CN102777652A - 民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，含储能关阀模块的电磁线圈组件通过封闭式永磁锁组件，与阀体连接，阀体内装有可移动组件，含储能关阀模块电磁线圈组件包括储能关阀模块和电磁线圈，两者通过一电缆连接构成一体；储能关阀模块设有冗余控制电路，通过电缆与报警器连接，储能关阀模块由报警器供电并储能，当接收报警器的关阀信号/断电时，储能关阀模块的冗余控制电路自动释放已储存的电能至电磁线圈中，使电磁线圈产生定向磁力，解开永磁锁，释放弹簧力，弹簧力推动可移动组件，密封阀瓣使阀门关闭，只能手动开启阀门。本发明的优点在于利用非导磁金属材料制成的封闭式永磁锁组件作为阀盖，并借助密封组件与阀体气密连接，彻底杜绝了液体或杂质从阀体外部进入永磁锁芯的可能性，提高永磁锁的可靠性。

Description

民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀

技术领域

本发明涉及一种用于城镇燃气管道的与家用燃气报警器联动的民用级电磁式燃气紧急切断阀，特别涉及一种利用本发明的含储能关阀模块的电磁线圈装置、封闭式永磁锁组件和可移动组件及相应的密封组件，组成一种更安全、更可靠性的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀。

背景技术

目前民用电磁式燃气紧急切断阀的关阀控制电路均由家用燃气报警器提供的非标单回路控制电路，功能的安全等级低(A级)，另外，阀门结构的安全性和可靠性也较低，例如电磁线圈与永磁锁的整体塑封结构，存在着用非金属材料隔离大气和不能无泄漏更换电磁线圈等缺陷，再加上该结构的永磁锁芯的中心有一小孔，手动拉杆从阀体的进气腔室穿出，并通过该小孔延伸到外面，一旦密封失效，即使关阀也不能阻止拉杆部位的漏气，另外，一旦液体或粉尘从拉杆部位进入，永磁锁吸合端面极易被污染，甚至锈蚀，会严重影响永磁锁的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种更安全、更可靠性的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其是含储能关阀模块的电磁线圈组件通过封闭式永磁锁组件，与阀体连接，阀体内装有可移动组件，含储能关阀模块电磁线圈组件包括储能关阀模块和电磁线圈，两者通过一电缆连接构成一体；储能关阀模块设有冗余控制电路，通过电缆与家用燃气报警器或其他安全装置连接，储能关阀模块由报警器供电并储能，当接收报警器的关阀信号/断电时，储能关阀模块的冗余控制电路自动释放已储存的电能至电磁线圈中，使电磁线圈产生定向磁力，解开永磁锁，释放弹簧力，弹簧力推动可移动组件，密封阀瓣使阀门关闭，只能手动开启阀门。

所述可移动组件是，一导体芯轴下端与隔磁连杆螺接，并套入密封帽，隔磁连杆下端与密封阀瓣上端面螺接，密封阀瓣上置有弹簧，弹簧一端嵌进密封阀瓣凸台上限位，另一端与封闭式永磁锁组件密连接并限位，密封阀瓣下端密封面与手动拉杆螺接，手动拉杆从阀体出气腔室穿出后螺接手柄。

所述密封阀瓣与阀门的密封面有一环形凹面，凹面注有橡胶，形成一环形密封橡胶垫，密封面中心有凸起的柱体，柱体端部有内螺纹，密封面背面有环形凸台，以便与弹簧套合。

所述弹簧为锥形弹簧或圆柱形弹簧。

所述封闭式永磁锁组件是一过渡连接器，连接器的顶部是圆柱体，与电磁线圈上的圆筒形金属骨架匹配嵌合，卡接和拆分；连接器底部有外螺纹，通过密封圈与阀体气密连接。

所述封闭式永磁锁组件的结构是在一圆筒形半封闭腔体内，装有导磁锁芯，锁芯下端面有凸柱、一环形永磁体套合于该凸柱上，环形永磁体下面有匹配压环，用螺母与半封闭腔体下端螺接并压紧压环，形成封闭式永磁锁结构。

所述圆筒形半封闭腔体、匹配压环和锁紧螺母是由非导磁的金属材料制成。

所述手动拉杆从阀体出气腔室穿出，通过拉杆密封组件密封，再用底部密封连接器与阀体密封，便于维修。

所述手动拉杆与阀杆密封组件之间的连接部位是单点支撑结构，使密封阀瓣在阀体内处浮动状态，适用于弹簧将密封阀瓣密封面均匀地压在截止口上，使阀门的关闭是气密的。

所述手动拉杆末端与一手柄嵌合，手柄外套有一防护盖，用手向上推动手柄，能手动开启阀门。所述防护盖为透明或不透明的，并且可加锁，用钥匙开锁后，才能打开防护盖。

所述隔磁连杆、密封阀瓣、手动拉杆和底盖密封连接器都是由非导磁的金属材料制成。

所述储能关阀模块为一塑封盒体结构，内装有控制电路板，并用灌封胶浇封，控制电路与电磁线圈中的线圈连接；所述电磁线圈，是在一U形金属骨架上套一已绕制好的电磁线圈，一金属档板置于线圈的顶部，并与金属骨架嵌合，电磁线圈的电极与引出电缆连接后套入线圈外壳的模具内，注塑成为防爆电磁线圈，其中U形金属骨架与所述封闭式永磁锁组件上端的圆柱体结构匹配嵌合。

所述储能关阀模块，是在一盒体内插入电路板，盒体左右两侧用电缆引出，正确接线后，用电子灌封胶浇封电路板后再用盖子将盒体上部密封成型。

所述储能关阀模块内的控制电路为二冗余的，设有电容储能电路、电磁线圈驱动电路、断电关阀检测电路和无源开关量关阀信号检测电路。

本发明的含储能关阀模块的电磁线圈组件是一种低成本低功耗且简单可靠的二冗余储能关阀控制电路，储能关阀模块电路与电磁线圈构成二冗余闭环控制电路，正常供电时向电容充电储能，当断电时和/或接收到无源开关量闭合信号时，自动释放已储存的电能到电磁线圈中，使电磁线圈产生足够的定向磁力解开永磁锁，释放弹簧力使阀门关闭。

本发明的优越功效在于：

1）本发明的创新点在于利用不导磁金属材料制成的封闭式永磁锁组件作为阀盖，并借助密封组件与阀体气密连接，彻底杜绝了液体或杂质从阀体外部进入永磁锁芯的可能性；

2）本发明的创新点在于导磁芯轴（锁舌），采用密封帽隔离，有效阻止了液体或杂质从阀体内部进入，显著提高永磁锁的可靠性；

3）本发明的创新点在于电磁回路与永磁回路在结构上可相互嵌合和拆分，且不影响阀门的气密性，在功能上电磁回路可通过储能关阀模块瞬时释放给电磁线圈的电能，产生瞬时定向排斥磁力，断开永磁回路，实现解锁；

4）本发明的创新点在于电路上将储能关阀模块电路与电磁线圈构成二冗余闭环控制电路，电路功能可实现断电自动关阀功能/接收到外部关阀信号（如无源开关量闭合信号）自动关阀功能；结构上使储能关阀模块组件和电磁线圈成为模块化防爆结构并通过引出电缆连为一体，因此，从控制电路和结构二方面都提高了阀门切断功能的安全等级；

5）本发明的创新点在手动拉杆的密封连接结构可使整体密封阀瓣处于单点支撑的浮动状态，可确保弹簧将阀瓣密封面压在截止口上时，压力是均匀的，这有利于阀门关闭的气密性；

6）本发明的创新点在手动拉杆从阀体出气腔室的底部引出，减少了进气腔室的可能的泄漏点，提高了阀门在关闭状态的安全性；

7）本发明的创新点在手动拉杆与阀体之间的密封结构，底盖密封连接器设置在阀体底部的外面，既可封闭密封组件，使拉杆与阀体间气密，又可再组合连接其它的功能结构件，例如手柄防护盖、阀门的位置开关组件等；

8）本发明的储能关阀模块允许DC9～24V的电源电压，且功耗不大于1W，这使得现有的燃气报警器均可为该阀门提供电源，本发明的阀门与家用燃气报警器配套使用，可提高切断功能的安全性和可靠性，更符合城镇居住建筑内燃气管道紧急切断的安全要求，且寿命更长。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明可移动组件的结构示意图；

图3是本发明的电路原理框图；

图中标号说明

1—含储能关阀模块的电磁线圈组件；

101—储能关阀模块；               102—电磁线圈；

2—封闭式永磁锁组件；

3—可移动组件；

301—导磁芯轴；                    302—隔磁连杆；

303—密封阀瓣；                    304—手动拉杆；

305—手柄；                        S-电缆

4—密封帽；                        5—弹簧；

6—O型密封圈组件；                 7—阀体；

8—拉杆密封组件；                  9—底盖密封连接器；

10—防护盖；                       11—阀门组件。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提供了一种民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其是含储能关阀模块的电磁线圈组件1通过封闭式永磁锁组件2，与阀体7连接，阀体7内装有可移动组件3，含储能关阀模块电磁线圈组件1包括防爆储能关阀模块101和防爆电磁线圈102，两者通过一电缆S连接构成一体；防爆储能关阀模块101设有冗余控制电路，通过电缆与家用燃气报警器连接，储能关阀模块101由报警器供电并储能，当接收报警器的关阀信号/断电时，防爆储能关阀模块101的冗余控制电路自动释放已储存的电能至防爆电磁线圈102中，使防爆电磁线圈102产生定向磁力，解开永磁锁，释放弹簧力，弹簧力推动可移动组件3，密封阀瓣303使阀门关闭，只能手动开启阀门。

如图2所示，所述可移动组件3是，一导体芯轴301下端与隔磁连杆302螺接，并套入密封帽4，隔磁连杆302下端与密封阀瓣303上端面螺接，密封阀瓣303上置有弹簧5，弹簧5一端嵌进密封阀瓣303凸台上限位，另一端与封闭式永磁锁组件2密连接并限位，密封阀瓣303下端密封面与手动拉杆304螺接，手动拉杆304从阀体7出气腔室穿出后螺接手柄305。

所述密封阀瓣303与阀门的密封面有一环形凹面，凹面注有橡胶，形成一环形密封橡胶垫，密封面中心有凸起的柱体，柱体端部有内螺纹，密封面背面有环形凸台，以便与弹簧5套合。

所述弹簧5为锥形弹簧。

所述封闭式永磁锁组件2是一过渡连接器，连接器的顶部是圆柱体，与电磁线圈102上的圆筒形金属骨架卡接，能拆分；连接器底部有内螺纹，通过O型密封圈组件6与阀体7密封连接。

所述封闭式永磁锁组件2的结构是在一圆筒形半封闭腔体内，装有导磁锁芯，锁芯下端面有凸柱、一环形永磁体套合于该凸柱上，环形永磁体下面有匹配压环，用螺母与半封闭腔体下端螺接并压紧压环，形成封闭式永磁锁结构。

所述圆筒形半封闭腔体、匹配压环和锁紧螺母是由非导磁的金属材料制成。

所述手动拉杆304从阀体7出气腔室穿出，通过拉杆密封组件8密封，再用底部密封连接器9与阀体7密封，便于维修。

所述手动拉杆304与阀杆密封组件8之间的连接部位是单点支撑结构，使密封阀瓣303在阀体7内处浮动状态，适用于弹簧5将密封阀瓣303密封面均匀地压在截止口上，使阀门的关闭是气密的。

所述手动拉杆304末端与一手柄305嵌合，手柄305外套有一防护盖10，用手向上顶压手柄，能手动开启阀门。所述防护盖10为透明或不透明的，并且可加锁，用钥匙开锁后，才能打开防护盖10。

所述隔磁连杆、密封阀瓣303、手动拉杆304和底盖密封连接器9都是由非导磁的金属材料制成。

所述防爆储能关阀模块101为一塑封盒体结构，内装有控制电路板和引出电缆S，用电子灌封胶浇封形成防爆储能关阀模块101，其中控制电路上的引出电缆的一端与防爆电磁线圈102中的线圈连接，另一端与报警器连接；所述防爆电磁线圈102，是在一U形金属骨架上套一已绕制好的电磁线圈，一金属档板置于线圈的顶部，并与金属骨架嵌合，电磁线圈的电极与引出电缆S连接后套入线圈外壳的模具内，注塑成为防爆电磁线圈，其中U形金属骨架与所述封闭式永磁锁组件2上端的圆柱体结构匹配嵌合。

所述储能关阀模块101，是在一盒体内插入电路板，盒体左右两侧用电缆S引出，盒体上部用盖子密封后注塑一体成型的。

所述储能关阀模块101内的控制电路设有电容储能电路、电磁线圈驱动电路、断电关阀检测电路和无源开关量关阀信号检测电路。

如图3所示，本发明的含储能关阀模块的电磁线圈组件1是一种低成本低功耗且简单可靠的二冗余储能关阀控制电路，储能关阀模块电路与电磁线圈构成二冗余闭环控制电路，正常供电时向电容充电储能，当断电时和/或接收到无源开关量闭合信号时，自动释放已储存的电能到电磁线圈中，使电磁线圈产生足够的定向解锁关阀磁力。

所述电容储能电路，电储能电容C₂和稳压二极管V₉并联后连接限流电阻R₂，限流电阻R₂与二极管V₅负极连接，V₅的正极与直流电源正极连接，储能电容的正极为输出端，与电磁线圈驱动电路的继电器常开触点一端连接。

所述电磁线圈驱动电路，电容C₁和稳压二极管V₃并联后串联一电阻R₁，R₁与二极管V₄负极连接，V₄正极连接电源正极，稳压二极管负极通过电阻R₅与三极管V₁基极的延时电路连接，三极管集电极串接继电器线圈，继电器触点通过二极管V₆与电磁线圈连接。 

所述断电关阀检测电路，由一NPN三极管V₂的基极连接一稳压管V₇的正极，稳压管V₇的负极连接电阻R₃，电阻R₃连接直流电源正极，V₂基连接一电阻接地，三极管V₂的集电极为输出端，与电磁线圈驱动电路的延迟电路连接。

所述无源开关量关阀检测电路，由一NPN三极管V₂的基极连接至稳压管V₇正极，V₇负极经电阻R₃与直流电源正极连接，稳压管V₇负极与二极管V₈正极连接，V₈负极与关阀信号K₃连接，二极管V₂的集电极为输出端，与电磁线圈驱动电路的延时电路连接。

下面对本发明的安装过程作进一步说明：

本发明先依次将导磁芯轴301、隔磁连杆302、密封阀瓣303、手动拉杆304和手柄305相互螺纹连接，形成可移动组件3，再从导磁芯轴301的上端套入弹簧5和密封帽4，将弹簧5的一端卡在密封阀瓣303的凸台的边缘上限位，另一端卡在封闭式永磁锁组件2下部的相应结构上限位，推动手柄305压缩弹簧5，将可移动组件3推入永磁锁组件2中至锁芯位置并锁定住，取下手柄305，形成一个组件，再将该组件与已装好O型密封圈组件6的阀体7进行装配，先将该组件的手动拉杆304从阀体7的出气腔室底部的中心孔穿出，再利用永磁锁组件2的螺纹结构与阀体7的相应结构螺纹连接，压紧O型密封圈组件6至气密，然后，装上拉杆密封组件8，用底盖密封连接器9封闭并压紧，使拉杆304与阀体7气密，再装上手柄305和手柄防护盖10，形成一个无电磁线圈的阀门组件11，最后，将含储能关阀模块的电磁线圈1卡合在无电磁线圈的阀门组件11上，构成含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，含储能关阀模块的电磁线圈1和无电磁线圈的阀门组件11的卡合是利用防爆电磁线圈102和封闭式永磁锁组件2上的相互匹配的嵌合和固定结构实现的。该阀门的防爆储能关阀模块101的引出电缆1适用于连接燃气报警器，报警器通过该引出电缆给储能关阀模块101供电和提供关阀信号（如无源开关量闭合信号），储能关阀模块101在供电条件下，进行充电储能，当接收到无源开关量闭合信号时或/和断电信号时，自动释放已储存的电能到电磁线圈102中，使电磁线圈瞬时产生一个定向的排斥磁力，该磁力可断开永磁锁组件2的永磁回路——解锁，释放弹簧力，解锁后的可移动组件3将处于单点支撑的浮动状态，在限位弹簧5的弹簧力作用使单点支撑的浮动状态的阀瓣303的密封面下快速且均匀的压在截止口上，完成阀门关闭并气密，已关闭的阀门，只能在打开手柄防护盖10后方可手动开启。

所述密封阀瓣303由非导磁金属材料制成，其密封面有一环形凹面，采用专用模具和工艺在该凹面内注入适量橡胶后形成一带环形密封橡胶垫的整体密封阀瓣，密封面的中心部位有一突起的金属圆柱形结构，可与手动拉杆304的一端螺接，密封面的背面有一圆柱形凸台结构，其外径与弹簧5的一端的内径相匹配，凸台中心有一螺纹结构，可与隔磁栏杆302连接。

所述的导磁芯轴301的上端无任何连接件，只用作永磁锁吸合面，可与封闭式永磁锁组件2内的锁芯吸合并锁住，导磁芯轴301的下端面与一不导磁金属制成的隔磁连杆302螺接，套入密封帽4和弹簧5后，隔磁连杆302的另一端与密封阀瓣303螺纹连接。

所述的密封帽4的结构和尺寸适合密封隔离导磁芯轴301，可阻止液体或杂质的进入和金属杂质吸附在导磁芯轴301上。

所述手动拉杆304的一端与密封阀瓣303连接，另一端从阀体7的出气腔室的底部穿出，密封组件8装在阀体外部的适合结构中，通过底盖密封连接器9使拉杆304与阀体7气密，且便于维修更换，穿出阀体的拉杆304的顶端与手柄305连接，用于手动开关阀门。

所述手动拉杆304的一端与手柄305螺接，手柄305外有一手柄防护盖10。

所述手柄防护盖10是透明的，也可以是不透明的。

所述手柄防护盖10可设有加锁或铅封的结构，防止非授权者手动开阀。

所述手动拉杆304与阀体7的气密连接部位是一个支撑点结构，使连接在拉杆304上的密封阀瓣303可处于单点支撑的浮动状态，这适合于弹簧5将密封阀瓣303的密封面均匀的压在截止口上，保证阀门的关闭是气密的。

所述弹簧5一端被封闭式永磁锁组件2的相应结构限位，另一端压在密封阀瓣303上并被密封阀瓣303上面的一圆柱形的凸台边缘结构限位。

所述弹簧5由耐腐蚀金属材料制成，其形状是锥形的，也可以是圆柱形的。

所述一种含储能关阀模块的电磁线圈1由引出电缆将防爆储能关阀模块101和防爆电磁线圈102连成一体。

所述防爆电磁线圈102的结构中有一中心轴向空心圆柱体结构，可与封闭式永磁锁组件2的一凸起的圆柱体结构匹配卡合和拆分。

所述防爆储能关阀模块101的电路与电磁线圈构成二冗余闭环控制电路，电路包括冗余电路、电容储能电路、电磁线圈驱动电路、断电关阀信号检测电路和无源开关量关阀信号检测电路。该电路正常供电时，进行充电储能，当接收到无源开关量闭合信号和/或断电时，自动释放已储存的电能到电磁线圈中，使电磁线圈产生足够的定向解锁磁力。

所述含储能关阀模块的电磁线圈1有一引出电缆可与报警器连接，电缆线包括：电源线、关阀信号线或/和反馈信号线等。当只需要断电关阀功能时，则引出电缆只要2根线，与家用燃气报警器提供的DC9～24V电源线连接，储能关阀模块功耗低（小于1w）；当只需要接收无源开关量闭合信号关阀功能，而不需要断电关阀功能时，或者二种关阀功能都需要时，则引出电缆至少要3根线，其中2根接报警器提供的电源线、1根接报警器输出的无源开关量关阀信号线。切断功能的选择可在储能关阀模块电路上设置选择开关实现。

Claims (10)

1.一种民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其特征在于：含储能关阀模块的电磁线圈组件通过封闭式永磁锁组件，与阀体连接，阀体内装有可移动组件，含储能关阀模块电磁线圈组件包括储能关阀模块和电磁线圈，两者通过一电缆连接构成一体；储能关阀模块设有冗余控制电路，通过电缆与报警器连接，储能关阀模块由报警器供电并储能，当接收报警器的关阀信号/断电时，储能关阀模块的冗余控制电路自动释放已储存的电能至电磁线圈中，使电磁线圈产生定向磁力，解开永磁锁，释放弹簧力，弹簧力推动可移动组件，密封阀瓣使阀门关闭，只能手动开启阀门。

2.根据权利要求1所述的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其特征在于：所述可移动组件是，一导体芯轴下端与隔磁连杆螺接，并套入密封帽，隔磁连杆下端与密封阀瓣上端面螺接，密封阀瓣上置有弹簧，弹簧一端嵌进密封阀瓣凸台上限位，另一端与封闭式永磁锁组件密连接并限位，密封阀瓣下端密封面与手动拉杆螺接，手动拉杆从阀体出气腔室穿出后螺接手柄。

3.根据权利要求2所述的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其特征在于：所述密封阀瓣与阀门的密封面有一环形凹面，凹面注有橡胶，形成一环形密封橡胶垫，密封面中心有凸起的柱体，柱体端部有内螺纹，密封面背面有环形凸台，以便与弹簧套合。

4.根据权利要求2或3所述的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其特征在于：所述弹簧为锥形弹簧或圆柱形弹簧。

5.根据权利要求1所述的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其特征在于：所述封闭式永磁锁组件的顶部是圆柱体，与电磁线圈上的圆筒形金属骨架匹配嵌合，卡接和拆分；所述封闭式永磁锁组件底部有外螺纹，通过密封圈与阀体气密连接。

6.根据权利要求1所述的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其特征在于：所述手动拉杆从阀体出气腔室穿出，通过拉杆密封组件密封，再用底部密封连接器与阀体密封。

7.根据权利要求5所述的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其特征在于：所述手动拉杆与阀杆密封组件之间的连接部位是单点支撑结构，使密封阀瓣在阀体内处浮动状态。

8.根据权利要求7所述的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其特征在于：所述手动拉杆末端与一手柄嵌合，手柄外套有一防护盖，用手向上推动手柄，能手动开启阀门。

9.根据权利要求1所述的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其特征在于：所述储能关阀模块为一塑封盒体结构，内装有控制电路板，并用灌封胶浇封，控制电路与电磁线圈中的线圈连接；所述电磁线圈，是在一U形金属骨架上套一已绕制好的电磁线圈，一金属档板置于线圈的顶部，并与金属骨架嵌合，电磁线圈的电极与引出电缆连接后套入线圈外壳的模具内，注塑成为防爆电磁线圈，其中U形金属骨架与所述封闭式永磁锁组件上端的圆柱体结构匹配嵌合。

10.按权利要求1所述的民用级含储能关阀模块的电磁式燃气紧急切断阀，其特征在于，所述储能关阀模块内的控制电路为二冗余的，设有电容储能电路、电磁线圈驱动电路、断电关阀检测电路和无源开关量关阀信号检测电路。

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