CN105465028B - 一种通风机测试用流量调控装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通风机测试用流量调控装置，包括测试风筒，测试风筒的出口端设有沿测试风筒轴向延伸的上、下导轨立柱，上、下导轨立柱的朝内的表面上沿其长度方向分别制有滚道，上、下导轨立柱之间设置尖头端朝向测试风筒出口的调节风锥，调节风锥的腔体内设置调节螺杆，调节螺杆穿过安装在调节风锥尾部的螺杆套安装在步进电机上，螺杆套具有径向延伸的上、下固定座，上、下固定座分别通过螺钉与第一上、下滚珠座连接，第一上、下滚珠座的端部分别制有第一滚珠槽，第一滚珠槽与所述滚道对接形成第一滚珠腔，第一滚珠腔内装有第一滚珠，第一滚珠在滚道内滚动。本发明的优点是提高了风量控制的精度，使整个实验过程中的风量平稳。

Description

一种通风机测试用流量调控装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种通风机试验设备中的调节控制装置，特别涉及一种通风机测试用流量调控装置及其使用方法，属于机械器具测试技术领域。

背景技术

通风机作为一种通用机械，广泛应用在工业、农业、采矿、化工和建筑通风等多个领域，据申请人了解，我国目前使用的通风机普遍存在能耗过大的问题，因此设计出高效率的通风机，对节约能源有十分重要的意义。通风机的性能试验是研发和评估通风机的重要环节，测试中往往是将风机出口连通出气道，然后通过调节出气道中阀门的开闭量来改变风机的流量，以测得风机的流量-压力曲线和流量-效率曲线。性能测试的准确直接影响风机的研发和用户的使用，在性能试验中调节控制风道的流量是十分重要的，流量控制直接对测试结果产生影响。以往，风道的流量控制通常有两种方法：一是通过手动更换孔板的大小来改变风道的出口面积，从而改变流量，该方法需制作大小不等的多个孔板，耗时耗力；二是在风道的出口采用格栅结构，通过调节格栅的开口角度实现流量的改变，然而此结构会造成一定的阻力，并且格栅开口角度的不同所造成的阻力也有所不同，影响测试结果的准确性。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的不足，提出一种风量均匀、连续，气流平稳，并可根据试验要求自动调节风量的通风机测试用流量调控装置，同时给出了其使用方法。

为了达到以上目的，本发明的通风机测试用流量调控装置，包括测试风筒，测试风筒的出口端设有沿测试风筒轴向延伸的上、下导轨立柱，上、下导轨立柱的朝内的表面上沿其长度方向分别制有滚道；上、下导轨立柱之间设置尖头端朝向测试风筒出口的调节风锥，调节风锥的腔体内设置调节螺杆，调节螺杆穿过安装在调节风锥尾部的螺杆套安装在步进电机上，螺杆套具有径向延伸的上、下固定座，上、下固定座分别通过螺钉与第一上、下滚珠座连接，第一上、下滚珠座的端部分别制有第一滚珠槽，第一滚珠槽与所述滚道对接形成第一滚珠腔，第一滚珠腔内装有第一滚珠，第一滚珠在滚道内滚动。

风机试验装置需采用带有出口侧试验管道的装置测试被测风机的流量和风压，此时为获得被测风机完整的性能曲线，在被测风筒的出风口设置一个开度调节装置（即通风机测试用流量调控装置），以便调节控制被测风机的流量大小，并测定被测风机各测点的流量和风压。本发明的通风机测试用流量调控装置通过步进电机驱动调节螺杆沿轴向运动，调节螺杆上安装的调节风锥也随之作轴向运动，自动化程度高，这样就可根据需要调节所述调节风锥的位置，从而调节测试风筒出风面积的大小，以满足试验要求。

优选地，调节风锥的锥角为α，α为60±10°；且调节风锥的尾部直径大于测试风筒的内径。

本发明采用风锥调整测试风筒的出风面积。具体而言，根据测试风筒的直径大小，并按照等面积调节测试风筒出风口开度的原则，在测试风筒的出风口全开和全闭范围内设置n个风压、流量测点（相邻两个风压、流量测点的出风面积的差值是一致的），然后根据下列公式计算各风压、流量测点所需的调节风锥的位移距离S，

