专利名称：可电动动态调节的压力无关型变风量末端装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风量调节装置。更具体地说，本实用新型涉及一种具有机械自力式压力平衡型一次风风量电动动态调节功能、可应用于多风机变风量空调系统的风机动力型变风量末端装置。
背景技术：
变风量空调系统由于舒适性好、能耗低、初始投资小、区域控制灵活、设备管理方便、维护费用低、系统扩展容易等优点在我国将被大量应用。按末端装置的风量测量技术进行分类，目前公知的风机动力型的变风量末端装置有两种形式一种是带直接风量测量装置的风机动力型变风量末端，包括风量调节阀、风量控制器、风量测量装置、箱体、进风口、风机、电机、出风口组成，这种装置的风量反馈直观、简单，测量精度较高，但缺点是(1)末端风量测量装置复杂且价格昂贵、测量精度虽较高但易受安装方式、应用场合等的影响；(2)总体工程设备造价高、运行与维护相对复杂；(3)末端风量调节与风管管网压力是相关的。风管网络系统的不平衡容易导致控制振荡、能耗浪费和噪声提高。
另一种是通过间接计算得到风量的风机动力型变风量末端，包括箱体、进风口、风机、可调节的电机、出风口、普通控制器组成，它没有直接的风量测量装置。这种装置的风量调节是通过变频技术、或变电压技术无级调速一次风风机的电机来达到变风量的效果，相对于前一种而言系统节能效果更明显，受风道压力变化影响小，但缺点是(1)末端装置是通过计算得到一次风的风量，这种方法存在很大的近似性，计算结果精度低。毕竟风机型的末端装置与风管管网的压力也是相关联的，不能通过简单的换算关系式来实现流量的间接计算(如果采用变频技术，假设流量与频率成线性关系，根据频率计算出流量的方法应用于压力相关型的管网系统时流量计算误差很大；而如果采用无级变电压技术来间接计算风机流量的方法比变频控制的精度还要低，且电磁污染十分严重)；(2)变频调速装置价格昂贵、运行与维护费用高、电气与仪表系统结构复杂、易产生电磁辐射、总体工程造价偏高；(3)虽然末端装置中的小风机可通过变频调速节能，但总风量计算误差的增大也会浪费系统总能耗、降低系统舒适性。且当某个末端停用时，没有考虑到该末端一次风的自动关闭功能，也会浪费能耗。(4)也有最新的末端装置技术是将一次风进风与二次回风处分别设立不同的小风机，通过射流混合，这种方式的一次风进风与二次回风不易充分混合，易造成出风口温度分布不均匀，系统可靠性下降、造价增加、控制繁杂；(5)对于一次风风量通过变频等无级调节技术实现的风机动力型末端装置，本质上也是压力相关型的，这种不平衡的管网风系统同样存在着控制不稳定现象，浪费了能耗、增加了噪声。
采用一种具有机械自力式一次风风量电动动态调节功能的风机动力型变风量末端装置是解决多风机变风量空调系统管网压力平衡的最佳手段。
目前公知的还没有实现采用机械弹簧自力式一次风风量电动动态调节与控制功能的风机动力型变风量末端装置。
发明内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种压力无关的一次风风量可电动动态调节与控制的风机动力型变风量末端装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的本实用新型提供了一种可电动动态调节、压力无关型的变风量末端装置，包括箱体100、一次风进风口102、末端出风口105、风机106和电机107，其特征在于，还有一个电动动态调节风阀103安装于一次风进风口102处，电动动态调节风阀103还包含一个凸轮2，所述箱体100外面配置一个安装在转轴1上的电动执行器7，通过驱动转轴1带动凸轮2调节电动动态调节风阀103的开度。
所述电动动态调节风阀103是一个机械自力式空气压力自动平衡的电动调节阀，包括电动风阀阀体5，阀体内部具有以下对称结构两侧各有一块轻质阀板12通过安装合页9安装于电动风阀阀体5上；各有至少二根微调弯曲弹簧10安装于电动风阀阀体5上，并在初始变形后压在轻质阀板12的另一面上。电动风阀阀体5中部设置有一个限制轻质阀板6终点位置的导流挡杆11，其中间开孔安装有位置弹簧13和塞打螺钉3；对称的两块轻质阀板12的迎风面上部与一个具有对称结构的弯曲弹簧片4的两端固定相连，弯曲弹簧片4的中心开一圆孔并铰接在塞打螺钉3上，该塞打螺钉3的另一端紧密接触在凸轮2的外沿上，凸轮2设有一可带动凸轮2转动的转轴1。当凸轮2小行程缓慢旋转时，通过具有高弹性系数的位置弹簧13来调整塞打螺钉3的位置，从而使得弯曲弹簧片4产生不同的作用位置和作用力矩。
所述电机107是三速抽头电机，所述电动执行器6是角行程电动执行器。
箱体100上还有一个还有二次回风进风口101，所述一次风进风口102和二次回风进风口101可以安装在除末端出风口105所在的箱体面板的任意一个面板上。
所述二次回风进风口101处安装有一个板式过滤器104。
所述二次回风进风口101处安装有一个电动中线阀板108，通过转动轴1与电动执行器6相连，电动执行器6通过驱动转轴1可以调节电动中线阀板108的开度。
还有一个室内安装型的智能温控器，分别通过电缆线连接至角行程电动执行器6和电机107。
所述电动动态调节风阀103可以采用多个模数化并联组合并均匀安装，共用一个电动执行器。
所述箱体100的内部还可以增加一个再加热段(二次加热段)；所述风机106可以采用两个低噪声风机并联安装，共用一个三速电机或者配置两个独立的三速电机；所述箱体100的末端出风口105上可以增加条型散流口、或者其它类型的风口，以提高一次风进风量的处理能力和控制精度、改善气流组织和空气品质。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)电动风阀采用带弹簧自动复位功能的模拟量角行程执行器，当开度一定时，通过风阀的一次风风量是机械自力式自动恒定的，也是唯一确定的，不受空气系统管网压力波动的影响。这种压力无关型的电动风阀的开启角度与空气流量成唯一的数学对应关系(流量从0％～100％可调节与控制)，且控制精度高，长期使用一致性好、寿命长、结构简单、制造方便、运行稳定、在很宽的空气压力范围内保持高精度；(2)利用智能温控器输出模拟量信号控制电动执行器的开度，从而实现一次风的变风量和二次回风的变风量。一旦停电或者智能温控器输出关闭信号，依靠弹簧力自动关闭一次风的进风和二次回风的进风，关闭风机，以降低系统能耗；(3)由于一次风与二次回风采用同一个执行器，经过同比例调节后混合，通过风机动力输送出的空气温度更均匀、更舒适；利用智能温控器输出的开关量信号自动循环控制三速风机的方案不仅运行可靠稳定、舒适性好，而且节能效果也是十分明显的；(4)通用温控器的高级智能算法达到区域的一次风变风量和二次回风的变风量效果，同时结合三速风机真正实现送风的变风量，从而自动控制室内温度。(5)利用智能温控器的扩展通讯功能，统计出对应末端装置的开启个数、及与它对应的一次风送风量(根据执行器的开度计算得到)，从而快速计算出多风机空调系统的一次风总送风量，这是一种简单有效的变风量空调系统总风量智能控制策略，且系统造价低、安装方便、运行维护简单。利用智能温控器输出的模拟量信号控制电动执行器的开度，从而实现一次风的变风量和二次回风的变风量，而三速电机驱动的风机可以实现末端装置送风的变风量效果。由于控制一次风进风量的电动动态调节风阀与控制二次回风的中线阀板采用同一个电动执行器，可以实现一次风与二次回风的同步调节，当一次风风量减少时，二次回风的风量按比例减少，智能温控器的高级控制算法自动循环控制风机由高挡风量向中档风量、或低挡风量送风。(6)只要保证最不利末端的阀前最小静压，就能保证整个系统的舒适性与稳定控制，每个末端的一次风既不会过流量运行、也不会欠流量运行、同时也保证了系统最优节能和最小噪声控制。
图1是本实用新型的实施例1的箱体内部结构示意图；图2是图1中箱体外部面板结构的左视图；图3是图1中箱体A向面板结构示意图；图4是图1中箱体B向面板结构示意图；图5是电动动态调节风阀的结构示意图。
图中各主要部件的附图标记为
100箱体，101二次回风进风口，102一次风进风口，103电动动态调节风阀，104板式过滤器，105末端出风口，106风机，107三速抽头电机，108电动中线阀板。
其中103电动动态调节风阀包括以下部件的附图标记1转轴，2凸轮，3塞打螺钉，4弯曲弹簧片，5电动风阀阀体，6流量指示刻盘，7角行程电动执行器，8风口法兰，9安装合页，10微调弯曲弹簧，11导流挡杆，12轻质阀板，13位置弹簧、14限位螺钉；具体实施方式
参考附图1至5，下面将对本实用新型进行详细描述。
具体实施例1提供了一种可电动动态调节的压力无关型变风量末端装置，包括箱体100，在箱体100内部的一侧面板上安装有风机106，风机106的出风口法兰通过软连接头连接出风口105，一个三速抽头电机107通过直联方式连接风机106。一次风进风口102和二次回风进风口101安装在出风口105相对的一侧箱体面板上。二次回风进风口101处安装有一个板式过滤器104和电动中线阀板108，一次风进风口102处安装有一个电动动态调节风阀103。箱体外面的转轴1上安装一个电动执行器7，该电动执行器通过驱动转轴1可以同步调节凸轮2和电动中线阀板108的角行程。
本实施例中可以调节一次风进风量的电动动态调节风阀103是一个机械自力式空气压力自动平衡功能的调节阀，安装在一次风进风口102，包括电动风阀阀体5，其特征在于阀体内部具有以下对称结构两侧各有一块轻质阀板12通过安装合页9安装于电动风阀阀体5上；各有至少二根微调弯曲弹簧10安装于电动风阀阀体5上，并在初始变形后压在轻质阀板12的另一面上。电动风阀阀体5中部设置有一个限制轻质阀板6终点位置的导流挡杆11，其中间位置安装有位置弹簧13和塞打螺钉3；对称的两块轻质阀板12的迎风面上部与一个具有对称结构的弯曲弹簧片4的两端固定相连，弯曲弹簧片4的中心开一圆孔并铰接在塞打螺钉3上，该塞打螺钉3的另一端接触在凸轮2的外沿上，凸轮2设有一可带动凸轮2转动的转轴1。当凸轮2小行程缓慢旋转时，通过具有高弹性系数的位置弹簧13来强迫调整塞打螺钉3的位置，从而使得弯曲弹簧片4和微调弹簧10产生不同的作用位置和作用力矩。
所述的箱体100的外表面设有一流量指示刻盘6并安装在转轴1上，该指示刻盘的刻度、转轴的角行程与作用弹簧(含弯曲弹簧片4、微调弹簧10)的当量弹性系数成一一数学对应关系。
安装在箱体100外面的角行程电动执行器7接受智能温控器输出的标准控制信号(如0～10VDC)产生0～90度的角行程，从而对应一次风风量0％～100％的调节和比例调节的二次回风量。
本实施例还配置一个带温度传感器的一体化室内安装型智能温控器，它是一个标准的通用控制器产品，它的输出信号通过电缆线分别连接至电动执行器7和三速电机107。
本实用新型解决其技术问题所采用的工艺原理是智能温控器输出标准控制信号(如0～10VDC)给角行程电动执行器7，电动执行器7将转轴1驱动到某固定角度，电动中线阀板同步转到该角度，凸轮2也在对应角度固定，通过紧密接触在凸轮2外沿上的塞打螺钉3利用位置弹簧13拉动或推动弯曲弹簧片4到相对应的位置，弯曲弹簧片4与微调弯曲弹簧10共同形成的当量弹簧共同对轻质阀板12形成正力矩M1。当气流流经风阀时，轻质阀板12两侧产生压降ΔP，压降ΔP使气流对轻质阀板12产生一个与弯曲弹簧片4、微调弯曲弹簧10给轻质阀板12相反方向的反力矩M2。气流对轻质阀板12作用增强时，压降ΔP也随之增大，M2也增大。当M2大于M1时，轻质阀板6向关闭方向动作，弯曲弹簧片4与微调弯曲弹簧10形成的当量弹簧给轻质阀板6反力矩也增大至M3，最后达到力矩的平衡，使阀板停留在一个新的位置，此时M2＝M3。
