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CN107489777B - 用于风道的风量调节阀、变风量末端以及空调系统 - Google Patents

用于风道的风量调节阀、变风量末端以及空调系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于风道的风量调节阀、变风量末端以及空调系统，所述风量调节阀包括阀芯和阀座，所述阀座设置在所述风道上，所述阀芯与所述阀座相对设置，所述风量调节阀的开度大小的调整是通过调整所述阀芯和阀座之间的距离实现的，调整阀芯和阀座之间的距离是通过阀芯相对于阀座的平动运动实现的。本发明提供的风量调节阀采用平移阀，能够对风道中的流量进行精确控制的同时，还能够明显降低噪音，改善用户应用舒适性。

Description

用于风道的风量调节阀、变风量末端以及空调系统
技术领域
本发明涉及空气调节技术领域，具体涉及一种用于风道的风量调节阀、设置有该风量调节阀的变风量末端以及包括该变风量末端的空调系统。
背景技术
如图1所示，现有的变风量末端装置一般包括箱体1、消声腔2、调节风阀3、风阀执行器4、末端控制器5和再热器6，在箱体1的前端设有调节风阀3，调节风阀3通过风阀执行器4连接末端控制器5，由末端控制器5根据舱室(室内)温度设定器采集到的舱室(室内)温度来控制调节送风量，送风量是通过调节风阀调节的。在整个变风量系统中，有20-30个甚至更多的变风量末端与组合柜(相当于送风机)相连接，末端装置不仅要兼顾风量，还需要克服足够大的入口静压保证管网平衡。
变风量末端可以动态跟踪系统负荷变化，通过改变送风量自动调节舱室(室内)温度，实现各空调区域差异化温度的控制目标。
如图1所示，现有的变风量末端产品的调节风阀是采用蝶阀来控制风量的，蝶阀设计工艺简单，控制方便，通过旋转来控制阀位开度和静压调节，但是蝶阀有两点缺陷：其一是在节流要求较高的房间内(如靠近风机较近的房间)，需要关小阀门保证风量，此时产生的节流噪声极大，严重影响用户体验。其二是蝶阀具有“快开”特性，阀关度越小，每调节1％，风量和静压变化越快，调节性能差，其严重缺陷是在克服高入口静压下，保证一定风量时，由于关小会产生很高的节流噪声(啸叫)，严重影响用户舒适性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种能够降低噪音并改善“快开”特性的风道的风量调节阀、设置有该风量调节阀的变风量末端以及包括该变风量末端的空调系统。
为达到上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
一种风道的风量调节阀，包括阀芯和阀座，所述阀座设置在所述风道上，所述阀芯与所述阀座相对设置，所述风量调节阀的开度大小的调整是通过调整所述阀芯和阀座之间的距离实现的，调整阀芯和阀座之间的距离是通过阀芯相对于阀座的平动运动实现的。
优选地，所述阀芯设置在所述阀座的下游侧。
优选地，所述阀芯包括第一配合部，所述阀座包括与所述第一配合部相配合的第二配合部。
优选地，所述第一配合部为环形面，该环形面为球面的一部分，或者该环形面的经过其轴线的截面的外轮廓为椭圆弧形或抛物线形；和/或，
所述第二配合面为环形锥面。
优选地，在所述第一配合部上和/或所述第二配合部上设置有密封圈。
优选地，还包括执行器，用于驱动所述阀芯相对于阀座的运动。
优选地，还包括阀芯导向件，用于在所述阀芯的移动方向上对所述阀芯的移动进行导向。
另一方面，本发明采用以下技术方案：
一种变风量末端，包括箱体，在所述箱体内形成有风道，在所述箱体上设置有与所述风道相连通的进风口和出风口，在所述风道上设置有上述风量调节阀。
优选地，所述进风口设置在所述箱体的一侧，在该进风口处连接有风管，所述风管的内腔与所述风道相连通。
优选地，所述风管的出风口位于所述箱体内，在所述箱体内与所述风管的出风口相对的位置设置有平衡阀。
优选地，所述平衡阀包括阀芯，所述阀芯正对所述风管的一侧的端面为球面，所述球面的球心在所述风管的中心线的延长线上。
优选地，还包括平衡阀固定件，用于对平衡阀进行固定。
优选地，还包括阀芯导向件，所述阀芯导向件和所述平衡阀固定件为一体成型的细长结构，其一端固定在所述风管内的第一支架上，另外一端固定在位于所述箱体内的第二支架上。
优选地，在所述箱体内设置有隔板，所述隔板将所述箱体的内腔进行分隔，其分隔出的一部分空间用于气流的流通。
优选地，所述第二支架在气流的流动方向上设置在所述阀芯的下游侧，所述第二支架与所述隔板垂直设置，其一侧面与所述隔板相连接，其除与所述隔板相连接的侧面的另外的侧面与所述箱体的内壁密封连接。
再一方面，本发明采用以下技术方案：
一种空调系统，设置有上述变风量末端。
本发明提供的风量调节阀采用平移阀，能够对风道中的流量进行精确控制的同时，还能够明显降低噪音，改善用户应用舒适性。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出现有技术中的变风量末端的结构示意图；
图2示出本发明具体实施方式提供的变风量末端的结构示意图；
图3示出本发明具体实施方式提供的风量调节阀的阀芯的剖视图(阀芯上设置有密封圈)；
图4示出蝶阀和平移阀的开度与静压变化曲线图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
变风量末端装置是变风量空调系统(Variable Air Volume System)的关键设备之一，空调系统通过末端装置调节一次风送风量，跟踪负荷变化，维持室温。如图2所示，本申请中的变风量末端包括箱体10，在箱体10上设置有进风口101和出风口102，在箱体10内形成有连通进风口101和出风口102的风道103，在风道103上设置有风量调节阀20。该风量调节阀20用于调节从出风口102输出的送风量，进而调节输入室内的风量。优选地，所述进风口101设置在箱体10的一侧，在该进风口101处连接有风管104，风管104的内腔与所述风道103连通，用于将气流引入所述风道内。
如图2所示，所述风量调节阀20包括阀芯21和阀座22，所述阀座22设置在所述风道103上，优选地，所述阀座22通过固定件固定在风道103的内壁上，所述固定件例如可以是螺钉、螺栓、铆钉等，或者，所述阀座22也可以通过焊接固定在所述风道103的内壁上。通过阀芯21和阀座22的配合来调节流经风道103的风量。
在一个优选实施例中，所述风量调节阀20为平移阀，即所述阀芯21调节风量时的运动为平动，不是转动，也就是说，风量调节阀20的开度大小的调整是通过调整所述阀芯21和阀座22之间的距离实现的，调整阀芯21和阀座22之间的距离是通过阀芯21相对于阀座22的平动运动实现的。优选地，经过所述阀座22的气流推动所述阀芯21朝向远离所述阀座22的方向运动。这样，可使得对阀芯21的运动的控制更加精准，使得对风量的调节更加准确；相比于蝶阀(旋转运行)节流不同的是，同样是减小通风面积，平移阀通风面积的减小是线性的，避免了蝶阀的快开特性，能够保证风量调节的精准性。并且，平移阀可以有效解决克服高静压环境下，关小阀门带来的节流噪声过大的问题，随着阀关的越来越小，风量百分率变化变慢，能够有效避免“快关”。进一步优选地，在气流流动方向上，所述阀芯21设置在阀座22的下游侧，这样阀芯21的配合面为迎风面，可更加精准地控制阀芯21相对于阀座22的位置，尤其是在阀开口比较小的时候，可以实现对阀芯21的精准控制，可以有效降低节流噪声，缓解快开特性。
如图2-3所示，在一个优选实施中，的所述阀芯21包括第一配合部211，所述阀座22包括第二配合部221，通过调节所述第一配合部211和第二配合部221之间的距离来实现对流经风道103的风量进行调节。例如，当所述风量调节阀20处于关闭状态时，所述第一配合部211和第二配合部221之间紧密配合，例如通过将第一配合部211压紧在第二配合部221上，实现两者之间的紧密配合，从而将风道103关闭，使得变风量末端关闭，送风量为零；当需要调节风道103中的风量时，使第二配合部221离开第一配合部211，从而在第一配合部211和第二配合部221之间形成送风间隙，该送风间隙的有效面积决定了流经风道103的送风量的大小。优选地，所述第一配合部211为环形面，该环形面可以为球面的一部分，或者该环形面的经过其轴线的截面的外轮廓为椭圆弧形或抛物线形，所述第二配合面221亦为环形面，其可以为锥形面或者任何其他的环形面。优选地，在所述第一配合部211上设置有密封圈212，该密封圈212可以增加阀关闭时的密封性能；或者也可以在所述第二配合部221上设置密封圈，都能起到密封的效果。通过将处于迎风位置的第一配合部211设置为具有椭圆弧或者抛物线形轮廓的环形面，可以精确控制阀的开度，并且由流体力学可知，球面等立体面可以很好的对高速气体进行缓冲过渡，可有效减小在阀门开度由大变小时带来的节流噪声，改善用户的使用体验效果。
为了驱动阀芯21相对于阀座22的移动，如图2所示，在所述箱体10内设置有执行器30。为了避免执行器30对气流的流动产生影响，所述执行器30没有设置在气流的流道上。具体地，在所述箱体10内设置有隔板40，所述隔板40将箱体10的内腔进行分隔，其分隔出的一部分空间41作为气流流道的一部分用于气流的流通，另外一部分用于放置执行器30或者用于放置控制部件，可以避免处于低温或者高温的气流对执行器、控制部件等的正常工作造成影响。优选地，所述空间41位于所述隔板40的上侧，气流在所述隔板40的上表面和箱体10的内壁之间流动。
为了对所述阀芯21的移动进行导向，在所述箱体10内设置有阀芯导向件213，所述阀芯导向件213能够在所述阀芯21的移动方向上对所述阀芯21的移动进行导向。
如图2所示，在一个优选实施例中，在所述出风口102的内侧设置有加热装置50，用于对流经其的气流进行温度调节。控制装置根据测得的气流温度以及设置的目标温度控制加热装置50的工作状态，用于对气流的温度进行加热等调节。优选地，所述加热装置50为电加热装置，方便安装和控制。
在一个优选实施例中，所述风管104的出风口位于所述箱体10内，在所述箱体10内与风管104的出风口相对的位置设置有平衡阀60，所述平衡阀60包括阀芯61，所述阀芯正对所述风管104的一侧的端面优选为球面，所述球面的球心在所述风管104的中心线的延长线上，所述球面距离所述风管104的出风口一定距离，例如大于0小于等于60毫米。从所述风管104的出风口吹出的气流在进入箱体10后首先吹到所述球面上，和球面发生碰撞后即可以延缓气流的流速，降低噪音，还可以对气流的流速进行平衡，例如在风管104内的气流存在局部湍流或者流速不平衡的情况下，经过所述球面后可使得气流更加均衡，进一步降低噪音。
优选地，为了在风管104的轴向上固定所述平衡阀60，本申请中的变风量末端还包括平衡阀固定件70，所述固定件70可以与所述阀芯导向件213一体成型，两者也可以为分体结构。在一个优选实施例中，所述平衡阀固定件70和阀芯导向件213一体成型，该一体成型件优选为细长结构，其一端固定在风管104内的第一支架71上，另外一端固定在位于箱体10内的第二支架72上。优选地，所述平衡阀60和阀芯21通过设置在其上的孔分别套装在所述固定件70上和阀芯导向件213上。其中，所述平衡阀60相对于固定件70在风管104的轴向上的位置是可调的，调整好后再将其固定，这样可根据流经风管104的不同的风量需求来调整平衡阀60和风管104的出风口之间的距离，以期达到最好的平衡和降速效果；所述风量调节阀20的阀芯21在所述阀芯导向件213上在所述风管104的轴向上是可滑动的，这样，所述阀芯21在所述执行器30的驱动下可沿所述阀芯导向件213调整风量调节阀20的阀芯21和阀座22之间的距离，进而调整所述风量调节阀20的开度，控制风道内风量的大小，其中，所述阀芯导向件213用于在与所述阀芯21的移动方向垂直的平面内对所述阀芯21进行定位，并在阀芯21移动的过程中，所述阀芯导向件213能够对所述阀芯21的移动进行导向，提高了阀芯21的移动的稳定性。
优选地，所述第二支架72在气流的流动方向上设置在所述阀芯21的下游侧。在一个优选实施例中，所述第二支架72与所述隔板40垂直设置，其一侧与所述隔板40相连接，其除与所述隔板40相连接的侧面的另外的侧面与所述箱体10的内壁密封连接，如图2所示，这样，从所述风量调节阀20过来的气流被引流到所述空间41中，然后绕过所述隔板40经所述出风口102流出所述变风量末端。
对本申请中的风量调节阀和现有技术中的蝶阀进行噪声测试(半消音室)，试验结果如图4示，在克服相同入口静压下，同样风量下，现有技术中的蝶阀(左)与本申请中的平移阀(右)的噪声对比情况。从附图4可以看出，随着阀节流越高(关的越小，图中100％表示阀全开，90％表示阀开度为90％)，克服的静压大小程指数增长，低静压下，阀开度较大时，两种阀产生的噪声没有明显区别。但在高静压下，平移阀产生的节流噪声明显低于蝶阀，500Pa静压下，蝶阀节流产生的机组噪声为54dB(A)，平移阀产生的机组噪声低于43.8dB(A)。因此，平移阀对于保压降噪性能明显优于蝶阀。
本申请中的风量调节阀采用平移阀，能够对风道中的流量进行精确控制的同时，还能够明显降低噪音，改善用户需求。
进一步地，本申请还提供了一种空调系统，其包括上述的变风量末端，可有效降低空调系统的噪音。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种变风量末端，包括箱体，在所述箱体内形成有风道，在所述箱体上设置有与所述风道相连通的进风口和出风口，其特征在于，在所述风道上设置有风量调节阀；
所述风量调节阀包括阀芯和阀座，所述阀座设置在所述风道上，所述阀芯与所述阀座相对设置，所述风量调节阀的开度大小的调整是通过调整所述阀芯和阀座之间的距离实现的，调整阀芯和阀座之间的距离是通过阀芯相对于阀座的平动运动实现的；所述风量调节阀还包括阀芯导向件，用于在所述阀芯的移动方向上对所述阀芯的移动进行导向，所述阀芯通过设置在其上的孔套装在所述阀芯导向件上；
所述进风口设置在所述箱体的一侧，在该进风口处连接有风管，所述风管的内腔与所述风道相连通；
所述风管的出风口位于所述箱体内，在所述箱体内与所述风管的出风口相对的位置设置有平衡阀；
还包括平衡阀固定件，用于对平衡阀进行固定，所述阀芯导向件和所述平衡阀固定件为一体成型的细长结构，所述平衡阀相对于所述平衡阀固定件位置可调。
2.根据权利要求1所述的变风量末端，其特征在于，所述阀芯设置在所述阀座的下游侧。
3.根据权利要求1或2所述的变风量末端，其特征在于，所述阀芯包括第一配合部，所述阀座包括与所述第一配合部相配合的第二配合部。
4.根据权利要求3所述的变风量末端，其特征在于，
所述第一配合部为环形面，该环形面为球面的一部分，或者该环形面的经过其轴线的截面的外轮廓为椭圆弧形或抛物线形；和/或，
所述第二配合部为环形锥面。
5.根据权利要求3所述的变风量末端，其特征在于，在所述第一配合部上和/或所述第二配合部上设置有密封圈。
6.根据权利要求1或2所述的变风量末端，其特征在于，还包括执行器，用于驱动所述阀芯相对于阀座的运动。
7.根据权利要求1所述的变风量末端，其特征在于，所述平衡阀包括阀芯，所述阀芯正对所述风管的一侧的端面为球面，所述球面的球心在所述风管的中心线的延长线上。
8.根据权利要求1所述的变风量末端，其特征在于，所述平衡阀固定件一端固定在所述风管内的第一支架上，另外一端固定在位于所述箱体内的第二支架上。
9.根据权利要求8所述的变风量末端，其特征在于，在所述箱体内设置有隔板，所述隔板将所述箱体的内腔进行分隔，其分隔出的一部分空间用于气流的流通。
10.根据权利要求9所述的变风量末端，其特征在于，所述第二支架在气流的流动方向上设置在所述阀芯的下游侧，所述第二支架与所述隔板垂直设置，其一侧面与所述隔板相连接，其除与所述隔板相连接的侧面的另外的侧面与所述箱体的内壁密封连接。
11.一种空调系统，其特征在于，设置有权利要求1-10之一的所述变风量末端。
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