一种带有双工位状态切换功能冷源传输控制系统的制作方法

1.本发明属于集中供冷设备领域，具体涉及一种带有双工位状态切换功能冷源传输控制系统。


背景技术：

2.随着城市的快速发展，制冷设备已经成为夏季生产、生活必不可少的基础设施之一，现阶段，城市供冷主要还依靠独立的中央空调，即每栋建筑物设置独立的制冷和供冷设施，这种供冷方式的缺陷在于在白天用电高峰期会产生巨大能耗，且能源损耗率较大。
3.为此，提出一种几集中供冷方案，该方案是在城市中建设大型能源站，能源站可以利用夜晚用电低谷期的电能进行制冷，并将低温状态的冷媒(一般用冷水)加以储存，待供冷需求较大时，再将冷媒向城市各个区域进行输送，这一方案能够有效降低能源损耗。
4.然而集中供冷管道的铺设是一项巨大的工程，除了要完成对冷媒的输送以外，还要避免冷媒在输送过程中快速升温，因此管道必须做好保温措施，现有技术一般在管道外部包裹隔热层，然而管道沿途一般需要设置若干阀门，为便于操作，阀门的驱动装置一般裸露在隔热层外部，或只有很薄的一层隔热层，热量会通过阀门进行传导，而一套供冷系统中往往存在数百甚至数千个这种阀门，这会严重影响整个管系的保温效果，另外阀门驱动设备长期处于低温环境中，对设备制造水平要求较高，增加了设备成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种带有双工位状态切换功能冷源传输控制系统，能够提高供冷管道的保温效果，降低能源损耗。
6.本发明采取的技术方案具体如下：
7.一种带有双工位状态切换功能冷源传输控制系统，包括冷水供水管和冷水回水管，所述冷水供水管和冷水回水管埋设于地沟，所述冷水供水管和冷水回水管的一端连接能源站，另一端连接建筑设施内部的供冷管路，所述冷水供水管和冷水回水管的埋设路径上设置若干阀门井，所述冷水供水管和冷水回水管于所述阀门井内分别安装有阀门及阀门驱动机构，所述冷水供水管、冷水回水管以及所述阀门上包覆有隔热层；所述阀门驱动机构被装配为能够在以下两工位间切换：工位一，所述阀门驱动机构与所述阀门连接，以驱动所述阀门动作；以及工位二，所述阀门驱动机构与所述阀门断开连接，以阻止所述阀门与所述阀门驱动机构之间的热传导。
8.在本发明的一可选实施例中，所述隔热层于所述阀门位置处设置有隔热材料制成的活动盖，当所述活动盖开启时，能够使所述阀门的阀杆裸露于所述隔热层外部，且当所述活动盖闭合时，所述活动盖与所述隔热层形成封闭的隔热空间，以完全包裹所述阀门。
9.在本发明的一可选实施例中，所述阀门驱动机构包括驱动杆，所述驱动杆沿平行于所述阀杆的方向与基座相对活动连接，且所述驱动杆沿自身轴线与所述基座相对转动连接，所述阀杆和所述驱动杆的端部设有相互配合的快接组件；当所述驱动杆在所述活动盖
已经开启的状态下沿所述阀杆的长度方向向所述阀杆靠近时，能够使所述驱动杆和所述阀杆通过所述快接组件形成同步转动连接；当所述驱动杆沿所述阀杆的长度方向向远离所述阀杆的方向运动时，能够使所述驱动杆与所述阀杆断开连接；所述阀门驱动机构还包括用于驱动所述驱动杆周向转动和轴向直线运动的驱动单元。
10.在本发明的一可选实施例中，所述活动盖与所述驱动杆之间设有第一联动机构，所述第一联动机构被装配为当所述驱动杆向靠近所述阀杆的方向运动时能够使闭合状态的所述活动盖开启，且当所述驱动杆向远离所述阀杆的方向运动时能够使开启状态的所述活动盖闭合。
11.在本发明的一可选实施例中，所述活动盖与所述隔热层的外壁铰接，且铰接轴上设有能够使所述活动盖保持开启状态的扭簧；所述第一联动机构包括连杆、摆杆和挡块，所述活动盖上固定设有延伸杆，所述延伸杆与所述活动盖分置于所述铰接轴两侧，以使所述活动盖与所述延伸杆形成杠杆式结构，所述摆杆的一端与所述基座铰接，所述摆杆的另一端与所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与所述延伸杆铰接；所述摆杆上设有辊轴，所述挡块沿垂直于所述驱动杆的方向与所述基座活动连接，所述挡块与所述辊轴挡接，所述驱动杆上设有凸台，所述凸台与所述挡块挡接，当所述驱动杆向远离所述阀杆的方向运动时，能够带动所述挡块向远离所述阀杆的方向运动，此时所述挡块能够带动所述摆杆摆动，所述摆杆通过所述连杆带动所述延伸杆和所述活动盖摆动，使所述活动盖克服所述扭簧的弹力而闭合；当所述驱动杆向靠近所述阀杆的方向运动时，所述驱动杆能够将所述挡块释放，以使所述活动盖在所述扭簧作用下开启。
12.在本发明的一可选实施例中，所述驱动单元为电机，所述驱动杆通过传动机构与所述电机的主轴传动连接，所述传动机构包括动力切换机构，所述动力切换机构被装配为能够在以下两工位间切换，工位a，所述电机仅驱动所述驱动杆沿轴向做直线运动，以及工位b，所述电机驱动所述驱动杆既沿轴向做直线运动又沿周向转动。
13.在本发明的一可选实施例中，所述驱动杆上设有螺纹面，所述螺纹面上沿所述驱动杆的轴向开设有键槽；所述传动机构包括与基座转动连接的螺纹套和键套，所述螺纹套与所述驱动杆构成螺纹配合，所述键套与所述驱动杆构成轴向滑动、周向固定配合，所述传动机构还包括输出轴，所述输出轴与所述电机的主轴构成轴向滑动、周向固定配合；所述螺纹套上设有第一从动齿轮，所述键套上设有第二从动齿轮，所述输出轴上设有分别与所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮配合的第一主动齿轮和第二主动齿轮。
14.在本发明的一可选实施例中，所述动力切换结构包括直线驱动元件、第一拨叉、第二拨叉、第三拨叉、第一固定齿轮、第二固定齿轮、第一齿套和第二齿套；所述第一固定齿轮和第二固定齿轮与基座固接，且所述第一固定齿轮和第二固定齿轮与所述驱动杆同轴布置，所述螺纹套上设有与所述第一固定齿轮规格相同的第一锁止齿轮，所述第一齿套滑动设置于第一固定齿轮和第一锁止齿轮之间，所述键套上设有与所述第二固定齿轮规格相同的第二锁止齿轮，所述第二齿套滑动设置于所述第二固定齿轮和所述第二锁止齿轮之间；所述第一拨叉的两端分别与所述输出轴和所述第一齿套周向转动、轴向固定连接，所述第二拨叉的两端分别与所述输出轴和所述第二齿套周向转动、轴向固定连接，所述第三拨叉与所述输出轴周向转动、轴向固定连接，且所述第三拨叉与所述直线驱动元件的动力输出端固接；当所述直线驱动元件通过所述第三拨叉驱动所述输出轴沿轴向运动时，能够使所
述动力切换机构在以下两工位间切换，工位i，所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮啮合，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮分离，所述第一齿套位于所述第一固定齿轮上，所述第二齿套位于所述第二固定齿轮与所述第二锁止齿轮之间；以及工位ii，所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮分离，所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮啮合，所述第一齿套位于所述第一固定齿轮与所述第一锁止齿轮之间，所述第二齿套位于所述第二固定齿轮上；所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮的传动比小于所述第二主动齿轮与所述第二从动齿轮的传动比。
15.在本发明的一可选实施例中，所述快接组件包括分置于所述阀杆端部和所述驱动杆端部的方轴和方孔套管。
16.在本发明的一可选实施例中，所述阀门井被一水平设置的隔温板分隔为上下两层，其中所述冷水供水管、冷水回水管以及所述阀门位于所述隔温板下方，所述阀门驱动机构位于所述隔温板上方，所述隔温板上开设有供所述驱动杆穿过的通孔。
17.本发明取得的技术效果为：
18.本发明常态下能够使阀门处于完全密闭的环境中，抑制阀门通过阀门驱动机构与外界进行热传导，提高供冷管路的保温效果，而当需要对阀门进行调节时，可以利用驱动杆的升降动作自动将活动盖开启，确保阀门驱动机构能够与阀门可靠连接。
19.通过第一联动机构实现活动盖与驱动杆的联动，避免人工操作，提高保温效果的同时确保的控制响应速度，简化了设备结构，降低了设备成本。
20.本发明利用动力切换机构实现驱动杆在两种状态之间的切换，减少了电机的使用，降低了设备成本。
21.动力切换机构在两种工位状态下的传动比不同，根据传动比的定义，传动比越大输出转速越小，当动力切换机构处于工位i时，驱动杆的负载较小，驱动杆能够以较快的速度下行或上行，而当动力切换机构处于工位ii时，驱动杆与阀杆连接，因此负载较大，驱动杆能够与较慢的速度转动和下行，保证载荷需求的同时提高了阀门切换效率。
22.本发明将阀门和阀门驱动机构分别设置在隔热板的两侧，避免阀门驱动机构处于低温环境中，降低了设备制造成本。
附图说明
23.图1是本发明的实施例所提供的供冷管路布设路径示意图；
24.图2是本发明的实施例所提供的阀门井的立体结构示意图；
25.图3是本发明的实施例所提供的阀门隔热结构示意图；
26.图4是本发明的实施例所提供的第一联动机构的传动原理图；
27.图5是本发明的实施例所提供的阀门驱动机构的俯视图；
28.图6是图5的a-a剖视图；
29.图7是本发明的实施例所提供的传动机构的立体图；
30.图8是本发明的实施例所提供的传动机构的爆炸图。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说
明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
32.请参阅图1-8所示，一种带有双工位状态切换功能冷源传输控制系统，包括冷水供水管10和冷水回水管20，所述冷水供水管10和冷水回水管20埋设于地沟，所述冷水供水管10和冷水回水管20的一端连接能源站，另一端连接建筑设施内部的供冷管路，所述冷水供水管10和冷水回水管20的埋设路径上设置若干阀门井30，所述冷水供水管10和冷水回水管20于所述阀门井30内分别安装有阀门40及阀门驱动机构60，所述冷水供水管10、冷水回水管20以及所述阀门40上包覆有隔热层50；所述阀门驱动机构60被装配为能够在以下两工位间切换：工位一，所述阀门驱动机构60与所述阀门40连接，以驱动所述阀门40动作；以及工位二，所述阀门驱动机构60与所述阀门40断开连接，以阻止所述阀门40与所述阀门驱动机构60之间的热传导。
33.本发明取得的技术效果为：
34.本发明常态下能够使阀门处于完全密闭的环境中，抑制阀门通过阀门驱动机构与外界进行热传导，提高供冷管路的保温效果，而当需要对阀门进行调节时，可以利用驱动杆的升降动作自动将活动盖开启，确保阀门驱动机构能够与阀门可靠连接。
35.通过第一联动机构实现活动盖与驱动杆的联动，避免人工操作，提高保温效果的同时确保的控制响应速度，简化了设备结构，降低了设备成本。
36.本发明利用动力切换机构实现驱动杆在两种状态之间的切换，减少了电机的使用，降低了设备成本。
37.动力切换机构在两种工位状态下的传动比不同，根据传动比的定义，传动比越大输出转速越小，当动力切换机构处于工位i时，驱动杆的负载较小，驱动杆能够以较快的速度下行或上行，而当动力切换机构处于工位ii时，驱动杆与阀杆连接，因此负载较大，驱动杆能够与较慢的速度转动和下行，保证载荷需求的同时提高了阀门切换效率。
38.本发明将阀门和阀门驱动机构分别设置在隔热板的两侧，避免阀门驱动机构处于低温环境中，降低了设备制造成本。
39.在本发明的一可选实施例中，所述隔热层50于所述阀门40位置处设置有隔热材料制成的活动盖51，当所述活动盖51开启时，能够使所述阀门40的阀杆41裸露于所述隔热层50外部，且当所述活动盖51闭合时，所述活动盖51与所述隔热层50形成封闭的隔热空间，以完全包裹所述阀门40。
40.如图6所示，所述阀门驱动机构60包括驱动杆61，所述驱动杆61沿平行于所述阀杆41的方向与基座(图未示出)相对活动连接，且所述驱动杆61沿自身轴线与所述基座相对转动连接，所述阀杆41和所述驱动杆61的端部设有相互配合的快接组件；当所述驱动杆61在所述活动盖51已经开启的状态下沿所述阀杆41的长度方向向所述阀杆41靠近时，能够使所述驱动杆61和所述阀杆41通过所述快接组件形成同步转动连接；当所述驱动杆61沿所述阀杆41的长度方向向远离所述阀杆41的方向运动时，能够使所述驱动杆61与所述阀杆41断开连接；所述阀门驱动机构60还包括用于驱动所述驱动杆61周向转动和轴向直线运动的驱动单元。
41.如图4所示，所述活动盖51与所述驱动杆61之间设有第一联动机构，所述第一联动机构被装配为当所述驱动杆61向靠近所述阀杆41的方向运动时能够使闭合状态的所述活
动盖51开启，且当所述驱动杆61向远离所述阀杆41的方向运动时能够使开启状态的所述活动盖51闭合。
42.在本发明的一可选实施例中，所述活动盖51与所述隔热层50的外壁铰接，且铰接轴上设有能够使所述活动盖51保持开启状态的扭簧516；所述第一联动机构包括连杆512、摆杆513和挡块515，所述活动盖51上固定设有延伸杆511，所述延伸杆511与所述活动盖51分置于所述铰接轴两侧，以使所述活动盖51与所述延伸杆511形成杠杆式结构，所述摆杆513的一端与所述基座铰接，所述摆杆513的另一端与所述连杆512的一端铰接，所述连杆512的另一端与所述延伸杆511铰接；所述摆杆513上设有辊轴514，所述挡块515沿垂直于所述驱动杆61的方向与所述基座活动连接，所述挡块515与所述辊轴514挡接，所述驱动杆61上设有凸台612，所述凸台612与所述挡块515挡接，当所述驱动杆61向远离所述阀杆41的方向运动时，能够带动所述挡块515向远离所述阀杆41的方向运动，此时所述挡块515能够带动所述摆杆513摆动，所述摆杆513通过所述连杆512带动所述延伸杆511和所述活动盖51摆动，使所述活动盖51克服所述扭簧516的弹力而闭合；当所述驱动杆61向靠近所述阀杆41的方向运动时，所述驱动杆61能够将所述挡块515释放，以使所述活动盖51在所述扭簧516作用下开启。
43.如图6-8所示，所述驱动单元为电机62，所述驱动杆61通过传动机构与所述电机62的主轴传动连接，所述传动机构包括动力切换机构，所述动力切换机构被装配为能够在以下两工位间切换，工位a，所述电机62仅驱动所述驱动杆61沿轴向做直线运动，以及工位b，所述电机62驱动所述驱动杆61既沿轴向做直线运动又沿周向转动。
44.具体的，所述驱动杆61上设有螺纹面613，所述螺纹面613上沿所述驱动杆61的轴向开设有键槽614；所述传动机构包括与基座转动连接的螺纹套65和键套66，所述螺纹套65与所述驱动杆61构成螺纹配合，所述键套66与所述驱动杆61构成轴向滑动、周向固定配合，所述传动机构还包括输出轴64，所述输出轴64与所述电机62的主轴构成轴向滑动、周向固定配合；所述螺纹套65上设有第一从动齿轮651，所述键套66上设有第二从动齿轮661，所述输出轴64上设有分别与所述第一从动齿轮651和所述第二从动齿轮661配合的第一主动齿轮641和第二主动齿轮642。
45.进一步的，所述动力切换结构包括直线驱动元件63、第一拨叉643、第二拨叉644、第三拨叉645、第一固定齿轮67、第二固定齿轮68、第一齿套671和第二齿套681；所述第一固定齿轮67和第二固定齿轮68与基座固接，且所述第一固定齿轮67和第二固定齿轮68与所述驱动杆61同轴布置，所述螺纹套65上设有与所述第一固定齿轮67规格相同的第一锁止齿轮652，所述第一齿套671滑动设置于第一固定齿轮67和第一锁止齿轮652之间，所述键套66上设有与所述第二固定齿轮68规格相同的第二锁止齿轮662，所述第二齿套681滑动设置于所述第二固定齿轮68和所述第二锁止齿轮662之间；所述第一拨叉643的两端分别与所述输出轴64和所述第一齿套671周向转动、轴向固定连接，所述第二拨叉644的两端分别与所述输出轴64和所述第二齿套681周向转动、轴向固定连接，所述第三拨叉645与所述输出轴64周向转动、轴向固定连接，且所述第三拨叉645与所述直线驱动元件63的动力输出端固接；当所述直线驱动元件63通过所述第三拨叉645驱动所述输出轴64沿轴向运动时，能够使所述动力切换机构在以下两工位间切换，工位i，所述第一主动齿轮641与所述第一从动齿轮651啮合，所述第二主动齿轮642与所述第二从动齿轮661分离，所述第一齿套671位于所述第一
固定齿轮67上，所述第二齿套681位于所述第二固定齿轮68与所述第二锁止齿轮662之间；以及工位ii，所述第一主动齿轮641与所述第一从动齿轮651分离，所述第二主动齿轮642与所述第二从动齿轮661啮合，所述第一齿套671位于所述第一固定齿轮67与所述第一锁止齿轮652之间，所述第二齿套681位于所述第二固定齿轮68上；所述第一主动齿轮641与所述第一从动齿轮651的传动比小于所述第二主动齿轮642与所述第二从动齿轮661的传动比。
46.优选的，所述快接组件包括分置于所述阀杆41端部和所述驱动杆61端部的方轴411和方孔套管611。
47.优选的，所述阀门井30被一水平设置的隔温板31分隔为上下两层，其中所述冷水供水管10、冷水回水管20以及所述阀门40位于所述隔温板31下方，所述阀门驱动机构60位于所述隔温板31上方，所述隔温板31上开设有供所述驱动杆61穿过的通孔。
48.本发明的具体工作原理如下：
49.常态下，所述驱动杆61处于高位，即图4所示状态，此时阀门驱动机构60处于所述工位二，驱动杆61与阀杆41断开连接，活动盖51被连杆512拉紧而处于关闭状态，隔热层50与活动盖51形成密闭的隔热空间，确保阀门40区域具有良好隔热效果；当需要对阀门40进行调节时，保持动力切换机构处于工位i(也就是工位a)，即图6所示状态，电机62输出的动力依次通过输出轴64、第一主动齿轮641、第一从动齿轮651传递到螺纹套65，从而驱动螺纹套65转动，此时花键套66在第二固定齿轮68、第二锁止齿轮662和第二齿轮套的啮合作用下与基座保持固定，进而使驱动杆61无法转动，此时驱动杆61在螺纹套65的作用下向下运动，驱动杆61向下运动的初期，将挡块515释放，进而使活动盖51在扭簧516作用下开启，驱动杆61继续下行直至与阀杆41插合，实际应用中，可以在驱动杆61下端设置行程开关，以便驱动杆61与阀杆41插合后控制电机62停机，此时直线驱动元件63(如直线电机或电磁伸缩杆)驱动动力切换机构由工位i切换至工位ii(也就是工位b)，电机62再次转动，此时电机62的动力依次通过输出轴64、第二主动齿轮642、第二从动齿轮661传递至键套66，从而驱动键套66转动，键套66再带动驱动杆61转动，此时螺纹套65在第一固定齿轮67、第一锁止齿轮652和第一齿套671的啮合作用下与基座保持固定，因此驱动杆61转动过程中，能够在螺纹的作用下同时向下运动，从而使驱动杆61与阀杆41的运动同步，需要说明的是，所述阀门40是通过阀杆41的螺纹升降实现调节动作的，此处应保证驱动杆61的螺距与阀杆41的螺距一致；当阀门40被调节到位以后，动力切换机构再次切换至工位i，电机62驱动所述驱动杆61上行，当驱动杆61上行至高位时，再次通过挡块515和拉杆将活动盖51拉紧，进而使活动盖51重新闭合，调节过程结束。
50.综上所述，本发明常态下能够使阀门40处于完全密闭的环境中，抑制阀门40通过阀门驱动机构60与外界进行热传导，提高供冷管路的保温效果，而当需要对阀门40进行调节时，可以利用驱动杆61的升降动作自动将活动盖51开启，确保阀门驱动机构60能够与阀门40可靠连接。通过第一联动机构实现活动盖51与驱动杆61的联动，避免人工操作，提高保温效果的同时确保的控制响应速度，简化了设备结构，降低了设备成本。
51.本发明利用动力切换机构实现驱动杆61在两种状态之间的切换，减少了电机62的使用，降低了设备成本。另外，动力切换机构在两种工位状态下的传动比不同，根据传动比的定义，传动比越大输出转速越小，当动力切换机构处于工位i时，驱动杆61的负载较小，驱动杆61能够以较快的速度下行或上行，而当动力切换机构处于工位ii时，驱动杆61与阀杆
41连接，因此负载较大，驱动杆61能够与较慢的速度转动和下行，保证载荷需求的同时提高了阀门40切换效率。
52.本发明将阀门40和阀门驱动机构60分别设置在隔热板的两侧，避免阀门驱动机构60处于低温环境中，降低了设备制造成本。
53.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
54.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
55.以上所述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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。