Устройство для зонального обогрева криогенного регулирующего аппарата



Устройство для зонального обогрева криогенного регулирующего аппарата
Устройство для зонального обогрева криогенного регулирующего аппарата

 


Владельцы патента RU 2521102:

Рубцов Михаил Викторович (RU)

Устройство для зонального обогрева криогенного регулирующего аппарата, например запирающего элемента, содержащего закрепленный в кожухе криогенной емкости полый корпус 1, внутри которого размещен подвижный вдоль корпуса шток 2, связанный одним концом с выходом привода 3 перемещения штока, а другим - с запирающим элементом 4, изменяющим проходное сечение трубопровода, по которому протекает сжиженный газ. С наружной стороны корпуса 1 регулирующего аппарата установлено не менее одного резистивного нагревательного элемента 11 и датчика температуры 12. Нагревательный элемент 11 и датчик температуры 12 могут быть установлены и на корпусе привода 3. Кроме того, устройство содержит регулятор напряжения 13, задатчик температуры 14 и регулирующее устройство 15, подключенное первым входом к выходу задатчика температуры, вторым входом - к выходу датчика температуры 12, а выходом - к управляющему входу регулятора напряжения, подключенного силовым входом к источнику питания 16. Для удобства монтажа на корпусе 1 аппарата нагревательный элемент 11 может быть выполнен кольцевым и разъемным в аксиальном направлении. Изобретение обеспечивает непрерывный режим работы оборудования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Устройство относится к области криогенной техники и предназначено для обогрева регулирующих аппаратов, используемых в криогенных технологиях.

Известно устройство для зонального нагрева, содержащее нагревательные элементы, подключенные к источнику питания, размещенные в разъемном по образующей кожухе, состоящем из двух частей, причем форма нагревательных элементов повторяет форму нагреваемого объекта, нагревательные элементы соединены с одной стороны с токоподводами, с другой стороны - с кожухом, части кожуха соединены электрически между собой.

Недостатком известного устройства является необходимость проведения сборочных операций при смене обогреваемого объекта.

Наиболее близким является устройство для перекачки сжиженного газа, в частности регулирующего клапана, содержащего закрепленный в кожухе криогенной емкости полый корпус, внутри которого размещен подвижный вдоль корпуса шток, связанный одним концом с выходом привода перемещения штока, а другим - с тарелкой клапана, изменяющего проходное сечение трубопровода, по которому протекает сжиженный газ (Беляков В.П. Криогенная техника и технология. - М.: Энергоатомиздат, 1982, с.52- 54).

Недостатком данного устройства является то, что при изменении температуры и влажности окружающей среды элементы криогенного регулирующего аппарата при температуре внутри аппарата порядка - 180°С, находящиеся снаружи криогенной емкости, обледеневают. При низких температурах и повышенной влажности воздуха лед образуется не только на наружных поверхностях аппарата, но и в опорах, по которым перемещаются подвижные элементы аппарата. Это вызывает заклинивание подвижных элементов аппарата и может привести к потере его работоспособности, вплоть до выхода из строя. Этот недостаток особенно ярко проявляется после длительной эксплуатации криогенной установки.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в обеспечении желаемого распределения температур элементов аппарата по всей его длине, при котором исключается образование наледи и заклинивание подвижных соединений, а также возможность установки системы обогрева в работающем оборудовании без его разборки.

Технический эффект, заключающийся в обеспечении непрерывного режима работы криогенного оборудования, достигается тем, что в известное устройство, содержащее закрепленный в кожухе криогенной емкости полый корпус регулирующего аппарата, внутри которого размещен подвижный вдоль корпуса шток, связанный одним концом с выходом привода перемещения штока, а другим - с запирающим элементом клапана, изменяющего проходное сечение трубопровода, по которому протекает сжиженный газ, с наружной стороны корпуса регулирующего аппарата установлено не менее одного резистивного нагревательного элемента и датчика температуры, а также введены регулятор напряжения, задатчик температуры и регулирующее устройство, подключенное первым входом к выходу задатчика температуры, вторым входом - к выходу датчика температуры, а выходами - к управляющему входу регулятора напряжения, подключенного силовым входом к источнику питания.

Кроме того, в предлагаемом устройстве нагревательный элемент может быть выполнен разъемным по оси корпуса.

