CN117053090B - 一种工业氦气全自动充装装置及其充装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体充装技术领域，具体是涉及一种工业氦气全自动充装装置及其充装方法，包括底座、转移组件及充装组件，转移组件包括有固定盘、第一旋转盘及第二旋转盘，第一旋转盘活动连接在固定盘上，气瓶的底部支承在第一旋转盘上，第一旋转盘能随固定盘转动、并能旋转至与第二旋转盘同轴且接触的位置，第一旋转盘能随第二旋转盘转动，支承在第一旋转盘底部的气瓶能随第一旋转盘转动；充装组件的顶端设置有气枪，气枪的充气口与位于第二旋转盘上方的气瓶的输入口相连通。本发明可实现对气瓶的全自动充装，能够避免工作人员在气体的充装过程中与气瓶的距离过近，提高了安全性的同时还提高了充装效率，且能保证充装后的产品质量。

Description

一种工业氦气全自动充装装置及其充装方法
技术领域
本发明涉及气体充装技术领域，具体是涉及一种工业氦气全自动充装装置及其充装方法。
背景技术
氦气在室温和大气压力下，氦是无色、无味的气体，它在干氦气空气中的体积含量为5.24×10-6，是人类发现临界温度最低的物质，进行低压放电时显深黄色。工业氦气主要用于焊接、探漏、化学气相淀积、晶体生长、等离子干刻、特种混合气等，用作标准气、平衡气、医疗气、气球电子管潜水服等的充气。
传统的氦气充装的方式是人工将储气罐中的氦气充装在钢瓶中，而人工充装的过程中存在很多不足之处，比如，在进行人工充装时为了保证气体充装不会发生泄露，在进行氦气充装瓶放置的时候，需要人工托持氦气充装瓶，这样不仅较为不便并且充满氦气后的气瓶不便于挪动位置；另外，充装氦气时需要工作人员手持气枪对氦气充装瓶进行充装，工作人员需近距离靠近气瓶，而若气瓶承受的压力较大则易导致气瓶爆裂，此时靠近气瓶的工作人员将面临较大的生命危险。
发明内容
针对上述所述的氦气充装时氦气充装瓶需要人工托持，转移不便；同时需工作人员手持气枪近距离对氦气充装瓶进行充装，安全隐患较大的技术问题，提供一种能够稳固对氦气瓶进行托持，且能够实现对氦气瓶的全自动充装，使用安全的工业氦气全自动充装装置及其充装方法。
为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：一种工业氦气全自动充装装置，包括底座、转移组件及充装组件，所述转移组件包括有固定盘、第一旋转盘及第二旋转盘，所述第一旋转盘活动连接在所述固定盘上，气瓶的底部支承在第一旋转盘上，气瓶的上部装设在固定盘所设的固定机构上，气瓶的轴线与第一旋转盘的轴线同轴，所述第一旋转盘及第二旋转盘的轴线及旋转轴与固定盘的轴线平行，所述固定盘与第一旋转驱动装置连接，所述第一旋转盘能随固定盘转动、并能旋转至与第二旋转盘同轴且接触的位置，第二旋转盘与第二旋转驱动装置连接，第一旋转盘能随第二旋转盘转动，支承在第一旋转盘底部的气瓶能随第一旋转盘转动；所述充装组件固定设置在固定盘上，所述充装组件的顶端设置有气枪，所述气枪的充气口与位于第二旋转盘上方的气瓶的输入口相连通，且第一旋转盘及第二旋转盘在气瓶及其内充入的气体重量的作用下能沿轴线方向下滑，第一旋转驱动装置及第二旋转驱动装置的控制端均与控制装置电连接。
本发明通过底座、固定盘、固定机构及第一旋转盘能够实现对气瓶的稳固固定，固定盘与第一旋转驱动装置连接，固定盘可带动第一旋转盘移动至第二旋转盘上，第二旋转盘与第二旋转驱动装置连接，第二旋转盘带动位于其上的第一旋转盘转动，从而使得待充装的气瓶的输入口朝向充装组件，通过充装组件使得气枪的充气口与第二旋转盘上方的气瓶的输入口自动连接，气枪可向气瓶内充气，随着气体不断的输入至气瓶中，气瓶的重量增大从而带动第一旋转盘和第二旋转盘下移，当第一旋转盘下移一定距离后再次控制固定盘旋转，使得完成充装工作的气瓶自动脱离充装组件，承载有未充装气瓶的第一旋转盘移动至第二旋转盘上，重复操作以依次完成对空的气瓶的充装。
本发明通过固定盘和第一旋转盘能够实现对气瓶的稳固固定，无需人工托持，通过固定盘使得若干个气瓶能够稳定有序的进行位置的切换，并通过第二旋转盘、充装组件及气瓶重力的共同配合下，气瓶能够自动与气枪对接充气，并在充气结束后自动与气枪脱离，能够实现气瓶充气的全自动化操作，从而避免工作人员在气体的充装过程中与气瓶的距离过近，提高了安全性的同时还能够确保每次充入气瓶内部的气体数量均能够保持一致，提高了充装效率的同时还能保证充装后的产品质量。
优选的，所述固定盘上沿固定盘的周向间隔开设有至少两个固定槽，所述固定槽的轴线与所述第一旋转盘的轴线同轴，所述固定槽中固定设置有加热板；所述固定机构包括固定挡板，所述固定挡板旋转设于所述固定盘上，且与所述固定槽共同对气瓶的上部进行拦截限位。
优选的，所述转移组件还包括第一弹簧和第二弹簧；第一旋转盘远离轴线的位置连接有导向杆，导向杆的轴线与第一旋转盘的轴线平行，导向杆与固定盘滑动连接，导向杆延伸至固定盘内部的一端固定设置有限位条，第一弹簧套设在导向杆上，第一弹簧的一端与限位条固定连接，第一弹簧的另一端与固定盘固定连接；所述第二弹簧设置在第二旋转盘和底座之间，第二弹簧的轴线与第二旋转盘的轴线同轴。
优选的，所述转移组件还包括螺纹套筒和活动盘；螺纹套筒能够旋转的设置在底座中，且螺纹套筒的轴线与第二旋转盘的轴线同轴，活动盘与螺纹套筒同轴螺纹连接，活动盘的外侧壁上固定设置有第一限位凸起，底座上开设有配合第一限位凸起滑动的第一限位滑槽，第一限位滑槽的长度方向与固定盘的轴线平行，第二弹簧位于第二旋转盘和活动盘之间。
优选的，所述第一旋转驱动装置包括第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端与固定盘相连接。
优选的，所述第二旋转驱动装置包括连接杆、传动齿轮及第二伺服电机；所述连接杆与所述第二旋转盘为同轴滑动连接；连接杆的一端固定设置有第二限位凸起，第二旋转盘上开设有供第二限位凸起滑动的第二限位滑槽，第二限位滑槽的长度方向与第二旋转盘的轴线平行，所述连接杆的另一端固定套设有传动齿轮，所述第二伺服电机的输出端通过传动带与所述传动齿轮传动连接。
优选的，所述充装组件包括固定条、导向块及第三弹簧；所述固定条固定设置在底座上，固定条的长度方向与固定盘的轴线平行，所述第二旋转盘的轴线位于所述固定条的长度方向与固定盘的轴线的连线上；固定条朝上的一端上滑动设置有导向块，第三弹簧设置在导向块和固定条之间，第三弹簧的轴线与固定盘的直径平行；导向块上开设有能够供气瓶的输入端和气枪连接的通孔。
优选的，所述充装组件还包括第四弹簧；所述第四弹簧设置在导向块和固定条之间，所述第四弹簧的轴线与固定盘的轴线平行，导向块上开设有配合气瓶旋转的导向滑槽。
一种工业氦气全自动充装方法，使用上述的充装装置，包括以下步骤：
S1、将空的气瓶放置在固定盘上，并使气瓶的底部与第一旋转盘接触；
S2、控制固定盘旋转带动第一旋转盘移动至第二旋转盘的上方，此时第一旋转盘与第二旋转盘同轴并接触，控制第二旋转盘旋转带动与第二旋转盘接触的第一旋转盘转动，通过充装组件使得气枪的充气口与位于第二旋转盘上方的气瓶的输入口相连通；
S3、气枪将气体充装进气瓶中，控制基准温度，不超过P0的2/3的方式控制充装压力，气瓶的重量增大从而带动第一旋转盘和第二旋转盘下移；其中，P0为气瓶的许用压力(绝对)，单位为兆帕(MPa)；
S4、第一旋转盘下移至额定距离后再次控制固定盘发生旋转，完成充装工作的气瓶脱离充装组件(3)，承载有未充装气瓶的第一旋转盘移动至第二旋转盘进行充气操作。
优选的，所述步骤S3中的充装压力的计算方法为：
首先，将气瓶抽真空，测量环境温度T1和充装气体温度T2；
然后，根据T1和T2计算充装温度T；T＝T1+0.8(T2-T1)，式中：T1为环境温度，T2为充装气体温度；
最后，根据T计算充装压力P，
