CN109681375A - 自感知执行器 - Google Patents

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刘春蕾
李萌
陈建伟
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/013—Reciprocating-piston liquid engines with single cylinder, single-acting piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/10—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by throttling amount of air flowing through liquid-to-air heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/003—Reciprocating-piston liquid engines controlling

Abstract

本发明公开一种自感知执行器和发动机冷却系统，自感知执行器包括：传感部，包括第一壳体，所述第一壳体具有用于流动介质流入其空腔的进口和用于所述流动介质流出其空腔的出口；执行部，包括第二壳体、膨胀介质和执行件，所述第二壳体至少部分位于所述第一壳体的空腔的内部，所述膨胀介质设置于所述第二壳体的空腔的内部，所述执行件与所述膨胀介质接触并与所述第二壳体相对可动地密封配合。该自感知执行器能够感知流动介质的温度变化并自动转化为执行件的机械运动。

Description

自感知执行器
技术领域
本发明涉及一种控制装置，特别涉及一种自感知执行器。
背景技术
在传统的控制系统中，作为敏感元件的传感器和执行器一般是各司其职，不但在功能上是分离的，在物理上也是分离的。自感知执行器将传感器和执行器的功能集为一体，应用自感知执行器的控制系统可以减小系统结构和体积，降低安装难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自感知执行器，该自感知执行器能够感知流动介质的温度变化并自动转化为执行件的机械运动。
本发明公开一种自感知执行器，包括：
传感部，包括第一壳体，所述第一壳体具有用于流动介质流入其空腔的进口和用于所述流动介质流出其空腔的出口；
执行部，包括第二壳体、膨胀介质和执行件，所述第二壳体至少部分位于所述第一壳体的空腔的内部，所述膨胀介质设置于所述第二壳体的空腔的内部，所述执行件与所述膨胀介质接触并与所述第二壳体相对可动地密封配合。
在一些实施例中，所述执行件与所述第二壳体可相对直线移动，所述执行件的一端部与所述膨胀介质接触。
在一些实施例中，所述执行件包括活塞和与所述活塞连接的活塞杆，所述活塞与所述膨胀介质接触且与所述第二壳体密封且相对可滑动地配合。
在一些实施例中，所述活塞的外周设有环形槽。
在一些实施例中，所述第二壳体包括储液部和设于所述储液部上的缸筒部，所述执行件与所述缸筒部的内筒壁相对可滑动地密封配合。
在一些实施例中，所述缸筒部的径向尺寸小于所述储液部的径向尺寸
在一些实施例中，所述储液部的径向尺寸为所述缸筒部的径向尺寸的5～20倍。
在一些实施例中，所述储液部的容积为所述缸筒部的容积的10～50倍。
在一些实施例中，所述缸筒部位于所述执行件背离所述储液部的一侧的内腔与大气连通。
本发明第二方面公开一种发动机冷却系统，包括任一所述的自感知执行器，所述流动介质为所述发动机冷却系统的冷却介质。
基于本发明提供的自感知执行器，通过在执行部的第二壳体的空腔内设置膨胀介质，并且将第二壳体至少部分设于传感部的第一壳体的空腔内部与流动介质接触，从而可以将流动介质的温度变化转化为膨胀介质的膨胀变化，最终转化为执行件的机械运动。该自感知执行器能够根据流动介质的温度变化来对其他结构进行一些控制操作，结构简单，方便可靠，易于安装。
本发明的发动机冷却系统，也具有相应的有益技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的自感知执行器的结构示意图；
图2为图1所示的自感知执行器的剖视图；
图3为图2所示的自感知执行器的局部放大视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如图1至图3所示，本实施例的自感知执行器包括传感部和执行部。传感部包括第一壳体1，第一壳体1具有用于流动介质流入其空腔的进口11和用于流动介质流出其空腔的出口12；执行部包括第二壳体2、膨胀介质4和执行件3，第二壳体2至少部分位于第一壳体1的空腔的内部，膨胀介质4设置于第二壳体2的空腔的内部，执行件3与膨胀介质4接触并与第二壳体2相对可动地密封配合。
进口11和出口12处的接头可以设置为宝塔接头或者螺纹接头等形式，从而便于与其他结构连接。第二壳体2的空腔为密封空腔。执行件3与第二壳体2之间可以相对平动或者相对转动，执行件3与第二壳体2密封配合，从而如图2所示，膨胀介质4位于由第二壳体2和执行件3共同密封的第二壳体2的空腔内。
流动介质为具有温度变化的介质，可以为气体或液体介质，例如液压油等，膨胀介质4为受热膨胀的介质，可以为气体，例如二氧化碳、氮气等，也可以为液体，例如甘油、乙二醇、硅油等，或者可以是气液混合物。流动介质从进口11流入第一壳体1的空腔内，从出口12流出第一壳体1的空腔。在第一壳体1的空腔内的流动介质的温度的上升或下降通过第二壳体2与膨胀介质4之间进行热量传递，会引起膨胀介质4的体积发生变化从而膨胀或收缩，膨胀介质4膨胀时会推动执行件3向一个方向运动，例如相对第二壳体2向一个方向平动或者转动，膨胀介质4收缩时，执行件3在膨胀介质4收缩产生的真空度的作用下被带动着向另一个方向运动。
第二壳体2可以如图2所示部分(在图中所示为第二壳体2的底部)位于第一壳体1的空腔的内部，从而流入第一壳体1中的流动介质可以与第二壳体2接触和换热，在一些图示未示出的实施例中第二壳体2还可以全部位于第一壳体1的空腔内，此时流入第一壳体1的流动介质可以完全浸没第二壳体2，该设置可以提高流动介质与第二壳体2的换热效果。
本实施例的自感知执行器，可以将流动介质的温度变化转化最终转化为执行件3的机械运动，从而可以利用执行件3的平动或者转动来控制其他结构，例如在应用到发动机领域中时，可以应用于控制风口、转速等，还可以将冷却介质通入第一壳体1的空腔内，根据冷却介质的温度变化来控制冷却介质的流量等，例如当执行件3为平动时，可以如图1和图2所示通过头部32连接被控制结构来实现控制。本实施例的自感知执行器的结构简单，成本低、装配方便、可靠性高。
在一些实施例中，如图1至图3所示，执行件3与第二壳体2可相对直线移动，执行件3的一端部与膨胀介质4接触。膨胀介质通过带动执行件3的端部来回移动，从而实现执行件3与第二壳体2之间的相对直线移动。该设置可以实现根据流动介质的温度变化实现执行件3的直线位移，从而方便实现对一些直线控制结构的控制。
在一些图示未示出的实施例中，执行件3与第二壳体2可相对转动，例如执行件3在第二壳体2内的装配结构为类似叶片马达式的装配结构，执行件3为类似该叶片马达内的旋转叶片的结构，膨胀介质4的膨胀和收缩从而可以带动执行件3的旋转，从而可以通过类似叶片马达式的装配结构的输出轴来输出旋转运动，实现对其他结构的旋转控制。
在一些实施例中，如图1至图3所示，执行件3包括活塞31和与所述活塞连接的活塞杆，活塞31与膨胀介质4接触且与第二壳体2密封且相对可滑动地配合。该设置结构简单，易于实现执行件3的直线运动。
在一些实施例中，活塞31的外周设有环形槽，如图2所示。该设置，有助于减少因为温度变化造成的活塞31的径向变形，使活塞31与第二壳体2之间的配合更加可靠。
在一些实施例中，第二壳体2包括储液部21和设于储液部21上的缸筒部22，执行件3与缸筒部22的内筒壁相对可滑动地密封配合。
在一些实施例中，缸筒部22的径向尺寸小于储液部21的径向尺寸。该设置可以使位于缸筒部22内的执行件3的运动范围增大，从而增大对其他结构的控制调节范围。
在一些实施例中，储液部21的径向尺寸为缸筒部22的径向尺寸的5～20倍。储液部21的径向尺寸与缸筒部22的径向尺寸的比值在该范围内时，执行件3的运动范围较为合适，对流动介质的温度变化的反应较灵敏，同时较为稳定，有助于避免比值过大时的剧烈跳动，同时还有助于缸筒部22的结构强度的稳定性。
在一些实施例中，储液部21的容积为缸筒部22的容积的10～50倍。
在一些实施例中，缸筒部22位于执行件3背离储液部21的一侧的内腔与大气连通。例如，可以如图3所示，在缸筒部的上端设置气压平衡孔221，从而减少缸筒部22的筒内气压变化对活塞杆运动造成的阻力影响。
在一些实施例中还公开一种发动机冷却系统，包括所述的自感知执行器，流动介质为发动机冷却系统的冷却介质。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种自感知执行器，其特征在于，包括：
传感部，包括第一壳体(1)，所述第一壳体(1)具有用于流动介质流入其空腔的进口(11)和用于所述流动介质流出其空腔的出口(12)；
执行部，包括第二壳体(2)、膨胀介质(4)和执行件(3)，所述第二壳体(2)至少部分位于所述第一壳体(1)的空腔的内部，所述膨胀介质(4)设置于所述第二壳体(2)的空腔的内部，所述执行件(3)与所述膨胀介质(4)接触并与所述第二壳体(2)相对可动地密封配合。
2.如权利要求1所述的自感知执行器，其特征在于，所述执行件(3)与所述第二壳体(2)可相对直线移动，所述执行件(3)的一端部与所述膨胀介质(4)接触。
3.如权利要求2所述的自感知执行器，其特征在于，所述执行件(3)包括活塞(31)和与所述活塞(31)连接的活塞杆，所述活塞(31)与所述膨胀介质(4)接触并与所述第二壳体(2)密封且相对可滑动地配合。
4.如权利要求3所述的自感知执行器，其特征在于，所述活塞(31)的外周设有环形槽。
5.如权利要求1所述的自感知执行器，其特征在于，所述第二壳体(2)包括储液部(21)和设于所述储液部(21)上的缸筒部(22)，所述执行件(3)与所述缸筒部(22)的内筒壁相对可滑动地密封配合。
6.如权利要求5所述的自感知执行器，其特征在于，所述缸筒部(22)的径向尺寸小于所述储液部(21)的径向尺寸。
7.如权利要求6所述的自感知执行器，其特征在于，所述储液部(21)的径向尺寸为所述缸筒部(22)的径向尺寸的5～20倍。
8.如权利要求5所述的自感知执行器，其特征在于，所述储液部(21)的容积为所述缸筒部(22)的容积的10～50倍。
9.如权利要求5所述的自感知执行器，其特征在于，所述缸筒部(22)位于所述执行件(3)背离所述储液部(21)的一侧的内腔与大气连通。
10.一种发动机冷却系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的自感知执行器，所述流动介质为所述发动机冷却系统的冷却介质。
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