CN109340448A - 一种燃气安全阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气安全阀装置，涉及燃气安全技术领域，包括安全阀本体、进气通道和设置在进气通道上的电机阀，还包括与进气通道连通的超声波通道；设置在超声波通道上的超声波换能器A和超声波换能器B；超声波模块，用于根据超声波换能器A和超声波换能器B检测到的数据计算燃气瞬时流量；设置在进气通道上的压力检测传感器，用于将检测到超声波通道压力数据并传输给中心控制板；中心控制板，用于根据燃气瞬时流量或压力值判断是否打开或关闭电机阀；供电电池，用于为安全阀本体上各器件提供电能。本发明通过压力检测传感器对超声波管道压力进行采集、基于超声波换能器对超声波管道内的瞬时流量进行计算，从而控制电机阀的开启和关闭。

Description

一种燃气安全阀装置

技术领域

本发明涉及燃气安全技术领域，具体涉及一种燃气安全阀装置。

背景技术

目前，由于入户的燃气管道均是通过调压设备将输送管道的燃气压力进行调压到一定压力范围再输送给用户，而有时候由于调压设备的工作异常，或者正在调试调压，以及停气后导致的压力短时间欠压或者过压等，当用户管道出现欠压或者过压，均容易导致燃气安全事故。另外，由于燃气表后端球阀到燃气灶之间的连接大多数是软管或者波纹管等，如果是使用软管，其使用寿命较短，且容易被老鼠等外界力量损坏，导致管道燃气泄漏从而发生安全事故。因此，为了避免此类现象发生，现在市面上安装在家庭低压燃气管道用于检测燃气管道压力超压、欠压以及过流等装置大多数是使用机械原理设计而成，如：燃气自闭阀，燃气安全阀等。

然而，通过纯机械式结构对压力进行判断，存在压力判断不精确、生产一致性差的问题，例如：目前的机械式自闭阀由于是机械加工的，而机械加工本来的误差就有随机性，这样的生产误差就会导致生产出来的一致性不如电子类的一致性好。并且，这类装置所具备的过流及微小流量泄漏检测功能也不是真正意义对流量的检测，而是通过流量的大小所产生的压差来判断是否过流，所以，根本意义上这类装置只具备基本的压力检测功能，不具备真正意义的微小流量和过流检测功能。同时，该类装置由于是纯机械式结构，不具备人机互动的功能，当用户外出忘记关闭家里燃气阀门时，也无法通过其他方式主动关闭阀门。因此，这类装置功能单一，不适应全部用户场景，无法全面监视燃气管道的安全，具备较多缺陷。

发明内容

本发明的目的在于：为解决现有燃气阀无法全面监视燃气管道的安全、检测准确性低的问题，提供了一种燃气安全阀装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种燃气安全阀装置，包括安全阀本体、进气通道和设置在进气通道上的电机阀，还包括：

与进气通道连通的超声波通道；

设置在超声波通道上的超声波换能器A和超声波换能器B；

超声波模块，用于根据超声波换能器A和超声波换能器B检测到的数据计算燃气瞬时流量；

设置在进气通道上的压力检测传感器，用于将检测到超声波通道压力数据并传输给中心控制板；

中心控制板，用于根据燃气瞬时流量或压力值判断是否打开或关闭电机阀。

进一步地，所述安全阀本体上开设有用于燃气进出的进气口、出气口，安全阀本体内设有相互连通的进气通道和超声波通道，超声波通道连通出气口；

所述超声波换能器A和超声波换能器B均设置在安全阀本体上；

进气通道在远离进气口一端开设有连通孔；

超声波通道远离连通孔的一端与出气口连通；

安全阀本体上还设置有供电电池；

超声波换能器A、超声波换能器B均连接超声波模块；

中心控制板与供电电池连接。

进一步地，还包括设置于所述安全阀本体外侧并与所述中心控制板连接的按键A，按键A用于控制电机阀的开启和关闭。

进一步地，还包括设置于所述安全阀本体外侧并与所述中心控制板连接的语音播放模块，语音播放模块用于告知用户异常检测信息和当前系统状态。

进一步地，还包括设置于所述安全阀本体外侧并与所述中心控制板连接的按键B，按键B用于查询系统状态，并通过语音播放模块播放当前系统状态信息。

进一步地，还包括与所述中心控制板连接的无线通信模块，用户可通过无线通信模块远程查看、控制燃气阀。

进一步地，所述中心控制板通过导线与所述超声波模块、所述压力检测传感器、所述电机阀及所述供电电池进行连接，所述进气通道上设置有出线口一和出线口二，电机阀与中心控制板的连接导线从出线口一引出，压力检测传感器与中心控制板的连接导线从出线口二引出。

