一种静音风阀数字化速度保护装置及其设计构建方法与流程

本发明涉及静音风阀领域，尤其涉及一种静音风阀速度保护装置及其设计构建方法。

背景技术：

1、在某些静音环境要求较高的场所条件下，不同制冷模式下温度变化、风速变化时，空调风阀需要进行高频运行，这种情况下空调系统的噪声成为了影响人员舒适性的主要噪声源，故得到了研发人员更多的关注。如图1所示为常见的空调三通风阀，具有一个入风口和两个出风口，通过电机驱动挡风板转动实现不同出风口的出风。某些空调运转模式下风阀需要频繁切换出风口，即挡风板频繁转动，在风速较高情况下，由于挡风板两侧压力的存在，挡风板启动时启动阻力较大，挡风板电机易产生失步问题，从而引发启动震动产生噪音；当挡风板转动至后段时，同样由于风压的存在，会加速挡风板的转动运动，导致挡风板电机过冲，同时加速转动的挡风板会瞬间撞击限位结构而停止，由此产生较大的噪音。而仅通过简单的挡风板电机控制进行加速启动和减速停止，由于风阻较大或风力推力较大，对电机的使用寿命影响较大，并且，不同风速、不同风温都会对挡板启动和停止的噪音产生影响。

2、因此，需要设计一种静音风阀数字化速度保护装置，减小挡风板启动时的阻力，同时有效减小挡风板抵达时的撞击噪音，对挡风板电机进行有效的速度保护，同时还需设计出对应的降噪设计构建方法，以实现不同风速和风温模式下的最优化降噪。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种静音风阀数字化速度保护装置及其设计构建方法，以解决现有技术中的技术问题。

2、本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

3、一种静音风阀数字化速度保护装置，包括壳体、进风通道、第一出风通道、第二出风通道，进风通道、第一出风通道、第二出风通道均为由金属或塑料壳体构成的矩形截面管状通道，进风通道具有进风通道入口和进风通道出口，第一出风通道具有第一出风通道入口和第一出风通道出口，第二出风通道具有第二出风通道入口和第二出风通道出口，第一出风通道入口、第二出风通道入口的连接位置具有转动轴，转动轴上固定安装有挡风板，挡风板为与第一出风通道入口、第二出风通道入口截面相匹配的矩形板体结构，其特征在于：第一出风通道入口和第二出风通道入口均设置有阻挡结构，所述阻挡结构为阻挡板结构，所述阻挡板结构包括分设于第一出风通道入口、第二出风通道入口的四个内壁面的独立的阻挡板，分别为顶部阻挡板、左侧阻挡板、右侧阻挡板、底部阻挡板，顶部阻挡板、左侧阻挡板、右侧阻挡板、底部阻挡板均通过长条状的长度为l的导向孔滑动设置于对应的内壁上。

4、优选的，顶部阻挡板设置于第一出风通道入口和第二出风通道入口与进风通道出口连接处附近，左侧阻挡板、右侧阻挡板设置于顶部阻挡板临接的两侧内壁，底部阻挡板设置于第一出风通道入口和第二出风通道入口的底部位置。

5、优选的，顶部阻挡板、左侧阻挡板、右侧阻挡板、底部阻挡板受速度保护驱动装置进行驱动移动。

6、优选的，顶部阻挡板、左侧阻挡板、右侧阻挡板、底部阻挡板穿过导向孔一侧设置有齿条。

7、优选的，速度保护驱动装置包括驱动齿轮、导向轨道、驱动壳体，驱动壳体固定设置于导向孔外壁上，驱动齿轮转动安装于驱动壳体上，驱动齿轮受伺服电机驱动转动，驱动齿轮同时与齿条啮合。

8、优选的，驱动壳体上安装有导向轨道，阻挡板的齿条滑动安装在导向轨道上，在导向孔内还设置有弹簧，弹簧一端连接于导向孔的孔壁，另一端连接于顶部阻挡板。

9、优选的，阻挡板在导向孔内具有三个极限位置，分别为正常封闭位置、零速接触位置、弹出位置，正常封闭位置处于导向孔中间位置，正常封闭位置下阻挡板板面与挡风板板面平行，弹簧处于自由伸长状态。

10、优选的，零速接触位置为阻挡板最靠近导向孔近端的位置，零速接触位置弹簧被完全压缩，阻挡板与挡风板板面形成一定角度。

11、优选的，弹出位置下顶部阻挡板处于靠近导向孔远端的位置，弹出位置弹簧被拉伸至最大长度，顶部阻挡板与挡风板板面形成相反的角度。

12、一种静音风阀数字化速度保护装置的设计构建方法，其特征在于，所述构建方法包括：

13、步骤s1，建立静音风阀数字化速度保护装置的分析模型，并对所述分析模型进行简化得到所述静音风阀数字化速度保护装置的风道模型和阻挡结构模型；

14、所述风道模型包括对应于所述静音风阀数字化速度保护装置的一进两出的风道结构以及转动挡风板结构；

15、所述阻挡结构模型包括风道四个内壁面的独立的阻挡板结构以及滑动安装阻挡板结构的导向孔结构；

16、步骤s2，对风道模型进行网格划分，并进行网格无关性验证；

17、步骤s3，数值模拟计算，针对风阀设计需要风速情况设定边界条件，

18、采用ansys-fluent软件，对步骤s2中风道模型模拟风道内不同风速边界条件下挡风板转动过程，得到挡风板关闭瞬间的速度区间以及挡风板启动瞬间的风压；

19、步骤s4，根据挡风板关闭瞬间的速度区间以及挡风板启动瞬间的风压，根据阻挡板需要达到的速度匹配所需的导向孔长度区间；

20、步骤s5，根据所匹配的导向孔长度区间调整阻挡结构模型，并对调整后的阻挡结构模型进行网格划分，并进行网格无关性验证；

21、步骤s6，数值模拟计算，针对风阀设计需要风速情况设定边界条件，

22、采用ansys-fluent软件，对步骤s5中调整后的具有不同导向孔长度的阻挡结构模型模拟风道内不同风速边界条件下阻挡板附近的速度风压云图和速度云图，通过该风压云图和速度云图可视化分析不同导向孔长度的风噪情况；

23、步骤s7，根据s4和s6中的结果选取最优的导向孔长度，以得到最优的静音风阀数字化速度保护装置结构参数。

24、本发明的有益效果是：

25、1、本发明中的阻挡结构包括分设于四个内壁面的独立的阻挡板，同时可以通过速度保护装置进行驱动移动，使得顶部阻挡板能够加速至速度等于挡风板顶端的线速度时二者接触，由于挡风板与顶部阻挡板接触时二者速度相同，因此完全避免了挡风板与阻挡结构接触时的强大冲击，减少了噪音，通过阻挡结构的速度控制实现了静音保护；

26、2、在风阀启动时，控制顶部阻挡板加速运动至弹出位置，挡风板在电机和顶部阻挡板作用下被弹出第一出风通道入口，这样通过顶部阻挡板的加速弹出辅助了电机的启动过程，使得挡风板在启动转动且启动阻力较大情况下，通过顶部阻挡板的速度控制，避免了电机启动产生的失步问题，从而减小了引发启动震动产生噪音的风险；

27、3、静音风阀数字化速度保护装置的设计构建方法保证在不同风速、不同通风截面尺寸条件下，阻挡结构在导向孔中能快速达到与挡风板相同的速度并实现零相对速度接触，保证了阀门的静音降噪设计要求。

技术特征：

1.一种静音风阀数字化速度保护装置，包括壳体、进风通道、第一出风通道、第二出风通道，进风通道、第一出风通道、第二出风通道均为由金属或塑料壳体构成的矩形截面管状通道，进风通道具有进风通道入口和进风通道出口，第一出风通道具有第一出风通道入口和第一出风通道出口，第二出风通道具有第二出风通道入口和第二出风通道出口，第一出风通道入口、第二出风通道入口的连接位置具有转动轴，转动轴上固定安装有挡风板，挡风板为与第一出风通道入口、第二出风通道入口截面相匹配的矩形板体结构，其特征在于：第一出风通道入口和第二出风通道入口均设置有阻挡结构，所述阻挡结构为阻挡板结构，所述阻挡板结构包括分设于第一出风通道入口、第二出风通道入口的四个内壁面的独立的阻挡板，分别为顶部阻挡板、左侧阻挡板、右侧阻挡板、底部阻挡板，顶部阻挡板、左侧阻挡板、右侧阻挡板、底部阻挡板均通过长条状的长度为l的导向孔滑动设置于对应的内壁上。

2.根据权利要求1所述的一种静音风阀数字化速度保护装置，其特征在于：顶部阻挡板设置于第一出风通道入口和第二出风通道入口与进风通道出口连接处附近，左侧阻挡板、右侧阻挡板设置于顶部阻挡板临接的两侧内壁，底部阻挡板设置于第一出风通道入口和第二出风通道入口的底部位置。

3.根据权利要求2所述的一种静音风阀数字化速度保护装置，其特征在于：顶部阻挡板、左侧阻挡板、右侧阻挡板、底部阻挡板受速度保护驱动装置进行驱动移动。

4.根据权利要求3所述的一种静音风阀数字化速度保护装置，其特征在于：顶部阻挡板、左侧阻挡板、右侧阻挡板、底部阻挡板穿过导向孔一侧设置有齿条。

5.根据权利要求4所述的一种静音风阀数字化速度保护装置，其特征在于：速度保护驱动装置包括驱动齿轮、导向轨道、驱动壳体，驱动壳体固定设置于导向孔外壁上，驱动齿轮转动安装于驱动壳体上，驱动齿轮受伺服电机驱动转动，驱动齿轮同时与齿条啮合。

6.根据权利要求4所述的一种静音风阀数字化速度保护装置，其特征在于：驱动壳体上安装有导向轨道，阻挡板的齿条滑动安装在导向轨道上，在导向孔内还设置有弹簧，弹簧一端连接于导向孔的孔壁，另一端连接于顶部阻挡板。

7.根据权利要求6所述的一种静音风阀数字化速度保护装置，其特征在于：阻挡板在导向孔内具有三个极限位置，分别为正常封闭位置、零速接触位置、弹出位置，正常封闭位置处于导向孔中间位置，正常封闭位置下阻挡板板面与挡风板板面平行，弹簧处于自由伸长状态。

8.根据权利要求7所述的一种静音风阀数字化速度保护装置，其特征在于：零速接触位置为阻挡板最靠近导向孔近端的位置，零速接触位置弹簧被完全压缩，阻挡板与挡风板板面形成一定角度。

9.根据权利要求8所述的一种静音风阀数字化速度保护装置，其特征在于：弹出位置下顶部阻挡板处于靠近导向孔远端的位置，弹出位置弹簧被拉伸至最大长度，顶部阻挡板与挡风板板面形成相反的角度。

10.一种如权利要求1-9任一所述的静音风阀数字化速度保护装置的设计构建方法，其特征在于，所述构建方法包括：

技术总结本发明公开了一种静音风阀数字化速度保护装置及其设计构建方法，涉及静音风阀领域，包括壳体、进风通道、第一出风通道、第二出风通道，第一出风通道入口、第二出风通道入口的连接位置具有转动轴，转动轴上固定安装有挡风板，挡风板为与第一出风通道入口、第二出风通道入口截面相匹配的矩形板体结构，第一出风通道入口和第二出风通道入口均设置有阻挡结构，所述阻挡结构为阻挡板结构，所述阻挡板结构包括分设于第一出风通道入口、第二出风通道入口的四个内壁面的独立的阻挡板，分别为顶部阻挡板、左侧阻挡板、右侧阻挡板、底部阻挡板，顶部阻挡板、左侧阻挡板、右侧阻挡板、底部阻挡板均通过长条状的长度为L的导向孔滑动设置于对应的内壁上。技术研发人员：张汉昕,李阳,李凯悦,张金乾,张东梅,李军,马鑫,杨宏伟,张延岭受保护的技术使用者：科瑞特空调集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2