УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЕМ ПОТОКА ВОЗДУХА Российский патент 1997 года по МПК F24F13/08 

Настоящее изобретение связано с устройством для управления направлением воздуха в нагревательных или охлаждающих приборах, более конкретно с контролем функционирования устройства для управления направлением воздуха.

Типовые методы обычного устройства для управления направлением воздуха показаны на фиг. 1 и 2. Первая и вторая лопатки 2 и 3 для управления направлением воздуха смонтированы на раме 1, образуя выходное отверстие 1a выпуска воздуха, а кронштейн 4 прикреплен к внешней боковой поверхности рамы 1.

Один конец валов 2a и 3a лопаток проходят через кронштейн 4 для их установки во внутренние поверхности первой и второй лопаток 2 и 3 соответственно. Другие концы валов 2а и 3а лопаток вставлены в отверстия, образованные на одних концах первого и второго приводных плеч 5 и 6 кривошипа соответственно, в результате чего первая и вторая лопатки 2 и 3 связаны с первым и вторым приводными плечами 5 и 6 кривошипов.

Вторые концы первого и второго приводных плеч кривопипов вставлены в отверстия 5а и 6а, образованные в кулисе 10, соответственно для соединения с этой кулисой 10.

Две пары стопоров 4a и 4b, 4c и 4d для ограничения радиуса поворота первого и второго приводных плеч 5 и 6 кривошипов выступают от кронштейна 4 как в верхних, так и в нижних положениях относительно мест, где валы 2а и 3а лопаток проходят через кронштейн 4.

Приводной вал 7а шагового двигателя, установленного на задней стороне кронштейна 4, проходит через отверстие 4е, образованное в нижней части кронштейна 4, для установки в отверстие, образованное в приводном плече 8 кривошипа. Опора 4f, проходящая во внешнюю сторону, выполнена на нижнем конце кронштейна 4 и на этой опоре 4f установлен микропереключатель 9.

Кулиса 10 выполняет прямолинейное перемещение в верхнем и нижнем направлениях с поворотом приводного плеча 8 кривошипа для обеспечения поворота первого и второго приводных плеч 5 и 6 кривошипа, а нижний конец кулисы 10 свободно установлен на валу 8а кривошипа, связанном с одним концом приводного плеча 8 кривошипа, отверстия 5а и 6а выполнены на верхней и средней частях кулисы 10 для соединения этой кулисы 10 с первым и вторым приводимым плечами 8 кривошипа.

Подвес 10b расположен под отверстием 6a, выполненным в средней части кулисы 10, так что один конец пружины 11 связан с подвесом 10b, а другой конец пружины 11 связан с валом 8a приводного плеча 8 кривошипа.

Далее, опорный элемент 10c перпендикулярно прикреплен к одной боковой стороне кулисы 10, а нижний конец 10d опорного элемента 10c включает и отключает микропереключатель в соответствии с перемещением кулисы 10 в верхнем и нижнем направлениях.

При работе обычного устройства для управления направлением воздуха, сконструированного как описано выше, когда управляющая часть в нагревательном приборе, снабженном устройством для управления направлением воздуха, посылает сигнал к шаговому двигателю 7 для управления направлением воздуха, шаговый двигатель 7 поворачивает приводное плечо 8 кривошипа в верхнем или нижнем направлении.

Поворотное усилие передается в кулисе 10, связанной приводным плечом 8 кривошипа, так что кулиса 10 перемещается в верхнем или нижнем направлении. Соответственно первое и второе приводные плечи 5 и 6 кривошипа, связанные с верхней и средней частями кулисы 10, поворачиваются за счет прямолинейного перемещения кулисы 10 и окончательно первая и вторая лопатки 2 и 3 поворачиваются на некоторый угол, предназначенный для контроля направления воздуха.

Однако, если любое поворотное усилие извне воздействует на лопатку 2 или 3, шаговый двигатель 7 не будет поворачивать приводное плечо 8 кривошипа в соответствии с сигналом, переданным от управляющей части, поскольку этот формированный поворот действует на приводной вал 7а шагового двигателя 7, связанный с приводным плечом 8 кривошипа через лопатку 2 или 3 и кулису 10 при повороте.

В результате направление воздуха, зафиксированное первое и второй лопатками 2 и 3, изменяется даже при снятии внешнего усилия.

Кроме того, если это возникает часто, срок службы шагового двигателя 7 будет уменьшен, и, что еще хуже, может иметь место пробой шагового двигателя 7.

Пример обычного устройства для управления направлением потока воздуха раскрыт в авторском свидетельстве СССР N 626325. Устройство содержит корпус, несущий расположенные на нем на поворотной оси поворотные лопасти для управления направлением воздуха, при этом все из них могут быть приведены в действие общим приводом. Корпус дополнительно несет на себе, по меньшей мере, одну заслонку, эксцентрично закрепленную на валу, идущем параллельно поворотным осям поворотных лопастей и обеспеченную подвижным упорным элементом.

Устройство действует следующим образом. Когда вентиляционная система приводится в действие в режиме рециркуляции, заслонка под действием прилагаемых к ней усилий, обеспеченных разностью давлений, поворачивается вокруг своего вала и фиксируется в желаемом положении с помощью упорного элемента. В этом положении управляющие лопасти закрыты. При режиме работы, когда допускается наружный воздух, лопасти, приводимые в действие посредством их общего привода, открываются для того, чтобы принять желаемое положение.

Однако, если на управляющие лопасти действует какая-либо преднамеренная или случайная сила, то общий привод не совершает работу по повороту управляющих лопастей под действием внешнего усилия.

Далее, даже если внешнее усилие исчезает, управляющие лопасти будут удерживаться в измененном положении без возврата в первоначальное положение.

Кроме того, если это происходит часто, не только будет уменьшена долговечность общего привода, но также может произойти поломка этого привода.

Целью настоящего изобретения является контроль устройства для управления направлением потока воздуха, работающего от шагового двигателя.

Другая цель настоящего изобретения заключается в создании устройства для управления направлением потока воздуха, в котором приводное усилие, выработанное шаговым двигателем, передается к элементам управления направлением воздуха через приводной элемент передачи усилия.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства для управления направлением потока воздуха, в котором любое внешнее усилие, действующее на элементы управления направлением воздуха, не достигает шагового двигателя.

Настоящее устройство содержит средства создания приводного усилия для получения поворотного приводного усилия, элемент передачи приводного усилия, который прямолинейно перемещается за счет поворотного усилия привода, рычаги, которые изменяют прямолинейное перемещение элемента передачи приводного усилия для поворота регулирующих лопаток, и средства сохранения положения и возврата, которые обеспечивают поворот привода и фиксированное положение элемента передачи приводного усилия для того, чтобы привод не мог скользить в элементе передачи приводного усилия.

Привод содержит шаговый двигатель и приводное плечо кривошипа, а приводное плечо кривошипа связано с элементом передачи приводного усилия.

Поворотные регулирующие лопатки установлены на передней стороне рамы, образуя выходное отверстие выпуска воздуха, и поворачиваются между горизонтальным и вертикальным положениями относительно плоскости выходного отверстия выпуска воздуха для управления направлением воздуха.

Нижняя часть кронштейна, который расположен между элементом передачи приводного усилия и рамой, прикреплена к внешней боковой стороне рамы, а шаговый двигатель установлен на верхней части кронштейна.

Направляющая щель, имеющая расширенные отверстия на обоих концах, образована в верхней части элемента передачи приводного усилия, а в средней части направляющей щели выполнены выступы.

Один конец приводного плеча кривошипа связан с приводным валом шагового двигателя, а другой конец вставлен в направляющую щель через отверстие и расположен между обоими выступами.

Средства сохранения положения и возврата содержат первый и второй элементы салазок, расположенные на верхней и нижней частях приводного плеча кривошипа соответственно, и упругий элемент для упругой связи элементов салазок между собой.

Одни концы рычагов смонтированы на нижней части элемента передачи приводного усилия, а другие концы установлены на боковых сторонах поворотных регулирующих лопаток.

При работе устройства, согласно настоящему изобретению, сконцентрированного как описано выше, если управляющая часть нагревательного устройства, снабженного устройством для управления направлением потока воздуха в соответствии с настоящим изобретением, посылает сигнал к приводам для контроля углов положения поворотных регулирующих лопаток, которые находятся в замкнутом состоянии, приводное плечо кривошипа поворачивается в нижнем направлении при действии шагового двигателя.

Мощность приводов выбрана большей, чем значение, добавляемое усилием упругого элемента к поворотному усилию регулирующих лопаток, а упругое усилие выбрано большим, чем поворотное усилие, так что приводы способны поворачивать поворотные регулирующие лопатки.

Путем поворота в нижнем направлении приводного плеча кривошипа элемент передачи приводного усилия совершает прямолинейное перемещение в нижнем направлении для поворота рычагов в нижнем направлении.

Соответственно, рычаги поворачивают поворотные регулирующие лопатки в верхнем направлении, в результате чего регулирующие лопатки контролируют направление воздуха в фиксированном угле.

В это время средства сохранения положения и возврата имеют поворот приводного плеча кривошипа, которое сохранено в фиксированном положении на направляющей щели элемента передачи приводного усилия, поскольку первый и второй элементы салазок, которые являются одним элементом средств сохранения положения и возврата, который также является одним элементом средств сохранения положения и возврата. То есть, при повороте приводного плеча кривошипа в нижнем направлении элемент передачи приводного усилия совершает прямолинейное перемещение при помощи поворотного усилия приводного плеча кривошипа и в то же время некоторая часть этого усилия действует в качестве усилия скольжения приводного плеча кривошипа вдоль направляющей щели.

Однако это усилие поглощается за счет взаимодействия между элементами салазок и упругим элементом, так что приводное плечо кривошипа поворачивается в направляющей щели без проскальзывания, и элемент передачи приводного усилия перемещается в нижнем направлении в правильное положение.

Далее, средства сохранения положения и возврата не только предотвращают передачу любого внешнего поворотного усилия от поворотных регулирующих лопаток к приводам, но также имеют возврат поворотных регулирующих лопаток в исходное положение при снятии внешнего поворотного усилия.

То есть, когда любое внешнее усилие в верхнем или нижнем направлении воздействует на поворотные регулирующие лопатки при условии, что поворотные регулирующие лопатки отрегулированы при фиксированном угле между горизонтальным и вертикальным положениями, внешнее усилие передается обратно к приводу через элемент преобразования приводного усилия, однако оно не передается к приводам, поскольку поглощается средствами сохранения положения и возврата.

Для выполнения этого конкретно, если направленное вверх внешнее усилие, превышающее упругое усилие упругого элемента, воздействует на поворотные регулирующие лопатки, рычаги поворачиваются в нижнем направлении, в результате чего элемент передачи приводного усилия также совершает прямолинейное перемещение в нижнем направлении.

За счет перемещения в нижнем направлении элемента передачи приводного усилия выступы, расположенные в области направляющей щели, где приводное плечо кривошипа, толкают второй элемент салазок в нижнем направлении, тогда как приводное плечо кривошипа и первый элемент салазок, контактирующий с верхней поверхностью приводного плеча кривошипа, остаются стационарными.

Следовательно, фиксированный угол поворотных регулирующих лопаток изменяется и внешнее усилие поглощается упругим усилием упругого элемента. Однако внешнее усилие не достигает шагового двигателя, поскольку не повернуто приводное плечо кривошипа.

Далее, при снятии внешнего поворотного усилия второй элемент салазок возвращается в исходное положение при помощи восстанавливающего усилия упругого элемента и элемент передачи приводного усилия перемещается в верхнем направлении, а поворотные регулирующие лопатки возвращаются в первоначальное фиксированное положение при повороте рычагов в свою очередь.

Чем больше внешнее поворотное усилие, воздействующее на элементы, тем длиннее упругий элемент и, следовательно, больше расстояние между первым и вторым элементами салазок, существующее до тех пор, пока поворот элементов преобразования приводного усилия ограничен стопорами, выступающими от кронштейна.

Когда внешнее поворотное усилие действует в нижнем направлении на элементы управления направлением воздуха, первый элемент салазок перемещается в верхнем направлении, тогда как второй элемент салазок остается стационарным, в результате чего эффект аналогичен описанному выше, даже если направления перемещения элементов противоположны упомянутому выше случаю.

Соответственно, настоящее изобретение имеет преимущество в том, что может быть предотвращен пробой шагового двигателя и увеличивается срок его службы.

Кроме того, оно обладает тем эффектом, что лопатки автоматически возвращаются в исходное фиксированное положение при снятии любого внешнего усилия.

Фиг. 1 представляет общий вид известного устройства для управления направлением воздуха; фиг. 2 вид сбоку на фиг. 1; фиг. 3 устройство для управления направлением потока воздуха в соответствии с настоящим изобретением в разработанном виде; фиг. 4 вид сбоку на фиг. 1; фиг. 5 вид спереди, иллюстрирующий исходное положение устройства, а именно иллюстрирующий состояние, при котором поворотные регулирующие лопатки закрывают выходное отверстие выпуска; фиг. 6 вид спереди устройства, иллюстрирующий состояние, при котором любое внешнее поворотное усилие воздействует на поворотные регулирующие лопатки в исходном положении по фиг. 3.

Фиг. 1-6 показывает устройство для управления направлением воздуха согласно настоящему изобретению. Первая и вторая лопатки 22 и 23, которые используются в качестве повторных регулирующих лопаток, установлены на передней части рамы 21 для формирования выходного отверстия 21a выпуска воздуха, два отверстия 21b выполнены на боковой стороне рамы 21, а первый и второй валы 22a и 23a, которые установлены в первой и второй лопатках, проходят через эти отверстия 21b, соответственно.

Внешняя боковая поверхность рамы 21 фиксированно установлена на нижней части кронштейна 24, который имеет отверстие 24a и 24b почти той же формы, что и отверстия 21b, при этом же положении, что и отверстия 21b.

Первый и второй валы 22a и 23a лопаток соединены с первым и вторым приводными рычагами 25 и 26 кривошипа, которые представляют элементы преобразования приводного усилия через эти отверстия 21b, 24a и 24b соответственно.

Шаговый двигатель 27 фиксированно установлен на верхней задней стороне кронштейна 24, а приводной вал 27a шагового двигателя 27 вставлен в щель 28a, выполненную на одном конце приводного плеча 28 кривошипа, через сквозное отверстие 24g, выполненное в кронштейне 24.

Для ограничения радиуса поворота приводного плеча 28 кривошипа и рычагов 25 и 26 три пары стопоров 24c и 24d, 24e и 24f, 24h и 24i выполнены путем вырезания и выступают вокруг отверстий 24a и 24b и сквозного отверстия 24g, выполненного в кронштейне 24.

Элемент 30 передачи приводного усилия, который прямолинейно перемещается в верхнем и нижнем направлениях путем поворота приводного плеча 28 кривошипа, расположен на передней стороне кронштейна 24 и поддерживается приводным плечом 28 кривошипа и рычагами 25 и 26.

Отверстия 30 и 30b квадратной формы соединены одно с другим с помощью направляющей щели 30c, имеющей малую ширину.

Выступы 30e сформированы в средней части направляющей щели 30c, где установлено приводное плечо 28 кривошипа, которое перемещает прямолинейно элемент 30 передачи приводного усилия.

Далее, первый и второй элементы 31 и 32 салазок установлены в направляющей щели 30c через каждое отверстие 30a и 30b и расположены сверху и снизу приводного плеча 28 кривошипа соответственно.

Первый элемент 31 салазок над приводным плечом 28 кривошипа и второй элемент салазок под приводным плечом 28 кривошипа имеют подвесы 31a и 32a, которые удерживают крючки на обоих концах упругого элемента 34, так что первый и второй элементы 31 и 32 салазок связаны один с другим при помощи упругого элемента 34.

Укрепляющий элемент 33, который вставлен в зазоры 30d на выступах 30e, предотвращает выскальзывание первого и второго элементов 31 и 32 салазок из направляющей щели 30c, поскольку укрепляющий элемент 33 предотвращает расширение направляющей щели 30c, возникающее из-за поворотного усилия приводного плеча 28 кривошипа.

Два отверстия 30f и 30g для установки концов элементов 25 и 26 преобразования приводного усилия выполнены на нижней части элемента 30 передачи приводного усилия.

Устройство для управления направлением потока воздуха сконструировано как описано выше и действует от приводного усилия шагового двигателя 27.

Фиг. 3 иллюстрирует состояние, при котором поворотные лопатки 22 и 23 закрывают выходное отверстие 21a выпуска воздуха. На этой фигуре лопатки 22 и 23 расположены горизонтально напротив передней части рамы 21, а приводное плечо 28 кривошипа и рычаги 25 и 26 расположены в поднятом положении.

При этом условии, если поворачивается приводной вал 27a шагового двигателя 27, приводное плечо 28 кривошипа поворачивается в нижнем направлении, и затем элемент 30 прямолинейно перемещается в нижнем направлении.

В это время первый и второй элементы 31 и 32 салазок вставлены в направляющей щели 30c и контактируют с верхней и нижней частями приводного плеча 28 кривошипа соответственно.

Приводное плечо 28 кривошипа поворачивается без проскальзывания, поддерживаемое в зафиксированном положении на элементе 30 передачи приводного усилия путем взаимодействия между первым и вторым элементами 31 и 32 салазок и упругим элементом 34. Соответственно, приводное плечо 28 кривошипа перемещает элемент 30 передачи приводного усилия в предназначенное положение.

В следующий момент рычаги 25 и 26 поворачиваются в нижнем направлении за счет прямолинейного перемещения в нижнем направлении элемента 30 передачи приводного усилия и затем, в свою очередь, поворотные лопатки 22 и 23 поворачиваются в верхнем направлении и открывают выходное отверстие 21 выпуска воздуха на заданный угол в соответствии с поворотом шагового двигателя 27 для управления направлением воздуха.

Фиг. 4 иллюстрирует состояние, при котором поворотные лопатки перевернуты в вертикальное положение из горизонтального положения по отношению к плоскости рамы 21 при воздействии внешнего усилия. Если лопатки 22 и 23 управления направлением воздуха повернуты в верхнем направлении за счет любого поворотного усилия, рычаги 25 и 26 повернуты в нижнем направлении и затем элемент 30 передачи приводного усилия также совершает прямолинейное перемещение в нижнем направлении.

В процессе перемещения в нижнем направлении элемента 30 передачи приводного усилия выступы 30e, образованные на обоих боковых сторонах направляющей щели 30c, толкают второй элемент 32 салазок в нижнем направлении с удлинением упругого элемента 34, тогда как первый элемент салазок остается стационарным.

Следует отметить, что лопатки 22 и 23 только поворачиваются, когда внешнее поворотное усилие превышает усилие упругого элемента 34, и увеличенная длина упругого элемента 34 пропорциональна величине внешнего усилия. Фиг. 4 показывает условие наибольшего расширения упругого элемента 34, когда внешнее усилие поворачивает лопатки 22 и 23 на максимальный угол.

Внешнее усилие, воздействующее на лопатки 22 и 23 не достигает элементов 27 и 28, поскольку поворот лопаток 22 и 23 на счет внешнего усилия перемещает только элемент 30 передачи приводного усилия и средства 31, 32 и 34 сохранения положения и возврата, тогда как приводное плечо кривошипа остается стационарным.

Далее, при снятии внешнего усилия в растянутом состоянии упругого элемента 34 элемент 30 передачи приводного усилия возвращается в исходное положение, так что лопатки 22 и 23 возвращаются к фиксированному положению за счет восстанавливающего усилия упругого элемента 34.

С другой стороны, когда внешнее усилие воздействует в нижнем направлении на лопатки 22 и 23 между горизонтальным и вертикальным положениями, элемент 30 передачи приводного усилия перемещается в вернем направлении, в результате чего выступы 30e перемещают первый элемент 31 салазок в верхнем направлении, тогда как приводное плечо 28 кривошипа и первый элемент 31 салазок остаются стационарными.

При работе устройства, как описано выше, при воздействии любого внешнего поворотного усилия на лопатки 22 и 23 средства создания приводного усилия не будут подвержены влиянию этого внешнего усилия лопатки 22 и 23 возвращаются в начальное фиксированное положение.

Использование: в нагревательных и охлаждающих приборах с контролем функционирования устройства для управления направлением воздуха. Сущность изобретения: устройство содержит привод 27, поворотные лопатки регулирования направлением воздуха, элемент 30 передачи приводного усилия, установленный с возможностью прямолинейного перемещения, рычаги 25, 26 для соединения элемента 30 в поворотное движение лопаток, кронштейн 24 для крепления вышеупомянутых компонентов, средства сохранения положения и возврата лопаток. На верхней части элемента 30 выполнена направляющая щель 30c, с уширенными отверстиями 30a и 30b на концах, а в боковой стенке элемента 30 между отверстиями выполнены выступы 30c. Средства сохранения положения и возврата содержит два элемента 31 и 32 салазок, расположенных сверху и снижу выступов 30 с возможностью перемещения вдоль направляющей цепи, и упругий элемент 34 для упругого соединения двух элементов салазок друг с другом. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для управления направлением потока воздуха, содержащее привод, поворотные лопатки регулирования направлением воздуха, элемент передачи приводного усилия, установленный с возможностью прямолинейного перемещения, рычаги для соединения элемента передачи приводного усилия с поворотными осями лопаток и преобразования прямолинейного движения элемента в поворотное движение лопаток и кронштейн для крепления вышеупомянутых компонентов, отличающееся тем, что оно содержит средства сохранения положения и возврата лопаток, способные как сохранять поворотные регулирующие лопатки в желаемом положении, даже когда на лопатки действует относительно слабое внешнее усилие, так и возвращать поворотные регулирующие лопатки, находящиеся в состоянии поворота посредством относительно большого внешнего усилия в первоначальное положение, когда относительно большое усилие, действующее на них, исчезает. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющая щель, имеющая уширенные отверстия на ее концах, выполнена на верхней части элемента передачи приводного усилия, а в боковой стенке элемента выполнены выступы, расположенные между отверстиями в непосредственной близости от направляющей щели. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что средства сохранения положения и возврата содержат два элемента салазок, расположенных соответственно сверху и снизу выступов с возможностью перемещения вдоль направляющей щели, когда любая из лопаток поворачивается посредством действующего на нее относительно большого внешнего усилия, и упругий элемент для упругого соединения двух элементов салазок друг с другом, при этом упругое усилие упругого элемента выбрано меньшим приводного усилия привода, так что любое внешнее усилие, действующее на поворотные регулирующие лопатки, поглощается упругим элементом.