TWI408320B - Self - adjusting constant pressure type throttling device - Google Patents

Description

自調恆壓式之節流裝置

本發明係提供一種自調恆壓式之節流裝置，尤指可利用因流體輸送之上游速度(或動壓力)改變方式自動調整控制下游側流量大小之節流裝置，並達到設定之整體下游側流量穩定、同時可解決控制作動時間延遲現象以及獨立平衡流體壓力、具節能之效用者。

按，現今都會區中高樓大廈的林立，而在炎炎夏日中，常會因室外陽光照射，使得室內形成悶熱的空間，加上地球環境的變遷造成溫室效應日漸提高，導致整個空間中的溫度亦迅速攀升，所以不論在大型公共建設或是辦公場所、廠房等，大部份皆會使用中央空調系統，並利用輸送機械將冷能經由管路得以輸送至各個區域節流裝置分配入需求區域進行降溫使用。

然而，一般流體流量調節主要是以管路上之節流閥為由習用驅動電動機透過感應器傳輸指令來進行流量調節操作、控制流體通過的流量，當流量需要降低時，則使其風門或是節流閥開度減少；反之亦然，當流量需要相對提高時，可增加風門或節流閥開度，此種方式雖然可行達到精確定位開啟或閉合以供調整流量的大小，但因電動機需額外提供電力負載，以致使能源的大量浪費且省電、節能效果亦相當有限，實乃不符合經濟成本之考量，同時也會因必須先由節流閥感測管路內之流體壓力，再傳輸壓力訊號至運算邏輯控制器，再由機械介面使電動機能夠進行驅動風門，而此種一連串電子與機械介面運作方式將會造成節流裝置之作動時間與實際需求延遲、無法作即時性的響應，以致整體使用上之機能與效果受到限制。

是以，若能設計出一種可利用調整流體速度變化為介質的機械運作方式即時來自動調整流量大小之節流裝置，藉此摒棄習用電力驅動之能源浪費、同時避免風門作動時間延遲所產生之問題與缺失，即為從事於此行業相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，發明人有鑑於習用之不足與缺失，乃搜集相關資料經由多方的評估及考量，方以從事此行業之多年經驗透過不斷試作與修改，始設計出此種自調恆壓式之節流裝置發明專利誕生者。

本發明之主要目的乃在於導流增壓設備所具之增壓噴嘴二側分別設有入口及出口，且出口為與節流阻尼設備所具之流體入風口相連通，並由入口朝出口方向則以流體力學設計口徑漸縮形成有噴嘴中空通道，俾使外部流體通過噴嘴中空通道處所相應產生之流體速度改變而形成增壓噴嘴段落壓力倍增，再將加壓後之流體壓力經由壓力導管輸送至密閉具活塞效應之活塞驅動裝置內，使活塞膨脹或壓縮位移直到壓力平衡為止，同時藉由活塞連桿連接外部驅動部帶動節流阻尼設備所具之流量阻尼調整模組進行開啟或閉合狀態自動調整流體的相對流量大小，進而達到設定之增進整體下游側流量穩定，同時可有效解決控制作動時間延遲現象及獨立平衡流體的壓力，並具節能之效用者。

本發明之次要目的乃在於活塞驅動裝置之活塞於容置體內部活動位移時，可由活塞連桿連接之外部驅動部帶動節流阻尼設備之驅動軸承模組活動旋轉，並以驅動軸承模組接設之阻尼器固定連桿連動流量阻尼調整模組之阻尼器後柵板，而於阻尼器前柵板上作相對滑動抵持、相對位移動作，即可調整流體通過於阻尼器前柵板、阻尼器後柵板表面上之複數出風孔、柵板孔口呈現上、下開啟或閉合造成孔口大小變化狀態的相對流量大小。

本發明之另一目的乃在於導流增壓設備將流體經由增壓噴嘴、連接座而導入節流阻尼設備內部時，使節流阻尼設備下游出口處輸送行程保持一定壓力且流量平均，而提供流量阻尼調整模組將流體導入各個區域過程之壓力平穩、順暢，以避免流量過大或不及造成中央空調系統運轉時產生過度及浪費的負荷能量。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四圖所示，係為本發明較佳實施例之立體外觀圖、立體分解圖、組裝前之側視剖面圖及組裝後之側視剖面圖，由圖中可清楚看出，本發明包括有導流增壓設備1、節流阻尼設備2及活塞驅動裝置3，其中：該導流增壓設備1為具有增壓噴嘴11，並以增壓噴嘴11二側之入口111、出口112分別與外部管路系統上所具之支管、支口(圖中未示出)及節流阻尼設備2所具之流體入風口21相連通，而增壓噴嘴11之入口111朝出口112方向以流體力學設計口徑漸縮形成有至少一個呈喇叭狀之噴嘴中空通道113，且位於增壓噴嘴11外部連設有呈圓筒狀之殼體12，再於接近上、下游的入口111、出口112處則分別接設有至少一個可穿出至殼體12外表面上之壓力導管轉接頭13；又，殼體12前緣接近出口112處設有可與節流阻尼設備2相連接之連接座14。

該節流阻尼設備2一側為具有可與增壓噴嘴11上出口112相連通之流體入風口21，且遠離流體入風口21之另側設有可將流體導出之流量阻尼調整模組22，而流量阻尼調整模組22為由呈彎弧狀且可錯位滑動抵持之阻尼器前柵板221及阻尼器後柵板222所構成，其中阻尼器前柵板221、阻尼器後柵板222上分別設有呈內、外對正或交錯間隔排列之複數出風孔2211及柵板孔口2221，且位於阻尼器前柵板221、阻尼器後柵板222外部連設有呈矩形狀之殼體23，並由殼體23利用固定元件(圖中未示出)與導流增壓設備1之殼體12或連接座14相互密封結合後成為一體；又，阻尼器後柵板222內側處接設有至少一個阻尼器固定連桿2222及阻尼器固定連桿2222上所接設可穿出殼體23外部之驅動軸承模組24。

該活塞驅動裝置3為用以控制節流阻尼設備2之流量阻尼調整模組22開啟或閉合狀態的相對流量大小，而活塞驅動裝置3為具有一中空密閉容置體31，並於容置體31內部設有具至少一個彈性氣囊321所一體成型之活塞32及可由活塞32所上、下分隔形成之第一氣室33與第二氣室34，且第一氣室33、第二氣室34上分別連設有可與增壓噴嘴11入口111、出口112處的壓力導管轉接頭13套接之第一壓力導管331及第二壓力導管341。

再者，上述容置體31為由第一殼體311與第二殼體312所分開組構而成，且第一殼體311、第二殼體312相鄰對接面上可利用夾持定位、螺絲鎖固或膠合等方式與彈性氣囊321結合成一體，而在本發明較佳實施彈性氣囊321為由表面中央處向外依序環狀排列呈一波浪狀僅為一種較佳之實施狀態，並非本發明主要訴求之特徵所在，使其彈性氣囊321亦可呈蝶形、曲面狀等形狀，但此種方式可提供活塞32膨脹或壓縮位移調節至所預設壓力梯度與流體流量大小，且該彈性氣囊321可為鐵氟龍、碳纖維、玻璃纖維或金屬材質所製成，或是碳纖維包覆鐵氟龍[如聚四氟乙烯(PTFE)]所一體成型。

此外，活塞32之彈性氣囊321中央處接設有穿出容置體31外部之活塞連桿322，並於活塞連桿322端部連接有可帶動驅動軸承模組24呈一預定角度旋動之外部驅動部35，且外部驅動部35可為連桿機構351(如交叉式連桿)、皮帶與皮帶輪或鍊條與齒輪等具傳輸動力功效之驅動裝置，其中連桿機構351為具有可接設於驅動軸承模組24上之配重平衡基部3511，並於配重平衡基部3511一側則樞接有可與活塞連桿322活動連接之傳動曲臂3512，且遠離傳動曲臂3512另側設有可微調式之配重平衡器3513。

藉上，節流阻尼設備2之阻尼器前柵板221與阻尼器後柵板222為呈彎弧狀結構設計，並利用阻尼器固定連桿2222帶動阻尼器後柵板222位於阻尼器前柵板221上作相對滑動抵持、相對位移動作，即可調整流體通過於阻尼器前柵板221、阻尼器後柵板222之複數出風孔2211、柵板孔口2221而呈現上、下開啟或閉合所造成其孔口大小變化狀態的相對流量大小，但是本創作為於實際應用時，並非是以阻尼器前柵板221、阻尼器後柵板222作為侷限，使流量阻尼調整模組22亦可為複數通道閘門、葉片擋板型式，其僅只需提供流體通過流量阻尼調整模組22時，必須具有一定的流體壓力變化並藉由活塞驅動裝置3應用蹺蹺板原理控制流量阻尼調整模組22調整流體的相對流量大小即可，故舉凡可達成前述效果之形式皆應受本發明所涵蓋，此種簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

請同時參閱第二、五、六圖所示，係分別為本發明較佳實施例之立體分解圖、使用時之示意圖(一)及使用時示意圖(二)，由圖中可清楚看出，上述之構件於使用時，係先將外部管路系統所具之支管處輸出的流體流速或壓力變化由導流增壓設備1之增壓噴嘴11一側入口111導入，並當流體通過至噴嘴中空通道113時，即可沿著噴嘴中空通道113導出於另側之出口112處，同時藉由噴嘴中空通道113以流體力學設計口徑漸縮之結構設計，使通過該處所相應產生之流體速度改變形成該元件段落的壓力倍增(白努力定律)，再將加壓後之流體壓力則可經由壓力導管轉接頭13、第一壓力導管331輸送至密閉具活塞效應之活塞驅動裝置3的容置體31內部，而使活塞32所具之彈性氣囊321為由第一氣室33朝第二氣室34方向逐漸的膨脹或壓縮位移，直到第二氣室34內部之流體壓力亦經由第二壓力導管341、壓力導管轉接頭13導入至增壓噴嘴11之入口111處，進而提供第一氣室33、第二氣室34達到壓力平衡狀態為止。

當活塞驅動裝置3之活塞32於容置體31內部活動位移時，便可藉由活塞連桿322所連接之外部驅動部35帶動節流阻尼設備2之驅動軸承模組24呈一預定角度旋動，並利用驅動軸承模組24所接設之阻尼器固定連桿2222連動流量阻尼調整模組22之阻尼器後柵板222於阻尼器前柵板221上作相對滑動抵持、相對位移動作，即可調整流體通過於阻尼器前柵板221、阻尼器後柵板222之複數出風孔2211、柵板孔口2221而呈現上、下開啟或閉合所造成其孔口大小變化狀態的相對流量大小，當導流增壓設備1將流體經由增壓噴嘴11之出口112、連接座14導入於節流阻尼設備2內部時，可使節流阻尼設備2下游出口處輸送行程保持在一定壓力範圍內且流量相當的平均，藉此提供流量阻尼調整模組22將流體導入各個區域之流體輸送過程壓力平穩、順暢，用以輔助進行需求端恆定流量的動作，同時亦使流體通過於阻尼器前柵板221、阻尼器後柵板222而導入使用端時可保持恆定流量及其壓力，不致因導流增壓設備1前端壓力流量所造成當無此設備設置時流量過大或不及使中央空調系統運作時產生過度的負荷能量，進而增進整體系統的使用效率，並達到自動調整流體流量及獨立平衡使用端流體壓力、具節能之效用者。