进一步地，所述中心控制板与所述超声波模块之间通过串口信号进行数据交互。

进一步地，所述压力检测传感器与中心控制板之间通过I2C信号进行数据传输。

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、本发明中，通过高精度的压力检测传感器对超声波管道压力的数据采集，基于超声波换能器A、超声波换能器B对超声波管道内的瞬时流量进行计算，从而控制电机阀的开启和关闭。本发明弥补了现有技术对压力判断误差较大，对微小流量和过流等数据无法准确判断的不足。通过将超声波模块和中心控制板置于超声波通道外部，使燃气不会直接与超声波模块和中心控制板相接触，弥补了现有技术机械式结构的生产一致性差及长时间使用性能下降的不足，可适用于各种用户场景，全面监视燃气管道的安全。

2、本发明中，通过添加与中心控制板连接的无线通信模块，解决了现有技术无法让用户远程控制，或者无法远程通知用户报警信息等不足。

3、本发明中，通过语音播放模块播放警示内容，更容易让用户理解当前报警或者提示内容，便于用户根据语音播放内容作出正确的处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的第一角度结构示意图；

图2为本发明的第二角度结构示意图；

图3为本发明的第三角度结构示意图；

图4为本发明的第四角度结构示意图；

图5为本发明的第五角度结构示意图。

图中标记：1-安全阀本体、2-进气口、3-出气口、4-进气通道、5-超声波通道、6-电机阀、7-压力检测传感器、8-连通孔、9-超声波换能器A、10-超声波换能器B、11-供电电池、12-中心控制板、13-超声波模块、141-出线口一、142-出线口二、15-语音播放模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

一种燃气安全阀装置，包括安全阀本体1、进气通道4和设置在进气通道4上的电机阀6，还包括：

与进气通道4连通的超声波通道5；

设置在超声波通道5上的超声波换能器A9和超声波换能器B10；

超声波模块13，用于根据超声波换能器A9和超声波换能器B10检测到的数据计算燃气瞬时流量；

设置在进气通道4上的压力检测传感器7，用于将检测到超声波通道5压力数据并传输给中心控制板12；

中心控制板12，用于根据燃气瞬时流量或压力值判断是否打开或关闭电机阀6。

具体地，如图1至5所示，包括安全阀本体1，安全阀本体1上开设有进气口2和出气口3，安全阀本体1上还设置有进气通道4和超声波通道5，进气通道4上设置有电机阀6和压力检测传感器7，且压力检测传感器7能感受压力信号的一侧朝向安全阀本体1内侧，压力检测传感器7的导线朝向安全阀本体1外侧，进气通道4在远离进气口2一端开设有连通孔8并与超声波通道5连通。安全阀本体1上位于超声波通道5的两端分别设有超声波换能器A9和超声波换能器B10，超声波通道5远离连通孔8一端与出气口3连通；安全阀本体1上还设置有供电电池11、中心控制板12和超声波模块13；超声波换能器A9、超声波换能器B10均通过屏蔽线连接超声波模块13，中心控制板12通过导线与超声波模块13、压力检测传感器7、电机阀6及供电电池11进行连接，中心控制板12上设有将供电电池11电压转换成3.3V电压给其他器件供电的电源转换芯片。电机阀6与中心控制板12的连接导线均从出线口一141引出，压力检测传感器7与中心控制板12的连接导线从出线口二142引出。中心控制板12与超声波模块13之间通过串口信号进行数据交互，压力检测传感器7与中心控制板12之间通过I2C信号进行数据传输。本实施例中，供电电池11可采用锂电池或碱性电池，压力检测装置可采用任意具有压力检测功能的传感器。本实施例中，中心控制板12所使用的单片机型号采用STM32L051C8，超声波模块13采用超声波芯片MAX35104作为其核心器件。

本燃气安全阀装置的具体实施方法如下：

燃气从进气口2流入进气通道4后，流入超声波通道5，超声波模块13控制超声波换能器A9发送超声波信号，并记录超声波换能器B10接收此信号的时间与超声波换能器A9发送超声波信号的时间之间的时间间隔T1；再控制超声波换能器B10发送超声波信号，并记录超声波换能器A9接收此信号的时间与超声波换能器B10发送超声波信号的时间之间的时间间隔T2，记时间差Δt＝T2-T1，则流速V＝Δt×C²/2L，瞬时流量Q＝πD²×V/4。其中，C表示超声波在静止流体中的传播速度，L表示超声波换能器A9和超声波换能器B10之间的流道间距，D表示超声波通道5的内直径。若瞬时流量Q大于预先设定的最大流量，则关闭电机阀6。若瞬时流量Q小于预先设定的最小流量，且持续时间超过预先设定的时间，则关闭电机阀6。中心控制板12获取压力检测传感器7所测得的压力数据，当中心控制板12从压力检测传感器7处获得的压力数据高于预先设定的压力上限值时，则关闭电机阀6。当中心控制板12从压力检测传感器7处获得的压力数据低于预先设定的压力下限值时，则关闭电机阀6。燃气经超声波通道5后通过出气口3流出。

实施例2

在实施例一的基础上，还包括设置于安全阀本体1外侧、通过导线与中心控制板12连接的按键a、按键b以及语音播放模块15。其中，按键a是单独的阀门控制按键，由中心控制板12进行打开电机阀6与关闭电机阀6两个操作之间切换。按键b用于查询系统状态。语音播放模块15用于在检测到异常情况需要报警或用户通过按键b进行查询操作时，通过语音播放的方式告知用户。本实施例中，语音播放模块15采用普通扬声器。

当按下按键时，中心控制板12获得低电平信号，当松开按键时，中心控制板12获得高电平信号，从而判断按键状态是按下或者释放。具体地，按下按键a，当从关阀状态切换到打开阀门状态时，中心控制板12自动判断当前管道压力状态是否在正常范围内，只有管道压力在正常范围内时，才启动打开电机阀6动作，以确保安全。按下按键b时，由中心控制板12控制语音播放模块15播放当前系统状态，比如播放供电电池11电量、压力状态、流量状态、通信状态等系统信息。当瞬时流量Q小于预先设定的最小流量时，可通过语音播放模块15提示燃气泄漏报警。当中心控制板12从压力检测传感器7处获得的压力数据高于预先设定的压力上限值时，可通过语音播放模块15提示管道超压报警。当中心控制板12从压力检测传感器7处获得的压力数据低于预先设定的压力下限值时，可通过语音播放模块15提示管道欠压报警。

实施例3

在上述任一实施例的基础上，还包括与中心控制板12连接的无线通信模块，用户可通过无线通信模块与其他终端建立连接，从而实现远程查看、控制该装置，比如远程关闭电机阀6，同时，当装置检测出有压力异常、流量异常或者电池电量低等情况，均可直接通过无线通信模块通知到用户做出相应的处理。其中，无线通信模块可以为ZIGBEE、GPRS、2G、3G、4G、5G、蓝牙，WIFI等无线通信方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃气安全阀装置，包括安全阀本体(1)、进气通道(4)和设置在进气通道(4)上的电机阀(6)，其特征在于，还包括：

与进气通道(4)连通的超声波通道(5)；

设置在超声波通道(5)上的超声波换能器A(9)和超声波换能器B(10)；

超声波模块(13)，用于根据超声波换能器A(9)和超声波换能器B(10)检测到的数据计算燃气瞬时流量；

设置在进气通道(4)上的压力检测传感器(7)，用于将检测到超声波通道(5)压力数据并传输给中心控制板(12)；

中心控制板(12)，用于根据燃气瞬时流量或压力值判断是否打开或关闭电机阀(6)。

2.根据权利要求1所述的一种燃气安全阀装置，其特征在于，所述安全阀本体(1)上开设有用于燃气进出的进气口(2)、出气口(3)，安全阀本体(1)内设有相互连通的进气通道(4)和超声波通道(5)，超声波通道(5)连通出气口(3)；

所述超声波换能器A(9)和超声波换能器B(10)均设置在安全阀本体(1)上；

进气通道(4)在远离进气口(2)一端开设有连通孔(8)；

超声波通道(5)远离连通孔(8)的一端与出气口(3)连通；

安全阀本体(1)上还设置有供电电池(11)；

超声波换能器A(9)、超声波换能器B(10)均连接超声波模块(13)；

中心控制板(12)与供电电池(11)连接。

3.根据权利要求2所述的一种燃气安全阀装置，其特征在于，还包括设置于所述安全阀本体(1)外侧并与所述中心控制板(12)连接的按键A(9)，按键A(9)用于控制电机阀(6)的开启和关闭。

4.根据权利要求2所述的一种燃气安全阀装置，其特征在于，还包括设置于所述安全阀本体(1)外侧并与所述中心控制板(12)连接的语音播放模块(15)，语音播放模块(15)用于告知用户异常检测信息和当前系统状态。

5.根据权利要求4所述的一种燃气安全阀装置，其特征在于，还包括设置于所述安全阀本体(1)外侧并与所述中心控制板(12)连接的按键B(10)，按键B(10)用于查询系统状态，并通过语音播放模块(15)播放当前系统状态信息。

6.根据权利要求1或2所述的一种燃气安全阀装置，其特征在于，还包括与所述中心控制板(12)连接的无线通信模块，用户可通过无线通信模块远程查看、控制燃气阀。

7.根据权利要求1或2所述的一种燃气安全阀装置，其特征在于，所述中心控制板(12)通过导线与所述超声波模块(13)、所述压力检测传感器(7)、所述电机阀(6)及所述供电电池(11)进行连接，所述进气通道(4)上设置有出线口一(141)和出线口二(142)，电机阀(6)与中心控制板(12)的连接导线从出线口一(141)引出，压力检测传感器(7)与中心控制板(12)的连接导线从出线口二(142)引出。

8.根据权利要求1或2所述的一种燃气安全阀装置，其特征在于，所述中心控制板(12)与所述超声波模块(13)之间通过串口信号进行数据交互。

9.根据权利要求1或2所述的一种燃气安全阀装置，其特征在于，所述压力检测传感器(7)与中心控制板(12)之间通过I2C信号进行数据传输。