Устройство для регулирования температуры объекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(51) С 05 0 23 19 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ нен сконтуо ельство СССР Р 23/19,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫГИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕКТА, содержащееосновной циркуляциоиный контурэнергоносителя, состоящий из циркуляционного насоса и нагревательногоэлемента, дополнительный циркуляционный контур, состоящий из циркуляционного насоса, трехходового клапана и охлаждающего элемента, регуляторы температуры энергоносителя иобъекта, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения э 4 ективности режима охлаждения при минимальном расходе энергоносителя, охлаждающий элемент выполнен в виде ком 801166078 А бинированного смесительно-рекуперативного теплообменника, вход смесительного канала которого соедидополнительным циркуляционнымром через трехходовой клапан, а первый выход через первый и второй обратные клапаны подключен к входу ивыходу циркуляционного насоса, змеевик рекуперативнога канала смесительно-рекуперативного теплообменникаразмещен в смесительном канале, причем вход рекуперативного канала соединен через первый вентиль с источником энергоносителя и через второйвентиль и первый регулирующий клапанс входом циркуляционного насоса, авыход рекуперативного канала соединен с вторым выходом смесительногоканала через второй регулирующий клапан, причем в смесительном каналеустановлены датчики верхнего и нижнего уровней, подключенные к регулятору, связанному.с первым регулирующимклапаном, а второй регулирующий клапан соединен с регулятором, связанным с датчиком температуры, установленным в смесительном канале комбинированного смесительно-рекуперативного теплообменннка.66078 20 30 40 50 1 11Изобретение относится к устройствам для регулирования температуры втепловых объектах и предпочтительноможет быть использовано в производстве шприцованных резиновых изделийна предприятиях резинотехническойпромышленности,Цель изобретения - повышение эффективности режима охлаждения приминимальном расходе энергоносителя. 10На фиг.1 схематически показаноустройство для регулирования температуры однозонного объекта; наФиг. 2 - устройство для регулирования температуры многозонного объекта.Устройство для регулирования тем"пературы объекта (фиг, 1) содержитобъект 1, циркуляционные насосы 2и 3, нагревательный 4 и охлаждающий5 элементы, второй регулирующийклапан 6, обратные клапаны 7 и 8,первый 9 и второй 10 обратные клапаны, регулятор 11 температуры водыс датчиком 12 и регулятор 13 температуры объекта с датчиком 14, установленным на объекте, Регулятор 11с датчиком 12 служит для поддержания заданного значения температурыводы путем включения или отключенияэлемента 4. Регулятор 13 с датчиком14 служит для поддержания заданногозначения температуры объекта путемуправления нагревательным элементом4 и переключающим трехходовым клапаном 15 через переключающий эолот 3ник 16.Для поддержания заданного уровняв охлаждающем элементе 5 служит регулятор 17 с датчиками нижнего 18и верхнего 19 уровней, управляющийчерез золотник 20 первым регулирующим клапаном 21, осуществляющим подачу воды из водопроводной сети вустройство.1 Для поддержания заданной темпе 45 ратуры в охлаждающем элементе 5 служит регулятор 22 температуры с датчиком 23, который через золотник 24 управляет вторым регулирующим клапаном 6. Ручные первый 25 и второй 26 вентили служат для выбора режима охлаждения, Обратный клапан 27 защищает охлаждающий элемент 5.от попадания воды из водопроводной сети. Переливной патрубок 28 защищает его от переполнения водой. Охлаждающий элемент 5 выполнен ввиде комбинированного смесительнорекуперативного теплаобменника, имеет два канала движения жидкости,Первый - это смесительный канап АВс входам А, первым выходом В, в котором происходит смещение холодной игорячей жидкостей. Второй - это рекуперативный канал СД, по которому(апротекает только холодная жидкость,змеевик 29 которого установлен вканале АВ. Эти два канала соединенымежду собой с помощ(ью первого регулирующего клапана 21, Вход С соединен через первый вентиль 25 с источником энергоносителя (не показан),Выход Д рекуперативного канала СДсоединен с вторым выходом Е смесительного канала АВ через второй регулирующий клапан 6.В многозонных объектах (фиг2)основные контуры имеют напорный 30и сливной 3 1 коллекторы,Устройство имеет три режима работы.Первый - это режим с косвеннымохлаждением. Для этого открываютпервый вентиль 25 и закрывают второйвентиль 26 и устройство работаетследующим образом.В охлаждающий элемент 5 предварительно заливают очищенную воду, кон(денсат или другую охлаждающую жидкость. Для.заполнения системы включается циркуляционный насос 3, который начинает перемещать жидкость поконтуру: насос 3 - переключающийтрехходовой клапан 15 - канал АВ -второй обратный клапан 10 - насос 3.После этого включают циркуляционныйнасос 2 и переключающий клапан 15,который соединяет объект 1 с охлаждающим элементом 5. Теперь охлаждающая жидкость будет заполнять систему,двигаясь по контуру: насос 3 - обратный клапан 8 - насос 2 - нагревательный элемент 4 - объект 1 - клапан15 - охлаждающий элемент 5 (каналАВ) - второй обратный клапан 10насос 3. По истечении некотороговремени отключают клапан 15 и включают нагревательный элемент 4, Теперьжидкость циркулирует по двум независимым контурам: основному и дополнительному.Проходя по основному контуру насос2 - нагревательный элемент 4 - объект- обратный клапан 7 - насос 2, жидкость нагревается в элементе 4 и3 1,1 66 нагревает объект 1. Регулятор 11 температуры поддерживает при этом за,данное значение.Проходя по дополнительному контуру насос 3 - клапан 15 - охлаждающий элемент 5 (канал АВ) - второй обратный клапан 10 - насос 3, жидкость ох" лаждается в охлаждающем элементе 5 с помощью холодной воды, поступающей из водопроводной сети в канал СД че рез первый вентиль 25 и второй регулирующий клапан 6. Регулятор 22 температуры подцерживает при этом заданное значение температуры.Таким образом, при разогреве объекта в основном контуре циркули-, рует греющая вода, а в дополнительном - охлаждающая. Так как при работе оборудования,например червячной машины для пере работки резиновых смесей, выделяется большое количество тепла, то температура объекта может превысить заданное значение. При этом регулятор 13 температуры отключит нагревательный элемент 4 и переключит клапан 15. Тогда горячая жидкость из основного циркуляционного контура через клапан 15 попадает, в дополнительный циркуляционный контур, где 30 в смесительном канале АВ охлаждахицего элемента 5 смешивается с холодной жидкостью, а на ее место из дополнительного контура поступает холодная вода и охлаждает объект. При этом циркуляционные насосы 2 и 3 (центробежного типа) работают после-. довательно и поток жидкости цирку-, лирует по одному общему контуру:" насос 3 - обратный клапан 8 - насос 40 2 - нагревательный элемент 4 - объект 1 - клапан 15 - охлаждающий элемент 5 (канал АВ) - второй обратный клапан 10 - насос 3. Происходит охлаждение объекта 1. Как 45 только температура объекта 1 упадет до заданного значения, регулятор температуры 13 переключит клапан 15, и общий поток жидкости .снова разде лится на два потока, один из которых И циркулирует в основном контуре, а другой - во вспомогательном. В дальнейшем процесс регулирования температуры объекта происходит автомати-, чески путем управления нагреватель- зз ным элементом 4 и переключающим клапаном 15. При этом в контурах циркулирует одно и то же количество 078 4очищенной жидкости и система трубопроводов устройства остается неэагрязненной. При этом режиме работыохлаждающий элемент 5 работает какрекуперативный теплообменннк.Второй режим работы с прямым"охлаждением может иметь место втех случаях, когда г водопроводнойсети находится незагряэненная вода,дающая мало осадков на трубопроводе, или когда в объекте интенсивновыделяется тепло. Для выполненияэтого режима работы открывают второйвентиль 26 и закрывают первый вентиль 25 и работа устройства протекает следующим образом,Заполнение устройства водой теперьпроисходит прямо из водопроводнойсети Так как уровень жидкости вохлаждающем элементе минимум, то регулятор 17 уровня откроет первыйрегулирующий клапан 21. Включают насос 3 и вода из водопроводной сетизаполняет систему следующим образом:сеть - второй вентиль 26 - насос 3клапан 15 - охлаждающий элемент 5(канал АВ). Так как охлаждающий элемент 5 представляет собой объемистый теплообменник, то вода будетпостоянно его заполнять. Как толькоуровень в теплообменнике достигнетмаксимального значения, датчик 19верхнего уровня дает сигнал и регулятор 17 уровня закроет клапан 21и тем самым прекратит подачу водыиз сети в устройство. Теперь водациркулирует по дополнительному контуру: насос 3 - клапан 15 - охлаждающий элемент 5 (клапан АВ) - второй обратный клапан 10 - насос 3.Затем включают насос 2 и клапан 15. Теперь вода поступает из дополнительного циркуляционного контура в основной контур: насос 3 - обратный клапан 8 - насос 2 - нагревательньй элемент 4 - объект 1 - клапан 15 - охлаждающий элемент 5 (канал АВ) - второй обратный клапан 10 - насос 3. Если при этом уровень жидкости в охлаждающем элементе пони-. зится (аа счет отбора жидкости в основной контур) ниже верхнего значения, то регулятор 17 уровня откроет клапан 21 и вода иэ водопроводной сети также будет поступать в устройство. По истечении некоторого времени отключат клапан 15 и включат нагревательный элемент 4. Теперь жид 5 11кость циркулирует по двум независи-мым контурам: основному и дополнительному. Проходя по основному контуру (предыдущий режим работы), жидкость нагревает объект 1. Проходя подополнительному контуру (предыдущийрежим работы), жидкость охлаждаетсяв охлаждающем элементе 5 с помощьюводы, поступающей из водопроводнойсети теперь уже прямо в дополнительный контур. Если температура воды вдополнительном контуре выше заданной, то регулятор 22 откроет второйрегулирущций клапан 6 и вода из канала АВ через обратный клапан 27 ивторой регулирующий клапан 6 будетпоступать на слив. При этом уровеньв канале АВ охлаждающего элемента 5упадет ниже верхнего значения, регулятор 17 уровня откроет клапан 21 ихолодная вода из водопроводной сетибудет поступать в дополнительныйконтур, смешиваясь с жидкостью этогоконтура и понижая его температуру.Как только температура в дополнительном контуре станет равной заданной, регулятор 22 температурыприкроет клапан 6, вода из контуране будет поступать на слив и придостижении верхнего уровня в охлаж-,дающем элементе 5 регулятор 17 уровня закроет клапан 21 на линии подачи холодной воды из сети. В этомслучае охлаждающий элемент 5 будетработать как смесительный теплообменник, в котором происходит 1непосредственное соприкосновениеи смешение теплой и холодной жидкостей (в канал СД вода не поступает совсем),В том случае, если температураобъекта 1 превысит заданное значение, регулятор 13 отключит нагревательный элемент 4 и при наличии определенной зоны "Норма" переключитклапан 15. При этом горячая вода изосновного контура поступит в дополнительный (предыдущий режим работы).а на ее место поступит охлаждающаявода из дополнительного контура.Вода начнет циркулировать по одномуобщему контуру (предыдущий режимработы), смешиваться и охлаждатьобъект. Если же после смешения жидкости обоих контуров температура66078 5 О 15 20 25 30 3 40 4 Ж объекта не снизится и температурав канале АВ охлаждающего элемента 5превысит заданное значение, то регулятор 22 температуры откроет второй регулирующий клапан 6 и вода изциркуляционных контуров поступитна слив через обратный клапан 27 иклапан 6, Уровень в охлаждающем эле-.менте 5 упадет ниже верхнего значения и регулятор 7 уровня откроетклапан 21Холодная вода из водопроводнойсети поступает в объект 1 и интенсивно охлаждает его. Вода идет следующим образом: сеть - второй вентиль26 - первый регулирующий клапан 21 -насос 3 - обратный клапан 8 - насос2 - нагревательный элемент 4объект 1 - клапан 15 - охлаждающийэлемент 5 - обратный клапан 27 -второй регулирующий клапан 6 - слив.При понижении температуры объекта 1клапан 15 переключится, образовавосновной циркуляционный контур, ипосле достижения верхнего значенияуровня в охлаждающем элементе 5 закроется клапан 21 и начнется циркуляция в дополнительном контуре.Таким образом, при этом режимеработы в зависимости от уровня итемпературы жидкости в охлаждающемэлементе 5 происходит подпитка системы холодной водой из водопроводнойсети,Рассмотрим третий (комбинированный) режим работы - режим с "прямым"и косвенным" охлаждением. При такомрежиме открыты вентили 25 и 26. Процесс заполнения жидкостью системы,работа автоматики и элементов устройства остаются такими же, как и впредыдущих режимах. Отличием этогорежима является процесс охлаждения.Теперь в охлаждающем элементе 5 охлаждение происходит путем смешенияв канале АВ горячей воды дополнительного контура с холодной водой изводопроводной сети (как в режиме с"прямым" охлаждением) и путем теплоотвода через стенку холодной водойиз водопроводной сети, поступающейв канал СД (как в режиме с "косвенным" охлаждением), Комбинированныйрежим охлаждения наиболее эффективный.1166078 оставитель Е.Колесниковехред М.Пароцай КорректорА.Зимокосов озориз акто аказ 4309 42 В 3035,Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 863И Государственного к делам изобретений и осква, ЖРаушска Подписноемитета СССРткрытийяаб., д, 4/5