式中：P为气瓶的最高充装压力(绝对)，单位为兆帕(MPa)；T为气瓶的充装温度，单位为开尔文(K)；Z为在压力P、温度为T时气体的压缩系数；P0为气瓶的许用压力(绝对)，单位为兆帕(MPa)；T0为气瓶的最高使用温度，单位为开尔文(K)；Z0为在压力为P0、温度为T0时气体的压缩系数。
本发明相比较于现有技术的有益效果是：
(1)本发明通过固定盘和第一旋转盘能够实现对气瓶的稳固固定，无需人工托持，通过固定盘使得若干个气瓶能够稳定有序的进行位置的切换，并通过第二旋转盘、充装组件及气瓶重力的共同配合下，气瓶能够自动与气枪对接充气，并在充气结束后自动与气枪脱离，能够实现气瓶充气的全自动化操作，从而避免工作人员在气体的充装过程中与气瓶的距离过近，提高了安全性的同时还能够确保每次充入气瓶内部的气体数量均能够保持一致，提高了充装效率的同时还能保证充装后的产品质量；
(2)本发明通过连接杆、第二限位凸起及第二限位滑槽的配合设置，使得第二旋转盘旋转的同时能够通过第二限位滑槽沿自身轴线方向移动，从而能够实现第二旋转盘的旋转和移动不相互影响；
(3)本发明通过螺纹套筒和活动盘的设置，可使得第二弹簧的初始弹力发生改变，从而可以改变第二旋转盘能够承受的最大重量，提高了整个装置的适用性。
附图说明
图1是本发明工业氦气全自动充装装置(放置有气瓶)的结构示意图；
图2是本发明工业氦气全自动充装装置(放置有气瓶)的侧部的结构示意图；
图3是本发明工业氦气全自动充装装置的顶部的结构示意图；
图4是本发明工业氦气全自动充装装置的内部结构示意图；
图5是图4中A处的放大示意图；
图6是图4中B处的放大示意图；
图7是本发明工业氦气全自动充装装置中转移组件的部分爆炸图；
图8是图7中C处的放大示意图；
图9是图4中D处的放大示意图；
图10是图1中E处的放大示意图。
附图中：1-底座；11-第一限位滑槽；12-滚轮；2-转移组件；21-固定盘；211-固定槽；212-固定挡板；213-加热板；22-第一旋转盘；221-导向杆；222-限位条；223-支撑杆；224-滑块；225-滑槽；23-第二旋转盘；231-连接杆；232-第二限位凸起；233-第二限位滑槽；234-传动齿轮；24-第一伺服电机；25-第一弹簧；26-第二弹簧；27-螺纹套筒；28-活动盘；281-第一限位凸起；29-第二伺服电机；3-充装组件；31-固定条；32-导向块；321-通孔；322-导向滑槽；33-第三弹簧；34-第四弹簧：35-环境温度计；36-气体温度计；101-气瓶；102-气枪。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例1
如图1-图10所示为一种工业氦气全自动充装装置的实施例1，包括底座1、转移组件2和充装组件3，如图1、图2、图4和图6所示，底座1呈圆盘型，转移组件2包括固定盘21、第一旋转盘22及第二旋转盘23，固定盘21能够旋转的设置在底座1的上方，第一旋转盘22能够活动的与固定盘21连接，气瓶101的底部支承在第一旋转盘22上，气瓶101的上部装设在固定盘21所设的固定机构上。
固定盘21的四周开设有至少两个固定槽211，即固定盘21上沿固定盘21的周向间隔设有至少两个固定槽211，所有的固定槽211围绕固定盘21的轴线均匀设置，本实施例中固定盘21沿固定盘21的周向间隔均匀设有六个固定槽211，固定槽211整体呈弧形。第一旋转盘22的数量与固定槽211的数量相同，第一旋转盘22的轴线和旋转轴均与固定槽211的轴线同轴。固定机构包括固定挡板212，固定挡板212旋转的设置在固定盘21上，且与固定槽211相配合，固定挡板212整体呈弧形，固定挡板212和固定槽211共同对气瓶101的径向进行拦截限位，提高气瓶101放置于第一旋转盘22上的稳固性。
气瓶101的轴线与第一旋转盘22的轴线同轴，第一旋转盘22及第二旋转盘23的轴线及旋转轴均与固定盘21的轴线平行，第一旋转盘22和第二旋转盘23均可沿固定盘21的轴线方向滑动。固定盘21与第一旋转驱动装置连接，第一旋转盘22能随固定盘21转动、并能旋转至与第二旋转盘23同轴且接触的位置，第二旋转盘23与第二旋转驱动装置连接，第一旋转盘22能随第二旋转盘23转动，支承在第一旋转盘22底部的气瓶101能随第一旋转盘22转动；
充装组件3固定设置在固定盘21上，第二旋转盘23处于充装组件3和固定盘21轴线的连线上。充装组件3的顶端设置有气枪102，气枪102的充气口与位于第二旋转盘23上方的气瓶101的输入口相连通，且第一旋转盘22及第二旋转盘23在气瓶101及其内充入的气体重量的作用下能沿轴线方向下滑，第一旋转驱动装置及第二旋转驱动装置的控制端均与控制装置电连接。
将空的气瓶101依次放置在固定槽211中并通过固定挡板212对气瓶101的位置进行限定，随后使得气瓶101与第一旋转盘22的顶部接触，通过第一旋转驱动装置驱动固定盘21旋转，使得一个第一旋转盘22移动至第二旋转盘23的上方，当第二旋转盘23与上述第一旋转盘22同轴且接触后，通过第二旋转驱动装置驱动第二旋转盘23旋转，第二旋转盘23旋转从而带动第一旋转盘22旋转，处于第一旋转盘22上方的气瓶将跟随旋转从而使得气瓶101的输入口朝向充装组件3，控制充装组件3使得气枪102的充气口与第二旋转盘23上方的气瓶101的输入口连接，气体不断的输入至气瓶101中，气瓶101重量增大从而带动第一旋转盘22和第二旋转盘23下移，当第一旋转盘22下移一定距离后再次控制固定盘21旋转，完成充装工作的气瓶脱离充装组件3，承载有未充装气瓶的第一旋转盘22移动至第二旋转盘23上。
相比较于现有技术，本发明的固定盘21使得若干个气瓶101能够稳定有序的进行位置的切换，通过第一旋转盘22和第二旋转盘23的配合使得移动至适当位置后的气瓶101能够调整自身输入口的朝向，通过充装组件3对气瓶进行气体的充装工作，从而避免工作人员在气体的充装过程中与气瓶101的距离过近，提高了安全性的同时还能够确保每次充入气瓶内部的气体数量均能够保持一致，提高了充装效率的同时还能保证充装后的产品质量。
如图1和图4-图8所示：第一旋转驱动装置包括第一伺服电机24，第一伺服电机24固定设置在底座1上，固定盘21的数量为两个且所有的固定盘21同轴间隔固定设置，两个固定盘21固定连接，位于下方的固定盘21与第一伺服电机24的输出端传动连接，第一伺服电机24可带动固定盘21转动。固定槽211中固定设置有加热板213，加热板213整体呈弧形，加热板213向下延伸至另一个固定盘21相应的固定槽211中并固定。
将气瓶101放置在第一旋转盘22上并推入至固定槽211中，随后通过固定挡板212限制住气瓶101的位置，此时气瓶101将充分的与加热板213接触，加热板213工作将所有的气瓶101附近的温度控制在额定范围，相比较于现有技术，本发明的加热板213对气瓶进行充装时的温度进行限定，从而确保所有的气瓶进行充装时的环境都保持相同。
如图1和图4-图8所示：转移组件2还包括第一弹簧25，第一旋转盘22远离轴线的位置设置有导向杆221，导向杆221的轴线与第一旋转盘22的轴线平行，导向杆221与处于下方的固定盘21滑动连接，导向杆221延伸至固定盘21内部的一端固定设置有限位条222，第一弹簧25的一端与限位条222固定连接，第一弹簧25的另一端与固定盘21固定连接，第一弹簧25套设在导向杆221上。
当未充装气体的气瓶101放置在第一旋转盘22上时，此时第一弹簧25发生轻微压缩从而产生弹力，此时第一旋转盘22的底面将与第二旋转盘23的顶面保持平行，相比较于现有技术，本发明的第一弹簧25对第一旋转盘22的高度进行限定，从而确保气瓶101放置在第一旋转盘22上时，第一旋转盘22能够跟随固定盘21发生旋转从而不与第二旋转盘23发生冲突。