其中，S_i为第i个风压、流量测点调节风锥的移动距离，α为调节风锥的锥角，n为被测风机的风压、流量测点数，R_i-1为第i-1个风压、流量测点的调节风锥的遮挡半径。遮挡半径为调节风锥插入测试风筒后，调节风锥上处于测试风筒出口位置的圆形横截面的半径，同时当调节风锥处于测试风筒出风口全闭状态时，其遮挡半径为测试风筒的半径。这样，能够根据计算公式准确计算出各测点的调节风锥位置，使调控更为准确灵活，同时被测风机的各测点布置均匀，分布合理，检测气流流动稳定，流量变化均匀、连续，最终获得依次递增的流量、压力变化曲线。

调节风锥的锥角α优选60°，即可保证气流流动的平稳性，又能减少因遮挡造成的流动损失。

优选地，螺杆套外壁上固定安装上、下连接件，上、下连接件均为L形构件，L形构件的短边通过第一螺钉与螺杆套的外壁连接，长边通过第二、第三螺钉与第二上、下滚珠座连接；第二上、下滚珠座的端部分别制有第二滚珠槽，第二滚珠槽与所述滚道对接形成第二滚珠腔，第二滚珠腔内装有第二滚珠，第二滚珠在滚道内滚动；第一上、下滚珠座上分别制有第一、第二长孔，第一长孔内设置第四螺钉，第二长孔内设置第五螺钉，第四、第五螺钉插入上、下固定座的螺钉孔中并拧紧；第二上、下滚珠座上分别制有第三、第四长孔，第三长孔内设置第二螺钉，第四长孔内设置第三螺钉。

优选地，上、下固定座的外端具有与调节风锥尾端内壁相匹配的斜面，斜面上制有螺纹孔，与所述螺纹孔配合设置第六螺钉，第六螺钉穿过位于调节风锥尾端侧壁上的第一通孔，与设于斜面上的螺纹孔拧紧，将调节风锥的尾端与上、下固定座的斜面固定在一起。

优选地，调节螺杆包括芯轴和螺杆头，芯轴固定在螺杆套中，螺杆头设置在由所述上、下安装座相对布置构成的腔体中并可沿腔体轴向运动，腔体中设置若干个轴承，轴承套接在螺杆头上，用于支撑螺杆头，降低其运动过程中的摩擦系数，相邻轴承之间设置定位块；螺杆头的尾端制有安装沉孔，安装沉孔中装有步进电机的驱动轴，步进电机的驱动轴通过螺旋推进机构带动调节螺杆沿轴向运动，步进电机由智能控制单元控制。

优选地，上、下立柱导轨的朝内的表面两端具有限位槽，用于容纳第一、第二滚珠；螺杆套内设有内螺纹，内螺纹与所述调节螺杆上的外螺纹相配合，调节螺杆插在螺杆套内并与螺杆套螺纹连接；螺杆套的内壁中部制有环形凹槽，该环形凹槽起支撑作用。

优选地，测试风筒的出口端具有径向向外延伸的上、下凸块，上、下凸块上制有第一轴孔，设置在上、下导轨立柱一端的第一连接轴插入第一轴孔中并采用第一螺母固定；设置在上、下导轨立柱另一端的第二连接轴分别穿过上、下安装座上的第二轴孔，与设于其上的第二螺母拧紧。

优选地，上、下安装座均包括第一构件和第二构件，第一构件由长边、短边以及形成在长边与短边之间的连接区域组成，长边与短边相互平行，长边的顶部制有第二轴孔，短边上制有第一螺钉孔，在连接区域上位于长边一侧的底面具有第一挡块，用于定位轴承，阻挡轴承移动；第二构件的横截面为U形，由两相平行的侧边和一连接两侧边底端的底边组成，其两侧边上分别制有第二、第三螺钉孔，底边上靠近第二构件处具有第二挡块，用于定位轴承，阻挡轴承移动；第一、第二螺钉孔中插接第七螺钉，与第三螺钉孔配合设有第八螺钉，第八螺钉穿过第三螺钉孔，与设于步进电机上的第四螺钉孔拧紧。

本发明通风机测试用流量调控装置的使用方法，按如下步骤运行：

步骤一、根据测试风筒出口端直径，并按照等面积调节测试风筒出口端开度的原则，在测试风筒出口端的全开与全闭范围内设置n个测点，智能控制单元根据下列公式计算各测点所需的调节风锥的位移距离S，

其中，S_i为第i个测点调节风锥的移动距离，α为调节风锥的锥角，n为被测风机的测点数目，R_i-1为第i-1个测点的调节风锥的遮挡半径；

步骤二、智能控制单元根据计算得到的调节风锥位移距离控制步进电机运转，进而控制调节螺杆沿轴向运动，调节风锥随之移动，调节测试风筒出口端的开度，最终实现测试风机流量的调控。

