CN106321931A - 暖通系统的电动执行器 - Google Patents

暖通系统的电动执行器 Download PDF

Info

Publication number
CN106321931A
CN106321931A CN201510374960.9A CN201510374960A CN106321931A CN 106321931 A CN106321931 A CN 106321931A CN 201510374960 A CN201510374960 A CN 201510374960A CN 106321931 A CN106321931 A CN 106321931A
Authority
CN
China
Prior art keywords
torsion spring
eccentric
torsion
valve
restoring force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510374960.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106321931B (zh
Inventor
孙绍龙
熊宏
李密
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schweiz AG filed Critical Siemens Schweiz AG
Priority to CN201510374960.9A priority Critical patent/CN106321931B/zh
Priority to EP16175380.1A priority patent/EP3112771B1/en
Publication of CN106321931A publication Critical patent/CN106321931A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106321931B publication Critical patent/CN106321931B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F24F13/1426Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/047Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor characterised by mechanical means between the motor and the valve, e.g. lost motion means reducing backlash, clutches, brakes or return means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44Mechanical actuating means
    • F16K31/52Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44Mechanical actuating means
    • F16K31/52Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam
    • F16K31/524Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44Mechanical actuating means
    • F16K31/52Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam
    • F16K31/524Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam
    • F16K31/52408Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with a cam comprising a lift valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/08Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F16H25/14Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion with reciprocation perpendicular to the axis of rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F24F13/1426Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means
    • F24F2013/1433Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means with electric motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F24F13/1426Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means
    • F24F2013/146Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means with springs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F24F13/1426Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means
    • F24F2013/1473Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means with cams or levers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

本发明提出一种用于暖通空调系统的执行器,其包括:一个电机(10);一个电机驱动的执行端(20);一个复位机构(40)。所述复位机构(40)包括:一个扭簧(42),其能够在所述电机停止工作时输出一个随扭转角度变化的回复力;和一个偏心机构(44),其在所述扭簧的回复力驱动下旋转,并输出回复扭矩,其中所述偏心机构的旋转中心偏离所述扭簧的扭转中心而设置。

Description

暖通系统的电动执行器
技术领域
本发明总体涉及暖通领域,尤其涉及一种用于驱动阀门开启或闭合的电动执行器。
背景技术
电动执行器主要是在控制器的作用下控制电机转动,并带动机械传动部分来输出转矩和/或位移。电动执行器输出的转矩和/或位移可以用来驱动与之连接的其他机械部件的相应动作,例如驱动阀门的开启和闭合。
通常,电动执行器包括电机、减速机构/传动机构、行程和/或转矩控制机构等。出于安全考虑,电动执行器还包括一个复位机构,其能够在电动执行器发生故障(例如,电机断电)时,驱动与之连接的例如阀门回到预先设定的安全位置,例如关断位置。这一复位机构能够有效地避免因突然失电而造成的阀门操作故障或状态不确定等问题。
现有的电动执行器中,复位机构一般采用卷簧复位或电容复位。卷簧复位机构的结构相对复杂,但输出的恢复力稳定。电容复位需要监控储能电容的状态,并需要定期维护。
为此,现有的电动执行器中还需要一种更加简单易行的复位机构。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种电动执行器,其复位机构结构紧凑。本发明的另一个目的在于提供一种电动执行器,其复位机构的操控结构简单且能够提供相对稳定的输出。
根据本发明的一个方面,本发明提出的用于暖通空调系统的电动执行器包括:一个电机;一个电机驱动的执行端,其能够在初始位置和执行位置之间活动;一个复位机构,其提供用于驱动所述执行端恢复到其初始位置的回复扭矩,所述复位机构进一步包括:一个扭簧,其能够在所述电机停止工作时输出一个随扭转角度变化的回复力;和一个偏心机构,其在所述扭簧的回复力驱动下旋转,并输出所述回复扭矩,其中所述偏心机构的旋转中心偏离所述扭簧的扭转中心而设置,以使得:1)扭转角度越大,所述扭簧施加到所述偏心机构上的回复力越小于非偏心设置下扭簧输出的回复力,或者,2)扭转角度越大,与所述扭簧施加在所述偏心机构上回复力对应的扭矩臂越小。
本发明提出的复位机构采用扭簧,而非卷簧,来提供复位机制。扭簧因其不具有弹性伸展空间要求,可以使得整体电动执行器的结构紧凑,操控结构简单。此外,在本发明提出的复位机构中,在扭转角度大时,复位机构输出的回复扭矩得到补偿,即,使得用于形成回复扭矩中的回复力相对于非偏心设置更小,或者使得扭矩臂减小,而相应地在扭转角度小时,形成回复扭矩中的回复力相对非偏心设置更大,或者使得扭矩臂增大。通过上述补偿,本发明提出的复位机构还能够输出大体上稳定的回复扭矩,从而能够使得执行端平稳复位。
优选地,根据本发明一个方面,本发明提出的电动执行器还包括一个传动机构,其包括:一个主轴,主轴一端连接到所述电机,另一端固定连接到所述偏心机构的旋转中心;一个传动部件,其能够将所述主轴的转动转换为驱动所述执行端动作的驱动力;其中,所述扭簧套设在所述主轴上,且所述偏心机构与所述扭簧抵靠。
如上所述,电机正常工作时,主轴在电机驱动下一方面经传动部件驱动执行端至执行位置,另一方面转动偏心机构,使得扭簧发生扭转、储能。在电机停止工作时,扭簧释放能量,扭簧输出的回复力推动偏心机构反向转动,进而带动主轴32反向转动,从而使得传动部件反向驱动执行端恢复到其初始位置。采用本发明提出的电动执行器,可以采用同一套传动机构实现扭簧储能和扭簧释放能量的反向驱动。由此,本发明提出的电动执行器,操控结构更简单,且结构更加紧凑。
根据本发明一个方面,本发明提出的电动执行器中,所述扭簧具有一个活动支脚,其沿所述扭簧的径向伸出;所述偏心机构包括一个旋转臂,其一端固定连接到所述旋转中心,另一端设置有一个挡销,所述挡销与所述扭簧的活动支脚连接。优选地,所述挡销沿垂直于所述旋转臂所在平面的方向延伸,且与所述扭簧的所述活动支脚彼此交叉且相互抵靠。
采用本发明提出的上述电动执行器,扭簧可作用于偏心机构,且随着扭转角度的变化,旋转臂的挡销作用在扭簧的活动支脚上的位置发生变化。扭转角度越大,活动支脚与旋转臂的挡销彼此抵靠(接触)的位置相对于扭簧的扭转中心的距离越大,从而扭簧施加到偏心机构上的回复力相对于非偏心设置的情况更小。反之,扭转角度越小,活动支脚与旋转臂的挡销彼此抵靠(接触)的位置相对于扭簧的扭转中心的距离越小,从而扭簧施加到偏心机构上的回复力相对于非偏心设置的情况更大。通过补偿施加到偏心机构上的回复力,如本发明提出的偏心设置的扭簧可以最终输出大体稳定的回复扭矩。
根据本发明另一个方面,本发明提出的电动执行器中,所述扭簧具有一个活动支脚,其沿所述扭簧的轴向伸出;所述偏心机构包括一个旋转臂,其一端固定连接到所述旋转中心,且所述活动支脚与所述旋转臂相互抵靠。
采用本发明提出的上述电动执行器,扭簧可作用于偏心机构,且随着扭转角度的变化,扭簧的活动支脚作用在旋转臂上的位置发生变化。扭转角度越大,活动支脚与旋转臂彼此抵靠(接触)的位置相对于偏心机构的旋转中心的距离越小,也就是与扭簧的回复力对应的扭矩臂越小。反之,扭转角度越小,活动支脚与旋转臂彼此抵靠(接触)的位置相对于旋转臂的旋转中心的距离越大,从而与扭簧施加到偏心机构上的回复力相对应的扭矩臂越大。通过补偿与施加到偏心机构上的回复力对应的扭矩臂,如本发明提出的偏心设置的扭簧可以最终输出大体稳定的回复扭矩。
优选地,根据本发明一个实施例,本发明提出的电动执行器中,所述传动部件为一个绕所述主轴设置的偏心轮,且所述偏心轮在随所述主轴转动时,所述偏心轮的轮缘与所述执行端抵靠。采用这种传动机构,用作传动机构的偏心轮与执行端彼此抵靠,而无需任何连接部件,从而结构更加简单。
优选地,根据本发明一个实施例,本发明提出的电动执行器中,所述主轴固定在一个支架上,所述扭簧套设于所述主轴而固定,且所述扭簧具有一个可固定于所述支架上的固定支脚。优选地,所述支架上设置有销孔,和适于插入销孔的止挡销,所述固定支脚由所述止挡销限制其转动。通过止挡销来限制扭簧的一个支脚,使其用作固定支脚。这种设计使得复位机构装配更加简单,易于操作。
根据本发明另一个方面,本发明提出一种暖通空调系统中的操控单元,其包括:如上任一一个方案所述的电动执行器;和一个阀门,其适于与所述电动执行器连接,且由所述电动执行器驱动。
优选地,在本发明一个实施例中,阀门包括:一个阀体和阀塞;一个阀杆,其伸出所述阀塞,且能够在开启位置和关断位置之间活动,以开启或关断所述阀门;一个复位弹簧,套设于所述阀杆,以推动所述阀杆恢复到其预设的初始位置,所述初始位置为所述开启位置和关断位置之中任一;其中,所述电动执行器的执行端抵靠在所述阀杆伸出在所述阀塞之外的端部上。采用本发明提出电动执行器和与之配合的阀门,由于阀门中包括一个复位弹簧,执行器中的执行端、传动偏心轮和阀杆得以彼此抵靠连接,而无需其他附加的连接装置。由此,执行器和阀门所组合而成的操控单元可以实现结构极简。
下文将以明确易懂的方式,结合附图说明优选实施例,对切换装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。
图1示出了根据本发明一个实施例的电动执行器以及与之连接的阀门的立体图。
图2示出了沿图1中A-A’剖开的剖视图。
图3A和图3B分别示出了在如图1所示的电动执行器在其执行端处在初始位置时的左视图和正视图;
图3C和图3D分别示出了在如图1所示的电动执行器在其执行端处在执行位置时的左视图和正视图。
图4A和图4B分别示出了根据本发明另一个实施例的电动执行器在其执行端处在执行位置时的左视图和正视图;
图4C和图4D分别示出了根据本发明另一个实施例的电动执行器在其执行端处在初始位置时的左视图和正视图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式,在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中,“示意性”表示“充当实例、例子或说明”,不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,为使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。
在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。另外,在本文中,“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分,而非表示它们的重要程度及顺序等。本文中的“上”、“下”、“内”、“外”仅是出于描述方便而确定的相对位置,而非绝对位置关系。
图1示例性地示出了根据本发明一个实施例的电动执行器和与之连接的阀门。如图1所示,电动执行器100连接到阀门90,二者组合在一起构成一个可操控单元。电动执行器100可响应于一个控制器(未示出)的指令而驱动阀门90开启或关断,从而相应地导通或切断阀门90所在管路中冷媒或热媒的流动。安全起见,在电动执行器100突然断电时,一般需要电动执行器能够将阀门90恢复到一个预先设定的安全状态,例如关断状态。为此,电动执行器100还设有一套断电复位机构,简称复位机构。复位机构能够在电机不工作时提供回复力或回复扭矩,以驱动阀门90恢复到其安全位置(例如关断位置)。
在本发明一个实施例中,电动执行器中复位机构的复位功能主要由例如至少一个扭簧来提供。扭簧因不需要提供弹性伸展空间,而相对于其他类型的弹簧而言体积更小。相对于现有电动执行器中的卷簧复位机构而言,扭簧的操控结构也更简单。扭簧的种类和形式相对丰富,可根据实际设计需要加以选择和利用。一般而言,扭簧在被扭转时储存能量,在外部施加的扭转力消失后释放能量,即提供与扭转方向相反的回复力。扭转角度越大,扭簧输出的扭矩也越大。在释放能量过程中,随着扭转角度的逐渐变小,扭簧输出的扭矩也相应减小。然而,电动执行器中,通常需要复位机构提供相对而言稳定的输出。也是出于此原因,在现有技术中,一般认为扭簧难以满足电动执行器中的复位要求。
本发明的发明人提出:通过一个偏离扭簧的扭转中心而设置的偏心机构来补偿扭簧自身输出扭矩随扭转角度的变化。具体地,在本发明实施例中复位机构不仅包括一个扭簧,还包括一个与扭簧联动的偏心机构。扭簧在释放能量时输出扭簧扭矩(其以扭簧的扭转中心为中心)。扭簧扭矩施加到一个偏心机构上,该偏心机构的旋转中心偏离扭簧的扭转中心而设置。偏心机构在扭簧扭矩的作用下绕其旋转中心转动,从而将扭簧扭矩转换成一个回复扭矩。该回复扭矩进而用来驱动执行端回复到其初始位置。偏心机构可与扭簧相互配合,使得用来形成该回复扭矩的扭矩臂和回复力中任一发生变化,从而补偿扭簧扭矩随扭转角度的变化。
图1示出了根据本发明一个实施例的电动执行器100和阀门90的立体图。图2示出了沿图1中A-A’线剖开的剖面图。简便起见,图2中省去了电机部分。以下参照图1和图2描述本发明一个实施例中的复位机构40的构成。
如图1和图2所示,电动执行器100与阀门90连接在一起构成一个可操控单元。电动执行器100包括一个电机10和一个由电机10驱动的执行端20。在图2的例子中,执行端20的驱动方式为直行程方式,其也可以采用角行程方式或者其他方式。优选地,电机10和执行端20之间可以设置传动机构30。传动机构30可以包括齿轮箱等变速机构和/或用于完成例如旋转运动到直线运动转换的传动部件。在图2所示例子中,传动机构30优选包括一个由电机驱动的主轴32和一个套设在主轴32上的偏心轮34。偏心轮34的轮缘与执行端20的上端抵靠,以推动执行端20直线运动。
如图2所示,阀门90例如包括阀体(未示出)和阀塞92,以及一个从阀塞92内伸出的阀杆94。阀杆94可上、下运动,从而以机械方式开启或关断阀门90。这里,阀门90可以采用任一一种市售阀门的结构,而不局限于图中所示结构。在图2所示的例子中,优选地,电动执行器100中的执行端20与阀杆94的上端部彼此抵靠在一起。可选地,执行端20也可以与阀杆94彼此连接。在图2所示例子中,优选地,阀门90中还具有一个复位弹簧96,其设置在阀塞92和阀杆94的上端部之间。复位弹簧96可以使得阀杆94在无外力情况下处于伸出位置,其例如对应于阀门90的开启位置。执行端20可在偏心轮34的作用下向下移动,推动阀杆94至关断位置。这时执行端处于其初始位置,其对应阀门的关断位置,即预设的安全位置。在电机10驱动下,主轴32旋转,带动偏心轮34向上转动,减弱对执行端20的推力。这时,在复位弹簧96的作用下,执行端20被阀杆向上推动,从而随着偏心轮34向上移动到其执行位置,即例如对应阀门的开启状态。这样,偏心轮34、执行端20和阀杆94可以彼此抵靠,而无需连接部件。
在图1和图2所示的例子中,电动执行器100还包括一个复位机构40,其能够在电机失电或不工作时输出回复扭矩,以驱动执行端20恢复到其初始位置。在此例子中,复位机构40例如包括一个扭簧42和一个与该扭簧42相配合且偏离扭簧42的扭转中心426而设置的偏心机构44。扭簧42在被扭转时储存能量,且在外力消失时释放能量,即输出一个扭簧扭矩。该扭簧扭矩施加到偏心机构44上,推动偏心机构44绕其旋转中心(偏心)442转动。偏心机构44的转动可输出回复扭矩。在图3A~图3D的实施例中,偏心机构44的作用在于通过偏心设置来改变用于形成回复扭矩的回复力F的大小,从而补偿扭簧扭矩随扭转角度的变化。在图4A~图4D的实施例中,偏心机构的作用在于通过偏心设置来改变用于形成回复扭矩的扭矩臂r,从而补偿扭簧扭矩随扭转角度的变化。后面会详细描述这两个实施例的原理及操作过程。
在图1和图2的例子中,优选地,在电机10正常工作时,传动机构30不仅用来将电机10的输出传递给执行端20,还同时实现对复位机构40中扭簧42的扭转,使其储能。在电机10失电时,传动机构30不再受电机10的驱动。这时,复位机构40中的扭簧42释放能量,并在偏心机构44的配合下输出大体上稳定的回复扭矩τ。该回复扭矩τ同样作用在传动机构30上,从而驱动执行端20恢复到其初始位置。可选地,复位机构40和传动机构30也可彼此独立,以各自不同的方式和结构来驱动执行端。例如,扭簧42可以预偏置到一个储能状态,而非由电机10驱动至其储能状态。在电机10掉电时,可通过一个开关装置切换成由复位机构40驱动执行端。
在图1和图2所示的例子中,优选地,主轴32还延伸到复位机构40处。例如,扭簧42可套设在主轴32上,由主轴32支撑。扭簧42的扭转中心426偏离主轴32而设置,且扭簧42和偏心机构44相互连接或彼此抵靠。主轴32同时固定连接到偏心机构44的旋转中心442,即偏心机构44绕主轴32转动,并将回复扭矩施加到主轴32上。由此,在电机10正常工作时,电机10驱动主轴32转动,进而经偏心轮34驱动执行端20至执行位置。同时,在电机10的作用下,主轴32转动偏心机构44,偏心机构44进而使得扭簧42发生扭转并储存能量。在电机10停止工作(断电)时,复位机构40中的扭簧42释放能量。这时,扭簧42和偏心机构44作为一个整体输出的回复扭矩作用在主轴32上,使主轴32反方向转动,将执行端20推回到其初始位置。
图3A~图3D示出了根据本发明一个实施例的复位机构40,其中,偏心机构44的偏心设置可改变用于形成回复扭矩τ的回复力F的大小。具体地,图3A和图3B示出了执行端20处在初始位置处的情况。图3C和图3D示出了执行端20处在执行位置处的情况。
如图3A~3D所示,在此实施例中,扭簧42套设在主轴32上且其扭转中心426偏离主轴32而设置。优选地,扭簧42具有两个射线型支脚,即一个活动支脚422和一个固定支脚424均沿扭簧42的径向伸出。固定支脚424在扭簧42的扭转过程中位置不变。在图3A中,一个止挡销46可插入主轴支架36上的销孔中,止挡销46可限制固定支脚424的转动。活动支脚422可在外力作用下绕扭转中心426转动。固定支脚和活动支脚之间的扭转角度越大,扭簧储能越大。在图3A~3D中,偏心机构44包括一个旋转臂444,其一端固定连接到主轴32,即其旋转中心442固定于主轴32。由此,主轴32的转动可带动旋转臂444旋转,且旋转臂444在受外力转动时也可带动主轴32转动。旋转臂444在其远离主轴32的远端设置有一个挡销446,其与扭簧42的活动支脚422彼此抵靠。优选地,挡销446可沿垂直于旋转臂444所在平面的方向伸出。
在安装时,对扭簧42进行预偏置,即,使得扭簧42两个支脚之间具有一个预定的扭转角度(例如15度)。预偏置位置可作为扭簧42扭转的初始位置,如图3A所示。这时,执行端20也处于其初始位置。如图3B所示,在执行端20的初始位置处,主轴32旋转到使得其上的偏心轮34置于最大偏心位置,也就是偏心轮34将执行端20推到其最大位置。此时,阀门90的阀杆94被下压,阀门90关断。
在电动执行器工作时,电机10上电并驱动主轴32例如逆时针转动。如图3A所示,主轴32带动偏心轮34和偏心机构44一同逆时针转动,并在执行端20达到执行位置时到达图3C和图3D所示状态。如图3C和图3D所示,在电机10的驱动下,主轴32带动偏心轮34转动。这时,执行端20在阀门中复位弹簧94的作用下始终与偏心轮34的外缘相互抵靠。在偏心轮34转动到其最小偏心位置时,执行端20也上升到其执行位置,如图3D所示。这时,阀门90处于全开状态,管道导通。主轴32在驱动偏心轮34的同时,也驱动复位机构40。具体地,旋转臂444随主轴32一起转动,其远端处的挡销446则推动扭簧42的活动支脚422逆时针转动,从而加大扭簧42的扭转角度,最终到达如图3C所示位置。
如前所示,扭簧42输出的扭矩只与其扭转角度大小相关。在图3C所示情况下,扭簧42输出的扭簧扭矩T1为图3C中回复力F1与扭矩臂R1的乘积。回复力F1作用在旋转臂444的远端上,从而在主轴32处输出的回复扭矩τ为回复力F1与旋转臂444的臂长L的乘积。若电机10一直运转,则可客服回复扭矩τ,使得旋转臂444保持在图3C所示位置,执行端20保持在图3D所示位置,即执行位置。
如果发生突然断电,或者电机10停止工作,则主轴32上的驱动力消失,扭簧42开始释放能量,活动支脚422推动旋转臂444顺时针转动,并带动主轴32转回到图3A和图3B所示位置。换言之,主轴32在扭簧42的驱动下回转,使得执行端20回到其初始位置,阀门关断,如图3A所示。这时,扭簧42输出的扭簧扭矩T2=回复力F2与扭矩臂R2的乘积。扭簧42作用在主轴上的回复扭矩τ则为回复力F2与旋转臂长L的乘积。
对于非偏心扭簧机构而言,扭转中心即为回复机构的中心,即主轴位置。所以,非偏心机构中,对于活动支脚422上的同一位置点,扭矩臂保持不变。对于图3A和图3C所示的偏心机构而言,由于偏心设置,活动支脚422与挡销446的抵靠位置,随扭转角度的变化而变化。在执行位置处,活动支脚422和挡销446的抵靠位置距扭转中心426的距离为R1。在初始位置,活动支脚422和挡销446的抵靠位置距扭转中心426的距离为R2。显然,R2小于R1。若考虑扭簧输出的扭簧扭矩在同一扭转位置是相同的,那么偏心机构下的回复力F1显然小于非偏心机构同位置处的回复力,而F2则大于非偏心扭簧在初始位置处的回复力。也就是说,扭转角度越大,扭簧施加在偏心机构上的回复力就越小于非偏心设置下的回复力。由此,通过降低在大扭转角度处的回复力,而增加在小扭转角度下的回复力,可以补偿回复扭矩随扭簧扭转角度的变化,从而得到一个大体上稳定的回复扭矩。
图4A~图4D示出了具有根据本发明另一个实施例的复位机构的操控单元200,其中,偏心机构可改变用于形成回复扭矩的扭矩臂r的大小。具体地,图4A和图4B分别示出了执行端20处在初始位置处的情况。图4C和图4D分别示出了执行端20处在执行位置处的情况。在图4A~图4D中,与之前附图相同的部件采用了相同的附图标记,其功能和运转方式也相同,这里不再赘述。与图3A~图3D不同,在图4A~图4D中扭簧62的活动支脚622为轴向支脚,其沿扭簧62的轴向伸出且与偏心机构中在扭簧所在平面内伸出的旋转臂644搭接或彼此抵靠。活动支脚622在扭转过程中相对扭簧62的扭转中心的力臂始终不变。但是,随着扭簧62的扭转其与旋转臂644彼此接触的位置发生变化。由此,图4A~4D中偏心机构可通过改变回复扭矩的扭矩臂r来补偿扭簧输出随扭转角度的变化。
如图4A和图4B所示,执行端20在执行位置时,活动支脚622在旋转臂644上施加一个回复力F3,与之对应的扭矩臂为r1。输出在主轴32上的回复扭矩τ为F3与r1的乘积。这时,电机10正常工作以客服回复扭矩τ并将执行端20稳定在其执行位置。电机10断电后,扭簧62释放能量将旋转臂644推到如图4C和图4D所示位置,执行端20也返回到其初始位置。如图4C和图4D所示,活动支脚622在旋转臂644上施加一个回复力F4,与之对应的扭矩臂为r2。输出在主轴32上的回复扭矩τ为F4与r2的乘积。由图4A和图4C可见,活动支脚622输出的回复力F3和F4与同等作用位置下非偏心机构的回复力相同。但是,扭矩臂r1明显小于扭矩臂r2。也就是说,扭转角度越大,用于形成回复扭矩的扭矩臂r越小。由此,通过降低在大扭转角度下回复扭矩的扭矩臂,而增加在小扭转角度下的扭矩臂,可以补偿回复扭矩随扭转角度的变化,从而得到一个大体上稳定的回复扭矩。
以上结合附图描述了本发明实施例。在上述实施例中,复位机构可电机停止工作时提供复位功能。在实际应用中,电机可在上电时既提供执行功能也提供复位功能。本发明提出的偏心扭簧机制可以仅在断电时提供复位功能。
应当理解,虽然本说明书是按照各个实施例描述的,但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更,如特征的组合、分割或重复,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种暖通空调系统中的电动执行器,包括:
一个电机(10);
一个执行端(20),其由电机(10)驱动,且其能够在初始位置和执行位置之间活动;
一个复位机构(40),其提供用于驱动所述执行端(20)恢复到其初始位置的回复扭矩(τ),所述复位机构(40)包括:
一个扭簧(42、62),其能够在所述电机(10)停止工作时输出一个与扭转角度成比例的回复力;和
一个偏心机构(44、644),其在所述扭簧(42、62)的回复力驱动下旋转,并输出所述回复扭矩(τ),其中所述偏心机构(44、644)的旋转中心(442)偏离所述扭簧(42、62)的扭转中心而设置,以使得:
扭转角度越大,所述扭簧(42)施加到所述偏心机构上的回复力(F1,F2)越小于非偏心设置下扭簧输出的回复力,或者,
扭转角度越大,与所述扭簧(62)施加在所述偏心机构上回复力(F3、F4)对应的扭矩臂(r)越小。
2.如权利要求1所述的电动执行器,还包括一个传动机构(30),其包括:
一个主轴(32),其一端连接到所述电机(10),另一端固定连接到所述偏心机构(44)的旋转中心(442);
一个传动部件(34),其能够将所述主轴(32)的转动转换为驱动所述执行端(20)动作的驱动力;
其中,所述偏心机构(44)与所述扭簧(42)相互作用。
3.如权利要求1或2所述的电动执行器,其中,
所述扭簧(42)具有一个活动支脚(422),其沿所述扭簧(42)的径向伸出;
所述偏心机构(44)包括一个旋转臂(444),其一端固定连接到所述旋转中心(442),另一端设置有一个挡销(446),所述挡销与所述扭簧(42)的活动支脚(422)相互抵靠。
4.如权利要求1或2所述的电动执行器,其中,
所述扭簧(62)具有一个活动支脚(622),其沿所述扭簧(62)的轴向伸出;
所述偏心机构包括一个旋转臂(644),其一端固定连接到所述旋转中心,且所述活动支脚(622)与所述旋转臂(644)相互抵靠。
5.如权利要求1-4中任一所述的电动执行器,其中,
所述传动部件(34)为一个绕所述主轴(32)设置的偏心轮,且所述偏心轮在随所述主轴(32)转动时,所述偏心轮的轮缘与所述执行端(20)抵靠。
6.如权利要求1-5中任一所述的电动执行器,其中,所述主轴(32)由一个支架(36)支撑,所述扭簧(42、62)由所述支架(36)支撑,且所述扭簧(42、62)具有一个可固定于所述支架上的固定支脚(424)。
7.如权利要求6所述的电动执行器,其中,所述支架(36)上设置有销孔,和适于插入销孔的止挡销(46),所述固定支脚(424)由所述止挡销限制其转动。
8.一种暖通空调系统中的操控单元,包括:
如权利要求1~7中任一一个所述的电动执行器(100,200);
一个阀门(90),其适于与所述电动执行器连接,且由所述电动执行器驱动。
9.如权利要求8所述的操控单元,其中,所述阀门(90)包括:
一个阀体和阀塞(92);
一个阀杆(94),其伸出所述阀塞(92),且能够在开启位置和关断位置之间活动,以开启或关断所述阀门;
一个复位弹簧(96),套设于所述阀杆(94),以推动所述阀杆(94)恢复到其预设的初始位置,所述初始位置为所述开启位置和关断位置之中任一;
其中,所述电动执行器的执行端(20)抵靠在所述阀杆(94)伸出在所述阀塞之外的端部上。
CN201510374960.9A 2015-06-30 2015-06-30 暖通系统的电动执行器 Active CN106321931B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510374960.9A CN106321931B (zh) 2015-06-30 2015-06-30 暖通系统的电动执行器
EP16175380.1A EP3112771B1 (en) 2015-06-30 2016-06-21 Electric actuator for heating, ventilating and air-conditioning system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510374960.9A CN106321931B (zh) 2015-06-30 2015-06-30 暖通系统的电动执行器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106321931A true CN106321931A (zh) 2017-01-11
CN106321931B CN106321931B (zh) 2018-10-12

Family

ID=56740050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510374960.9A Active CN106321931B (zh) 2015-06-30 2015-06-30 暖通系统的电动执行器

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3112771B1 (zh)
CN (1) CN106321931B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108826596B (zh) * 2017-04-26 2020-09-15 珠海格力电器股份有限公司 用于将导风板旋转至预设位置的方法、装置及空调器
DE102017116108A1 (de) * 2017-07-18 2019-01-24 Samson Aktiengesellschaft Stellgerät mit Sicherheitsstellfunktion

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55153826A (en) * 1979-07-30 1980-12-01 Avco Corp Ejector assembly
EP0207722A2 (en) * 1985-06-28 1987-01-07 Electric Power Research Institute, Inc Microprocessor-based control and diagnostic system for motor operated valves
CN1270117C (zh) * 2000-09-22 2006-08-16 株式会社市丸技研 直动式电动阀
EP1887200A1 (en) * 2006-08-09 2008-02-13 Hamilton Sundstrand Corporation Valve assembly
CN102454819A (zh) * 2010-10-15 2012-05-16 浙江三花股份有限公司 电动阀及其止动装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55153826A (en) * 1979-07-30 1980-12-01 Avco Corp Ejector assembly
EP0207722A2 (en) * 1985-06-28 1987-01-07 Electric Power Research Institute, Inc Microprocessor-based control and diagnostic system for motor operated valves
CN1270117C (zh) * 2000-09-22 2006-08-16 株式会社市丸技研 直动式电动阀
EP1887200A1 (en) * 2006-08-09 2008-02-13 Hamilton Sundstrand Corporation Valve assembly
CN102454819A (zh) * 2010-10-15 2012-05-16 浙江三花股份有限公司 电动阀及其止动装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3112771B1 (en) 2018-03-28
EP3112771A1 (en) 2017-01-04
CN106321931B (zh) 2018-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103129418B (zh) 一种座椅调角器及其座椅
CN106321931A (zh) 暖通系统的电动执行器
JP2010105650A (ja) キャンバ角可変機構
CN201038039Y (zh) 带接地开关的隔离开关传动装置
CN102501243A (zh) 一种一转动两移动解耦并联机器人机构
CN106426134A (zh) 仿生机械臂及机器人
CN206290098U (zh) 一种智能门锁离合驱动机构
CN105291834B (zh) 车辆和用于车辆的脚踏板装置
CN108908296B (zh) 具有3r1t和2r2t两种运动模式的并联机构
CN105593554A (zh) 用于传动系的传动装置
CN105451943A (zh) 具有飞轮的扭矩传递动力工具
CN104890006A (zh) 复合驱动仿生肘关节
CN102518752A (zh) 一种涡轮蜗杆驱动的平分运动摇臂机构
CN108518466A (zh) 一种结构紧凑的线性致动器
CN208713133U (zh) 一种快速释放机构的开关装置及线性致动器
KR20150006820A (ko) 토션 바를 포함하여 이루어지는, 회로 차단기의 접점을 작동시키기 위한 장치
CN108591403A (zh) 一种释放机构的开关装置和线性致动器
CN201018794Y (zh) 修枝机的安全控制机构
CN208409864U (zh) 一种部分解耦的二自由度并联机构
CN103219172B (zh) 用于电气的配电设备的开关装置
CN107452538A (zh) 一种多位置转换开关
CN210510175U (zh) 一种电机转换器
CN219250005U (zh) 一种搓背机
JP2020531773A (ja) 遠心衝突型トランスミッション
CN213635802U (zh) 旋钮开关和角度调节装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant