一种具有压力无关性的文丘里风量调节器的制作方法

1.本实用新型涉及风量调节器技术领域，更具体的说是一种具有压力无关性的文丘里风量调节器。


背景技术：

2.洁净室、实验室气流控制的主要目标：为了操作人员的安全要保持正确的通风柜面风速,为了房间的集尘和通风要保持房间压力并保证最小换气量,此外还要进行舒适度控制。在控制过程中,气流控制设备的精度和稳定性至关重要。这些设备不仅必须保证控制精度,还要和其他设备一样作为系统的一部分发挥其作用以保持实验室的安全性和整体性。
3.传统的甚至达到工业品质的变风量控制设备由于多种原因并不能解决因实验室控制需求独特而产生的很多问题。
4.如带动压传感器：采用这种控制技术以及其他需要把传感器放在气流中的方法时,织物、粘污物等形成的污垢易产生影响。此外，由于动压是与流量的平方成正比的,因此即使采用了非常准确的传感器,这些设备的准确控制范围可能都只有3比1或4比1。
5.又如孔板及十字流量探头等测量技术在很大程度上还是依赖于同样的原理
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测量比较低的压差值,通过计算推导出流速。在流量控制器测量、控制及调整的运行过程中,误差和延迟都会出现。因为在这个过程中的延迟是固有的,它可能需要几个周期,在流量控制器追踪流量设定值的过程中,会导致超调或欠调。每次静压、流量检测值或流量控制命令发生改变时都会重复这个过程。


技术实现要素：

6.本技术实施例提供一种具有压力无关性的文丘里风量调节器，包括阀体外壳，阀体外壳设有文丘里管段，阀体外壳内设有活动连接的调节主轴，调节主轴上设有调风球，所述调风球安装在文丘里管段，阀体外壳上设有用于实现调风球在阀体外壳内部进行移动的传动臂连杆机构、设有用于接收传动臂连杆机构转动角度的电位器
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拉杆传动组件、设有用于带动传动臂连杆机构运动的执行器、控制器，所述控制器分别与执行器和电位器
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拉杆传动组件连接。
7.在一些实施例中，所述调节主轴的上下两端分别通过调节轴固定支架转动连接在阀体外壳上。
8.在一些实施例中，所述调风球包括相互扣合的上锥体、下锥体，中间装有导向筒，导向筒内装有弹簧，导向筒的两端由导向筒上端盖、导向筒下端盖通过粘接胶，将导向筒和上锥体、下锥体粘接成一个整体。
9.在一些实施例中，所述调节主轴上开设有挡圈槽，将调风球装在挡圈槽内，通过挡圈固定。
10.在一些实施例中，所述传动臂连杆机构包括拉杆、夹板和传动臂，传动臂的一端转
动连接于执行器的输出孔内，另一端通过夹板与拉杆进行连接，夹板的两端分别由第一销轴固定，形成两个绕第一销轴旋转的关节，拉杆的另一端通过z型挂钩同调节主轴连接，z型挂钩的两端分别由第二销轴固定，形成两个绕第二销轴旋转的关节，阀体外壳上设有用于拉杆的中间部位旋转用的支点。
11.在一些实施例中，所述电位器
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拉杆传动组件包括电位器、拉杆轴、联轴器，所述拉杆上开设有圆孔，拉杆轴和所述圆孔过盈配合，形成一个整体，该拉杆轴另外一端通过联轴器和电位器进行连接，所述电位器和控制器连接。
附图说明
12.图1为根据本技术一些实施例所示的具有压力无关性的文丘里风量调节器的示意图。
13.图2为根据本技术一些实施例所示的具有压力无关性的文丘里风量调节器的侧视图。
14.图3为图2的a
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a结构示意图。
15.图4为图3的b
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b结构示意图。
16.图5为图3的i的局部放大图。
17.图6为图3的ii的局部放大图。
18.图7为根据本技术一些实施例所示的具有压力无关性的文丘里风量调节器的调风球的结构示意图。
19.图8为根据本技术一些实施例所示的具有压力无关性的文丘里风量调节器的电位器
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拉杆传动组件的结构示意图。
20.图中标记：1
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传动臂连杆机构，1.1
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传动臂，1.2
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夹板，1.3
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拉杆，1.4
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z型挂钩，2
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阀体外壳，3
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调风球，3.1
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下锥体，3.2
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弹簧，3.3
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导向筒上端盖，3.4
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上锥体，3.5
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导向筒下端盖，3.6
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导向筒，4
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调节轴固定支架，5
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调节主轴，6
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控制器，7
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执行器，8
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电位器
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拉杆传动组件，8.1
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电位器，8.2
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联轴器，8.3
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拉杆轴。
具体实施方式
21.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
22.相反，本技术涵盖任何由权利要求定义的在本技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本技术有更好的了解，在下文对本技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本技术。
23.本技术实施例涉及一种具有压力无关性的文丘里风量调节器。具有阀体外壳和阀芯配合曲面的特殊弧度的风量调节器，结合了机械的、使流量与压力变化无关(简称压力无关)的自力调节器和高速的位置/流量控制器,满足了实验室气流控制的独特需求。这些阀门既可以在变风量系统中使用,也可用于定风量的和双稳态的应用场合。
24.图1为根据本技术一些实施例所示的具有压力无关性的文丘里风量调节器的示意
图。图2为根据本技术一些实施例所示的具有压力无关性的文丘里风量调节器的侧视图。图3为图2的a
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a结构示意图。图4为图3的b
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b结构示意图。图5为图3的i的局部放大图。图6为图3的ii的局部放大图。图7为根据本技术一些实施例所示的具有压力无关性的文丘里风量调节器的调风球的结构示意图。图8为根据本技术一些实施例所示的具有压力无关性的文丘里风量调节器的电位器
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拉杆传动组件的结构示意图。以下将结合图1
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8对本技术实施例所涉及的具有压力无关性的文丘里风量调节器进行详细说明。值得注意的是，以下实施例仅仅用以解释本技术，并不构成对本技术的限定。
25.在本技术的实施例中，如图1所示，具有压力无关性的文丘里风量调节器，包括阀体外壳2，阀体外壳2设有文丘里管段，阀体外壳2内设有活动连接的调节主轴5，调节主轴5上设有调风球3，所述调风球3安装在文丘里管段，阀体外壳2上设有用于实现调风球3在阀体外壳2内部进行移动的传动臂连杆机构1、设有用于接收传动臂连杆机构1转动角度的电位器
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拉杆1.3传动组件、设有用于带动传动臂连杆机构1运动的执行器7、控制器6，所述控制器6分别与执行器7和电位器
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拉杆1.3传动组件连接。
26.在一些实施例中，所述调风球3包括相互扣合的上锥体3.4、下锥体3.1，中间装有导向筒3.6，导向筒3.6内装有弹簧3.2，导向筒3.6的两端由导向筒上端盖3.3、导向筒下端盖3.5通过粘接胶，将导向筒3.6和上锥体3.4、下锥体3.1粘接成一个整体。所述调节主轴5上开设有挡圈槽，将调风球3装在挡圈槽内，通过挡圈固定。只有弹簧3.2可以在导向筒3.6内进行压缩和延伸。该调风球3安装在调节主轴5上，调节主轴5上开有挡圈槽，将调风球3装在挡圈槽之间，然后卡上挡圈，就固定好了调风球3。该装有调风球3的调节主轴5，两端固定在阀体外壳2上，通过调节轴固定支架4固定，另外调节主轴5上两端开有挡圈槽，槽内装有挡圈，该挡圈实现了调风球3以及调节主轴5在阀体外壳2内部运动的极限限位作用。
27.在一些实施例中，所述传动臂连杆机构1包括拉杆1.3、夹板1.2和传动臂1.1，传动臂1.1的一端转动连接于执行器7的输出孔内，另一端通过夹板1.2与拉杆1.3进行连接，夹板1.2的两端分别由第一销轴固定，形成两个绕第一销轴旋转的关节，拉杆1.3的另一端通过z型挂钩1.4同调节主轴5连接，z型挂钩1.4的两端分别由第二销轴固定，形成两个绕第二销轴旋转的关节，阀体外壳2上设有用于拉杆1.3的中间部位旋转用的支点。将拉杆1.3做成一个杠杆原理，一端是执行器7驱动传动臂1.1和夹板1.2，另外一端是安装有调风球3的调节主轴5和z型挂钩1.4，这两端绕着拉杆1.3中间的支点进行运动，从而实现调风球3在阀体外壳2内部进行移动。
28.在一些实施例中，所述电位器
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拉杆1.3传动组件包括电位器8、拉杆轴8.3、联轴器8.2，所述拉杆1.3上开设有圆孔，一个拉杆轴8.3采用滚花加工和拉杆1.3中间的圆孔过盈配合，形成一个整体，该拉杆轴8.3另外一端通过联轴器8.2和电位器8进行连接，所述电位器8和控制器6连接。即实现了，拉杆1.3转动的角度传递到电位器8上，电位器8将该型号反馈给控制器6中，即可以判断拉杆1.3所带动的调节主轴5上调风球3移动的具体位置，通过前期的标定从而知晓此时阀门内部通过的气体流量。
29.压力无关性的实现方式：1、当风管系统内的静压降低,加在调风球3锥体上的力减小,调风球3锥体中的弹簧3.2张开,将调风球3从(阀体外壳2)文丘里管段中拉出,风量调节器阀门打开面积增大,低压力结合大的打开面积保证了所要的流量。
30.2、当风管系统内的静压增加,加在调风球3锥体上的力增加,调风球3锥体中的弹
簧3.2压缩,使调风球3锥体向阀体外壳2文丘里管内移动,调风球3阀门打开面积减小。较高的压力结合较小的打开面积将阀门通过流量维持在设定值。
31.回应速度
32.该文丘里风阀的执行机构有三种选择:高速气动、高速电动及普通慢速电动执行器7。高速的气动，执行器7和电动执行器7可在1秒内将传动臂1.1的位置调整到命令位置的90％。普通的慢速执行器7可在60秒内在整个运行范围内驱动传动臂1.1。显然,流量命令变化较小时完成控制的时间要短得多。
33.与风速测量和控制的方式相比,此类阀门工作采用了简单的风量计量原理。使用文丘里风阀时压力无关控制与风量控制互不影响，两种功能并不像采用流量感测技术时那样相互竞争从而提高了回应速度。而风量感测控制系统在流量命令和静压发生改变时,都总是要试图去补偿实测风量与设定风量的差异,这就意味着系统要频繁调整阀位导致回应速度迟钝。
34.系统在工厂做了标定,减少了现场安装、调试的时间及费用。系统设计及安装工作简便迅速减少了系统平衡时间和费用。系统只针对实际需要的风量进行冷却、加热、加湿和除湿处理,避免了过大的空调能耗。系统的风量调节比率高,可保证对风量最大幅度的调整。无需定期的维护,可减少维护费用。
35.所述风量调节器的阀芯前后端的阀体外壳2上都有的压力检测口。在所述压力检测口处采用传感器检测阀芯前后端的压力差值，差值变化时，传感器采集到风量反馈信号之后，自动调节传动臂1.1的位置，所述传动臂1.1转动一个角度，带动夹板1.2，拉杆1.3z型挂钩1.4，带动主轴运动，推动弹簧3.2，调风球3位置改变。所述调风球3与阀体外壳2配合的曲面有特殊的弧度，当风道压力变化时，加到弹簧3.2组件的力改变，弹簧3.2压缩或者膨胀，调风球3在文丘里阀体内部的位置，使所述风量调节器内部的风量在一个恒定范围内。优选的，阀芯前后端有压差检测，检测的数据能实时反馈，能实时对阀芯在特殊弧度的阀体内的位置进行调整。
36.为了使阀门适用于更严苛的工况，所述风量调节器的零件阀体外壳2、阀芯、阀杆都做了防腐涂覆层。为了确保传动准确性，执行器7传动臂1.1采用分体插销方式，确保垂直度。
37.如何实现精确流量控制：
38.在控制过程中,通过调整拉杆1.3,调节主轴5和调风球3锥体组件的位置会发生改变,风量调节器阀门将达到所期望的流量设定点,藉此实现了变风量控制。每一台风量调节器阀门都要在精密的nist可追溯空气流量标定站上进行特性测试,在此过程中,阀杆的位置将与实际的阀门流量对应起来。
39.对于变风量控制的拉杆1.3上安装有一个精密的可变电阻(即电位器8)。在阀门静压差不变的条件下,每台风量调节器阀门都在整个流量控制范围内被操纵改变位置,这样电阻值与流量的特性曲线就被描绘下来,然后这条曲线被下载到风量调节器阀门上的控制器6内。风量调节器阀门上安装的控制器6将精确测量调节主轴5位置,并通过各种可选的执行机构(执行器7)对其进行控制,同时会产生一个精确的流量反馈信号。由于拉杆1.3的位置与流量值的关系已知,这使得阀门控制器6可以快速推动调风球3锥体和调节主轴5使风量调节器阀门达到规定的孔口开度位置,控制过程中很少有超调出现或者超调非常小。
40.本技术所披露的具有压力无关性的文丘里风量调节器可能带来的有益效果包括但不限于：(1)所述风量调节器能实现精准流量控制，与其对应的手段：阀芯前后有压力检测口，而不是传感器放在气流中，检测值出来反馈给执行器，实时调整阀芯位置，保证通过阀芯与阀体之间的流量精准；(2)所述风量调节器，通过的流量与压力变化无关的特性，与其对应的手段：当风道压力变化时，加到弹簧组件的力改变，弹簧压缩或者膨胀，调风球在文丘里阀体内部的位置，使所述风量调节器内部的风量在一个恒定范围内；(3)所述风量调节器回应速度快，与其对应的手段：压力无关控制与风量控制互不影响，流量命令和静压发生改变时,所述风量调节器不需要要频繁调整阀位导致回应速度迟钝。
41.系统的诸多先进设计和优良质量，使用户在很多方面节省了成本:
42.第一，空调通风成本降低。通过减小通风系统、冷冻机组、采暖系统容量的设计降低了空调及通风系统的运营成本。
43.第二，管道成本得到控制。系统的阀门可直接安装在弯管前后,不须直管段,保证了在对系统进行设计或改造时具有最大的灵活性。
44.第三，建筑成本进一步减小。机械系统和管道的减少使用户可减少填隙性空间、屋顶空间及排气管(烟囱)数量,从而降低整个建筑物成本。
45.第四，系统使用成本极小化。系统在工厂做了标定,减少了现场安装、调试的时间及费用。系统设计及安装工作简便迅速减少了系统平衡时间和费用。系统只针对实际需要的风量进行冷却、加热、加湿和除湿处理,避免了过大的空调能耗。系统的风量调节比率高,可保证对风量最大幅度的调整。无需定期的维护,可减少维护费用。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。