Ograniczniki termiczne w kotłach c.o. Bezpiecznik w instalacji

zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa   zobacz pdfa      

Ogrzewanie domów czy innych budynków jest realizowane głównie poprzez proces spalania paliw stałych w kotłach centralnego ogrzewania. Coraz więcej osób decyduje się na kotły z podajnikiem (najczęściej retortowym), czynią to głównie z pobudek ekonomicznych, jak również w celu uzyskania większego komfortu użytkowania. Inni natomiast, z racji tańszych wymienników ciepła, decydują się na kotły zasypowe ze sterowaniem i nadmuchem powietrza, które pozwalają nawet na 24-godzinny cykl pracy bez uzupełniania paliwa. Niezależnie, czy dana osoba wybierze pierwsze bądź drugie rozwiązanie, w kotle, a raczej w sterowniku odpowiedzialnym za nastawy i regulację procesu spalania paliwa, powinien znajdować się  bezpiecznik termiczny, zwany w skrócie STB.
 Skrót ten został zapożyczony z języka niemieckiego (Sicherheitstemperaturbegrenzer) i oznacza zabezpieczeniowy ogranicznik temperaturowy [1]. Znaczenie tego urządzenia jest bardzo istotne, dlatego o konieczności jego stosowania mówią odpowiednie przepisy (norma PN-EN 303-5) [2].

Cel
Najważniejszą funkcją STB jest, jak sama nazwa wskazuje, bezpiecznik-wyłącznik, ogranicznik temperatury. Jego budowa zarówno w wersji elektronicznej, jak i mechanicznej pozwala na regulację wartości temperatury, po osiągnięciu której bezpiecznik wyłącza układ nadmuchowy realizowany za pomocą wentylatora. Chodzi o to, aby nie doprowadzić do zagotowania wody w kotle, co może nieść za sobą przykre konsekwencje finansowe (naprawa wymiennika, wymiana stopionych przewodów elektrycznych, ewentualnie wymiana kotła na nowy) lub zdrowotne (możliwość rozerwania pieca).
Po osiągnięciu temperatury maksymalnej ustawionej na STB następuje wyłączenie funkcji nadmuchu. Dalsza praca wentylatora jest możliwa jedynie poprzez zresetowanie urządzenia (obniżenie się temperatury w kotle nie spowoduje jego automatycznego uruchomienia, ponieważ nastąpiło przełączenie obwodu elektrycznego wewnątrz samego wyłącznika termicznego). Jest to wówczas pewien sygnał dla użytkownika o zażegnanym niebezpieczeństwie oraz o możliwości nieprawidłowego doboru poszczególnych parametrów spalania.
W niektórych konstrukcjach sterowników zresetowanie urządzenia STB wiąże się z odkręceniem, któregoś elementu bezpiecznika termicznego. Może to być maskownica (kapturek) bądź element obudowy. W przypadku omawianej konstrukcji zresetowanie urządzenia polega na wciśnięciu palcem lub cienkim elementem (długopis, wkrętak itp.) odpowiedniego przycisku wskazanego na rys 2. Dzięki temu poszczególne styki wewnątrz zostają zwarte, co pozwala na dalsza pracę układu.

Budowa STB
Bezpiecznik termiczny, pomimo małych rozmiarów, składa się z około 30 elementów:

* obudowy,
* kapilary, często wykonanej ze stopów miedzi, zakończonej „sondą” i wypełnionej płynem o bardzo dobrych własnościach przekazywania ciepła w swojej objętości,
* tarczki ze skalą w celu odpowiedniej nastawy żądanej temperatury (najczęściej od 90 do 110°C),
* wtyków służących do podłączenia kabli,
* ceramicznego izolatora zapobiegającego powstawaniu zwarcia pomiędzy poszczególnymi elementami,
* podwójnego mechanizmu stykowego (kowadełko i młoteczek) – młoteczek w tym układzie zwiera się zarówno w położeniu „zero”, jak i „jeden”,
* trzpienia załączającego wraz z mechanizmem obrotowym, sprężyną dystansową i talerzem rozpierającym (siłownikiem),
* przycisku, trzpienia resetującego STB wraz ze sprężyną.

Fotografia 1 ukazuje widok zewnętrzny bezpiecznika termicznego.

Jak to działa?
Fotografia 2 przedstawia korpus (izolator) ceramiczny, w którym zainstalowane są wtyki wraz z mechanizmem przełączania obwodów elektrycznych wykorzystujących układ „kowadełko – młoteczek”. Główny mechanizm STB został przedstawiony na fotografii 3.
Elementem wykonującym ruch roboczy uruchamiający trzpień jest siłownik. Nie jest to jednak typowy siłownik z pracującym tłokiem. Omawiany element pracuje podobnie jak mikroskopijny siłownik mieszkowy, który jest zbudowany z cienkiej blachy ze specjalnie wyprofilowanymi powierzchniami. W powstałych w ten sposób komorach uzyskano miejsce na małą ilość cieczy roboczej.
W celu dokładnego omówienia zasady działania zdecydowano o dokonaniu przekroju niektórych elementów, a także usunięciu sprężyny dystansowo-odbijającej, aby nie utrudniała widoczności. Należy wspomnieć, iż cały układ jest wypełniony specjalną cieczą, która ma na celu przekazanie ciepła do siłownika. Z tego powodu większość elementów  wykonano z miedzi, gdyż ma ona wysoki współczynnik przewodzenia ciepła [3]. Zasada działania została ukazana na fotografii 4.
Wyłącznik termiczny jest w ciągłej gotowości do pracy. Regulacja temperatury zadziałania waha się, jak już wcześniej wspomniano, w zakresie od 90-110°C i odbywa się przez wkręcenie lub wykręcenie śruby 1.
Wraz ze wzrostem temperatury do ustawionej wartości następuje wzrost ciśnienia cieczy w układzie. Przy wzroście temperatury w pobliże nastawionej wartości następuje wzrost ciśnienia cieczy w układzie. Dwupłaszczowa budowa siłownika mieszkowego 2 zaczyna pracować jako mikroskopijny siłownik.  Jego płaszcze oddalają się od siebie, powodując nacisk trzpienia 3 na układ „kowadełko – młoteczek” 4, doprowadzając do jego przełączenia. W całej operacji ogromną rolę ogrywa mechanizm utwierdzenia trzpienia 5 wraz z zawiasem 6, a także niewidoczna na zdjęciu sprężyna utwierdzona na nakrętce 7, której rolą jest powrót mechanizmu w położenie „zero”.
Rurka łącząca cały mechanizm wyłącznika termicznego jest połączona z kapilarą za pomocą lutowania. Miejsce połączenia nie jest równie plastyczne jak sama rurka, co może stwarzać niebezpieczeństwo urwania czy pęknięcia. Taka sytuacja skutkuje wyciekiem płynu i brakiem możliwości pomiaru temperatury.
Podsumowując, wyłącznik termiczny STB jest ważnym i niezbędnym elementem stosowanym w kotłach c.o. Stwarza on możliwość bezpiecznego użytkowania urządzeń grzewczych.
Paweł Wilk

Literatura:
[1] www.jumo.pl
[2] PN-EN 303-5.
[3] Mały poradnik mechanika, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1994.
Fotografie – materiały własne.

Fot. 1. Wyłącznik termiczny wraz ze wskazaniem podstawowych elementów.
Fot. 2. Korpus ceramiczny.
Fot. 3. Główny mechanizm STB.
Fot. 4. Zasada działania STB – pozycja (młoteczka) –  właściwa praca urządzeń.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij