jak widać szczególnie wyraźnie na rysunku fig. 2 zewnętrzna powierzchnia obudowy regulatora 1 jest gładka i pozbawiona otworów, szczelin lub innych wlotów, przez które otaczające regulator 1 powietrze mogłoby dostawać się do czujnika temperatury 6. Powietrze może przechodzić jedynie przez kanał przepływowy 19 i nawet wtedy nie wchodzi w bezpośredni kontakt z czujnikiem temperatury 6. Dzięki temu cząsteczki kurzu lub brudu nie mogą przedostawać się do wnętrza regulatora 1. Ponadto przewodność cieplna obudowy zapewnia, że temperatura, która jest wykrywana przez czujnik temperatury 6, odpowiada z małym opóźnieniem temperaturze otoczenia. Gładka powierzchnia zewnętrzna obudowy regulatora 1 pozwala dodatkowo na łatwe utrzymywanie regulatora 1 w czystości. Wystarczy go tylko przetrzeć szmatką. Cząsteczki kurzu lub brudu nie gromadzą się tak łatwo lub można je bez trudu usunąć tak, że nie zachodzi żadna zmiana w przewodnictwie cieplnym regulatora 1.

180 827

180 827

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Regulator termostatu grzejnika posiadający obudowę, w której znajduje się czujnik temperatury i która posiada gałkę obrotową, znamienny tym, że obudowa (1) jest zamknięta, gładka ze strony zewnętrznej i wykonana z tworzywa o ściśle określonej przewodności cieplnej tak, że oprawa (30), element pośredni (16) i gałka obrotowa (17) wchodzące w skład obudowy (1) otaczają czujnik temperatury (6) tworząc ścieżkę przewodnictwa cieplnego, pomiędzy czujnikiem temperatury (6) a otoczeniem.
2. 2. Regulator termostatu grzejnika według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnik temperatury (6) j est oddzielony w przynajmniej j ednym punkcie od zewnętrznej strony obudowy regulatora (1) komorą powietrzną (24).
3. 3. Regulator termostatu grzejnika według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że czujnik temperatury (6) posiada komorę ciśnieniową (7) wypełnioną płynem roboczym pod ciśnieniem, której objętość jest regulowana zewnętrznie.
4. 4. Regulator termostatu grzejnika według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że obudowa regulatora (1) posiada pokrywę (18) połączoną z podstawą obudowy (2) połączeniem zatrzaskowym (25).
5. 5. Regulator termostatu grzejnika według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że gałka obrotowa (17) połączona jest z elementem pośrednim (16) i elementem regulującym (13) połączeniem zatrzaskowym (28).
6. 6. Regulator termostatu grzejnika według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że regulator (1) jest urządzeniem zdalnym połączonym za pomocą przewodu z zaworem grzejnika, a od strony podstawy obudowy (2), przeciwnej do czujnika temperatury (6) znajduje się kanał przepływowy (19), posiadający na swych końcach wylot dolny (20) i wylot górny (21), ograniczony podstawą obudowy (2) i płaszczyzną mocującą (3).
7. 7. Regulator termostatu grzejnika według zastrz. 6, znamienny tym, że płaszczyzna mocująca (3) posiada otwór (23) połączony z kanałem przepływowym (19).