CN111425613A - 一种旋转堵盖式风道开闭机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种旋转堵盖式风道开闭机构，包括安装法兰；所述安装法兰为圆盘状，安装法兰底部同轴叠装有圆盘状的旋转堵盖，安装法兰和旋转堵盖上均布有扇形孔且安装法兰和旋转堵盖上扇形孔数量一致，每两个相邻的扇形孔之间间隔弧长不小于扇形孔弧宽。本发明密封可靠性高、适用压强大(有效流通截面积为0.1m2时，额定工作压差不小于0.2MPa，)、开闭时不会对密封圈产生摩擦和损伤，安装简便，响应时间快，并且可以对开闭状态进行监控，实现风道开闭的闭环控制，能很好的适用于有较高压强和密封可靠性要求较高的容器或建筑。

Description

一种旋转堵盖式风道开闭机构
技术领域
本发明涉及一种旋转堵盖式风道开闭机构。
背景技术
目前较为常见的风道开闭机构为格栅挡板式，通常用于对密封要求不高的工厂烟道或建筑物的通风通道开闭控制，一般安装在风道口部，多为纯机械结构、适用压强较低、密封可靠性差。对于有较高压强和密封可靠性要求较高的容器或建筑，常规格栅挡板式风道开闭机构并不适用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转堵盖式风道开闭机构，该旋转堵盖式风道开闭机构具有密封可靠性高、适用压强大、开闭时不会对密封圈产生摩擦和损伤，安装简便等优点，能很好的适用于有较高压强、较大容积和密封可靠性要求较高的容器或建筑。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种旋转堵盖式风道开闭机构，包括安装法兰；所述安装法兰为圆盘状，安装法兰底部同轴叠装有圆盘状的旋转堵盖，安装法兰和旋转堵盖上均布有扇形孔且安装法兰和旋转堵盖上扇形孔数量一致，每两个相邻的扇形孔之间间隔弧长不小于扇形孔弧宽；有长轴同轴穿过安装法兰并固定于旋转堵盖，长轴上固定有下螺旋波轮，下螺旋波轮上套装并啮合有波轮导向座，波轮导向座上端套装在上螺旋波轮上并啮合于上螺旋波轮，上螺旋波轮相对固定于凸轮的侧壁上，凸轮由电机带动旋转。
所述凸轮和电机之间通过行星减速器传递动力。
所述下螺旋波轮和波轮导向座之间、波轮导向座和上螺旋波轮之间均以螺旋面配合，螺旋面的螺距均相同，下螺旋波轮和波轮导向座上的螺旋面旋向相同。
所述下螺旋波轮下端置于第二杯型滑块的杯状凹陷中，第二杯型滑块下端固定有第一角接触轴承，第一角接触轴承固定在第一杯型滑块的杯状凹陷底部，且第一角接触轴承、第一杯型滑块、第二杯型滑块均套装在长轴上，在安装法兰和第一角接触轴承之间有复位弹簧，复位弹簧、第一角接触轴承外部套有滑动导轨。
所述滑动导轨上端通过第三螺栓固定于波轮导向座。
所述凸轮为面对称结构，凸轮的凸轮面内缠绕线和外缠绕线沿圆柱面展开为两段抛物线，凸轮的最高点与最低点之间的轴向距离不小于下螺旋波轮在波轮导向座中的行程距离。
所述安装法兰上固定有第二微动开关，第二微动开关的动作位对准旋转堵盖的扇形孔位置；上螺旋波轮上固定有第三微动开关，第三微动开关的动作位对准转轴；凸轮的底部位置有第一微动开关固定在壳体上，第一微动开关的动作位对准凸轮。
所述第一微动开关为滚动式微动开关；所述第二微动开关为压片式微动开关；所述第三微动开关为触点式微动开关。
凸轮通过第二角接触轴承可转动固定于上端盖上，上端盖通过第一螺栓和定位销固定在壳体顶部；行星减速器和电机之间通过转接法兰和沉头螺钉固定；转轴通过深沟球轴承可转动固定于上端盖，转轴侧面装有限位爪；长轴通过圆柱销固定于旋转堵盖；长轴通过方形销固定于下螺旋波轮。
