PL223488B1 - Elektryczny kocioł centralnego ogrzewania - Google Patents

Abstract

Elektryczny kocioł centralnego ogrzewania, z wymuszonym przepływem czynnika roboczego, składa się ze zbiornika (1), zaopatrzonego z zewnątrz w króciec wlotowy (3) i w króciec wylotowy (4), a wewnątrz w zespół opornościowych grzałek (5) i czujnika wyłącznika nadtemperaturowego (8). Poza zbiornikiem (1) kocioł zawiera elektryczny układ zasilająco-sterujący, sprzężony z czujnikiem temperatury wlotowej (6) i czujnikiem temperatury wylotowej (7) oraz zaopatrzony jest w nastawny regulator (11) temperatury grzania. Czujnik temperatury wylotowej (7) jest osadzony wewnątrz zbiornika (1) przy otworze króćca wylotowego (4) i elektrycznie sprzężony z mikroprocesorowym zespołem sterującym (9), który według wprowadzonego algorytmu i wskazań czujnika temperatury wylotowej (7), steruje w fazie grzania załączaniem grzałek (5), kolejno jednej po drugiej z zaprogramowaną zwłoką czasową oraz odpowiednio odłączaniem w fazie schładzania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest elektryczny kocioł centralnego ogrzewania z wymuszonym przepływem czynnika roboczego, przeznaczony do ogrzewania lokali samodzielnie, a także jako dodatkowe źródło ciepła w instalacjach z zastosowaniem kotłów na paliwo stałe, ciekłe, czy gazowe.

Znane elektryczne kotły składają się ze zbiornika czynnika roboczego, i z układu zasilającosterującego. Zbiornik jest zaopatrzony w króciec wlotowy z czujnikiem temperatury wlotowej czynnika roboczego z instalacji centralnego ogrzewania oraz w króciec wylotowy podgrzanego czynnika do instalacji z czujnikiem temperatury wylotowej. W rurowym przewodzie przed króćcem wlotowym do zbiornika jest umieszczony czujnik przepływu, przeważnie oparty na wirniku turbinowym albo łopatk owym. Obroty wirnika, wywołane strumieniem przepływającego czynnika roboczego, przekształcone w impulsy elektryczne, są miernikiem przepływu. W zbiorniku znajduje się zestaw elektrycznych opornościowych grzałek oraz czujnik wyłącznika nadtemperaturowego. Grzałki są połączone, poprzez układ zasilająco-sterujący, ze źródłem prądu elektrycznego. Z układem sterującym są elektrycznie sprzężone czujniki temperatury wlotowej i wylotowej oraz czujnik przepływu. Układ sterujący jest ponadto zaopatrzony w dostępny dla użytkownika nastawny regulator żądanej temperatury grzania.

Praca układu zasilająco-sterującego w znanych kotłach jest uzależniona od przepływu czynnika roboczego przez zbiornik, wymuszonego przez pompę cyrkulacyjną, znajdującą się w instalacji centralnego ogrzewania, poza kotłem. Sterowanie pracą grzałek jest oparte na wskazaniach czujnika przepływu czynnika roboczego przez zbiornik i na wskazaniach czujników temperatury. Układ sterujący, na podstawie informacji o wielkości przepływu od czujnika przepływu oraz o różnicy temperatur od czujników temperatury wlotowej i wylotowej, oblicza zapotrzebowanie mocy niezbędnej do podgrzania czynnika roboczego do temperatury zadanej nastawnym regulatorem. Zależnie od ustalonego chwil owego zapotrzebowania mocy, układ sterujący załącza zasilanie elektryczne części lub wszystkich grzałek równocześnie. W chwili uzyskania żądanej temperatury czynnika roboczego, przepływającego przez króciec wylotowy, sygnalizowanej przez czujnik temperatury wylotowej, układ sterujący odłącza zasilanie wszystkich pracujących grzałek. W przypadku niepożądanego zatrzymania przepływu, z powodu wyłączenia lub awarii pompy cyrkulacyjnej, na podstawie odczytu czujnika przepływu układ zasilająco-sterujący blokuje pracę wszystkich elementów elektrycznych kotła.

