一种自动气压平衡装置

技术领域

本发明属于家电技术领域，具体涉及一种自动气压平衡装置。

背景技术

现代家电产品中，存在大量密闭腔体、柜体，打开时因受到气压的作用而比较费力。冰箱是一个典型的例子，其密闭性好，门体较大，且内外存在一定的温度差，气压作用明显。为了便于冰箱门体的开启，在冰箱柜体上设置贯穿的气压平衡结构是可行的方式之一，其通过将冰箱柜体内外连通而消除气压差。但是在实践过程中发现，气压平衡结构内如果开孔过大，会对冰箱内的温度和湿度造成较大影响，也会增加能耗，气压平衡结构内如果开孔过小，开门时气流的流通阻力大，仍然会导致开门阻力较大而影响用户体验。

发明内容

本发明提供一种自动气压平衡装置，以克服现有技术中存在的问题。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种自动气压平衡装置，包括壳体、齿轮环、螺杆、第一电机、蜗杆、第二电机、连接套。齿轮环可旋转卡设于壳体内，齿轮环外侧设有蜗齿，内侧设有螺纹；螺杆轴向穿设于齿轮环内，并与齿轮环内侧的螺纹啮合。第一电机固定于壳体内，并驱动蜗杆旋转；蜗杆与齿轮环外侧的蜗齿啮合。第二电机固定于壳体内，并驱动连接套旋转；连接套轴向嵌设于螺杆中；连接套与螺杆之间不可以周向相对运动，但可以轴向滑动。螺杆内沿轴向贯穿设有一组气道；壳体至少有一侧与螺杆的端面相靠，记为第一侧面；第一侧面内贯穿设有一组第一气孔；第一气孔与气道的位置一一对应；壳体上与第一侧面相对的一面记为第二侧面；第二侧面内贯穿设有一组第二气孔。气压平衡装置通过控制气道与第一气孔之间的不同位置关系，错开压紧或对准，实现气压的间歇性平衡。该气压平衡装置规避了传统气压平衡装置长期开启的工作方式，有效解决了内环境的稳定性、能耗和气阻之间的矛盾。

进一步地，齿轮环外侧沿周向开设有定位凹槽；壳体内壁设有与定位凹槽配合的凸缘；齿轮环通过定位凹槽与凸缘之间的配合实现可旋转卡设于壳体内。

进一步地，连接套的整体呈圆柱形，侧面设有至少一个凸起的凸块；螺杆中央开设有与连接套截面相同的轴孔；连接套嵌入轴孔。因此，连接套与螺杆之间不可以周向相对运动，但可以轴向滑动。

优选地，蜗杆套设于第一电机的输出轴上；连接套设于第二电机的输出轴上。

进一步地，气道围绕螺杆的旋转中心线呈环形阵列分布；气道优选有八个。

进一步地，还包括密封垫片；密封垫片上设有一组与气道位置对应的贯穿孔；密封垫片位于第一侧面和螺杆之间，贴设于螺杆上或贴设于第一侧面上。密封垫片优选为橡胶垫片。设置密封垫片可提高密封性能。

进一步地，还包括PCB电路板、气压传感器、角位移传感器；气压传感器、角位移传感器、第一电机、第二电机均与PCB电路板电性连接；气压传感器监测第一侧面两侧的气压差；角位移传感器监测螺杆的角度。以冰箱柜体内外气压平衡的应用为例，该气压平衡装置安装在柜体上，连接柜体内外两侧，因此第一侧面两侧的气压差即为柜体内外两侧的气压差。气压传感器可以固定在壳体上也可以根据实际需要进行布置，气压传感器检测柜体两侧气压的差值反馈给PCB电路板。

进一步地，角位移传感器包括磁体和霍尔元件；磁体固定于螺杆上；PCB电路板固定于壳体内，并与磁体位置相对，PCB电路板上集成有霍尔元件。霍尔元件与磁体相对位置的不同，引起霍尔元件受到的磁场不同并产生相应的信号。因此，通过磁体与霍尔元件的配合可以方便地判断螺杆的旋转角度。

进一步地，上述自动气压平衡装置的工作方法如下：

（S1）PCB电路板接收到开启指令信号。开启指令信号的发出可以根据实际的应用场景进行设置，包括但不限于以下方式：可以人为操作触摸屏上的操控界面发出，也可以人为操作按钮发出，也可以设定程序满足一定条件时由程序发出。

（S2）第一电机旋转带动齿轮环旋转，使螺杆离开第一侧面。

（S3）PCB电路板接收到第一电机旋转的信号，控制第二电机旋转。

（S4）第二电机旋转带动螺杆旋转，角位移传感器检测到螺杆旋转至指定位置，此时气道与第一气孔位置对准；PCB电路板接收到角位移传感器的信号，控制第二电机停止旋转。

（S5）气体穿过第二气孔、气道和第一气孔实现气压平衡；气压传感器检测到气压平衡，将信号传送给PCB电路板，PCB电路板发出下一步工作指示的信号。下一步工作指示的信号根据实际的应用场景进行设置，包括但不限于以下方式：可以通过声音或人机交互界面提示操作者人为进行操作，也可以将信号发送给执行器由执行器执行某种操作。

（S6）PCB电路板接收到气压传感器的气压平衡信号后，向第一电机和第二电机发送复位信号，第一电机和第二电机反向旋转使螺杆复位；复位后第一气孔与气道的完全相互错开，且第一侧面与螺杆相互压紧。

有益效果：根据以上技术方案可知，本发明提供的自动气压平衡装置具有以下优点：发明提供的自动气压平衡装置，只在需要开门之前的瞬间实现内外气压平衡，而传统平衡装置普遍是长期使柜体处于气压平衡状态。应用于冰箱时，本发明能够实现开门前的瞬间使冰箱内外气压平衡，保证开门省力方便，而不开门时，内外隔绝不透气，保证冰箱内温湿度不受外界环境影响。另外，本发明提供的自动气压平衡装置，其气流通路顺直，具有气流流量大气阻小的特点，优于现有技术中气流被部分分流的状况。

附图说明

图1和2为本发明的立体示意图；

图3、4、7为本发明的内部结构示意图；

图5为齿轮环的立体示意图；

图6为本发明的剖视图；

图8为图7中X区域的局部放大图。

图中，壳体1、齿轮环2、螺杆3、第一电机4、蜗杆5、第二电机6、连接套7、密封垫片8、气道31、第一侧面11、第一气孔12、第二侧面13、第二气孔14、定位凹槽21、凸缘15、凸块71、轴孔32、PCB电路板91、磁体92、霍尔元件93。

具体实施方式

下面通过具体实施例，进一步阐明本发明，实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。

实施例1

一种自动气压平衡装置，如图1至6所示，包括壳体1、齿轮环2、螺杆3、第一电机4、蜗杆5、第二电机6、连接套7。齿轮环2可旋转卡设于壳体1内，齿轮环2外侧设有蜗齿，内侧设有螺纹；螺杆3轴向穿设于齿轮环2内，并与齿轮环2内侧的螺纹啮合。第一电机4固定于壳体1内，并驱动蜗杆5旋转；蜗杆5与齿轮环2外侧的蜗齿啮合。第二电机6固定于壳体1内，并驱动连接套7旋转；连接套7轴向嵌设于螺杆3中；连接套7与螺杆3之间不可以周向相对运动，但可以轴向滑动。螺杆3内沿轴向贯穿设有一组气道31；壳体1至少有一侧与螺杆3的端面相靠，记为第一侧面11；第一侧面11内贯穿设有一组第一气孔12；第一气孔12与气道31的位置一一对应；壳体1上与第一侧面11相对的一面记为第二侧面13；第二侧面13内贯穿设有一组第二气孔14。

本实施例中，齿轮环2外侧沿周向开设有定位凹槽21；壳体1内壁设有与定位凹槽21配合的凸缘15；齿轮环2通过定位凹槽21与凸缘15之间的配合实现可旋转卡设于壳体1内。

本实施例中，连接套7的整体呈圆柱形，侧面设有一个凸起的凸块71；螺杆3中央开设有与连接套7截面相同的轴孔32；连接套7嵌入轴孔32。

本实施例中，蜗杆5套设于第一电机4的输出轴上；连接套7设于第二电机6的输出轴上。

本实施例中，气道31围绕螺杆3的旋转中心线呈环形阵列分布。

本实施例中，还包括密封垫片8；密封垫片8上设有一组与气道31位置对应的贯穿孔；密封垫片8位于第一侧面11和螺杆3之间，且贴设于螺杆3上。

实施例2

一种自动气压平衡装置，如图1、2、3、5、6、7、8所示，包括壳体1、齿轮环2、螺杆3、第一电机4、蜗杆5、第二电机6、连接套7。齿轮环2可旋转卡设于壳体1内，齿轮环2外侧设有蜗齿，内侧设有螺纹；螺杆3轴向穿设于齿轮环2内，并与齿轮环2内侧的螺纹啮合。第一电机4固定于壳体1内，并驱动蜗杆5旋转；蜗杆5与齿轮环2外侧的蜗齿啮合。第二电机6固定于壳体1内，并驱动连接套7旋转；连接套7轴向嵌设于螺杆3中；连接套7与螺杆3之间不可以周向相对运动，但可以轴向滑动。螺杆3内沿轴向贯穿设有一组气道31；壳体1至少有一侧与螺杆3的端面相靠，记为第一侧面11；第一侧面11内贯穿设有一组第一气孔12；第一气孔12与气道31的位置一一对应；壳体1上与第一侧面11相对的一面记为第二侧面13；第二侧面13内贯穿设有一组第二气孔14。

本实施例中，齿轮环2外侧沿周向开设有定位凹槽21；壳体1内壁设有与定位凹槽21配合的凸缘15；齿轮环2通过定位凹槽21与凸缘15之间的配合实现可旋转卡设于壳体1内。

本实施例中，连接套7的整体呈圆柱形，侧面设有一个凸起的凸块71；螺杆3中央开设有与连接套7截面相同的轴孔32；连接套7嵌入轴孔32。

本实施例中，蜗杆5套设于第一电机4的输出轴上；连接套7设于第二电机6的输出轴上。

本实施例中，气道31围绕螺杆3的旋转中心线呈环形阵列分布。

本实施例中，还包括密封垫片8；密封垫片8上设有一组与气道31位置对应的贯穿孔；密封垫片8位于第一侧面11和螺杆3之间，且贴设于螺杆3上。

本实施例中，密封垫片8为橡胶垫片。

本实施例中，还包括PCB电路板91、气压传感器、角位移传感器；气压传感器、角位移传感器、第一电机4、第二电机6均与PCB电路板91电性连接；气压传感器监测第一侧面11两侧的气压差；角位移传感器监测螺杆3的角度。

本实施例中，角位移传感器包括磁体92和霍尔元件93；磁体92固定于螺杆3上；PCB电路板91固定于壳体1内，并与磁体92位置相对，PCB电路板91上集成有霍尔元件93。

本实施例提供的自动气压平衡装置的工作方法，包括以下步骤：

（S1）PCB电路板91接收到开启指令信号；

（S2）第一电机4旋转带动齿轮环2旋转，使螺杆3离开第一侧面11；

（S3）PCB电路板91接收到第一电机4旋转的信号，控制第二电机6旋转；

（S4）第二电机6旋转带动螺杆3旋转，角位移传感器检测到螺杆3旋转至指定位置，此时气道31与第一气孔12位置对准；PCB电路板91接收到角位移传感器的信号，控制第二电机6停止旋转；

（S5）气体穿过第二气孔14、气道31和第一气孔12实现气压平衡；气压传感器检测到气压平衡，将信号传送给PCB电路板91，PCB电路板91发出下一步工作指示的信号；

（S6）PCB电路板91接收到气压传感器的气压平衡信号后，向第一电机4和第二电机6发送复位信号，第一电机4和第二电机6反向旋转使螺杆3复位；复位后第一气孔12与气道31的完全相互错开，且第一侧面11与螺杆3相互压紧。

以上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，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。