在所述安装法兰和旋转堵盖之间，靠近轴心的位置固定有环形密封圈，轴心和扇形孔之间的位置固定有扇形密封圈。
本发明的有益效果在于：密封可靠性高、适用压强大(有效流通截面积为0.1m2时，额定工作压差不小于0.2MPa，)、安装简便，响应时间快，并且可以对开闭状态进行监控，实现风道开闭的闭环控制，能很好的适用于有较高压强和密封可靠性要求较高的容器或建筑。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的剖视结构示意图；
图3是图1、图2中旋转堵盖的结构示意图；
图4是图1、图2中安装法兰的结构示意图；
图5是图2中凸轮的结构示意图；
图6是图2中上螺旋波轮的结构示意图；
图7是图2中下螺旋波轮的结构示意图；
图8是图2中波轮导向座的结构示意图。
图中：1-上端盖，2-第一螺栓，3-定位销，4-凸轮，5-壳体，6-第一微动开关，7-行星减速器，8-转接法兰，9-沉头螺钉，10-电机，11-第二螺栓，12-安装法兰，13-旋转堵盖，14-圆柱销，15-环形密封圈，16-长轴，17-扇形密封圈，18-第二微动开关，19-滑动导轨，20-复位弹簧，21-第一角接触轴承，22-第一杯型滑块，23-第二杯型滑块，24-方形销，25-第三螺栓，26-下螺旋波轮，27-波轮导向座，28-上螺旋波轮，29-第三微动开关，30-转轴，31-深沟球轴承，32-限位爪，33-第二角接触轴承。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图8所示的一种旋转堵盖式风道开闭机构，包括安装法兰12；所述安装法兰12为圆盘状，安装法兰12底部同轴叠装有圆盘状的旋转堵盖13，安装法兰12和旋转堵盖13上均布有扇形孔且安装法兰12和旋转堵盖13上扇形孔数量一致，每两个相邻的扇形孔之间间隔弧长不小于扇形孔弧宽；有长轴16同轴穿过安装法兰12并固定于旋转堵盖13，长轴16上固定有下螺旋波轮26，下螺旋波轮26上套装并啮合有波轮导向座27，波轮导向座27上端套装在上螺旋波轮28上并啮合于上螺旋波轮28，上螺旋波轮28相对固定于凸轮4的侧壁上，凸轮4由电机10带动旋转。
所述凸轮4和电机10之间通过行星减速器7传递动力。
所述下螺旋波轮26和波轮导向座27之间、波轮导向座27和上螺旋波轮28之间均以螺旋面配合，螺旋面的螺距均相同，下螺旋波轮26和波轮导向座27上的螺旋面旋向相同。
所述下螺旋波轮26下端置于第二杯型滑块23的杯状凹陷中，第二杯型滑块23下端固定有第一角接触轴承21，第一角接触轴承21固定在第一杯型滑块22的杯状凹陷底部，且第一角接触轴承21、第一杯型滑块22、第二杯型滑块23均套装在长轴16上，在安装法兰12和第一角接触轴承21之间有复位弹簧20，复位弹簧20、第一角接触轴承21外部套有滑动导轨19。
所述滑动导轨19上端通过第三螺栓25固定于波轮导向座27。
所述凸轮4为面对称结构，凸轮4的凸轮面内缠绕线和外缠绕线沿圆柱面展开为两段抛物线，凸轮4的最高点与最低点之间的轴向距离不小于下螺旋波轮26在波轮导向座27中的行程距离。
所述安装法兰12上固定有第二微动开关18，第二微动开关18的动作位对准旋转堵盖13的扇形孔位置；上螺旋波轮28上固定有第三微动开关29，第三微动开关29的动作位对准转轴30；凸轮4的底部位置有第一微动开关6固定在壳体5上，第一微动开关6的动作位对准凸轮4。
所述第一微动开关6为滚动式微动开关；所述第二微动开关18为压片式微动开关；所述第三微动开关29为触点式微动开关。
凸轮4通过第二角接触轴承33可转动固定于上端盖1上，上端盖1通过第一螺栓2和定位销3固定在壳体5顶部；行星减速器7和电机10之间通过转接法兰8和沉头螺钉9固定；转轴30通过深沟球轴承31可转动固定于上端盖1，转轴30侧面装有限位爪32；长轴16通过圆柱销14固定于旋转堵盖13；长轴16通过方形销24固定于下螺旋波轮26。
在所述安装法兰12和旋转堵盖13之间，靠近轴心的位置固定有环形密封圈15，轴心和扇形孔之间的位置固定有扇形密封圈17。
具体而言，本发明的解决技术问题的主要原理在于：
①风道开闭口结构设计：
将旋转堵盖及安装法兰均设计为圆盘状，并且在两零件圆盘上设计三处均匀分布的扇形排气孔，将旋转堵盖与安装法兰同轴叠装，将安装法兰固定，通过转动旋转堵盖可以使旋转堵盖与安装法兰上的扇形孔位置重合，此时风道口为开启状态。扇形孔重合后继续旋转60°后两零件上的扇形孔被互相遮挡，此时风道口为关闭状态。再继续旋转60°后，扇形孔又完全重合(风道口开启)，以此规律循环。安装法兰上设置密封圈安装槽，用于安装固定密封圈，风道口处于关闭状态时，旋转堵盖在复位弹簧的作用下保持与安装法兰上的密封圈压紧密封。
②将电机的高速旋转运动转化为轴向往复并且有一定角度旋转运动的传动机构设计：
电机为带自锁功能的无刷直流电机，首先通过行星减速器将电机转速适当降低并放大输出扭矩，通过安装在减速器输出轴上的凸轮，带动上螺旋波轮和下螺旋波轮在波轮导向座中向下运动，复位弹簧提供上螺旋波轮和下螺旋波轮在波轮导向座中向上运动的力，旋转堵盖通过长轴与下螺旋波轮相连，以此实现旋转堵盖的上下往复运动，通过波轮导向座上的导向槽间隔角度控制一次往复运动对应的旋转角度(根据旋转堵盖和安装法兰由扇形孔位重合到扇形孔被相互遮挡所需旋转角度为60°，波轮导向座上的导向槽间隔角度为60°)。
需要注意的是：凸轮为面对称结构，凸轮面内缠绕线和外缠绕线沿圆柱面展开为两段抛物线，凸轮面最高点与最低点的轴向距离应不小于下螺旋波轮在波轮导向座中的行程距离且不大于复位弹簧的有效工作行程。
上螺旋波轮、下螺旋波轮、波轮导向座三个零件上的螺旋面的螺距均相同，且下螺旋波轮和波轮导向座上的螺旋面旋向相同。
③旋转堵盖位置信号检测设计：
通过微动开关检测旋转堵盖、凸轮和上螺旋波轮的位置，直接或间接检测旋转堵盖的位置，当凸轮最低点旋转到最左端时触动滚轮式微动开关(即第一微动开关6)，当旋转堵盖运动到最高点时触动压片式微动开关(即第二微动开关18)，当上螺旋波轮运动到最低点时触动触点式微动开关(即第三微动开关29)。通过微动开关判定旋转堵盖的开闭状态：当滚轮式微动开关和压片式微动开关同时获得触发信号，则说明风道开闭机构为关闭状态，当触点式微动开关获得触发信号，则说明风道开闭机构为半开状态，当滚轮式微动开关获得触发信号且压片式微动开关断开时，说明风道开闭机构为全开启状态。
本发明的大致工作过程：
首先，假设风道口为关闭状态(滚轮式微动开关和压片式微动开关为触发导通状态)，通过给电机供电，电机带动行星减速器和凸轮转动，滚轮式微动开关和压片式微动开关随即断开，上螺旋波轮、下螺旋波轮和旋转堵盖在凸轮的推动作用下向下方移动，当触点式微动开关由断开变成触发状态(通电闭合状态)，说明旋转堵盖运动到了最低点(此时凸轮旋转了180°)，风道口为半开状态，凸轮继续旋转180°后，旋转堵盖在复位弹簧的推力作用下向上回到最高点并且在波轮导向座的作用下旋转了60°，此时风道开闭机构完全开启(滚轮式微动开关为触发导通状态且压片式微动开关为断开状态)，若此电机停止供电，则风道口保持开启状态，若电机继续工作使凸轮旋转一周，则旋转堵盖向下运动到最低点后向上运动到最高点并旋转60°(旋转方向不变)，风道口由开启状态转变为关闭状态。

Claims (10)

1.一种旋转堵盖式风道开闭机构，包括安装法兰(12)，其特征在于：所述安装法兰(12)为圆盘状，安装法兰(12)底部同轴叠装有圆盘状的旋转堵盖(13)，安装法兰(12)和旋转堵盖(13)上均布有扇形孔且安装法兰(12)和旋转堵盖(13)上扇形孔数量一致，每两个相邻的扇形孔之间间隔弧长不小于扇形孔弧宽；有长轴(16)同轴穿过安装法兰(12)并固定于旋转堵盖(13)，长轴(16)上固定有下螺旋波轮(26)，下螺旋波轮(26)上套装并啮合有波轮导向座(27)，波轮导向座(27)上端套装在上螺旋波轮(28)上并啮合于上螺旋波轮(28)，上螺旋波轮(28)相对固定于凸轮(4)的侧壁上，凸轮(4)由电机(10)带动旋转。
2.如权利要求1所述的旋转堵盖式风道开闭机构，其特征在于：所述凸轮(4)和电机(10)之间通过行星减速器(7)传递动力。
3.如权利要求1所述的旋转堵盖式风道开闭机构，其特征在于：所述下螺旋波轮(26)和波轮导向座(27)之间、波轮导向座(27)和上螺旋波轮(28)之间均以螺旋面配合，螺旋面的螺距均相同，下螺旋波轮(26)和波轮导向座(27)上的螺旋面旋向相同。
4.如权利要求1所述的旋转堵盖式风道开闭机构，其特征在于：所述下螺旋波轮(26)下端置于第二杯型滑块(23)的杯状凹陷中，第二杯型滑块(23)下端固定有第一角接触轴承(21)，第一角接触轴承(21)固定在第一杯型滑块(22)的杯状凹陷底部，且第一角接触轴承(21)、第一杯型滑块(22)、第二杯型滑块(23)均套装在长轴(16)上，在安装法兰(12)和第一角接触轴承(21)之间有复位弹簧(20)，复位弹簧(20)、第一角接触轴承(21)外部套有滑动导轨(19)。
5.如权利要求4所述的旋转堵盖式风道开闭机构，其特征在于：所述滑动导轨(19)上端通过第三螺栓(25)固定于波轮导向座(27)。
6.如权利要求1所述的旋转堵盖式风道开闭机构，其特征在于：所述凸轮(4)为面对称结构，凸轮(4)的凸轮面内缠绕线和外缠绕线沿圆柱面展开为两段抛物线，凸轮(4)的最高点与最低点之间的轴向距离不小于下螺旋波轮(26)在波轮导向座(27)中的行程距离。
7.如权利要求1所述的旋转堵盖式风道开闭机构，其特征在于：所述安装法兰(12)上固定有第二微动开关(18)，第二微动开关(18)的动作位对准旋转堵盖(13)的扇形孔位置；上螺旋波轮(28)上固定有第三微动开关(29)，第三微动开关(29)的动作位对准转轴(30)；凸轮(4)的底部位置有第一微动开关(6)固定在壳体(5)上，第一微动开关(6)的动作位对准凸轮(4)。
8.如权利要求7所述的旋转堵盖式风道开闭机构，其特征在于：所述第一微动开关(6)为滚动式微动开关；所述第二微动开关(18)为压片式微动开关；所述第三微动开关(29)为触点式微动开关。
9.如权利要求1所述的旋转堵盖式风道开闭机构，其特征在于：凸轮(4)通过第二角接触轴承(33)可转动固定于上端盖(1)上，上端盖(1)通过第一螺栓(2)和定位销(3)固定在壳体(5)顶部；行星减速器(7)和电机(10)之间通过转接法兰(8)和沉头螺钉(9)固定；转轴(30)通过深沟球轴承(31)可转动固定于上端盖(1)，转轴(30)侧面装有限位爪(32)；长轴(16)通过圆柱销(14)固定于旋转堵盖(13)；长轴(16)通过方形销(24)固定于下螺旋波轮(26)。
10.如权利要求1所述的旋转堵盖式风道开闭机构，其特征在于：在所述安装法兰(12)和旋转堵盖(13)之间，靠近轴心的位置固定有环形密封圈(15)，轴心和扇形孔之间的位置固定有扇形密封圈(17)。
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