W znanych kotłach przepływowych niekorzystne jest uzależnienie pracy układu zasilającosterującego od wskazań mechaniczno-elektrycznego czujnika przepływu. Wirnik czujnika przepływu z powodu pracy w niekorzystnym środowisku czynnika roboczego, wskutek gromadzących się osadów jest narażony na zablokowanie się lub niedokładny pomiar przepływu. Stosowanie w znanym kotle czujnika przepływu jest jednak konieczne z powodu niekorzystnego umieszczenia czujnika temperatury wylotowej w króćcu wylotowym zbiornika. Niepożądane zatrzymanie przepływu bez jednoczesnego wyłączenia pracy układu zasilająco-sterującego kotła, objawia się szybkim nadmiernym wzrostem temperatury czynnika roboczego w zbiorniku. Ten niekorzystny wzrost temperatury w znanym rozwiązaniu jest jednak niezauważalny dla czujnika temperatury wylotowej, gdyż przegrzany czynnik roboczy nie dociera do króćca wylotowego.

Celem wynalazku jest elektryczny kocioł, którego układ zasilająco-sterujący będzie w stanie zareagować na brak przepływu czynnika roboczego bez zastosowania czujnika przepływu.

Cel ten osiągnięto w elektrycznym kotle według wynalazku, w którym czujnik temperatury wyl otowej czynnika roboczego jest osadzony wewnątrz zbiornika i usytuowany przed otworem króćca w ylotowego oraz jest elektrycznie sprzężony z mikroprocesorowym zespołem sterującym, który według wprowadzonego algorytmu i wskazań czujnika temperatury wylotowej steruje załączaniem w fazie grzania pracy elementów grzejnych, korzystnie opornościowych grzałek, kolejno jednej po drugiej z zaprogramowaną zwłoką czasową oraz odpowiednio odłączaniem w fazie schładzania.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest uproszczony w budowie kocioł, z układem zasilającosterującym niezależnym od pomiarów przepływu czynnika roboczego. Korzystnie usytuowany w przestrzeni zbiornika czujnik temperatury wylotowej ma możliwość zmierzenia zbyt wysokiej temperatury osiągniętej przez czynnik roboczy w zbiorniku w przypadku zatrzymania przepływu.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym jest przedstawiony schemat blokowy elektrycznego kotła centralnego ogrzewania.

Elektryczny kocioł centralnego ogrzewania składa się z walcowego zbiornika 1 czynnika roboczego, w tym przykładzie wody. Zbiornik 1 jest wykonany z blachy miedzianej i otulony warstwą izolacji termicznej 2. Dno zbiornika 1 jest zaopatrzone w króciec wlotowy 3 wody powrotnej z instalacji

PL 223 488 B1 centralnego ogrzewania, natomiast w ścianie wierzchołkowej jest zainstalowany króciec wylotowy 4 wody podgrzanej do instalacji centralnego ogrzewania. Wewnątrz zbiornika 1 znajduje się zestaw czterech elektrycznych opornościowych grzałek 5 przymocowanych do dna, z końcówkami elektrycznymi wyprowadzonymi na zewnątrz. W króćcu wlotowym 3 jest osadzony czujnik temperatury wlotowej 6, natomiast czujnik temperatury wylotowej 7 jest umieszczony wewnątrz zbiornika w jego wierzchołkowej strefie, przy otworze króćca wylotowego 4. W zbiorniku 1 jest ponadto umieszczony czujnik wyłącznika nadtemperaturowego 8, sprzężony z wyłącznikiem 8.1 zasilania elektrycznego. Poza zbiornikiem 1 znajduje się układ zasilająco-sterujący, złożony z mikroprocesorowego zespołu sterującego 9 i zespołu zasilania 10 elektrycznego. Końcówki elektryczne grzałek 5 są połączone z zespołem sterującym 9, poprzez zespół zasilania 10. Do zespołu sterującego 9 jest także elektrycznie podłączony czujnik temperatury wlotowej 6 i czujnik temperatury wylotowej 7. Zespół sterujący 9 jest ponadto zaopatrzony w nastawny regulator 11 żądanej temperatury wody.

