暖通系统的电动执行器技术方案

本发明专利技术提出一种用于暖通空调系统的执行器，其包括：一个电机(10)；一个电机驱动的执行端(20)；一个复位机构(40)。所述复位机构(40)包括：一个扭簧(42)，其能够在所述电机停止工作时输出一个随扭转角度变化的回复力；和一个偏心机构(44)，其在所述扭簧的回复力驱动下旋转，并输出回复扭矩，其中所述偏心机构的旋转中心偏离所述扭簧的扭转中心而设置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及暖通领域，尤其涉及一种用于驱动阀门开启或闭合的电动执行器。
技术介绍
电动执行器主要是在控制器的作用下控制电机转动，并带动机械传动部分来输出转矩和/或位移。电动执行器输出的转矩和/或位移可以用来驱动与之连接的其他机械部件的相应动作，例如驱动阀门的开启和闭合。通常，电动执行器包括电机、减速机构/传动机构、行程和/或转矩控制机构等。出于安全考虑，电动执行器还包括一个复位机构，其能够在电动执行器发生故障(例如，电机断电)时，驱动与之连接的例如阀门回到预先设定的安全位置，例如关断位置。这一复位机构能够有效地避免因突然失电而造成的阀门操作故障或状态不确定等问题。现有的电动执行器中，复位机构一般采用卷簧复位或电容复位。卷簧复位机构的结构相对复杂，但输出的恢复力稳定。电容复位需要监控储能电容的状态，并需要定期维护。为此，现有的电动执行器中还需要一种更加简单易行的复位机构。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种电动执行器，其复位机构结构紧凑。本专利技术的另一个目的在于提供一种电动执行器，其复位机构的操控结构简单且能够提供相对稳定的输出。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出的用于暖通空调系统的电动执行器包括：一个电机；一个电机驱动的执行端，其能够在初始位置和执行位置之间活动；一个复位机构，其提供用于驱动所述执行端恢复到其初始位置的回复扭矩，所述复位机构进一步包括：一个扭簧，其能够在所述电机停止工作时输出一个随扭转角度变化的回复力；和一个偏心机构，其在所述扭簧的回复力驱动下旋转，并输出所述回复扭矩，其中所述偏心机构的旋转中心偏离所述扭簧的扭转中心而设置，以使得：1)扭转角度越大，所述扭簧施加到所述偏心机构上的回复力越小于非偏心设置下扭簧输出的回复力，或者，2)扭转角度越大，与所述扭簧施加在所述偏心机构上回复力对应的扭矩臂越小。本专利技术提出的复位机构采用扭簧，而非卷簧，来提供复位机制。扭簧因其不具有弹性伸展空间要求，可以使得整体电动执行器的结构紧凑，操控结构简单。此外，在本专利技术提出的复位机构中，在扭转角度大时，复位机构输出的回复扭矩得到补偿，即，使得用于形成回复扭矩中的回复力相对于非偏心设置更小，或者使得扭矩臂减小，而相应地在扭转角度小时，形成回复扭矩中的回复力相对非偏心设置更大，或者使得扭矩臂增大。通过上述补偿，本专利技术提出的复位机构还能够输出大体上稳定的回复扭矩，从而能够使得执行端平稳复位。优选地，根据本专利技术一个方面，本专利技术提出的电动执行器还包括一个传动机构，其包括：一个主轴，主轴一端连接到所述电机，另一端固定连接到所述偏心机构的旋转中心；一个传动部件，其能够将所述主轴的转动转换为驱动所述执行端动作的驱动力；其中，所述扭簧套设在所述主轴上，且所述偏心机构与所述扭簧抵靠。如上所述，电机正常工作时，主轴在电机驱动下一方面经传动部件驱动执行端至执行位置，另一方面转动偏心机构，使得扭簧发生扭转、储能。在电机停止工作时，扭簧释放能量，扭簧输出的回复力推动偏心机构反向转动，进而带动主轴32反向转动，从而使得传动部件反向驱动执行端恢复到其初始位置。采用本专利技术提出的电动执行器，可以采用同一套传动机构实现扭簧储能和扭簧释放能量的反向驱动。由此，本专利技术提出的电动执行器，操控结构更简单，且结构更加紧凑。根据本专利技术一个方面，本专利技术提出的电动执行器中，所述扭簧具有一个活动支脚，其沿所述扭簧的径向伸出；所述偏心机构包括一个旋转臂，其一端固定连接到所述旋转中心，另一端设置有一个挡销，所述挡销与所述扭簧的活动支脚连接。优选地，所述挡销沿垂直于所述旋转臂所在平面的方向延伸，且与所述扭簧的所述活动支脚彼此交叉且相互抵靠。采用本专利技术提出的上述电动执行器，扭簧可作用于偏心机构，且随着扭转角度的变化，旋转臂的挡销作用在扭簧的活动支脚上的位置发生变化。扭转角度越大，活动支脚与旋转臂的挡销彼此抵靠(接触)的位置相对于扭簧的扭转中心的距离越大，从而扭簧施加到偏心机构上的回复力相对于非偏心设置的情况更小。反之，扭转角度越小，活动支脚与旋转臂的挡销彼此抵靠(接触)的位置相对于扭簧的扭转中心的距离越小，从而扭簧施加到偏心机构上的回复力相对于非偏心设置的情况更大。通过补偿施加到偏心机构上的回复力，如本专利技术提出的偏心设置的扭簧可以最终输出大体稳定的回复扭矩。根据本专利技术另一个方面，本专利技术提出的电动执行器中，所述扭簧具有一个活动支脚，其沿所述扭簧的轴向伸出；所述偏心机构包括一个旋转臂，其一端固定连接到所述旋转中心，且所述活动支脚与所述旋转臂相互抵靠。采用本专利技术提出的上述电动执行器，扭簧可作用于偏心机构，且随着扭转角度的变化，扭簧的活动支脚作用在旋转臂上的位置发生变化。扭转角度越大，活动支脚与旋转臂彼此抵靠(接触)的位置相对于偏心机构的旋转中心的距离越小，也就是与扭簧的回复力对应的扭矩臂越小。反之，扭转角度越小，活动支脚与旋转臂彼此抵靠(接触)的位置相对于旋转臂的旋转中心的距离越大，从而与扭簧施加到偏心机构上的回复力相对应的扭矩臂越大。通过补偿与施加到偏心机构上的回复力对应的扭矩臂，如本专利技术提出的偏心设置的扭簧可以最终输出大体稳定的回复扭矩。优选地，根据本专利技术一个实施例，本专利技术提出的电动执行器中，所述传动部件为一个绕所述主轴设置的偏心轮，且所述偏心轮在随所述主轴转动时，所述偏心轮的轮缘与所述执行端抵靠。采用这种传动机构，用作传动机构的偏心轮与执行端彼此抵靠，而无需任何连接部件，从而结构更加简单。优选地，根据本专利技术一个实施例，本专利技术提出的电动执行器中，所述主轴固定在一个支架上，所述扭簧套设于所述主轴而固定，且所述扭簧具有一个可固定于所述支架上的固定支脚。优选地，所述支架上设置有销孔，和适于插入销孔的止挡销，所述固定支脚由所述止挡销限制其转动。通过止挡销来限制扭簧的一个支脚，使其用作固定支脚。这种设计使得复位机构装配更加简单，易于操作。根据本专利技术另一个方面，本专利技术提出一种暖通空调系统中的操控单元，其包括：如上任一一个方案所述的电动执行器；和一个阀门，其适于与所述电动执行器连接，且由所述电动执行器驱动。优选地，在本专利技术一个实施例中，阀门包括：一个阀体和阀塞；一个阀杆，其伸出所述阀塞，且能够在开启位置和关断位置之间活动，以开启或关断所述阀门；一个复位弹簧，套设于所述阀杆，以推动所述阀杆恢复到其预设的初始位置，所述初始位置为所述开启位置和关断位置之中任一；其中，所述电动执行器的执行端抵靠在所述阀杆伸出在所述阀塞之外的端部上。采用本专利技术提出电动执行器和与之配合的阀门，由于阀门中包括一个复位弹簧，执行器中的执行端、传动偏心轮和阀杆得以彼此抵靠连接，而无需其他附加的连接装置。由此，执行器和阀门所组合而成的操控单元可以实现结构极简。下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对切换装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。附图说明以下附图仅对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。图1示出了根据本专利技术一个实施例的电动执行器以及与之连接的阀门的立体图。图2示出了沿图1中A-A’剖开的剖视图。图3A和图3B分别示出了在如图1所示的电动执行器在其执行端处在初始位置时的左视图和正视图；图3C和图3D分别示出了在如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种暖通空调系统中的电动执行器，包括：一个电机（10）；一个执行端（20），其由电机（10）驱动，且其能够在初始位置和执行位置之间活动；一个复位机构（40），其提供用于驱动所述执行端（20）恢复到其初始位置的回复扭矩（τ），所述复位机构（40）包括：一个扭簧（42、62），其能够在所述电机（10）停止工作时输出一个与扭转角度成比例的回复力；和一个偏心机构（44、644），其在所述扭簧（42、62）的回复力驱动下旋转，并输出所述回复扭矩（τ），其中所述偏心机构（44、644）的旋转中心（442）偏离所述扭簧（42、62）的扭转中心而设置，以使得：扭转角度越大，所述扭簧（42）施加到所述偏心机构上的回复力（F1，F2）越小于非偏心设置下扭簧输出的回复力，或者，扭转角度越大，与所述扭簧（62）施加在所述偏心机构上回复力（F3、F4）对应的扭矩臂（r）越小。

【技术特征摘要】
1.一种暖通空调系统中的电动执行器，包括：一个电机（10）；一个执行端（20），其由电机（10）驱动，且其能够在初始位置和执行位置之间活动；一个复位机构（40），其提供用于驱动所述执行端（20）恢复到其初始位置的回复扭矩（τ），所述复位机构（40）包括：一个扭簧（42、62），其能够在所述电机（10）停止工作时输出一个与扭转角度成比例的回复力；和一个偏心机构（44、644），其在所述扭簧（42、62）的回复力驱动下旋转，并输出所述回复扭矩（τ），其中所述偏心机构（44、644）的旋转中心（442）偏离所述扭簧（42、62）的扭转中心而设置，以使得：扭转角度越大，所述扭簧（42）施加到所述偏心机构上的回复力（F1，F2）越小于非偏心设置下扭簧输出的回复力，或者，扭转角度越大，与所述扭簧（62）施加在所述偏心机构上回复力（F3、F4）对应的扭矩臂（r）越小。2.如权利要求1所述的电动执行器，还包括一个传动机构（30），其包括：一个主轴（32），其一端连接到所述电机（10），另一端固定连接到所述偏心机构（44）的旋转中心（442）；一个传动部件（34），其能够将所述主轴（32）的转动转换为驱动所述执行端（20）动作的驱动力；其中，所述偏心机构（44）与所述扭簧（42）相互作用。3.如权利要求1或2所述的电动执行器，其中，所述扭簧（42）具有一个活动支脚（422），其沿所述扭簧（42）的径向伸出；所述偏心机构（44）包括一个旋转臂（444），其一端固定连接到所述旋转中心（442），另一端设置有一个挡销（446），所述挡销与所述扭簧（42）的活动支脚（422）相互抵靠。...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙绍龙，熊宏，李密，
申请(专利权)人：西门子瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH