Воздушная заслонка Советский патент 1992 года по МПК F24F13/08 

Фаз.;

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха и может быть использовано для дистанционного управления воздушными потоками.

Известны автоматические заслонки, содержащие корпус и электродвигательный привод заслонки.

Такие заслонки имеют сложную конструкцию, обусловленную наличием громоздкого электродвигательного привода.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности идо- стигаемому эффекту является приводное устройство заслонки, содержащее электродвигатель, усилие от которого передается к заслонке через шестеренчатый редуктор, и электромагнитный тормоз, с помощью которого жалюзийные пластинки могут быть фиксированы в любом промежуточном поло И.

достатком заслонки с таким приводным устройством также является сложность конструкции, что связано с наличием многодетального электродвигательного привода.

Цель изобретения - упрощение конструкции воздушной заслонки.

Для этого в воздушной заслонке, содержащей корпус с укрепленной на нем осью, перо, установленное на оси, и привод заслонки, выполненной в виде кольцевой обмотки возбуждения, введён гипербо - лоидный торсион, состоящий из двух трубчатых оснований равного диаметра, соединенных между собой упругими полосками, расположенными под углом от 20 до 30° к оси заслонки, при этом перо установлено на оси при помощи гиперболоидного торсиона и жестко укреплено на одном и-з его оснований.

Сущность изобретения состоит во введении вибрационного привода пера заслонки при использовании анизотропии сил трения в горловине гиперболоидного торсиона и колебаний оси, часть которой выполнена из активного материала, что обеспечивает упрощение конструкции воздушной заслонки.

Отличительными признаками изобретения являются:

гиперболоидный торсион, состоящий из двух трубчатых оснований равного диаметра, соединенных между собой упругими полосками, расположенными под углом от 20 до 30° к оси заслонки;

установка пера заслонки на оси при помощи гиперболоидного торсиона;

жесткое крепление пера на одном из оснований гиперболоидного торсиона.

На фиг.1 изображена воздушная заслонка, разрез; ня фиг. 2 - разрез А-А на

фиг.1; на фиг. 3 - гиперболоидный торсион, общий вид; на фиг. А - схема обоснования выбора угла наклона упругих полосок гиперболоида к торцу втулки.

Воздушная заслонка содержит корпус 1

с жестко укрепленной в,нем осью 2, перо 3, установленное на оси, и обмотку возбуждения 4, служащую для привода заслонки. Часть 5 оси 2 выполнена из магнитострикционного материала и размещена концент- ричнр внутри обмотки возбуждения 4. Перо 3 установлено на оси 2 при помощи гиперболоидного торсиона 6, состоящего из двух трубчатых оснований 7,8, соединенных

между упругими полосками 9, наклонно расположенными относительно оси 2.

Торсион 9 выполнен из упругого материала, например, углеродистой стали У8А, имеет наибольшее сечение у оснований 7.8,

а наименьшее сечение (горловина гиперболоида) находится в середине. Оси упругих полосок 9 развернуты на угол 25° так. что огибающая упругих полосок при вращении вокруг оси трубы образует гиперболоид. С

увеличением диаметра трубы число полосок также увеличивают (в данном случае число полосок равно 12). Диаметр горловины гиперболоидного торсиона выполняется меньше диаметра охватываемой части оси

2 заслонки.

Торсион 9 установлен в цилиндрическом стакане 10 таким образом, что основание 7 закреплено жестко, а основание 8 - по подвижной посадке. Перо 3 заслонки жестко соединено со стаканом 10. Такая конструкция обесгтечивает анизотропию сил трения, необходимую для преобразования колебаний оси 2 заслонки в однонаправленное вращение, торсиона 9 и связанного с

ним стакана 0, а следовательно, и пера 3 заслонки, Перо 3 вместе со стаканом 10 и гиперболоидным торсионом 9 устанавливается на ось 2 с натягом (благодаря прогибу упругих полосок торсиона). Осевое усилие,

действующее со стороны гипербогоидного торсиона 9, воспринимается корпусом 1 заслонки .

Размеры элементов воздушной заслон- ки и взаимное расположение элементов выбраны так, что заслонка представляет собой резонансную акустическую систему с пучностью ультразвуковых колебаний в зоне горловины гиперболоидного торсиона. Для уменьшения непроизводительных потерь энергии ультразвуковых колебаний ось 2 крепится к корпусу 1 в узлах стоячей ультразвуковой волны.

Воздушная заслонка работает следующим образом.

Для регулирования расхода воздуха в обмотку возбуждения 4 подают электрический ток высокой частоты. Магнитное поле обмотки 4 возбуждает ультразвуковые колебания участка 5 оси 2, Колебания оси 2, достигая зоны ее контакта с гиперболоид- ным торсионом 9, приводят к вибрационному вращению торсиона 9 и связанного с ним стакана 10 и пера 3 заслонки.

Вибрационное вращение торсиона про- исходит благодаря наклонному расположению полосок торсиона 9 вследствие анизотропии сил трения между ними и осью 2. При этом скорость вращения можно регулировать амплитудной модуляцией питаю- щего напряжения, а реверс достигается изменением частоты питающего напряжения. Для остановки пера 3 заслонки подачу электрического тока ов обмотку 4 прекращают, при этом сила трения в месте контакта оси 2 с гиперболоидным торсионом 9 приобретает сразу же первоначальное значение, т.е. происходит прекращение движения пера 3 заслонки и его фиксация в заданном положении. Таким образом, до- стигается прецизионное пропорциональное регулирование скорости вращения пера 3 заслонки при одновременном упрощении ее конструкции, обеспечении полной герметичности и защиты привода от перегрузок (за счет пробуксовки гиперболоидного торсиона 9 по оси 2).

Для обсновзния выбора интервала угла наклона а упругих полосок к оси гиперболоидного т.осиона рассмотрим схему еди- ничной упругой полоски (фиг. 4), где обозначены а и b - проекции упругой полоски соответственно на вертикальную и горизонтальную плоскости; D - внутренний диаметр трубчатого основания торсиона. d -- диаметр оси заслонки, h - выпуклость упругой полоски к оси торсиона после его формообразования, f - прогиб однрй упругой полоски при введении в горловину оси заслонки.

Размер а определяют из уравнения для выпуклости

Следовательно,

а arctg

YD2 - (D - 2 h)2

Диаметр оси заслонки: (h-f). откуда

h

D-d +2f

Следовательно

a arctg

Kb2 - (D 2 t)2

10 15 0 5 0

5 0 5

0

Полученное уравнение связывает а с геометрическими размерами торсиона и диаметром оси заслонки. При малых углах а эффект вибрационного перемещения пера заслонки проявляется незначительно ввиду малой анизотропии сил трения между гиперболоидным торсионом и осью заслонки. При увеличении угла а 30° формообразование торсиона затрудняется, так как упругие полоски в зоне горловины гиперболоида начинают соприкасаться. Исходя из этого, оптимальная величина угла наклона упругих полосок (пазов) к оси заслон ки составляет от 20 до 30°.

Техническое преимущество предлагаемой воздушной заслонки в сравнении с прототипом состоит в упрощении конструкции, что обусловлено значительным уменьшением количества деталей, а именно устранением электродвигательного механизма вращения пера заслонки, подшипников, тормоза и редуктора.

Формула изобретения

Воздушная заслонка, содержаа.ая корпус с укрепленной в нем осью, перо, установленное на оси, и привод заслонки, выполненный в виде кольцевой обмотки возбуждения, отличающаяся тем. что, с целью упрощения конструкции, она дополнительно содержит гиперболоидный торси- он, состоящий из двух трубчатых оснований равного диаметра, соединенных между собой упругими полосками, расположенными под углом 20 до 30° к оси заслонки, при этом перо установлено на оси при помощи гиперболоидного торсиона и жестко укреплено на одном из его оснований.

А-А

Изобретение относится к кондиционированию воздуха и может быть использова- но для дистанционного управления воздушными потоками. изобретения - упрощение конструкции воздушной заслонки. Воздушная заслонка содержит корпус 1 с укрепленной в нем осью 2, перо 3, установленное на оси, и привод, выполненный в виде кольцевой обмотки возбуждения 4. Перо 3 установлено на гиперболоидном торси- оне 6, состоящем из трубчатых оснований 7,8 равного диаметра, соединенных между собой упругими полосками 9, расположенными под углом 20 - 30° к оси ззслонки. Сущность изобретения состоит в кибраци- онном повороте пера 3 заслонки при использовании анизотропии сил трения в гсфловине гиперболоидного торсиона. 4 ил.

Фиг .2

Фиг. 3

Ал.4