УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА ВОЗДУХА И СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРАВЛЕНИЕ ПОТОКА ВОЗДУХА Российский патент 1997 года по МПК F24F13/10 

Изобретение относится к устройству для регулирования направления воздушного потока, в частности к устройству регулирования направления воздушного потока и способу поворота лопаток, которые заедают требуемое направление выхода обработанного воздуха, несмотря на приложение нежелательных внешних сил или механических дефектов лопаток.

Известно устройство для кондиционирования воздуха, которое разработано с использованием теории блуждания или теории нейроблуждания, в котором количество обрабатываемого воздуха изменяется в соответствии с различными параметрами кондиционирования помещения, а угол поворота лопаток для задания направления выхода обработанного воздуха регулируется автоматически, благодаря чему достигается оптимальная работа устройства.

В обычных устройствах кондиционирования воздуха системный контроллер управляет устройством, которое охлаждает (или нагревает) воздух, так что может генерироваться необходимое количество воздуха в соответствии с различными параметрами кондиционирования помещений. Полученный таким образом охлажденный (или подогретый) воздух направляется лопатками и затем выводится из устройства.

Однако известные устройства регулирования направления воздушного потока имеют много недостатков, заключающихся в том, что конструкция в целом сложна и занимает много места. Из-за того, что требуется чрезмерное количество деталей, эффективность сборки устройства низкая, а затраты на производство высокие.

Более того, лопатки не могут точно возвращаться в то положение, при котором они находились перед приложением внешнего усилия, вследствие дефектов упругого элемента.

Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить устройство регулирования направления воздушного потока и способ точного регулирования поворота лопаток для задания направления выпуска обработанного воздуха, благодаря чему повышается эффективность системы кондиционирования воздуха.

Устройство должно обеспечить регулирование направления воздушного потока и способ автоматического выставления лопаток для задания направления выпуска обработанного воздуха под желательным углом, даже если угол поворота лопаток изменяется от нежелательных внешних усилий, благодаря чему повышается эффективность системы кондиционирования воздуха.

Для того, чтобы достичь поставленной задачи, устройство регулирования направления воздушного потока согласно изобретению содержит несколько лопаточных элементов для задания направления выпуска воздуха: средство, обеспечивающее приводное усилие для поворота лопаточных элементов, средство измерения угла поворота лопаточных элементов и средство для определения текущего угла поворота лопаточных элементов по сигналу от средства измерения угла и для управления средством обеспечения приводного усилия для того, чтобы можно было поворачивать лопаточные элементы на желаемый угол.

В устройстве, имеющем упомянутую выше конфигурацию, средство обеспечения усилия содержит средство, формирующее вращательное приводное усилие, первое средство преобразования приводного усилия для изменения вращательного приводного усилия на поступательное приводное усилие и второе средство преобразования приводного усилия для изменения поступательного приводного усилия на вращательное приводное усилие для поворота лопаточных элементов.

Более подробно, средство преобразования вращательного приводного усилия содержит двигатель, имеющий шестерню, связанную с его осью. Первое средство преобразования приводного усилия содержит скользящий элемент, имеющий две зубчатые рейки на внутренней и внешней его поверхностях, при этом внешняя зубчатая рейка находится в зацеплении с шестерней. Второе средство преобразования приводного усилия содержит несколько шестерен, связанных с валом лопаточных элементов и находящихся в зацеплении с внутренней зубчатой рейкой соответственно.

Кроме того, в упомянутом устройстве средство измерения угла содержит переменный резистор, сопротивление которого изменяется пропорционально углу поворота лопаточных элементов.

С другой стороны, способ регулирования направления воздушного потока применим предпочтительно к системам кондиционирования воздуха или системам обогрева, в которых предусмотрена возможность поворота нескольких элементов на заданный угол для задания выпуска воздуха путем измерения текущего угла поворота лопаточных элементов в течение определенного промежутка времени. Способ содержит шаг определения, находится ли система в работе, и шаг выставления лопаточных элементов на заданный угол поворота по команде, если система находится в работе, при этом угол поворота лопаточных элементов изменяется без какой-либо другой команды на изменение угла поворота.

По способу, описанному выше, угол поворота лопаточных элементов измеряется по сопротивлению, изменяющемуся пропорционально углу поворота.

На фиг.1 показано устройство регулирования направления воздушного потока, вид спереди; на фиг. 2 и 3 устройство регулирования; на фиг. 4 блок-схема электрической части устройства регулирования направления воздушного потока; на фиг. 5 подробная электрическая схема устройства регулирования напряжения воздушного потока; на фиг. 6 блок-схема, поясняющая способ регулирования направления воздушного потока.

На фиг. 1 представлен вид спереди устройства регулирования, а на фиг. 2 и 3 общий вид по частям устройства регулирования направления воздушного потока.

Согласно фиг. 1 3 механическая структура устройства содержит несколько лопаток 110, часть 120, создающую вращательное приводное усилие, первую часть 130, преобразующую приводное усилие, вторую часть 140, преобразующую приводное усилие, и часть 150 для измерения угла поворота.

Лопатки 110 расположены с равными промежутками позади выпускной части 100 и закреплены между двумя опорными пластинами 112 и 112' с помощью валов 111 и 111'.

Часть 120, создающая вращательное приводное усилие, содержит кронштейн 123, прикрепленный к внутренней боковой стенке выпускной части 100, двигатель 121, прикрепленный к кронштейну 123, и шестерню 122, жестко соединенную с валом двигателя 121.

Первая часть 130, преобразующая приводное усилие, скользящий по направляющей элемент 131, который расположен смежно с внешней стенкой опорной пластины 112. Скользящий элемент 131 имеет две зубчатые рейки 131а и 131b, которые выполнены на внутренней и внешней его поверхностях. Внешняя рейка 131b находится в зацеплении с шестерней 122.

Вторая часть 140, преобразующая приводное усилие, содержит несколько шестерен 141, 141а и 141b, которые жестко соединены с валом 111 лопаток 110 и находятся в зацеплении с внутренней зубчатой рейкой 131а скользящего элемента 131, и первые и вторые шайбы 142, 142а и 142b, 143, 143а и 143b, расположенные спереди и сзади шестерен 141, 141а и 141b соответственно для того, чтобы предупредить смещение шестерен 141, 141а и 141b с вала 111.

Часть 150, измеряющая угол поворота, расположена снаружи опорной пластины 112'. Часть 150, измеряющая угол, содержит кронштейн 153, прикрепленный к внешней стенке опорной пластины 112' для поддержания основных деталей измерительной части 150, часть соединительного звена 152, которой жестко прикреплена к валу 111', который проходит через опорную пластину 112', а регулировочный шток переменного резистора 151 жестко прикреплен к другой части соединительного звена 152. Далее, шайба 155 вставлена в опорную пластину 112', а гайка 154 закреплена на резьбовой части штока.

На фиг. 4 представлена блок-схема электрической части устройства регулирования направления воздушного потока согласно настоящему изобретению, а фиг. 5 показывает детализированную схему электрических цепей устройства регулирования направления воздушного потока согласно настоящему изобретению.

Согласно фиг. 4 и 5 электрическая схема устройства регулирования направления потока воздуха содержит микропроцессор 200 как управляющий блок для регулирования всей работы воздушного кондиционера, блок измерения угла 230 для измерения угла поворота лопаток 110, а аналого-цифровой преобразователь 240 для преобразования аналогового сигнала, создаваемого блоком 230, измеряющим угол поворота, в цифровой сигнал, подходящий для микропроцессора 200, и блок 220 приводного двигателя для поворота лопаток 110. Позиция 210 обозначает блок выбора функций, с помощью которого пользователь может выбрать, например, "AUTO" (автоматический), "MANUAL" (ручной) или иной режим работы устройства. Функция аналого-цифрового преобразователя 240, показанного на фиг. 4, может быть реализовано в микропроцессоре 200, как это показано на фиг. 5.

Блок измерения угла 230 содержит делитель напряжения (резистор) R1 и переменный резистор VR, который выполнен также, как и переменный резистор 151 на фиг. 1 3, подсоединенный последовательно к источнику питания (V сс). Общая точка резистора R1 и переменного резистора VR подсоединена к входу аналого-цифрового преобразователя 240. Поскольку сопротивление резистора VR изменяется пропорционально повороту лопаток 110, напряжение [V1 VR•Vcc/(R1 + VR)] общей точки также изменяется. Изменяемый таким образом аналоговый сигнал преобразуется в цифровой сигнал посредством аналого-цифрового преобразователя 240 и затем передается в микропроцессор 200. Микропроцессор 200 определяет затем угол поворота лопаток 110 по сигналу от аналого-цифрового преобразователя 240.

Блок 220 приводного двигателя содержит двигатель 222, который является таким же, как и двигатель 121 на фиг. 1 3, и буферную схему 224. Шаговый двигатель, который может точно регулировать угол поворота, предпочтительно использовать в качестве двигателя 222.

Микропроцессор 200 рассчитывает количество воздуха, которое следует обработать, основываясь на температуре помещения, например, если выбран режим работы "AUTO", и затем он включает охлаждающие (или нагревающие) воздух средства, которые не показаны. Если выбран режим работы "AUTO", то микропроцессор 200 может регулировать направление (или количество) выпуска обработанного воздуха, то есть угол поворота лопаток 110 в соответствие с рабочей программой.

С другой стороны, если выбран режим работы "MNUAL", то микропроцессор 200 включает блок, создающий холодный (или горячий) воздух, в соответствии с выбранным уровнем, например, из уровней "HIGH" (сильно), "MEDIUM" (умеренно) и "LWO" (слабо). Если выбран рабочий режим "MANUAL", то пользователь может по выбору повернуть лопатки 110 с помощью блока 210 выбора функции или непосредственно путем приложения усилия на лопатки 110.

Ниже будет описана подробно со ссылками на фиг. 6 и упомянутые чертежи работа устройства регулирования направления воздушного потока.

Фиг. 6 представляет собой блок-схему, поясняющую способ регулирования направления воздушного потока согласно настоящему изобретению.

Для удобства описания положим, что лопатки 110 находятся в закрытом положении, как это показано сплошной линией на фиг. 1, если кондиционер воздуха не подключен к источнику питания.

Если источник питания подключен к кондиционеру воздуха и кондиционер воздуха находится в режиме охлаждения или нагревания, то микропроцессор 200 вычисляет требуемый угол (t1) поворота для лопаток 110 в соответствии с температурой в помещении (при рабочем режиме "AUTO") или он получает требуемый угол (t1) поворота для лопаток от блока выбора функции (при рабочем режиме "MANUAL") на шаге S 100.

На шаге S 110 определяется текущий угол (t2) поворота лопаток 110.

На шаге S 120 определяется соответствует ли требуемый угол (t1) поворота текущему углу (t2) поворота, определенному на шаге S 110. Если в результате сравнения на шаге S 120 требуемый угол (t1) поворота не совпадает с текущим углом (t2) поворота, то программа переходит к исполнению шага S 130, а затем двигатель 121 или 222 приводится в действие управляющим сигналом от микропроцессора 200. Так как двигатель 121 или 222 приведен в действие, то внешняя рейка 131b скользящего элемента 131, которая находится в зацеплении с шестерней 122, начинает перемещаться вверх, как показано на фиг. 2 пунктирной линией. Поскольку скользящий элемент 131 начинает перемещаться вверх, то шестерни 141, 141а и 141b, зацепленные с внутренней рейкой 131а скользящего элемента 131 и жестко прикрепленные к валу 111 лопаток 110, поворачиваются, тем самым поворачивая лопатки 110 на требуемый угол (t1) поворота.

Так как лопатки 110 поворачиваются, то регулировочный шток переменного резистора VR или 151, который жестко прикреплен к валу 111' одной из лопаток 110 с помощью соединительного звена 152, также поворачивается синхронно с поворотом лопаток 110, изменяя вследствие этого сопротивление резистора VR.

В ходе повторного выполнения шагов S 110 до S 130, если текущий угол (t2) становится таким же, как и требуемый угол (t1) поворота на этапе S 120, то программа переходит к шагу S 140 и микропроцессор 200 затем останавливает двигатель 121 или 222. Согласно способу, описанному выше, лопатки 110 таким образом точно устанавливаются на требуемый угол (t1) поворота.

С другой стороны, если угол поворота лопаток 110 изменяется под действием нежелательного внешнего усилия и при отсутствии команды на изменение угла вращения лопаток 110 из исходного положения, в которое лопатки 110 были точно установлены на требуемый угол (t1) поворота, то регулировочный шток переменного резистора VR или 151 также поворачивается. Соответственно текущий угол (t2) поворота будет отличаться от требуемого угла (t1) поворота, что будет немедленно обнаружено микропроцессором 200. Затем микропроцессор 200 управляет двигателем 121 или 222, приводя его в действие путем повторного выполнения шагов S 110 до S 130, описанных выше, таким образом, чтобы можно было установить лопатки 110 на требуемый угол (t1) поворота.

В способе регулирования, описанном выше, микропроцессор 200 предварительно запоминает данные, относящиеся к каждому шагу шагового двигателя 121 или 222, вместе с сопротивлением переменного резистора VR или 151 и рассчитывает требуемый угол (t1) поворота на основе данных, хранимых в памяти.

Однако пользователь может по выбору изменить угол поворота лопаток 110 путем непосредственного приложения усилия на лопатки 110, при этом описанный выше способ уже не принимается во внимание.

Устройство регулирования направления потока воздуха и способ согласно настоящему изобретению можно также применять в нагревателе с вентилятором и других подобных устройствах.

Использование: в системах кондиционирования и вентиляции воздуха. Сущность изобретения: устройство регулирования направления воздушного потока содержит несколько лопаточных элементов для задания направления выходящего воздуха, блок для обеспечения приводного усилия для поворота лопаточных элементов, блок для измерения угла поворота лопаточных элементов и блок для определения текущего угла поворота лопаточных элементов по сигналу от блока измерения угла и для управления блоком обеспечения приводного усилия для того, чтобы можно было поворачивать лопаточные элементы на желаемый угол. Блок, обеспечивающий приводное усилие, содержит двигатель, имеющий шестерню, связанную с его осью, скользящую часть с зубчатыми рейками на внутренней и внешней его поверхностях и несколько шестерен, связанных с валом лопаточных элементов и находящихся в зацеплении с внутренней зубчатой рейкой соответственно. Блок измерения угла содержит переменный резистор, сопоставление которого изменяется пропорционально углу поворота лопаточных элементов. 2 с. и 4 з.п. ф-лы; 6 ил.

1. Устройство регулирования направления воздушного потока, содержащее несколько лопаточных элементов для задания направления воздушного потока, средство для обеспечения приводного усилия для поворота лопаточных элементов и средство для изменения угла поворота лопаточных элементов, отличающееся тем, что содержит средство для определения текущего угла поворота лопаточных элементов, связанное со средством для измерения угла поворота лопаточных элементов и средством для обеспечения приводного усилия. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство обеспечения приводного усилия содержит средство для формирования вращательного приводного усилия, первое средство преобразования приводного усилия для изменения вращательного усилия на поступательное приводное усилие и второе средство преобразования приводного усилия для изменения поступательного приводного усилия на вращательное приводное усилие для поворота лопаточных элементов. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что средство формирования вращательного приводного усилия содержит двигатель, имеющий шестерню, связанную с его осью, первое средство преобразования приводного усилия содержит скользящий элемент, имеющий на внутренней и внешней его поверхностях зубчатые рейки, при этом внешняя зубчатая рейка находится в зацеплении с шестерней, второе средство преобразования приводного усилия содержит несколько шестерен, связанных с валом лопаточных элементов и находящихся в зацеплении с внутренним зубчатым реечным элементом соответственно. 4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что средство измерения угла содержит переменный резистор, сопротивление которого изменяется пропорционально углу поворота лопаточных элементов. 5. Способ регулирования направления воздушного потока в системе кондиционирования или нагревания воздуха, заключающийся в том, что задают направление выпуска воздуха путем поворота ряда лопаточных элементов до заданного угла поворота, отличающийся тем, что определяют текущий угол поворота лопаточных элементов в течение заданного временного интервала, определяют, находится ли система в рабочем режиме, и если система находится в рабочем режиме, а угол поворота изменился без подачи сигнала управления, возвращают лопаточные элементы до заданного угла поворота. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что угол поворота лопаточных элементов определяется по величине сопротивления, изменяющегося пропорционально углу поворота.

Приоритет по пунктам:
18.06.93 по пп. 5 и 6;
13.07.93 по пп. 1 4.