Obieg wody w instalacji centralnego ogrzewania wymuszony pompą cyrkulacyjną instalacji, powoduje jednocześnie przepływ wody przez kocioł. Schłodzona woda powrotna z instalacji centralnego ogrzewania wpływa króćcem wlotowym 3 do zbiornika 1, z którego po podgrzaniu przez grzałki 5, wypływa króćcem wylotowym 4 i oddaje ciepło w grzejnikach instalacji. Zespół sterujący 9, za pośrednictwem zespołu zasilania 10, załącza po kolei grzałki 5, ze zwłoką czasową około 100 sekund między kolejnymi załączeniami, gdy temperatura wody w zbiorniku 1 przy ujściu do króćca wylotowego 4, zmierzona czujnikiem temperatury wylotowej 7, jest niższa od nastawionej. Zwłoka czasowa między załączeniem pracy kolejnej grzałki 5 umożliwia ustabilizowanie się temperatury wylotowej wody, odczytywanej przez czujnik temperatury wylotowej 7. Załączone grzałki 5 podgrzewają wodę do chwili osiągnięcia przez nią temperatury nastawionej regulatorem 11. Z chwilą gdy zmierzona przez czujnik temperatury wylotowej 7 temperatura wody osiągnie wartość nastawioną, zespół sterujący 9 powoduje odwrotne wyłączanie kolejnych grzałek 5, ze zwłoką czasową około 30 sekund między kolejnymi wyłączeniami. Po schłodzeniu wody poniżej temperatury nastawionej, następuje ponowne załączanie grzałek 5. Brak przepływu wody przez kocioł, w przypadku nieoczekiwanego zatrzymania pracy pompy cyrkulacyjnej, powoduje przyspieszone przegrzanie wody w zbiorniku 1 do temperatury wyższej od nastawionej. Jest to stan niepożądany, mogący doprowadzić do zniszczenia elementów elektrycznych kotła. Zmierzona przez czujnik temperatury wylotowej 7 temperatura wody wyższa 5 stopni Celsjusza od nastawionej, jest sygnałem o awaryjnym braku przepływu wody przez kocioł dla zespołu sterującego 9, który powoduje wyłączenie przez zespół zasilania 10 pracy wszystkich grzałek 5 jednocześnie. W przypadku uszkodzenia czujnika temperatury wylotowej 7 i dalszego wzrostu temperatury wody do górnej wartości, dopuszczalnej przez czujnik wyłącznika nadtemperaturowego 8, wyłącznik 8.1 odłącza układ elektryczny kotła od źródła zasilania elektrycznego.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Elektryczny kocioł centralnego ogrzewania, z wymuszonym przepływem czynnika roboczego, składający się ze zbiornika zaopatrzonego z zewnątrz w króciec wlotowy i w króciec wylotowy, a wewnątrz w zespół elementów grzejnych i czujnik wyłącznika nadtemperaturowego oraz poza zbiornikiem zawierający elektryczny układ zasilająco-sterujący, sprzężony z czujnikiem temperatury wlotowej i czujnikiem temperatury wylotowej czynnika roboczego oraz zaopatrzony w nastawny regulator temperatury grzania, znamienny tym, że czujnik temperatury wylotowej (7) ma osadzony wewnątrz zbiornika (1) czynnika roboczego przy otworze króćca wylotowego (4) i elektrycznie sprzężony z mikroprocesorowym zespołem sterującym (9), który według wprowadzonego algorytmu i wskazań czujnika temperatury wylotowej (7), steruje załączaniem w fazie grzania pracy elementów grzejnych, korzystnie opornościowych grzałek (5), kolejno jednej po drugiej z zaprogramowaną zwłoką czasową oraz odpowiednio odłączaniem w fazie schładzania.