再者，活塞驅動裝置3之第一壓力導管331或第二壓力導管341上也可進一步接設有一壓力調節閥(圖中未示出)，並以壓力調節閥限制流體導入於容置體31內部最大壓力及壓力驅動的速率範圍，使其整體壓力可因應需求或設計不同作調整，同時可避免過大之回壓所造成內部流體快速推動於活塞32膨脹或壓縮位移，導致活塞驅動裝置3產生高頻率寸動影響或控制其流量阻尼調整模組22進行開啟、閉合狀態或調整流量大小之缺失發生。

又，活塞驅動裝置3所具之配重平衡器3513為可像壓力調節閥方式來限制或平衡流體導入容置體31內部最大壓力範圍，即可利用配重平衡器3513不同重量或調整其力矩大小，使連桿機構351以驅動軸承模組24為支點，並利用槓桿原理帶動活塞連桿322及活塞311活動位移(當第一氣室33壓力減低時)，同時藉由驅動軸承模組24連動於流量阻尼調整模組22進行開啟或閉合狀態的相對返回動作。

是以，本發明自調恆壓式之節流裝置使用時，並不需使用有任何電氣、機械動力裝置或其他相關的設備，便可藉由導流增壓設備1所具之增壓噴嘴11噴嘴中空通道113口徑漸縮之結構設計，提供通過該處所相應產生之流體速度改變且壓力倍增，再將加壓後之流體輸送至活塞驅動裝置3，使其活塞32膨脹或壓縮位移直到壓力平衡為止，並由活塞連桿322所連接之外部驅動部35帶動節流阻尼設備2之流量阻尼調整模組22進行開啟或閉合狀態，則可自主性利用調整流體速度方式依配重平衡器3513不同重量或力矩設定自動調整流體的相對流量大小需求，更能有效防止過度及浪費的負荷能量，且可同步作即時性響應使流量阻尼調整模組22作動時間完全無習用控制系統動作延遲所產生之問題與缺失，進而提高整體使用上之機能與效果者。

上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋專利範圍中。

綜上所述，本發明之自調恆壓式之節流裝置於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若　鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感公便。

1．．．導流增壓設備

11．．．增壓噴嘴

111．．．入口

112．．．出口

113．．．噴嘴中空通道

12．．．殼體

13．．．壓力導管轉接頭

14．．．連接座

2．．．節流阻尼設備

21．．．流體入風口

22．．．流量阻尼調整模組

221．．．阻尼器前柵板

2211．．．出風孔

222．．．阻尼器後柵板

2221．．．柵板孔口

2222．．．阻尼器固定連桿

23．．．殼體

24．．．驅動軸承模組

3．．．活塞驅動裝置

31．．．容置體

311．．．第一殼體

312．．．第二殼體

32．．．活塞

321．．．彈性氣囊

322．．．活塞連桿

33．．．第一氣室

331．．．第一壓力導管

34．．．第二氣室

341．．．第二壓力導管

35．．．外部驅動部

351．．．連桿機構

3511．．．配重平衡基部

3512．．．傳動曲臂

3513．．．配重平衡器

第一圖　係為本發明較佳實施例之立體外觀圖。

第二圖　係為本發明較佳實施例之立體分解圖。

第三圖　係為本發明較佳實施例組裝前之側視剖面圖。

第四圖　係為本發明較佳實施例組裝後之側視剖面圖。

第五圖　係為本發明較佳實施例使用時之示意圖(一)。

第六圖　係為本發明較佳實施例使用時之示意圖(二)。

1．．．導流增壓設備

11．．．增壓噴嘴

111．．．入口

112．．．出口

113．．．噴嘴中空通道

12．．．殼體

13．．．壓力導管轉接頭

14．．．連接座

2．．．節流阻尼設備

21．．．流體入風口

22．．．流量阻尼調整模組

221．．．阻尼器前柵板

2211．．．出風孔

222．．．阻尼器後柵板

2221．．．柵板孔口

2222．．．阻尼器固定連桿

23．．．殼體

24．．．驅動軸承模組

3．．．活塞驅動裝置

31．．．容置體

311．．．第一殼體

312．．．第二殼體

322．．．活塞連桿

331．．．第一壓力導管

341．．．第二壓力導管

35．．．外部驅動部

351．．．連桿機構

3511．．．配重平衡基部

3512．．．傳動曲臂

3513．．．配重平衡器

Claims (8)

1. 一種自調恆壓式之節流裝置，係包括有導流增壓設備、節流阻尼設備及活塞驅動裝置，其中：該導流增壓設備為具有可供外部流體導入之增壓噴嘴，且增壓噴嘴二側分別設有入口及出口，並由入口朝出口方向口徑漸縮形成有噴嘴中空通道，而增壓噴嘴接近入口、出口處則分別接設有至少一個壓力導管轉接頭；該節流阻尼設備一側為具有可與增壓噴嘴上出口相連通之流體入風口，且遠離流體入風口另側設有可將流體導出之流量阻尼調整模組；該活塞驅動裝置為具有一中空密閉容置體，並於容置體內部設有具至少一個彈性氣囊之活塞及可由活塞所分隔形成之第一氣室與第二氣室，且第一氣室、第二氣室上分別連設有可與增壓噴嘴入口、出口處壓力導管轉接頭套接之第一壓力導管及第二壓力導管，而活塞上接設有穿出容置體外部之活塞連桿，再由活塞連桿上連接有可帶動流量阻尼調整模組進行調整流體相對流量大小之外部驅動部。
2. 如申請專利範圍第1項所述自調恆壓式之節流裝置，其中該導流增壓設備位於增壓噴嘴外部為連設有可供壓力導管轉接頭穿出至外表面上之殼體，且殼體前緣接近出口處設有連接座，而節流阻尼設備位於流量阻尼調整模組外部連設有可與連接座相互密封結合後成為一體之殼體。
3. 如申請專利範圍第1項所述自調恆壓式之節流裝置，其中該節流阻尼設備之流量阻尼調整模組為由呈彎弧狀且可錯位滑動抵持之阻尼器前柵板及阻尼器後柵板所構成，並於阻尼器前柵板、阻尼器後柵板上分別設有呈內、外對正或交錯間隔排列之複數出風孔及柵板孔口，且阻尼器後柵板內側處接設有至少一個阻尼器固定連桿及阻尼器固定連桿上所接設之驅動軸承模組，並以驅動軸承模組連接於活塞驅動裝置所具之外部驅動部上而呈一預定角度旋動。
4. 如申請專利範圍第3項所述自調恆壓式之節流裝置，其中該活塞驅動裝置之外部驅動部可為連桿機構、皮帶與皮帶輪或鍊條與齒輪等具有傳輸動力功效之驅動部，而連桿機構具有可接設於驅動軸承模組上之配重平衡基部，並於配重平衡基部一側則樞接有可與活塞連桿活動連接之傳動曲臂，且遠離傳動曲臂另側設有配重平衡器。
5. 如申請專利範圍第1項所述自調恆壓式之節流裝置，其中該節流阻尼設備之容置體為由第一殼體與第二殼體分開組構而成，且第一殼體、第二殼體相鄰對接面上利用夾持定位、螺絲鎖固或膠合方式與活塞彈性氣囊結合成一體。
6. 如申請專利範圍第5項所述自調恆壓式之節流裝置，其中該活塞所具之彈性氣囊為由表面中央處向外依序環狀排列呈一波浪狀。
7. 如申請專利範圍第5項所述自調恆壓式之節流裝置，其中該 活塞所具之彈性氣囊可為鐵氟龍、碳纖維、玻璃纖維或金屬材質所製成。
8. 如申請專利範圍第5項所述自調恆壓式之節流裝置，其中該活塞所具之彈性氣囊可為碳纖維包覆鐵氟龍所製成。