一种机电多源输入可调速通风装置
阅读说明：本技术 一种机电多源输入可调速通风装置 (Electromechanical multi-source input adjustable-speed ventilation device ) 是由 袁艳平 张祖涛 王浩 方正 张楠 曹晓玲 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种机电多源输入可调速通风装置,属于应急通风技术领域。解决了现有技术中应急通风装置占地面积大、可靠性差、成本高、安全性差等问题。本发明包括电机、调速机构和涡簧储能箱,所述电机通过单向联轴器连接有第一转轴,所述第一转轴连接有轴流叶片,所述涡簧储能箱的输出轴连接有第二转轴,所述第二转轴与第一转轴通过调速机构传动。本发明将电力驱动和备用机械储能集成一体化,在正常条件和应急断电情况下均可工作,提高通风装置的环境适应能力。本发明可以无源情况下根据环境温度调节通风叶片转速,根据情况节省能源,可进一步节约储能设备空间大小,可靠性高,成本低廉,易于维护和长期储存。(The invention discloses an electromechanical multi-source input speed-adjustable ventilation device, and belongs to the technical field of emergency ventilation. The problems of large occupied area, poor reliability, high cost, poor safety and the like of the emergency ventilation device in the prior art are solved. The speed regulation device comprises a motor, a speed regulation mechanism and a volute spring energy storage box, wherein the motor is connected with a first rotating shaft through a one-way coupler, the first rotating shaft is connected with an axial flow blade, an output shaft of the volute spring energy storage box is connected with a second rotating shaft, and the second rotating shaft and the first rotating shaft are driven through the speed regulation mechanism. The invention integrates electric drive and standby mechanical energy storage, can work under normal conditions and emergency power failure conditions, and improves the environmental adaptability of the ventilation device. The invention can adjust the rotating speed of the ventilating vanes according to the environmental temperature under the passive condition, saves energy according to the condition, further saves the space of energy storage equipment, and has high reliability, low cost, easy maintenance and long-term storage.)
技术领域
本发明属于应急通风技术领域，具体涉及一种机电多源输入可调速通风装置。
背景技术
近年来由于全球及局部地区地质板块运动、人为因素等影响，地震、山体滑坡等自然灾害，矿难、火灾、爆炸等人为灾害不断发生，破坏力及防控难度不断加大，对人员安全和社会经济造成严重威胁。在战时或者灾后，安全可靠的避难硐室等紧急避险设施是保障人民群众生命安全的一道重要防线。 在应急情况下，避难硐室极有可能出现密闭、断电等隔绝状态，因此，设独立能源的通风控温装置是十分有必要的。
目前独立能源的通风控温装置的通风控温装置主要包括三种，带有蓄电池模组的防爆空调、CO2开式空调系统和应急人力风机。防爆空调系统运行原理和地表空调系统类似，但其外机部分需要做防爆处理，在发生意外时，外部电网可能遭到破坏，要维持设备的正常运转,需要配备大容量的蓄电池组,而蓄电池成本髙昂,并不能适于实际生产需要。而利用液态二氧化碳为动力源的CO2开式空调系统,则需配置多组高压钢瓶，而且二氧化碳用量大,导致储备容器体积大,而且存在泄漏可能。人力风机是在应急情况下由人力驱动的通风换气装置，主要有脚踏或手摇两种驱动方式，其占地面积较大,且需要消耗大量体力,使用不便,且性能参数不符合密闭室使用要求。
鉴于上述避难硐室应急控温装置的情况,需要结合应急避难硐室特点硏制一款占地面积小，操作简单，安全可靠的新型机电多源输入可调速通风装置。
发明内容
针对现有技术中应急通风装置占地面积大、可靠性差、成本高、安全性差等问题，本发明提供一种机电多源输入可调速通风装置，其目的在于：实现应急无源状况下避难硐室的通风降温，且减小占地面积，操作简单，安全可靠。
本发明采用的技术方案如下：
一种机电多源输入可调速通风装置，包括电机、调速机构和涡簧储能箱，所述电机通过单向联轴器连接有第一转轴，所述第一转轴连接有轴流叶片，所述涡簧储能箱的输出轴连接有第二转轴，所述第二转轴与第一转轴通过调速机构传动。
采用该技术方案后，当避难硐室正常供电时，电机第一转轴转动，第一转轴带动轴流叶片旋转，为避难硐室通风，保持避难硐室环境温度，此时涡簧储能箱处于储能状态。当避难硐室断电时，释放涡簧储能箱储存的能量，带动第二转轴转动，第二转轴通过调速机构带动第一转轴转动，第一转轴轴流叶片旋转，为避难硐室通风。此时，单向联轴器两端脱离，不向电机输出轴传递扭矩，同时通风电机断电不工作。本发明将电力驱动和备用机械储能集成一体化，在正常条件和应急断电情况下均可工作，提高通风装置的环境适应能力。本发明采用了机械调速装置，可以无源情况下根据环境温度调节通风叶片转速，根据情况节省能源，可进一步节约储能设备空间大小。本发明以机械结构为主，结构紧凑，因此该装置可靠性高，成本低廉，易于维护和长期储存。
优选的，所述涡簧储能箱的输出轴与第二转轴之间设置有增速箱，所述增速箱一端与涡簧储能箱的输出轴通过联轴器固定连接，另一端通过联轴器与第二转轴固定连接。
采用该优选方案后，通过增速箱可以提高第二转轴的转动速度，保证硐室通风强度。
优选的，所述涡簧储能箱包括壳体和中心轴，壳体内部设置有涡簧，所述涡簧的外环与壳体固定连接，涡簧的内环与中心轴固定连接，所述中心轴外侧套设有棘轮，壳体上连接有棘爪，所述棘轮与棘爪互相配合。
采用该优选方案后，通过棘轮棘爪的配合，可以实现涡簧储能箱在储能状态和释放能量状态的切换。
优选的，所述壳体上设置有限位杆和定轴，所述棘爪套设在定轴上并与定轴转动连接，所述棘爪连接有拨杆，所述拨杆与限位杆配合。
采用该优选方案后，通过拨动拨杆，可以便于控制棘爪的转动，实现涡簧储能箱的状态切换，限位杆可以对拨杆进行限位，防止拨杆与棘轮接触，影响棘轮转动。
优选的，所述调速机构包括多个具有不同传动比的齿轮组，所述齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与第二转轴固定连接，所述从动齿轮与第一转轴通过轴承转动连接，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述第一转轴上设置有传动比选择机构，所述传动比选择机构用于选择通过任一传动比的齿轮组向第一转轴传动。
采用该优选方案后，通过传动比选择机构和调速机构，可以改变第二转轴与第一转轴的传动比，从而调节第一转轴的转速，实现风速的调节，满足不同情况下密闭硐室的通风需求。
优选的，所述调速机构包括传动比依次增大或减小的第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组和第四齿轮组，所述第一齿轮组包括互相啮合的第一主动齿轮和第一从动齿轮，所述第二齿轮组包括互相啮合的第二主动齿轮和第二从动齿轮，所述第三齿轮组包括互相啮合的第三主动齿轮和第三从动齿轮，所述第四齿轮组包括互相啮合的第四主动齿轮和第四从动齿轮。
采用该优选方案后，可以实现四种风速档位的调节，满足不同情况下的通风需求。
优选的，所述传动比选择机构包括选齿环，所述选齿环套设于第一转轴外侧并与第一转轴通过花键连接，所述选齿环的两侧设置有啮齿，所述选齿环位于两个相邻的从动齿轮之间，且两个相邻的从动齿轮面向选齿环的一侧均设置有凸齿与所述啮齿配合，所述选齿环可沿第一转轴的轴向滑动。
采用该优选方案后，主动齿轮带动从动齿轮转动，由于从动齿轮与第一转轴通过轴承连接，因此当选齿环与从动齿轮不接触时，从动齿轮处于空转的状态。当选齿环一侧的啮齿与从动齿轮侧面的凸齿啮合时，从动齿轮将带动选齿环旋转，选齿环带动第一转轴旋转，从而带动轴流叶片旋转，为硐室通风。由于选齿环两侧的从动齿轮传动比不同，因此通过控制选齿环与不同的从动齿轮接触即可实现风速的调节。
优选的，所述调速机构还包括手轮和拨叉，所述手轮固定连接有第三转轴，所述第三转轴上设置有圆柱凸轮，所述圆柱凸轮沿圆周方向设置有呈波浪形的行程槽，所述拨叉一端设置有凸块，所述凸块与行程槽配合，拨叉另一端与选齿环转动连接。
采用该优选方案后，通过转动手轮即可使选齿环在第一转轴上滑动，使选齿环与不同传动比的齿轮组接触或者不与齿轮组接触，实现风速的调节，操作简便。
优选的，还包括底板、第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和第二侧板均固定于底板上，所述第一转轴、第二转轴和第三转轴的两端通过轴承分别与第一侧板和第二侧板连接，所述第二侧板上设置有数个定位孔，所述数个定位孔沿手轮的圆周均匀分布，所述手轮上设置有定位销，所述定位销与定位孔配合。
采用该优选方案后，不同的定位孔对应不同的风速，当转动手轮调整好风速后，将定位销插入对应的定位孔中，使手轮保持不动，防止由于振动的影响而导致选齿环与从动齿轮接触不良，影响传动。
优选的，所述定位销上套设有复位弹簧，所述复位弹簧位于手轮与第二侧板之间。
采用该优选方案后，复位弹簧可以使定位销始终保持顶紧第二侧板的状态，防止定位销从定位孔中脱落。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明将电力驱动和备用机械储能集成一体化，在正常条件和应急断电情况下均可工作，提高通风装置的环境适应能力。
2.本发明采用了机械调速装置，可以在无源情况下根据环境温度调节通风叶片转速，根据情况节省能源，可进一步节约储能设备空间大小。
3.本发明以机械结构为主，结构紧凑，因此该装置可靠性高，成本低廉，易于维护和长期储存。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明涡簧储能箱结构示意图；
图3是本发明变速轮系结构示意图；
图4是本发明选齿环结构示意图；
图5是本发明凸轮拨叉结构示意图。
图6是侧板I及档位孔示意图。
图7是凸轮行程布局示意图。
其中，1-轴流叶片，2-第一侧板，3-第一从动齿轮，4-第一选轮环，5-第二从动齿轮，6-第三从动齿轮，7-第二选齿环，8-第四从动齿轮，9-单向联轴器，10-第二侧板，11-底板，12-定位孔，13-电机，14-涡簧储能箱，15-中心轴，16-联轴器，17-增速箱，18-定位销，19-手轮，20-第三转轴，21-第四主动齿轮，22-第二圆柱凸轮，23-第二拨叉，24-第三主动齿轮，25-第二主动齿轮，26-第一圆柱凸轮，27-第一拨叉，28-第一主动齿轮，29-第一转轴，30-涡簧，31-棘轮，32-棘爪，33-限位杆，34-定轴，35-拨杆，36-第一行程槽，37-第二行程槽，38-第二转轴，39-第一凸块，40-第二凸块，41-第一安装孔，42-第二安装孔，43-第三安装孔。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合图1-7对本发明作详细说明。
一种机电多源输入可调速通风装置，包括底板11，底板11上设置有第一侧板2、第二侧板10、电机13、调速机构和涡簧储能箱14，所述电机13通过单向联轴器9连接有第一转轴29，所述第一转轴29连接有轴流叶片1，所述涡簧储能箱14的中心轴15通过联轴器16与增速箱17一端固定连接，增速箱17安装在第二侧板10的第三安装孔43处，增速箱17另一端通过联轴器与第二转轴38固定连接，第二转轴38的另一端通过轴承与第一侧板2转动连接。
本实施例中，所述涡簧储能箱14包括壳体和中心轴15，壳体内部设置有涡簧30，所述涡簧30的外环与壳体固定连接，涡簧30的内环与中心轴15固定连接，所述中心轴15外侧键连接有棘轮31，壳体上设置有限位杆33和定轴34，定轴34上连接有棘爪32互，所述棘轮31与棘爪32互相配合。所述棘爪32连接有拨杆35，所述拨杆35与限位杆33配合。
所述调速机构包括多个具有不同传动比的齿轮组，所述齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与第二转轴38固定连接，所述从动齿轮与第一转轴29通过轴承转动连接，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述第一转轴29上设置有传动比选择机构，所述传动比选择机构用于选择通过任一传动比的齿轮组向第一转轴29传动。
本实施例中，所述调速机构包括传动比依次减小的第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组和第四齿轮组，所述第一齿轮组包括互相啮合的第一主动齿轮28和第一从动齿轮3，所述第二齿轮组包括互相啮合的第二主动齿轮25和第二从动齿轮5，所述第三齿轮组包括互相啮合的第三主动齿轮24和第三从动齿轮6，所述第四齿轮组包括互相啮合的第四主动齿轮21和第四从动齿轮8。第一主动齿轮28、第二主动齿轮25、第三主动齿轮24和第四主动齿轮21与第二转轴3固定连接。第一从动齿轮3、第二从动齿轮5、第三从动齿轮6和第四从动齿轮8通过轴承与第一转轴29转动连接。
本实施例中，所述传动比选择机构包括第一选齿环4和第二选齿环7，所述第一选齿环4和第二选齿环7套设于第一转轴29外侧并与第一转轴29通过花键连接，且可沿第一转轴29的轴向滑动。如图3和图4所示，所述第一选齿环4和第二选齿环7的两侧设置有啮齿。第一选齿环4位于第一从动齿轮3和第二从动齿轮5之间，第一从动齿轮3和第二从动齿轮5面向第一选齿环4位于的一侧均设置有凸齿与所述啮齿配合。所述第二选齿环7位于第三从动齿轮6和第四从动齿轮8之间，第三从动齿轮6和第四从动齿轮8面向第二选齿环7的一侧设置有凸齿与所述啮齿配合。
本实施例中，所述调速机构还包括手轮19，所述手轮19固定连接有第三转轴20，所述第三转轴20上键连接有第一圆柱凸轮26和第二圆柱凸轮22，所述第一圆柱凸轮26和第二圆柱凸轮22沿圆周方向分别开设有呈波浪形的第一行程槽36和第二行程槽37。第一选齿环4和第二选齿环7分别与第一拨叉27和第二拨叉23的下端转动连接，第一拨叉27和第二拨叉23的上端分别设置有第一凸块39和第二凸块40，所述第一凸块39和第二凸块40分别与第一行程槽36和第二行程槽37配合。
手轮19上设有通孔，与定位销18配合，定位销18上穿设有复位弹簧，位于定位销18与手轮19之间。
如图6所示，本实施例中，所述第二侧板10上设置有第一安装孔41、第二安装孔42和第三安装孔43，分别用于第三转轴20、第一转轴29和第二转轴38的安装。在第一安装孔41的周围环形均匀设置有八个定位孔12，所述手轮19上设置有定位销18，所述定位销18与定位孔12配合。八个定位孔12分别对应四个风速档位和空挡，空挡间隔设置在四个档位之间。
本发明的工作过程和工作原理：
当避难硐室正常供电时，保持手轮19为空挡，此时，第一圆柱凸轮26和第二圆柱凸轮22分别通过第一行程槽36和第二行程槽37控制第一拨叉27和第二拨叉23的位置，第一拨叉27和第二拨叉23分别限制第一选齿环4和第二选齿环7不和任一从动齿轮啮合，第一转轴29和各轮系间不传递扭矩。同时通风电机13工作，电机轴逆时针旋转，单向联轴器9两端锁紧，带动第一转轴29逆时针旋转，将动力传至轴流叶片1，轴流叶片1旋转通风，保持避难硐室环境温度。此时，保持棘轮31棘爪32啮合，防止中心轴15旋转，使涡簧储能箱14保持储能状态。
当避难硐室断电时，避难人员拉出定位销18，旋转手轮19调整风机档位。档位调整过程为：以一档为例，第二圆柱凸轮22通过第二行程槽37控制第二拨叉23的位置，并带动第二选齿环7与第四从动齿轮8啮合，当定位销18进入一档定位时，第二选齿环7与第四从动齿轮8完全啮合。同时，第一圆柱凸轮26通过第一行程槽36控制第一拨叉27位置，保持第一选齿环4不和任一齿轮啮合，使第一转轴29仅与一档齿轮组（即第四齿轮组）传递扭矩。调整档位后，避难人员松开棘爪32，将涡簧30储存的机械能转化成中心轴15旋转的动能，经过增速箱17增速后传递给第二转轴38，第二转轴38仅通过一档齿轮组将动力传动至第一转轴29，第一转轴29带动轴流叶片1旋转通风，保持避难硐室环境温度。其他档位同理。此时，第一转轴29逆时针旋转，单向联轴器9两端脱离，不向通风电机13轴传递扭矩，同时通风电机13断电不工作。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
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