当气流作用时，由于轻质阀板12向关闭方向动作，电动动态风阀的通流面积A减少，使阀的阻力系数ζ加大。如果用轻质阀板12与电动风阀阀体5的侧面所夹角度θ来表示轻质阀板12的位置，M3表达成θ的函数M3＝M3(θ)M2也可以表达成θ与ΔP的函数M2＝M2(θ，ΔP)当力矩平衡时M3＝M2
这样ΔP也就是关于θ的函数ΔP＝ΔP(θ)无量纲阻力系数ζ也可以表达成θ的函数ζ＝ζ(θ)通流面积A也可以表达成θ的函数A＝A(θ)假设空气密度ρ，由流体力学方程可得流经电动风阀的风量QQ=A×2ΔPρ·ζ=A(θ)×2ΔP(θ)ρ·ζ(θ)==const]]>本实用新型就是利用这种当量弯曲弹簧的非线性作用来建立合理的数学模拟关系，使得一次风进风量Q最后成为与θ无关、与空气来流压力P无关的常数，仅仅与凸轮2的转角有关系，且流过电动风阀的一次风进风量Q与电动执行器的角行程(开度)是唯一的一一数学对应关系，这种压力无关型的电动动态调节风阀的流量在0％～100％范围可调控。
当角行程执行器的开度为零时，弯曲弹簧片4是反作用于轻质阀板12，克服了微调弯曲弹簧10给轻质阀板12正作用力矩，此时只需要很小的来流压力就可以将电动动态调节风阀关闭，且来流压力越大，轻质阀板12的关闭力就越大，从而关闭一次风的进风量。
利用智能温控器输出模拟量信号控制电动执行器的开度实现一次风的变风量。一旦停电或者智能温控器输出关闭信号，依靠执行器的弹簧复位功能自动关闭一次风的进风口102和关闭二次回风的电动中线阀板108。由于一次风与二次回风采用同一个电动执行器，经过比例调节后混合，通过风机动力输送出不同的送风温度和不同的混合风送风量，实现一次风变风量、二次回风变风量、末端装置送风的变风量效果。而室内温度是通过智能温控器的高级智能算法模拟量控制电动执行器的开度，同时开关量自动循环控制三速风机，最终达到室内的变风量控制和热舒适性控制。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。
例如本实用新型所述一次风进风口102和二次回风进风口101可以安装在除末端出风口105所在的箱体面板的任意一个面板上。
例如本实用新型所述一次风变风量装置可以采用多个模数化的电动动态调节风阀103组合并均匀安装，共用一个电动执行器7，以缩短流向尺寸，提高一次风进风量的处理能力和控制精度。
例如本实用新型所述箱体100的内部可以增加一个再加热段(二次加热段)，该加热段可以安装在风机出风口后，再加热段可以采用电加热、或热水加热方式。
例如本实用新型所述风机106可以采用两个低噪声风机并联安装，共用一个三速电机或者配置两个独立的三速电机，以提高送风量。
例如本实用新型所述箱体100的末端出风口105上增加条型散流口、或者其它类型的风口，以改善气流组织。
例如本实用新型所述二次回风进风口101、电动中线阀板108、板式过滤器104，可以删除，只保留箱体100，一次风进风口102，电动动态调节风阀103，末端出风口105，风机106，三速抽头电机107。变形成一种更紧凑的可电动动态调节的压力无关型变风量末端装置。
本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种可电动动态调节、压力无关型的变风量末端装置，包括箱体(100)、二次回风进风口(101)、一次风进风口(102)、末端出风口(105)、风机(106)和电机(107)，其特征在于，还有一个电动动态调节风阀(103)安装于一次风进风口(102)处，电动动态调节风阀(103)包括一个凸轮(2)，所述箱体(100)外面配置一个安装在转轴(1)上的角行程电动执行器(7)，该电动执行器通过驱动转轴(1)带动凸轮(2)调节电动动态调节风阀(103)开度。
2.根据权利1所述的变风量末端装置，其特征在于，所述电动动态调节风阀(103)是一个机械自力式空气压力自动平衡的电动调节阀，包括电动风阀阀体(5)，阀体内部具有以下对称结构两侧各有一块轻质阀板(12)通过安装合页(9)安装于电动风阀阀体(5)上；各有至少二根微调弯曲弹簧(10)安装于电动风阀阀体(5)上，并在初始变形后压在轻质阀板(12)的另一面上。电动风阀阀体(5)中部设置有一个限制轻质阀板(6)终点位置的导流挡杆(11)，其中间开孔安装有位置弹簧(13)和塞打螺钉(3)；对称的两块轻质阀板(12)的迎风面上部与一个具有对称结构的弯曲弹簧片(4)的两端固定相连，弯曲弹簧片(4)的中心开一圆孔并铰接在塞打螺钉(3)上，该塞打螺钉(3)的另一端紧密接触在凸轮(2)的外沿上，凸轮(2)设有一可带动凸轮(2)转动的转轴(1)。当凸轮(2)小行程缓慢旋转时，通过具有高弹性系数的位置弹簧(13)来调整塞打螺钉(3)的位置，从而使得弯曲弹簧片(4)产生不同的作用位置和作用力矩。
3.根据权利要求1所述的变风量末端装置，其特征在于，所述电机(107)是三速抽头电机，
4.根据权利要求1所述的变风量末端装置，其特征在于，所述电动执行器(7)是角行程电动执行器。
5.根据权利要求1所述的变风量末端装置，其特征在于，箱体(100)上还有一个还有二次回风进风口(101)，所述一次风进风口(102)和二次回风进风口(101)可以安装在除末端出风口(105)所在的箱体面板的任意一个面板上。
6.根据权利要求5所述的变风量末端装置，其特征在于，所述二次回风进风口(101)处安装有一个板式过滤器(104)。
7.根据权利要求5所述的变风量末端装置，其特征在于，所述二次回风进风口(101)处安装有一个电动中线阀板(108)，通过转动轴(1)与电动执行器(7)相连，电动执行器(7)通过驱动转轴(1)可以调节电动中线阀板(108)的开度。
8.根据权利要求1至7所述的任意一种变风量末端装置，其特征在于，还有一个室内安装型的智能温控器，分别通过电缆线连接至角行程电动执行器(6)和电机(107)。
9.根据权利要求1至7所述的任意一种变风量末端装置，其特征在于，所述电动动态调节风阀(103)可以采用多个模数化并联组合并均匀安装，共用一个电动执行器(7)。
10.根据权利要求1至7所述的任意一种变风量末端装置，其特征在于，所述箱体(100)的内部可以增加一个再加热段(二次加热段)；所述风机(106)可以采用两个低噪声风机并联安装，共用一个三速电机或者配置两个独立的三速电机；所述箱体(100)的末端出风口(105)上可以增加条型散流口、或者其它类型的风口，以提高一次风进风量的处理能力和控制精度、改善气流组织和空气品质。
专利摘要本实用新型公开了一种风量调节装置，旨在提供一种具有机械自力式压力平衡型一次风风量电动动态调节功能、可应用于多风机变风量空调系统的风机动力型变风量末端装置。本实用新型包括箱体、一次风进风口、末端出风口、风机和电机，还有一个电动动态调节风阀安装于一次风进风口处，电动动态调节风阀还包含一个凸轮，箱体外面配置一个安装在转轴上的电动执行器，通过驱动转轴带动凸轮调节电动动态调节风阀的开度。电动风阀采用带弹簧自动复位功能的模拟量角行程执行器，当开度一定时，通过风阀的一次风风量是机械自力式自动恒定的，也是唯一确定的，不受空气系统管网压力波动的影响。系统造价低、安装方便、运行维护简单。
文档编号F24F11/04GK2777412SQ200520100679
公开日2006年5月3日 申请日期2005年2月25日 优先权日2005年2月25日
发明者沈新荣 申请人:沈新荣