Trzech wspaniałych, czyli termometr, manometr i miarkownik ciągu w kotłach c.o. Spalanie pod kontrolą

zobacz artykuł w formie pdf   zobacz pdfa zobacz pdfa 

Termometr jest jednym z najistotniejszych elementów dodatkowych montowanych na kotłach.
Pozwala na monitorowanie temperatury cieczy w danym momencie pracy.
Najczęściej stosuje się dwa rodzaje termometrów:

* rtęciowy – prosty, w postaci rurki z kapilarą wkręcaną do kotła,Spalanie pod kontrolą

* mechaniczny wskazówkowy – z kapilarą wpuszczaną do wymiennika lub mocowane na instalacji tzw. termometry przylgowe.

Termometr rtęciowy (fot. 1a) zbudowany został w 1714 roku przez Gabriela Daniela Fahrenheita (1686-1736) [1]. Z kolei w 1742 roku Andres Celsius (Szwecja) wynalazł swój pierwszy termometr i wprowadził także skalę w stopniach Celsjusza.

Jego obudowa może być wykonana np. z aluminium. W jej wnętrzu znajduje się szklana kapilara ze zbiorniczkiem na substancję roboczą (rtęć). Podczas wzrostu temperatury następuje zjawisko rozszerzalności cieczy, dzięki czemu rtęć zwiększa swoją objętość i płynie coraz wyżej, umożliwiając odczyt aktualnej wartości.

Termometry wskazówkowe zazwyczaj opierają swoją budowę na elemencie bimetalicznym, na który składają się najczęściej dwa paski metali. Przeważnie są one połączone ze sobą za pomocą procesu lutowania lub spawania. Współczynnik rozszerzalności cieplnej powoduje (podczas zmiany temperatury) korektę odgięcia (krzywizny tego elementu), dzięki czemu możliwe jest przekazanie ruchu obrotowego na wskazówkę. Można spotkać również termometry składające się z jednego paska bimetalicznego, zwiniętego spiralnie lub śrubowo. Wynalazcą takiego elementu był John Harrison (1755 r.), który jako zegarmistrz specjalizował się także w konstruowaniu chronometrów morskich (urządzenia te pomagają żeglarzom obliczać długość geograficzną) [1]. Spalanie pod kontrolą
W przypadku omawianego niżej termomanometru
(fot. 1b – urządzenie, które w jednej obudowie łączy termometr i manometr) napęd wskazówki został przeniesiony za pomocą paska bimetalicznego zwiniętego w kształt śrubowy (fot. 1c). Sprężyna ta została wsunięta w korpus, gdzie jeden koniec przyczepiono do osi wskazówki, a drugi przymocowano do mosiężnego korka, który przylutowano do korpusu. Następnie został wkręcony do rdzenia manometru.

Pomiar ciśnienia
Manometr jest przyrządem pomiarowym przeznaczonym do weryfikacji ciśnienia panującego w układzie. Możemy wyróżnić m.in. manometr rurkowy, tzw. Bourdona, i membranowy (fot. 2).

Manometr rurkowy został skonstruowany w 1849 roku przez Eugène Bourdona (od nazwiska wzięła się jego nazwa). Urodził się on w Paryżu, był inżynierem i wynalazcą. Swoją konstrukcję opatentował i założył firmę produkującą urządzenia tego typu.

Na fot. 3 przedstawiono termomanometr. W tym przypadku korpus urządzenia wykonano z mosiądzu, podobnie jak dźwignię zębatą i cięgno. Element główny został wygięty z rurki miedzianej (odpowiednio wyprofilowanej), jej końcówkę spłaszczono i zalutowano razem z uchwytem mocującym cięgno, a całość przylutowano do korpusu.
Dodatkowo w układzie znajduje się sprężyna spiralna ułatwiająca powrót wskazówki w położenie pierwotne, osie i łączniki mocujące poszczególne detale.

Manometr membranowy (przeponowy) jest rzadko montowany na kotłach c.o., z racji tego, że jest dużo droższy od rurkowego, charakteryzuje się jednak większą dokładnością pomiaru.Spalanie pod kontrolą

Manewrowanie klapką
Miarkownik ciągu służy do regulacji parametrów spalania poprzez odpowiednie manewrowanie klapką przepustnicy powietrza. Proces ten polega na kontrolowanym otwieraniu (unoszeniu) klapy przepustnicy celem zwiększenia ilości powietrza wlatującego do paleniska lub jej zamykaniu (obniżaniu) w momencie uzyskania ustawionej temperatury na piecu. Okazuje się, że prosty mechanizm daje duże możliwości w dostosowaniu pracy kotła do istniejących potrzeb, pozwalając na podwyższenie komfortu użytkowników podczas codziennej obsługi. Bardzo istotną kwestią dotyczącą miarkownika jest nie tylko poprawna instalacja na kotle, ale także właściwa nastawa urządzenia. Regulacja odbywa się za pomocą pokrętła, na którym naniesione są poszczególne wartości temperatur.
Zaleca się, aby szczelina pomiędzy klapką a furtką wynosiła od 1 do 2 mm [3].
Ważnym aspektem jest zatem odpowiedni dobór długości łańcuszka i wielkości klapki – nie może być zbyt ciężka ponieważ mogą pojawić się problemy z dostrojeniem miarkownika (będzie w stanie przeciążenia i może reagować z opóźnieniem).
Należy wspomnieć, że zbyt duże wychylenia łańcuszka mogą powodować powstawanie dodatkowych sił podczas unoszenia klapki, co może niekorzystnie wpłynąć na pracę miarkownika.
Fotografia 4 przedstawia przekrój mechanizmu wraz z zaznaczonymi poszczególnymi elementami.

W przypadku, gdy temperatura wody w kotle jest niższa od nastawionej wartości, klapka przepustnicy zostaje uniesiona w górę.
Znajdująca się wewnątrz sprężyna pełni rolę stabilizatora uniemożliwiającego ruch zbiorniczka wykonanego z miedzi.
Podwyższenie temperatury powoduje wzrost ciśnienia w zbiorniku, który jest wypełniony specjalną substancją reagującą na jej zmiany. Następnie wytworzy się nacisk na przeponę i tłoczek wsunięty w gumowy pancerz. Dalej tłok oddziałuje na rdzeń, który porusza się w górę. Stwarza to możliwość ruchu widełek, przy wykorzystaniu mechanizmu dźwigni (w korpusie do góry, poza nim w dół), opuszczaniu klapy i zamykaniu dopływu powietrza do kotła.
Dużą rolę w całym procesie odgrywa element regulacyjny, który podtrzymuje widełki i pełni również rolę oporową.

Spalanie pod kontrolą

Trzy rozwiązania
W celu przybliżenia różnych konstrukcji miarkowników ciągu poniżej opisano trzy różne rozwiązania.

* Urządzenie tranzystorowe do regulacji procesu palenia paliwem stałym w kotle c.o. – patent nr 58218 [4].

Wynalazek ten pozwolił na skokową regulację dopływu powietrza do pieca, dzięki naprzemiennemu całkowitemu otwieraniu i zamykaniu klapy przepustnicy. Układ złożony jest z wielu elektrycznych i elektronicznych elementów; najważniejsze z nich to mikrosilnik wraz ze zmodyfikowanym przetwornikiem tranzystorowym. Miał jednak kilka niedogodności, np. zastosowanie dwóch źródeł zasilania i mała czujność termistora.
Elementy te poprawił pan inż. Jerzy Gerca w swoim wynalazku (patent nr 123470).

* Urządzenie do samoczynnej regulacji temperatury wody w kotle c.o. (patent nr 123470) [5].

Wynalazek ten pozwolił na ulepszenie procesu spalania i wyeliminowanie niedogodności z patentu omawianego wyżej. Układ elektryczny urządzenia składa się z trzech obwodów:

– obwodu termometru kontaktowego,
– obwodu elektromagnesu,
– obwodu silnika miniaturowego.

Zastosowano tutaj elektromagnes o wydłużonym skoku, który połączono z klapą przepustnicy.

* Miarkownik ciągu, zwłaszcza dla palenisk kotłowych (patent nr 129499) [6].

Wynalazek pozwolił na wymianę czujnika termostatycznego bez wygaszania paleniska, a tym samym bez konieczności opróżnienia wody z kotła. Osiągnięto to dzięki zastosowaniu dodatkowego elementu, jakim jest osłona, która najpierw jest wkręcana do kotła. W jego konstrukcji wyróżnić można również wspomniany wymienny czujnik termostatyczny, na który składają się: płyn termostatyczny – nafta i element sprężysty – mieszek falisty.

Reasumując, wymienione elementy dają bardzo duże możliwości, jeśli mowa o kontroli i regulacji procesów spalania w kotłach c.o. W każdej kotłowni powinna być szansa pomiaru zarówno ciśnienia, jak i temperatury. Miarkownik ciągu winien być zainstalowany na kotle zgodnie ze sztuką instalatorską i zaleceniami producenta, co pozwoli na poprawną pracę urządzenia grzewczego i przerodzi się w zadowolenie użytkowników.

Paweł Wilk

Literatura:
[1] Challoner J., 1001 Wynalazków, które zmieniły świat, Publicat S.A. Poznań 2009.
[2] Kijewski J., Miller A., Pawlicki K., Szolc K., Maszynoznawstwo, WSiP, Warszawa 1993.
[3] Grochal M., Szczypiński Z., Obsługa kotłów centralnego ogrzewania, Arkady, Warszawa 1974.
[4] Patent Nr 58218, Urządzenie tranzystorowe do regulacji procesu palenia paliwem stałym w piecu centralnego ogrzewania.
[5] Patent Nr 123470, Urządzenie do samoczynnej regulacji temperatury wody w piecu CO.
[6] Patent Nr 129499, Miarkownik ciągu zwłaszcza dla palenisk kotłowych.

Fot. 1. Elementy pomiarowe: a) termometr prosty w przekroju: 1 – zbiornik z rtęcią, b) termomanometr, c) budowa termometru wskazówkowego: 1 – wskazówka, 2 – oś, 3 – sprężyna, 4 – korek, 5 – korpus.
Fot. 2. Manometr: a) z rurką Bourdona, b) membranowy [2].
Fot. 3. Budowa manometru z rurką Bourdona: 1 – sprężyna, 2 – wskazówka, 3 – cięgno, 4 – dźwignia zębata, 5 – rurka Bourdona, 6 – element łączący, 7 – korpus.
Fot. 4. Miarkownik ciągu w przekroju: a) widok z boku: 1 – widełki, 2 – korpus aluminiowy, 3 – korpus mosiężny, 4 – sprężyna dociskowa, 5 – pokrętło nastawcze, 6 – element regulacyjny, 7 – dźwignia; b) zbliżenie zbiorniczka: 1 – gumowy pancerz, 2 – przepona, 3 – zbiorniczek, 4 – element oporowy z podkładką, 5 – tłok, 6 – substancja robocza.



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