风锥移动，出风口面积就在改变，从而改变流量。

本发明的优点是操作灵活方便，能获得风量调节范围宽泛的稳定工况，提高了风量控制的精度，使整个实验过程中的风量比较平稳，为试验数据的准确性、连续性奠定了基础。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为本发明中第一构件的结构示意图。

图4为本发明中第二构件的结构示意图。

图5为本发明中调节风锥移动示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的通风机测试用流量调控装置，其结构如图1和图2所示，包括测试风筒，测试风筒的出口端1上下两侧分别设有沿测试风筒轴向延伸的上导轨立柱2、下导轨立柱，上导轨立柱2和下导轨立柱的朝内的表面上沿其长度方向分别制有横截面为V形的滚道9。具体来讲，测试风筒的出口端1具有径向向外延伸的上凸块26、下凸块，上凸块26（下凸块）上制有第一轴孔，设置在上导轨立柱2（下导轨立柱）一端的第一连接轴插入第一轴孔中并采用第一螺母23固定。上导轨立柱2与下导轨立柱之间设置尖头端朝向测试风筒出口的调节风锥3，调节风锥3的腔体内设置调节螺杆5，调节螺杆5穿过安装在调节风锥3尾部的螺杆套10安装在步进电机8上，螺杆套10内设有内螺纹，内螺纹与调节螺杆5上的外螺纹相配合，使得调节螺杆5插在螺杆套10内并与螺杆套10螺纹连接，螺杆套的内壁中部制有环形凹槽29。螺杆套10连接调节风锥3的一端两侧分别具有径向延伸的上固定座11、下固定座。上固定座11通过第四螺钉12、第五螺钉13与第一上滚珠座14连接，第一上滚珠座14（第一下滚珠座）上制有第一、第二长孔，第一长孔内设置第四螺钉12，第二长孔内设置第五螺钉13；第一上滚珠座14的顶端制有横截面为V形的第一滚珠槽15，第一上滚珠座14的第一滚珠槽15与上导轨立柱2的滚道9对接形成的第一滚珠腔内装有第一滚珠4，该第一滚珠4在上导轨立柱2的滚道9内滚动。下固定座通过第四螺钉12、第五螺钉13与第一下滚珠座连接，第一下滚珠座的底端制有横截面为V形的第一滚珠槽15，第一下滚珠座的第一滚珠槽15与下导轨立柱的滚道9对接形成的第一滚珠腔内装有第一滚珠4，该第一滚珠4在下导轨立柱的滚道9内滚动。上导轨立柱2（下立柱导轨）的朝内的表面两端具有限位槽28，用于容纳第一滚珠4、第二滚珠21，起到限位作用。

螺杆套10背离调节风锥3的一端外壁上固定安装上连接件16、下连接件，上连接件16、下连接件均为L形构件，L形上连接件16的短边通过第一螺钉17与螺杆套10的外壁固定连接，长边通过第二螺钉18、第三螺钉19与第二上滚珠座20连接，第二上滚珠座20（第二下滚珠座）上制有第三、第四长孔，第三长孔内设置第二螺钉18，第四长孔内设置第三螺钉19；第二上滚珠座20的顶端制有横截面为V形的第二滚珠槽，第二上滚珠座20的第二滚珠槽与滚道9对接形成的第二滚珠腔内装有一颗第二滚珠21，该第二滚珠21在滚道9内滚动；L形下连接件通过第二螺钉18、第三螺钉19与第二下滚珠座连接，第二下滚珠座的顶端制有横截面为V形的第二滚珠槽，第二下滚珠座的第二滚珠槽与滚道9对接形成的第二滚珠腔内装有一颗第二滚珠21，该第二滚珠21在滚道9内滚动。另外，上固定座11（下固定座）的外端具有与调节风锥3尾端内壁相匹配的斜面，斜面上制有螺纹孔，与螺纹孔配合设置第六螺钉22，第六螺钉22穿过位于调节风锥3尾端侧壁上的第一通孔，与设于斜面上的螺纹孔拧紧，将调节风锥3的尾端与上固定座11（下固定座）的斜面固定在一起。

调节螺杆5包括芯轴和螺杆头，芯轴固定在螺杆套10中，螺杆头设置在由上安装座6、下安装座相对布置构成的腔体中并可沿腔体轴向运动，腔体中设置两圈轴承7，轴承7套接在螺杆头上，用于支撑螺杆头，降低其运动过程中的摩擦系数，两个轴承7之间设置定位块24。螺杆头的尾端制有安装沉孔，安装沉孔中装有步进电机8的驱动轴，步进电机8的驱动轴通过螺旋推进机构带动调节螺杆5沿轴向运动，步进电机8由智能控制单元控制。另外，安装沉孔的侧壁上制有第二通孔，第二通孔中配合设有螺栓25，螺栓25穿过第二通孔与驱动轴的表面相抵，且螺栓25头部设置在第二通孔中。

上安装座6（下安装座）由第一构件和第二构件组成，第一构件由长边61、短边62以及形成在长边61与短边62之间的连接区域63组成，长边61与短边62相互平行，长边61的顶部制有第二轴孔64，短边62上制有第一螺钉孔65，在连接区域63上位于长边61一侧的底面具有第一挡块66，第一挡块66用于定位轴承7，阻挡轴承7移动（见图3），设置在上导轨立柱2（下导轨立柱）另一端的第二连接轴穿过上安装座6（下安装座）上的第二轴孔，与设于其上的第二螺母24拧紧。第二构件的横截面为U形，由两相平行的侧边和一连接两侧边底端的底边组成，其两侧边上分别制有第二螺钉孔30、第三螺钉孔31，底边上靠近第二构件处具有第二挡块27，第二挡块27用于定位轴承7，阻挡轴承7移动（见图4），第一螺钉孔65、第二螺钉孔30中插接第七螺钉，与第三螺钉孔31配合设有第八螺钉，第八螺钉穿过第三螺钉孔31，与设于步进电机8上的第四螺钉孔拧紧。

调节风锥3的锥角α为60°，调节风锥3的尾部（大头部）直径大于测试风筒的内径。如图5所示，根据测试风筒的直径大小，并按照等面积调节测试风筒出风口开度的原则，在测试风筒的出口端1全开和全闭范围内设置n个风压、流量测点（即相邻两个测点其出风面积的差值是不变的），然后根据下列公式计算各风压、流量测点所需的调节风锥3的位移距离S，

其中，S_i为第i个风压、流量测点调节风锥的移动距离，n为被测风机的风压、流量测点数，R_i-1为第i-1个风压、流量测点的调节风锥的遮挡半径。遮挡半径为将调节风锥3插入测试风筒后，调节风锥3的椎体上处于测试风筒出口位置的圆形横截面的半径，即如图5所示，第i-1个风压、流量测点调节风锥的遮挡半径为位于位置i-1的调节风锥与位于位置0（全开）的调节风锥，二者筒体之间的垂直距离。通常将测试风筒出口端1的内径设为D，一般设置D＝2R₀，即当调节风锥3将测试风筒的出口端1全部封闭时（调节风锥处于全闭位置），其遮挡半径R₀为测试风筒出口端1的半径；当调节风锥3没有遮挡测试风筒出口端1时（调节风锥处于全开位置），其遮挡半径R_n为0。

智能控制单元根据计算得到的调节风锥位移距离控制步进电机运转，进而控制调节螺杆沿轴向运动，调节风锥随之移动，调节测试风筒出口端的开度，最终实现测试风机流量的调控。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种通风机测试用流量调控装置，其特征在于：包括测试风筒，所述测试风筒的出口端设有沿测试风筒轴向延伸的上、下导轨立柱，所述上、下导轨立柱的朝内的表面上沿其长度方向分别制有滚道；所述上、下导轨立柱之间设置尖头端朝向测试风筒出口的调节风锥，所述调节风锥的腔体内设置调节螺杆，所述调节螺杆穿过安装在调节风锥尾部的螺杆套安装在步进电机上，所述螺杆套具有径向延伸的上、下固定座，所述上、下固定座分别通过螺钉与第一上、下滚珠座连接，所述第一上、下滚珠座的端部分别制有第一滚珠槽，所述第一滚珠槽与所述滚道对接形成第一滚珠腔，所述第一滚珠腔内装有第一滚珠，所述第一滚珠在滚道内滚动；所述螺杆套外壁上固定安装上、下连接件，所述上、下连接件均为L形构件，所述L形构件的短边通过第一螺钉与螺杆套的外壁连接，长边通过第二、第三螺钉与第二上、下滚珠座连接；所述第二上、下滚珠座的端部分别制有第二滚珠槽，所述第二滚珠槽与所述滚道对接形成第二滚珠腔，所述第二滚珠腔内装有第二滚珠，所述第二滚珠在滚道内滚动；所述上、下立柱导轨的朝内的表面两端具有限位槽。

2.根据权利要求1所述的通风机测试用流量调控装置，其特征在于：所述调节风锥的锥角为α，所述α为60±10°；所述调节风锥尾部直径大于测试风筒的内径。

3.根据权利要求2所述的通风机测试用流量调控装置，其特征在于：所述α优选60°。

4.根据权利要求3所述的通风机测试用流量调控装置，其特征在于：所述第一上、下滚珠座上分别制有第一、第二长孔，所述第一长孔内设置第四螺钉，所述第二长孔内设置第五螺钉，所述第四、第五螺钉插入上、下固定座的螺钉孔中并拧紧；所述第二上、下滚珠座上分别制有第三、第四长孔，所述第三长孔内设置第二螺钉，第四长孔内设置第三螺钉。

5.根据权利要求4所述的通风机测试用流量调控装置，其特征在于：所述上、下固定座的外端具有与调节风锥尾端内壁相匹配的斜面，所述斜面上制有螺纹孔，与所述螺纹孔配合设置第六螺钉，所述第六螺钉穿过位于调节风锥尾端侧壁上的第一通孔，与设于斜面上的螺纹孔拧紧，将调节风锥的尾端与上、下固定座的斜面固定在一起。

6.根据权利要求5所述的通风机测试用流量调控装置，其特征在于：所述调节螺杆包括芯轴和螺杆头，所述芯轴固定在螺杆套中，所述螺杆头设置在由所述上、下安装座相对布置构成的腔体中并可沿腔体轴向运动，所述腔体中设置若干个轴承，所述轴承套接在螺杆头上，用于支撑螺杆头，降低其运动过程中的摩擦系数，相邻轴承之间设置定位块；所述螺杆头的尾端制有安装沉孔，所述安装沉孔中装有步进电机的驱动轴，所述步进电机的驱动轴通过螺旋推进机构带动调节螺杆沿轴向运动，所述步进电机由智能控制单元控制。

7.根据权利要求6所述的通风机测试用流量调控装置，其特征在于：所述螺杆套内设有内螺纹，所述内螺纹与所述调节螺杆上的外螺纹相配合，所述调节螺杆插在螺杆套内并与螺杆套螺纹连接；所述螺杆套的内壁中部制有环形凹槽。

8.根据权利要求7所述的通风机测试用流量调控装置，其特征在于：所述测试风筒的出口端具有径向向外延伸的上、下凸块，所述上、下凸块上制有第一轴孔，设置在所述上、下导轨立柱一端的第一连接轴插入所述第一轴孔中并采用第一螺母固定；设置在所述上、下导轨立柱另一端的第二连接轴分别穿过上、下安装座上的第二轴孔，与设于其上的所述第二螺母拧紧。

9.根据权利要求8所述的通风机测试用流量调控装置，其特征在于：所述上、下安装座均包括第一构件和第二构件，所述第一构件由长边、短边以及形成在长边与短边之间的连接区域组成，所述长边与短边相互平行，所述长边的顶部制有第二轴孔，所述短边上制有第一螺钉孔，在所述连接区域上位于长边一侧的底面具有第一挡块；所述第二构件的横截面为U形，由两相平行的侧边和一连接两侧边底端的底边组成，其两侧边上分别制有第二、第三螺钉孔，底边上靠近第二构件处具有第二挡块；所述第一、第二螺钉孔中插接第七螺钉，与所述第三螺钉孔配合设有第八螺钉，所述第八螺钉穿过第三螺钉孔，与设于步进电机上的第四螺钉孔拧紧。

10.根据权利要求9所述通风机测试用流量调控装置的使用方法，其特征在于，按如下步骤运行：

步骤一、根据测试风筒出口端直径，并按照等面积调节测试风筒出口端开度的原则，在测试风筒出口端的全开与全闭范围内设置n个测点，智能控制单元根据下列公式计算各测点所需的调节风锥的位移距离S，

$S_i=\frac{1}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{2}}\[1-\sqrt{(1-\frac{1}{n})}\]R_{i-1}$

其中，S_i为第i个测点调节风锥的移动距离，α为调节风锥的锥角，n为被测风机的测点数目，R_i-1为第i-1个测点的调节风锥的遮挡半径；

步骤二、智能控制单元根据计算得到的调节风锥位移距离控制步进电机运转，进而控制调节螺杆沿轴向运动，调节风锥随之移动，调节测试风筒出口端的开度。