Предлагаемое устройство может быть также дополнено установленными на наружной стороне корпуса привода датчиком температуры и резистивным нагревательным элементом, аналогичными указанными выше, а также введены соединенные аналогично ранее введенным регулирующее устройство, задатчик температуры и регулятор напряжения.

Известно использование резистивных электрических нагревателей и автоматических регуляторов температуры для нагрева различных промышленных объектов (см. например, Автоматическое управление электротермическими установками: Учебник для вузов /A.M.Кручинин, К.М.Махмудов, Ю.М.Миронов и др.; Под ред. А.Д.Свенчанского. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.175-207). Применение резистивных нагревателей с системами автоматического регулирования температуры авторам не известно.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен разрез стенки камеры в месте установки регулирующего аппарата, а на фиг.2 - функциональная схема регулятора температуры.

Устройство для обогрева криогенного регулирующего аппарата (фиг.1) содержит закрепленный в кожухе криогенной емкости полый корпус регулирующего аппарата 1, внутри которого размещен подвижный в осевом направлении корпуса шток 2, связанный одним концом с выходом привода 3 перемещения штока, а другим - с запирающим элементом 4, изменяющим проходное сечение трубопровода 5, по которому протекает находящийся в криогенной емкости сжиженный газ с температурой Θвн, лежащей в диапазоне - 130-180°С. Стрелками на фиг.1 показано направление потока газа в трубопроводе 5. Криогенная камера на чертеже не приводится, поскольку ее форма (в виде цилиндра или призмы) не оказывает влияния на существо предложения. На фиг.1 приведен фрагмент оболочки (стенки) криогенной камеры, состоящей из внутренней 6 и наружной 7 стенок, полость между которыми заполнена насыпным теплоизолирующим материалом 8, например перлитом. В криогенной камере между внутренней и наружной стенками выделена полость для размещения регулирующего аппарата (цилиндрической или призматической формы, что несущественно), герметично отделенная от стенок 6 и 7 криогенной камеры оболочкой 9, которая также заполняется теплоизолирующим материалом 10 (например, стекловатой). Полый корпус 1 регулирующего аппарата установлен внутри полости образованной оболочкой 9 и стенками 6, 7 криогенной камеры. С наружной стороны корпуса 1 регулирующего аппарата установлено не менее одного резистивного нагревательного элемента 11 и датчика температуры 12. Число нагревательных элементов может быть произвольным и определяется с одной стороны, мощностью необходимой для нагрева аппарата до желаемой температуры, а с другой - размерами нагревательных элементов 11 и объемом полости, в которой размещен регулирующий аппарат

Для поддержания требуемой температуры корпуса 1 регулирующего аппарата введены регулятор напряжения 13, задатчик температуры 14 и регулирующее устройство 15. Первый вход регулирующего устройства 15 соединен с выходом задатчика температуры 14, второй вход устройства 13 соединен с выходом датчика температуры 12, а выходом - с управляющим входом регулятора напряжения 13, подключенного силовым входом к источнику питания 16 (фиг.2).

Для удобства монтажа каждый нагревательный элемент 11, охватывающий корпус 1 аппарата, целесообразно выполнять разъемным в направлении оси корпуса.

При низких температурах Θн окружающей среды и повышенной влажности может оказаться целесообразной установка на корпусе привода 3 дополнительных нагревательных элементов 17 и датчиков температуры 18, аналогичных основным нагревательным элементам 11 и датчикам 12. Схема подключения к источнику питания 16 дополнительных нагревательных 17 аналогична схеме подключения основных нагревательных элементов 11 (см. фиг.1).

Устройство работает следующим образом. В работающей криогенной установке сжиженный газ имеет температуру, лежащую в диапазоне - 130 -180°С, в то время как температура наружного воздуха может колебаться от - 40 до +40°С. При плюсовых температурах наружного воздуха, низкой влажности и хорошей теплоизоляции обледенение трущихся деталей аппарата, как правило, не происходит. Однако при увеличении влажности воздуха и понижении температуры окружающей среды происходит обледенение подвижных элементов аппарата как внутри его корпуса, так и снаружи. Для обеспечения работоспособности регулирующего аппарата при изменении температуры окружающей среды на его корпусе 1 предлагается устанавливать один или более нагревательный элемент 11 и датчик температуры 12, располагая его на некотором расстоянии от нагревательного элемента. Полость, ограниченная с одной стороны корпусом регулирующего аппарата, а с другой - оболочкой 9 криогенной камеры, как правило, имеет ограниченный объем и труднодоступна для установки каких-либо дополнительных элементов, поскольку в ней расположены различного рода опоры, удерживающие аппарат в криогенной камере.

Для удобства монтажа нагревательного элемента 11 в действующей криогенной установке его целесообразно выполнять в виде разъемного вдоль оси корпуса регулирующего аппарата 1 и плотно охватывающего последний кольца, осевые и радиальные размеры которого определяются расстоянием между удерживающими корпус регулирующего аппарата 1 опорами и диаметром технологической полости, окружающей корпус аппарата. По указанным причинам может оказаться более предпочтительным устанавливать несколько нагревательных элементов 11 меньшей длины и диаметра, чем один такой же мощности. Кроме того, установка нескольких нагревателей позволяет обеспечить лучшее распределение температур по длине аппарата, что благоприятно сказывается на его работоспособности. После установки нагревательных элементов 11 и термопар 12 полость вокруг корпуса регулирующего аппарата 1 заполняют теплоизоляционным материалом, например минеральной ватой, не взаимодействующей с кислородом.

Поддержание требуемого распределения температур корпуса 1 регулирующего аппарата исключает заклинивание подвижного штока 2 и обеспечивает надежное функционирование запирающего элемента 4 при изменении температуры и влажности окружающего воздуха в широких пределах.

При низких температурах окружающей среды мощности нагревательных элементов, установленных на корпусе 1 аппарата, может оказаться недостаточно для поддержания требуемой температуры привода 3, что может привести к его обледенению. Для исключения обледенения корпуса привода аппарата на его корпусе целесообразно установить дополнительные нагревательные элементы и датчик температуры, аналогичные установленным на корпусе 1. Регулирование мощности нагревательного элемента, установленного на корпусе привода 3, осуществляется с помощью регулятора температуры (фиг.2), аналогичного регулятору температуры, используемому для нагревательных элементов, установленных на корпусе 1 аппарата.

Для обеспечения работоспособности аппарата при изменении температуры окружающей среды необходимо регулировать мощность, поступающую на нагревательный элемент 11, поддерживая тем самым заданную температуру корпуса регулирующего аппарата 1. Поддержание требуемой температуры корпуса 1 регулирующего аппарата обеспечивается с помощью системы автоматического регулирования температуры, включающей в себя (для каждого нагревательного элемента 11) регулятор напряжения 13, регулирующее устройство 15, задатчик температуры 14 и датчик температуры 12. Регулятор напряжения 13 подключен силовым входом к источнику питания 16 (питающей сети переменного тока), а управляющим входом - к выходу регулирующего устройства 15. Регулирующее устройство 15 сравнивает сигнал 03, поступающий от задатчика температуры 14, с сигналом 0 обратной связи, поступающим от датчика температуры 12, расположенного на корпусе 1 аппарата. На выходе регулирующего устройства 15 вырабатывается сигнал, пропорциональный разности температур ΔΘ=Θз-Θ, который обеспечивает регулирование мощности, поступающей в нагревательный элемент 11. Как следует из приведенного выражения, изменение температуры Θ корпуса 1 регулирующего аппарата при изменении температуры окружающей среды будет приводить к изменению мощности, поступающей в нагревательный элемент и, следовательно, будет приводить к восстановлению заданного температурного режима аппарата.

В настоящее время регулятор напряжения 13 выполняется на тиристорах и выпускается серийно. Регулирующее устройство 15 выполняется, как правило, в виде серийно выпускаемого программируемого микропроцессорного контроллера, в котором оператором задается на дисплее требуемая температура Θз. В качестве датчика температуры 12 целесообразно использовать стандартную термопару, например хромель-копелевую. Таким образом, реализация регулятора температуры не вызывает трудностей и выполняется на серийных покупных элементах.

1. Устройство для зонального обогрева криогенного регулирующего аппарата, содержащего закрепленный в кожухе криогенной емкости полый корпус регулирующего аппарата, внутри которого размещен подвижный вдоль корпуса шток, связанный одним концом с выходом привода перемещения штока, а другим - с запирающим элементом 4, изменяющим проходное сечение трубопровода, отличающееся тем, что с наружной стороны корпуса регулирующего аппарата установлено не менее одного резистивного нагревательного элемента и датчика температуры, а также введены регулятор напряжения, задатчик температуры и регулирующее устройство, подключенное первым входом к выходу задатчика температуры, вторым входом - к выходу датчика температуры, а выходом - к управляющему входу регулятора напряжения, подключенного силовым входом к источнику питания.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен кольцевым и разъемным в аксиальном направлении.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на наружной стороне корпуса привода установлены датчик температуры и резистивный нагревательный элемент, а также введены соединенные аналогично ранее введенным регулирующее устройство, задатчик температуры и регулятор напряжения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству управления нагревом тепловыделяющего стекла, которое подает синусоидальный сигнал в соответствии с размером тепловыделяющего стекла так, чтобы синусоидальный сигнал подавался в момент времени, когда ток синусоидального сигнала равен нулю, и подача синусоидального сигнала прекращалась также в момент времени, когда ток синусоидального сигнала равен нулю.

Изобретение относится к управлению нагревательным элементом при применении его в одеяле или электрогрелке с электрическим обогревом. .
Изобретение относится к холодильному и/или морозильному устройству, содержащему нагревательный элемент для предотвращения образования конденсата. .

Изобретение относится к способу регулирования паровой установки в бытовом устройстве, в котором паровой установкой вырабатывается водяной пар, в частности горячий, или перегретый.

Изобретение относится к получению тепла, образующегося иначе, чем в процессах горения. .

Изобретение относится к нагревателям для жидкости, использующим эффект естественной конвекции, в частности к бытовым водонагревательным приборам, таким как чайник, водонагревателям накопительного типа для бытовых и промышленных целей.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим нагревательным элементам, предназначенным для оснащения трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов), защищенных от перегрева.

Изобретение относится к нагревательному устройству прибора с водоводом для работы на водопроводной и/или загрязненной воде, в частности для электробытовых приборов, таких как стиральная или посудомоечная машина, причем это нагревательное устройство имеет, по меньшей мере, один нагревательный элемент и этот нагревательный элемент расположен на или в водоводе, при этом стенка водовода имеет отверстие в зоне нагревателя и предусмотрен также измеритель проводимости, установленный таким образом, что он в зоне этого отверстия или через отверстие выступает внутрь водовода.

Изобретение относится к системам путевого подогрева. Способ управления цепью путевого подогрева с автоматическим определением длительности интервалов отсутствия подвода питания включает расчет длительности интервала отсутствия подвода питания на основе значения температуры технологического трубопровода, измеренного в конце предварительно определенного начального интервала отсутствия подвода питания, а также с учетом конкретной температуры уставки для технологического трубопровода и температуры зоны нечувствительности, превышающей температуру уставки. Температура уставки определяется с учетом технологической текучей среды, характеристик греющего кабеля и условий эксплуатации технологического трубопровода. Длительность интервала отсутствия подвода питания ограничена временем, требуемым для того, чтобы температура технологического трубопровода достигла температуры уставки. Техническим результатом является обеспечение снижения числа циклов включения-выключения цепи путевого подогрева и, следовательно, увеличение срока службы компонентов цепи. 2 н. и 12 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу управления установкой и к электронагревательной установке (10) и содержит следующие этапы: i) составляют на рабочий цикл управляющую программу устройства (12) в составе установки (10), при этом устройство настраивают на работу в течение цикла в активном режиме, согласованном с использованием установки пользователем, и в ждущем режиме, согласованном с отсутствием использования установки (10) пользователем; ii) сравнивают работу устройства (12) в соответствии с управляющей программой с действительным использованием установки (10) пользователем; iii) определяют несоответствие между уставкой, заданной управляющей программой устройства, и действительным использованием установки пользователем; iv) изменяют управляющую программу устройства (12) в зависимости от действительного использования установки (10) пользователем. Изобретение исключает инерционность при повышении температуры нагревательного элемента во время перехода на комфортный режим нагрева помещения. 2 н.п. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к контрольным устройствам, в частности, в области бытовых электроприборов. Бытовой электроприбор (стиральный и/или сушильный) содержит нагревательный контур (140), предназначенный для нагрева стиральной жидкости и/или потока воздуха для сушки и соединенный с системой электроснабжения (105а, 105b), обеспечивающей подачу электропитания в электроприбор, при этом нагревательный контур содержит терморезистор (205), последовательно соединенный с переключающими устройствами (210а, 210b), управляемыми с помощью управляющего устройства (125) для избирательного включения терморезистора, когда это требуется. Переключающие устройства последовательно соединены с терморезистором, установленным между первым и вторым переключателями. Контрольный контур относится к нагревательному контуру и содержит резистивную цепь, включающую в себя первый резистор (R1) , терморезистор и второй резистор (R2). Контрольный контур содержит датчик (240) тока. Изобретение обеспечивает полный контроль работы и распознавание неисправностей. 19 з.п. ф-лы,1 табл., 8 ил.

Изобретение относится к электрическому бытовому устройству для обработки продукции. Устройство содержит отделение для обработки продукции, дверцу, которая может открываться пользователем даже во время обработки продукции, первую линию питания на первую электрическую нагрузку, первую электрическую контрольную линию для первой электрической нагрузки, переключатель положений дверцы «открыто»/«закрыто», оперативно подключенный к первой электрической контрольной линии, контрольное устройство первой электрической нагрузки, в свою очередь, включающее первый электромеханический переключатель, включающий электрический компонент, установленный на первой электрической контрольной линии и механический компонент, расположенный на первой линии питания и способный переходить между первой и второй позициями, в которых он, соответственно, препятствует или не препятствует прохождению тока в первой линии питания. Изобретение должно обеспечить создание электрического бытового устройства оптимизированной конструкции и с эксплуатационной безопасностью. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройству для приготовления пищи, имеющему множество средств нагревания для нагревания соответствующего пищевого элемента. Устройство оснащено средствами управления для управления подачей энергии индивидуально в каждое из средств нагревания. Устройство включает микропроцессор со средствами загрузки, выполненными с возможностью загрузки набора данных процессе приготовления пищи. Средства управления выполнены с возможностью управления подачей энергии в соответствии с упомянутым загруженным набором данных по процессу приготовления пищи. Каждый набор включает по меньшей мере две инструкции по приготовлению пищевого элемента. Каждая инструкция по приготовлению пищевого элемента включает данные, определяющие пищевой элемент и одну или более групп параметров операций. Каждая группа параметров операций включает данные по подаче энергии и связанные с ними данные по временной длительности для средств нагревания в устройстве для приготовления пищи. Заявленные улучшения обеспечивают возможность одновременного самостоятельного приготовления нескольких блюд без необходимости в постоянном контроле. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство для адаптивного обогрева криогенного аппарата, например регулирующего клапана, содержащее размещенный вблизи обогреваемого аппарата электрический нагреватель 1, подключенный к выходу регулятора напряжения 2, соединенного входом с выходом регулирующего устройства 3, первый вход которого связан с выходом задатчика 6 температуры обогреваемого аппарата через суммирующий элемент 4, а второй - с выходом датчика 5 температуры обогреваемого аппарата. Датчик 7 температуры окружающей среды подключен к входу функционального блока 8, выход которого соединен со вторым вычитающим входом суммирующего элемента 4, соединенного первым суммирующим входом с выходом задатчика 6 температуры окружающей среды. Изобретение обеспечивает поддержание требуемой температуры для надежного функционирования криогенного аппарата при изменении температуры и влажности окружающей среды в широком диапазоне. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области силовой преобразовательной техники, и может быть использовано в устройствах, преобразующих электрическую энергию в тепловую. Техническим результатом является повышение надежности и уменьшение потерь электрической энергии в режиме «ожидания». Обогреватель, питающий кабель которого подводится к защитному корпусу, внутри которого находится первая схема управления, из защитного корпуса выходит соединительный кабель, состоящий из четырех проводников, два из которых связаны с напряжением сети: один с заземлением и один с цифровым выходом первой схемы управления, с другого конца кабеля, проводники, связанные с напряжением сети, подключены через первый и второй ключевые элементы к нагревательному элементу, проводник заземления подключен к радиатору, проводник, связанный с цифровым выходом первой схемы управления, подключен к первому входу второй схемы управления, у которой первый выход подключен к входу первого ключевого элемента, второй вход связан с первым выходом третьей схемы управления, второй выход второй схемы управления подключен к входу третьей схемы управления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх