CN112212561A - 一种自动气压平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于家电技术领域，具体涉及一种自动气压平衡装置，由壳体、齿轮环、螺杆、第一电机、蜗杆、第二电机、连接套等几大部分组成。该装置通过控制螺杆内的气道与壳体上第一气孔之间的不同位置关系，错开压紧或对准，实现气压的间歇性平衡。该气压平衡装置规避了传统气压平衡装置长期开启的工作方式，有效解决了内环境的稳定性、能耗和气阻之间的矛盾。本发明在工作时，只在需要开门之前的瞬间实现内外气压平衡，保证开门省力方便，不开门时密闭良好。同时，本发明内部气流通路顺直，具有气流流量大气阻小等特点。

Description

一种自动气压平衡装置

技术领域

本发明属于家电技术领域，具体涉及一种自动气压平衡装置。

背景技术

现代家电产品中，存在大量密闭腔体、柜体，打开时因受到气压的作用而比较费力。冰箱是一个典型的例子，其密闭性好，门体较大，且内外存在一定的温度差，气压作用明显。为了便于冰箱门体的开启，在冰箱柜体上设置贯穿的气压平衡结构是可行的方式之一，其通过将冰箱柜体内外连通而消除气压差。但是在实践过程中发现，气压平衡结构内如果开孔过大，会对冰箱内的温度和湿度造成较大影响，也会增加能耗，气压平衡结构内如果开孔过小，开门时气流的流通阻力大，仍然会导致开门阻力较大而影响用户体验。

发明内容

本发明提供一种自动气压平衡装置，以克服现有技术中存在的问题。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种自动气压平衡装置，包括壳体、齿轮环、螺杆、第一电机、蜗杆、第二电机、连接套。齿轮环可旋转卡设于壳体内，齿轮环外侧设有蜗齿，内侧设有螺纹；螺杆轴向穿设于齿轮环内，并与齿轮环内侧的螺纹啮合。第一电机固定于壳体内，并驱动蜗杆旋转；蜗杆与齿轮环外侧的蜗齿啮合。第二电机固定于壳体内，并驱动连接套旋转；连接套轴向嵌设于螺杆中；连接套与螺杆之间不可以周向相对运动，但可以轴向滑动。螺杆内沿轴向贯穿设有一组气道；壳体至少有一侧与螺杆的端面相靠，记为第一侧面；第一侧面内贯穿设有一组第一气孔；第一气孔与气道的位置一一对应；壳体上与第一侧面相对的一面记为第二侧面；第二侧面内贯穿设有一组第二气孔。气压平衡装置通过控制气道与第一气孔之间的不同位置关系，错开压紧或对准，实现气压的间歇性平衡。该气压平衡装置规避了传统气压平衡装置长期开启的工作方式，有效解决了内环境的稳定性、能耗和气阻之间的矛盾。

进一步地，齿轮环外侧沿周向开设有定位凹槽；壳体内壁设有与定位凹槽配合的凸缘；齿轮环通过定位凹槽与凸缘之间的配合实现可旋转卡设于壳体内。

进一步地，连接套的整体呈圆柱形，侧面设有至少一个凸起的凸块；螺杆中央开设有与连接套截面相同的轴孔；连接套嵌入轴孔。因此，连接套与螺杆之间不可以周向相对运动，但可以轴向滑动。

优选地，蜗杆套设于第一电机的输出轴上；连接套设于第二电机的输出轴上。

进一步地，气道围绕螺杆的旋转中心线呈环形阵列分布；气道优选有八个。

进一步地，还包括密封垫片；密封垫片上设有一组与气道位置对应的贯穿孔；密封垫片位于第一侧面和螺杆之间，贴设于螺杆上或贴设于第一侧面上。密封垫片优选为橡胶垫片。设置密封垫片可提高密封性能。

进一步地，还包括PCB电路板、气压传感器、角位移传感器；气压传感器、角位移传感器、第一电机、第二电机均与PCB电路板电性连接；气压传感器监测第一侧面两侧的气压差；角位移传感器监测螺杆的角度。以冰箱柜体内外气压平衡的应用为例，该气压平衡装置安装在柜体上，连接柜体内外两侧，因此第一侧面两侧的气压差即为柜体内外两侧的气压差。气压传感器可以固定在壳体上也可以根据实际需要进行布置，气压传感器检测柜体两侧气压的差值反馈给PCB电路板。

进一步地，角位移传感器包括磁体和霍尔元件；磁体固定于螺杆上；PCB电路板固定于壳体内，并与磁体位置相对，PCB电路板上集成有霍尔元件。霍尔元件与磁体相对位置的不同，引起霍尔元件受到的磁场不同并产生相应的信号。因此，通过磁体与霍尔元件的配合可以方便地判断螺杆的旋转角度。

进一步地，上述自动气压平衡装置的工作方法如下：

（S1）PCB电路板接收到开启指令信号。开启指令信号的发出可以根据实际的应用场景进行设置，包括但不限于以下方式：可以人为操作触摸屏上的操控界面发出，也可以人为操作按钮发出，也可以设定程序满足一定条件时由程序发出。

（S2）第一电机旋转带动齿轮环旋转，使螺杆离开第一侧面。

（S3）PCB电路板接收到第一电机旋转的信号，控制第二电机旋转。

（S4）第二电机旋转带动螺杆旋转，角位移传感器检测到螺杆旋转至指定位置，此时气道与第一气孔位置对准；PCB电路板接收到角位移传感器的信号，控制第二电机停止旋转。

（S5）气体穿过第二气孔、气道和第一气孔实现气压平衡；气压传感器检测到气压平衡，将信号传送给PCB电路板，PCB电路板发出下一步工作指示的信号。下一步工作指示的信号根据实际的应用场景进行设置，包括但不限于以下方式：可以通过声音或人机交互界面提示操作者人为进行操作，也可以将信号发送给执行器由执行器执行某种操作。

（S6）PCB电路板接收到气压传感器的气压平衡信号后，向第一电机和第二电机发送复位信号，第一电机和第二电机反向旋转使螺杆复位；复位后第一气孔与气道的完全相互错开，且第一侧面与螺杆相互压紧。

有益效果：根据以上技术方案可知，本发明提供的自动气压平衡装置具有以下优点：发明提供的自动气压平衡装置，只在需要开门之前的瞬间实现内外气压平衡，而传统平衡装置普遍是长期使柜体处于气压平衡状态。应用于冰箱时，本发明能够实现开门前的瞬间使冰箱内外气压平衡，保证开门省力方便，而不开门时，内外隔绝不透气，保证冰箱内温湿度不受外界环境影响。另外，本发明提供的自动气压平衡装置，其气流通路顺直，具有气流流量大气阻小的特点，优于现有技术中气流被部分分流的状况。

附图说明

图1和2为本发明的立体示意图；

图3、4、7为本发明的内部结构示意图；

图5为齿轮环的立体示意图；

图6为本发明的剖视图；

图8为图7中X区域的局部放大图。

图中，壳体1、齿轮环2、螺杆3、第一电机4、蜗杆5、第二电机6、连接套7、密封垫片8、气道31、第一侧面11、第一气孔12、第二侧面13、第二气孔14、定位凹槽21、凸缘15、凸块71、轴孔32、PCB电路板91、磁体92、霍尔元件93。

具体实施方式

下面通过具体实施例，进一步阐明本发明，实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。

实施例1

一种自动气压平衡装置，如图1至6所示，包括壳体1、齿轮环2、螺杆3、第一电机4、蜗杆5、第二电机6、连接套7。齿轮环2可旋转卡设于壳体1内，齿轮环2外侧设有蜗齿，内侧设有螺纹；螺杆3轴向穿设于齿轮环2内，并与齿轮环2内侧的螺纹啮合。第一电机4固定于壳体1内，并驱动蜗杆5旋转；蜗杆5与齿轮环2外侧的蜗齿啮合。第二电机6固定于壳体1内，并驱动连接套7旋转；连接套7轴向嵌设于螺杆3中；连接套7与螺杆3之间不可以周向相对运动，但可以轴向滑动。螺杆3内沿轴向贯穿设有一组气道31；壳体1至少有一侧与螺杆3的端面相靠，记为第一侧面11；第一侧面11内贯穿设有一组第一气孔12；第一气孔12与气道31的位置一一对应；壳体1上与第一侧面11相对的一面记为第二侧面13；第二侧面13内贯穿设有一组第二气孔14。

本实施例中，齿轮环2外侧沿周向开设有定位凹槽21；壳体1内壁设有与定位凹槽21配合的凸缘15；齿轮环2通过定位凹槽21与凸缘15之间的配合实现可旋转卡设于壳体1内。

本实施例中，连接套7的整体呈圆柱形，侧面设有一个凸起的凸块71；螺杆3中央开设有与连接套7截面相同的轴孔32；连接套7嵌入轴孔32。

本实施例中，蜗杆5套设于第一电机4的输出轴上；连接套7设于第二电机6的输出轴上。

本实施例中，气道31围绕螺杆3的旋转中心线呈环形阵列分布。

本实施例中，还包括密封垫片8；密封垫片8上设有一组与气道31位置对应的贯穿孔；密封垫片8位于第一侧面11和螺杆3之间，且贴设于螺杆3上。

实施例2

一种自动气压平衡装置，如图1、2、3、5、6、7、8所示，包括壳体1、齿轮环2、螺杆3、第一电机4、蜗杆5、第二电机6、连接套7。齿轮环2可旋转卡设于壳体1内，齿轮环2外侧设有蜗齿，内侧设有螺纹；螺杆3轴向穿设于齿轮环2内，并与齿轮环2内侧的螺纹啮合。第一电机4固定于壳体1内，并驱动蜗杆5旋转；蜗杆5与齿轮环2外侧的蜗齿啮合。第二电机6固定于壳体1内，并驱动连接套7旋转；连接套7轴向嵌设于螺杆3中；连接套7与螺杆3之间不可以周向相对运动，但可以轴向滑动。螺杆3内沿轴向贯穿设有一组气道31；壳体1至少有一侧与螺杆3的端面相靠，记为第一侧面11；第一侧面11内贯穿设有一组第一气孔12；第一气孔12与气道31的位置一一对应；壳体1上与第一侧面11相对的一面记为第二侧面13；第二侧面13内贯穿设有一组第二气孔14。

本实施例中，齿轮环2外侧沿周向开设有定位凹槽21；壳体1内壁设有与定位凹槽21配合的凸缘15；齿轮环2通过定位凹槽21与凸缘15之间的配合实现可旋转卡设于壳体1内。

本实施例中，连接套7的整体呈圆柱形，侧面设有一个凸起的凸块71；螺杆3中央开设有与连接套7截面相同的轴孔32；连接套7嵌入轴孔32。

本实施例中，蜗杆5套设于第一电机4的输出轴上；连接套7设于第二电机6的输出轴上。

本实施例中，气道31围绕螺杆3的旋转中心线呈环形阵列分布。

本实施例中，还包括密封垫片8；密封垫片8上设有一组与气道31位置对应的贯穿孔；密封垫片8位于第一侧面11和螺杆3之间，且贴设于螺杆3上。

本实施例中，密封垫片8为橡胶垫片。

本实施例中，还包括PCB电路板91、气压传感器、角位移传感器；气压传感器、角位移传感器、第一电机4、第二电机6均与PCB电路板91电性连接；气压传感器监测第一侧面11两侧的气压差；角位移传感器监测螺杆3的角度。

本实施例中，角位移传感器包括磁体92和霍尔元件93；磁体92固定于螺杆3上；PCB电路板91固定于壳体1内，并与磁体92位置相对，PCB电路板91上集成有霍尔元件93。

本实施例提供的自动气压平衡装置的工作方法，包括以下步骤：

（S1）PCB电路板91接收到开启指令信号；

（S2）第一电机4旋转带动齿轮环2旋转，使螺杆3离开第一侧面11；

（S3）PCB电路板91接收到第一电机4旋转的信号，控制第二电机6旋转；

（S4）第二电机6旋转带动螺杆3旋转，角位移传感器检测到螺杆3旋转至指定位置，此时气道31与第一气孔12位置对准；PCB电路板91接收到角位移传感器的信号，控制第二电机6停止旋转；

（S5）气体穿过第二气孔14、气道31和第一气孔12实现气压平衡；气压传感器检测到气压平衡，将信号传送给PCB电路板91，PCB电路板91发出下一步工作指示的信号；

（S6）PCB电路板91接收到气压传感器的气压平衡信号后，向第一电机4和第二电机6发送复位信号，第一电机4和第二电机6反向旋转使螺杆3复位；复位后第一气孔12与气道31的完全相互错开，且第一侧面11与螺杆3相互压紧。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动气压平衡装置，其特征在于：包括壳体（1）、齿轮环（2）、螺杆（3）、第一电机（4）、蜗杆（5）、第二电机（6）、连接套（7）；

所述齿轮环（2）可旋转卡设于所述壳体（1）内，所述齿轮环（2）外侧设有蜗齿，内侧设有螺纹；所述螺杆（3）轴向穿设于所述齿轮环（2）内，并与所述齿轮环（2）内侧的螺纹啮合；

所述第一电机（4）固定于所述壳体（1）内，并驱动所述蜗杆（5）旋转；所述蜗杆（5）与所述齿轮环（2）外侧的蜗齿啮合；

所述第二电机（6）固定于所述壳体（1）内，并驱动所述连接套（7）旋转；所述连接套（7）轴向嵌设于所述螺杆（3）中；所述连接套（7）与所述螺杆（3）之间不可以周向相对运动，但可以轴向滑动；

所述螺杆（3）内沿轴向贯穿设有一组气道（31）；所述壳体（1）至少有一侧与所述螺杆（3）的端面相靠，记为第一侧面（11）；所述第一侧面（11）内贯穿设有一组第一气孔（12）；所述第一气孔（12）与所述气道（31）的位置一一对应；所述壳体（1）上与所述第一侧面（11）相对的一面记为第二侧面（13）；所述第二侧面（13）内贯穿设有一组第二气孔（14）。

2.根据权利要求1所述的自动气压平衡装置，其特征在于：所述齿轮环（2）外侧沿周向开设有定位凹槽（21）；所述壳体（1）内壁设有与所述定位凹槽（21）配合的凸缘（15）；所述齿轮环（2）通过所述定位凹槽（21）与所述凸缘（15）之间的配合实现可旋转卡设于所述壳体（1）内。

3.根据权利要求1所述的自动气压平衡装置，其特征在于：所述连接套（7）的整体呈圆柱形，侧面设有至少一个凸起的凸块（71）；所述螺杆（3）中央开设有与所述连接套（7）截面相同的轴孔（32）；所述连接套（7）嵌入所述轴孔（32）。

4.根据权利要求1所述的自动气压平衡装置，其特征在于：所述蜗杆（5）套设于所述第一电机（4）的输出轴上；所述连接套（7）设于所述第二电机（6）的输出轴上。

5.根据权利要求1所述的自动气压平衡装置，其特征在于：所述气道（31）围绕所述螺杆（3）的旋转中心线呈环形阵列分布。

6.根据权利要求1至5任一项所述的自动气压平衡装置，其特征在于：还包括密封垫片（8）；所述密封垫片（8）上设有一组与所述气道（31）位置对应的贯穿孔；所述密封垫片（8）位于所述第一侧面（11）和所述螺杆（3）之间，贴设于所述螺杆（3）上或贴设于所述第一侧面（11）上。

7.根据权利要求6所述的自动气压平衡装置，其特征在于：所述密封垫片（8）为橡胶垫片。

8.根据权利要求6述的自动气压平衡装置，其特征在于：还包括PCB电路板（91）、气压传感器、角位移传感器；所述气压传感器、角位移传感器、第一电机（4）、第二电机（6）均与所述PCB电路板（91）电性连接；所述气压传感器监测所述第一侧面（11）两侧的气压差；所述角位移传感器监测所述螺杆（3）的角度。

9.根据权利要求8所述的自动气压平衡装置，其特征在于：所述角位移传感器包括磁体（92）和霍尔元件（93）；所述磁体（92）固定于所述螺杆（3）上；所述PCB电路板（91）固定于所述壳体（1）内，并与所述磁体（92）位置相对，所述PCB电路板（91）上集成有所述霍尔元件（93）。

10.根据权利要求8所述的自动气压平衡装置的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

（S1）所述PCB电路板（91）接收到开启指令信号；

（S2）所述第一电机（4）旋转带动所述齿轮环（2）旋转，使所述螺杆（3）离开所述第一侧面（11）；

（S3）所述PCB电路板（91）接收到所述第一电机（4）旋转的信号，控制所述第二电机（6）旋转；

（S4）所述第二电机（6）旋转带动所述螺杆（3）旋转，所述角位移传感器检测到螺杆（3）旋转至指定位置，此时所述气道（31）与所述第一气孔（12）位置对准；所述PCB电路板（91）接收到所述角位移传感器的信号，控制所述第二电机（6）停止旋转；

（S5）气体穿过所述第二气孔（14）、气道（31）和第一气孔（12）实现气压平衡；所述气压传感器检测到气压平衡，将信号传送给所述PCB电路板（91），所述PCB电路板（91）发出下一步工作指示的信号；

（S6）所述PCB电路板（91）接收到所述气压传感器的气压平衡信号后，向所述第一电机（4）和第二电机（6）发送复位信号，所述第一电机（4）和第二电机（6）反向旋转使所述螺杆（3）复位；复位后所述第一气孔（12）与所述气道（31）的完全相互错开，且所述第一侧面（11）与所述螺杆（3）相互压紧。

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