第一旋转盘22转动连接于连接杆221上，连接杆221与第一旋转盘22相连接的一端连接有支撑杆223，支撑杆223的轴线与固定盘21的直径平行，支撑杆223上固定设有滑块224，第一旋转盘22的圆周方向设有滑槽225，滑块224卡接于滑槽225内，且滑块224与滑槽225滑动连接，通过滑块224和滑槽225的设置，第一旋转盘22转动连接于连接杆221上。
如图1和图4-图8所示：转移组件2还包括第二弹簧26，第二弹簧26设置在第二旋转盘23和底座1之间，第二弹簧26的轴线与第二旋转盘23的轴线同轴。
当第二旋转盘23上的气瓶完成充装工作后，第二旋转盘23在气瓶的重力影响下朝下移动，第二弹簧26被压缩，当第二旋转盘23上完成充装工作后的气瓶转移离开后第二弹簧26解除压缩状态，第二弹簧26提供弹力使得第二旋转盘23上移至初始位置，相比较于现有技术，本发明的第二弹簧26对第二旋转盘23的高度进行限定，从而确保第二旋转盘23能够依次与不同的第一旋转盘22接触。
如图1和图4-图8所示：转移组件2还包括螺纹套筒27和活动盘28，螺纹套筒27能够旋转的设置在底座1中且螺纹套筒27的轴线与第二旋转盘23的轴线同轴，螺纹套筒27与第二旋转盘23滑动连接，活动盘28与螺纹套筒27同轴螺纹连接，活动盘28的外侧壁上固定设置有第一限位凸起281，底座1上开设有配合第一限位凸起281滑动的第一限位滑槽11，第一限位滑槽11的长度方向与固定盘21的轴线平行，第二弹簧26处于第二旋转盘23和活动盘28之间。
旋转螺纹套筒27，螺纹套筒27的旋转将使得活动盘28沿着螺纹套筒27的轴线方向移动，从而使得活动盘28和第二旋转盘23之间的第二弹簧26受到压缩，相比较于现有技术，本发明的螺纹套筒27和活动盘28使得第二弹簧26的初始弹力发生改变，从而可以改变第二旋转盘23能够承受的最大重量。
如图1和图4-图8所示：第二旋转驱动装置包括连接杆231、传动齿轮234及第二伺服电机29，第二伺服电机29固定设置在底座1上，第二旋转盘23与连接杆231同轴滑动连接，连接杆231的一端固定设置有第二限位凸起232，第二旋转盘23上开设有配合第二限位凸起232滑动的第二限位滑槽233，第二限位滑槽233的长度方向与第二旋转盘23的轴线平行，连接杆231的另一端同轴固定设置有传动齿轮234，第二伺服电机29的输出端通过传动带与传动齿轮234传动连接。
第二伺服电机29工作从而通过传动带带动传动齿轮234旋转，传动齿轮234旋转从而通过连接杆231上的第二限位凸起232配合第二限位滑槽233带动第二旋转盘23旋转，第二旋转盘23旋转的同时能够通过第二限位滑槽233沿自身轴线方向移动，相比较于现有技术，本发明的第二伺服电机29和连接杆231配合使得第二旋转盘23受两种传动结构的控制，从而第二旋转盘23的旋转和移动不相互影响。
如图1、图9和图10所示：充装组件3包括固定条31和导向块32，固定条31固定设置在底座1上，固定条31的长度方向与固定盘21的轴线平行，固定条31朝上的一端上设置有导向块32，导向块32上开设有能够供气瓶101的输入端和气枪102连接的通孔321。
当处于第二旋转盘23上的气瓶旋转至其输入口朝向导向块32的方向，此时使得第二旋转盘23停止旋转，控制导向块32移动从而使得气瓶的输入口插入至通孔321中与气枪完成连接，相比较于现有技术，本发明的导向块32使得气枪和气瓶的输入口能够方便的进行连接，从而无需工作人员近距离接近。
如图1、图9和图10所示：充装组件3还包括第三弹簧33，导向块32能够滑动的与固定条31连接，第三弹簧33设置在导向块32和固定条31之间，第三弹簧33的轴线与固定盘21的直径平行。
第二旋转盘23带动其上方的气瓶旋转时，气瓶的输入口将先与导向块32的侧壁接触，从而使得导向块32向远离气瓶的方向移动，第三弹簧33压缩，当气瓶的输入口随着旋转正面朝向导向块32时，第三弹簧33解除压缩状态使得气瓶的输入口插入至通孔321中，相比较于现有技术，本发明的第三弹簧33使得导向块32能够发生沿固定盘21直径方向的移动，从而不阻碍气瓶的输入口位置调节。
如图1、图9和图10所示：充装组件3还包括第四弹簧34，第四弹簧34设置在导向块32和固定条31之间，第四弹簧34的轴线与固定盘21的轴线平行，导向块32上开设有配合气瓶旋转的导向滑槽322。
随着气体不断充入至气瓶，气瓶沿垂直方向下移，导向块32将跟随进行下移，第四弹簧34被压缩，当气瓶完成充装工作并通过导向滑槽322离开后，第四弹簧34解除压缩状态推动导向块32上移至初始位置，相比较于现有技术，本发明的第四弹簧34对导向块32的默认位置进行限定，从而确保后续所有的气瓶均能和充装组件3完成连接。
本发明还提出了一种工业氦气全自动充装方法，使用上述充装装置，包括以下步骤：
S1、将空的气瓶101放置在固定盘21上，并使气瓶101的底部与第一旋转盘22接触；
S2、控制固定盘21旋转带动第一旋转盘22移动至第二旋转盘23的上方，此时第一旋转盘22与第二旋转盘23同轴并接触，控制第二旋转盘23旋转带动与第二旋转盘23接触的第一旋转盘22转动，通过充装组件3使得气枪102的充气口与位于第二旋转盘23上方的气瓶101的输入口相连通；
S3、气枪102将气体充装进气瓶101中，控制基准温度，本实施例中控制基准温度为20℃，不超过P0的2/3的方式控制充装压力，气瓶101的重量增大从而带动第一旋转盘22和第二旋转盘23下移；其中，P0为气瓶的许用压力(绝对)，单位为兆帕(MPa)；
S4、第一旋转盘22下移至额定距离后再次控制固定盘21发生旋转，完成充装工作的气瓶101脱离充装组件3，承载有未充装气瓶的第一旋转盘22移动至第二旋转盘23。
上述步骤S1的具体操作为：将空的气瓶101依次放置在固定槽211内，通过固定挡板212对气瓶101的位置进行限定，并使气瓶101的底部与第一旋转盘22接触。
上述步骤S2的具体操作为：启动第一伺服电机24，控制固定盘21旋转，固定盘21旋转的过程中带动第一旋转盘22移动至第二旋转盘23的上方，此时第一旋转盘22与第二旋转盘23同轴并接触，启动第二伺服电机29，控制第二旋转盘23旋转，第二旋转盘23旋转的过程中带动第一旋转盘22旋转，使得该第一旋转盘22上的气瓶101的输入口朝向充装组件3，通过充装组件3使得气枪102的充气口与第二旋转盘22上方的气瓶101的输入口相连通。
上述步骤S3的具体操作为：气枪102将气体充装进气瓶101中，基准温度20℃，不超过P0的2/3的方式控制充装压力，气瓶101的重量增大从而带动第一旋转盘22和第二旋转盘23沿固定盘21的轴向下移。
上述步骤S4的具体操作为：第一旋转盘22下移至额定距离后，再次启动第一伺服电机24，控制固定盘21发生旋转，完成充装工作的气瓶101脱离充装组件3，在第二弹簧26的复位作用下，第二旋转盘23复位，承载有未充装气瓶的第一旋转盘22移动至第二旋转盘23，重复上述步骤依次对空的气瓶101进行气体充装。
上述步骤S3中的充装压力的计算方法为：
首先，将气瓶101抽真空，通过环境温度计35和气体温度计36分别测量环境温度T1和充装气体温度T2，环境温度计35设置在固定条31上，本实施例中环境温度计可采用通用式的红外扫描测温设备，气体温度计36设置在导向块32上。
然后，根据T1和T2计算充装温度T；T＝T1+0.8(T2-T1)，式中：T1为环境温度，T2为充装气体温度；
最后，根据T计算充装压力P，
式中：P为气瓶的最高充装压力(绝对)，单位为兆帕(MPa)；T为气瓶的充装温度，单位为开尔文(K)；Z为在压力P、温度为T时气体的压缩系数；P0为气瓶的许用压力(绝对)，单位为兆帕(MPa)；T0为气瓶的最高使用温度，单位为开尔文(K)；Z0为在压力为P0、温度为T0时气体的压缩系数，其中Z、P0、T0、Z0均通过查表或商家提供得到所需数据。
本发明通过固定盘21和第一旋转盘22能够实现对气瓶101的稳固固定，无需人工托持，通过固定盘21使得若干个气瓶101能够稳定有序的进行位置的切换，并通过第二旋转盘23、充装组件3及气瓶101重力的共同配合下，气瓶101能够自动与气枪102对接充气，并在充气结束后自动与气枪102脱离，能够实现气瓶充气的全自动化操作，从而避免工作人员在气体的充装过程中与气瓶的距离过近，提高了安全性的同时还能够确保每次充入气瓶内部的气体数量均能够保持一致，提高了充装效率的同时还能保证充装后的产品质量。
实施例2
本实施例为一种工业氦气全自动充装装置的实施例2，本实施例与实施例1的区别在于：如图1和图2所示，本实施例中底座1的底部设有若干滚轮12，便于整个装置的转移。
实施例3
本实施例为一种工业氦气全自动充装装置的实施例3，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中每个固定槽211沿固定槽211的轴线方向配合设置至少两个固定挡板212，本实施例中每个固定槽211沿固定槽211的轴线方向配合设置两个固定挡板212，这样设置可进一步提高气瓶101安装的稳固性。
以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种工业氦气全自动充装装置，其特征在于，包括底座（1）、转移组件（2）及充装组件（3），所述转移组件（2）包括有固定盘（21）、第一旋转盘（22）及第二旋转盘（23），所述第一旋转盘（22）活动连接在所述固定盘（21）上，气瓶（101）的底部支承在第一旋转盘（22）上，气瓶（101）的上部装设在固定盘（21）所设的固定机构上，气瓶（101）的轴线与第一旋转盘（22）的轴线同轴，所述第一旋转盘（22）及第二旋转盘（23）的轴线及旋转轴与固定盘（21）的轴线平行，所述固定盘（21）与第一旋转驱动装置连接，所述第一旋转盘（22）能随固定盘（21）转动、并能旋转至与第二旋转盘（23）同轴且接触的位置，第二旋转盘（23）与第二旋转驱动装置连接，第一旋转盘（22）能随第二旋转盘（23）转动，支承在第一旋转盘（22）底部的气瓶（101）能随第一旋转盘（22）转动；所述充装组件（3）固定设置在固定盘（21）上，所述充装组件（3）的顶端设置有气枪（102），所述气枪（102）的充气口与位于第二旋转盘（23）上方的气瓶（101）的输入口相连通，且第一旋转盘（22）及第二旋转盘（23）在气瓶（101）及其内充入的气体重量的作用下能沿轴线方向下滑，第一旋转驱动装置及第二旋转驱动装置的控制端均与控制装置电连接；所述转移组件（2）还包括第一弹簧（25）和第二弹簧（26）；第一旋转盘（22）远离轴线的位置连接有导向杆（221），导向杆（221）的轴线与第一旋转盘（22）的轴线平行，导向杆（221）与固定盘（21）滑动连接，导向杆（221）延伸至固定盘（21）内部的一端固定设置有限位条（222），第一弹簧（25）套设在导向杆（221）上，第一弹簧（25）的一端与限位条（222）固定连接，第一弹簧（25）的另一端与固定盘（21）固定连接；所述第二弹簧（26）设置在第二旋转盘（23）和底座（1）之间，第二弹簧（26）的轴线与第二旋转盘（23）的轴线同轴。
2.根据权利要求1所述的一种工业氦气全自动充装装置，其特征在于，所述固定盘（21）上沿固定盘（21）的周向间隔开设有至少两个固定槽（211），所述固定槽（211）的轴线与所述第一旋转盘（22）的轴线同轴，所述固定槽（211）中固定设置有加热板（213）；所述固定机构包括固定挡板（212），所述固定挡板（212）旋转设于所述固定盘（21）上，且与所述固定槽（211）共同对气瓶（101）的上部进行拦截限位。
3.根据权利要求1所述的一种工业氦气全自动充装装置，其特征在于，所述转移组件（2）还包括螺纹套筒（27）和活动盘（28）；螺纹套筒（27）能够旋转的设置在底座（1）中，且螺纹套筒（27）的轴线与第二旋转盘（23）的轴线同轴，活动盘（28）与螺纹套筒（27）同轴螺纹连接，活动盘（28）的外侧壁上固定设置有第一限位凸起（281），底座（1）上开设有配合第一限位凸起（281）滑动的第一限位滑槽（11），第一限位滑槽（11）的长度方向与固定盘（21）的轴线平行，第二弹簧（26）位于第二旋转盘（23）和活动盘（28）之间。
4.根据权利要求1所述的一种工业氦气全自动充装装置，其特征在于，所述第一旋转驱动装置包括第一伺服电机（24），所述第一伺服电机（24）的输出端与固定盘（21）相连接。
5.根据权利要求1所述的一种工业氦气全自动充装装置，其特征在于，所述第二旋转驱动装置包括连接杆（231）、传动齿轮（234）及第二伺服电机（29）；所述连接杆（231）与所述第二旋转盘（23）为同轴滑动连接；连接杆（231）的一端固定设置有第二限位凸起（232），第二旋转盘（23）上开设有供第二限位凸起（232）滑动的第二限位滑槽（233），第二限位滑槽（233）的长度方向与第二旋转盘（23）的轴线平行，所述连接杆（231）的另一端固定套设有传动齿轮（234），所述第二伺服电机（29）的输出端通过传动带与所述传动齿轮（234）传动连接。
6.根据权利要求1所述的一种工业氦气全自动充装装置，其特征在于，所述充装组件（3）包括固定条（31）、导向块（32）及第三弹簧（33）；所述固定条（31）固定设置在底座（1）上，固定条（31）的长度方向与固定盘（21）的轴线平行，所述第二旋转盘（23）的轴线位于所述固定条（31）的长度方向与固定盘（21）的轴线的连线上；固定条（31）朝上的一端上滑动设置有导向块（32），第三弹簧（33）设置在导向块（32）和固定条（31）之间，第三弹簧（33）的轴线与固定盘（21）的直径平行；导向块（32）上开设有能够供气瓶（101）的输入端和气枪（102）连接的通孔（321）。
7.根据权利要求6所述的一种工业氦气全自动充装装置，其特征在于，所述充装组件（3）还包括第四弹簧（34）；所述第四弹簧（34）设置在导向块（32）和固定条（31）之间，所述第四弹簧（34）的轴线与固定盘（21）的轴线平行，导向块（32）上开设有配合气瓶（101）旋转的导向滑槽（322）。
8.一种工业氦气全自动充装方法，其特征在于，使用上述权利要求1-7任一所述的充装装置，包括以下步骤：
S1、将空的气瓶（101）放置在固定盘（21）上，并使气瓶（101）的底部与第一旋转盘（22）接触；
S2、控制固定盘（21）旋转带动第一旋转盘（22）移动至第二旋转盘（23）的上方，此时第一旋转盘（22）与第二旋转盘（23）同轴并接触，控制第二旋转盘（23）旋转带动与第二旋转盘（23）接触的第一旋转盘（22）转动，通过充装组件（3）使得气枪（102）的充气口与位于第二旋转盘（23）上方的气瓶（101）的输入口相连通；
S3、气枪（102）将气体充装进气瓶（101）中，控制基准温度，不超过P0的2/3的方式控制充装压力，气瓶（101）的重量增大从而带动第一旋转盘（22）和第二旋转盘（23）下移；其中，P0为气瓶的许用压力，许用压力为绝对压力，单位为兆帕（MPa）；
S4、第一旋转盘（22）下移至额定距离后再次控制固定盘（21）发生旋转，完成充装工作的气瓶（101）脱离充装组件（3），承载有未充装气瓶的第一旋转盘（22）移动至第二旋转盘（23）进行充气操作。
9.根据权利要求8所述的工业氦气全自动充装方法，其特征在于：所述步骤S3中的充装压力的计算方法为：
首先，将气瓶抽真空，测量环境温度T1和充装气体温度T2；
然后，根据T1和T2计算充装温度T；T=T1+0.8（T2-T1），式中：T1为环境温度，T2为充装气体温度；
最后，根据T计算充装压力P，
式中：P为气瓶的最高充装压力，充装压力为绝对压力，单位为兆帕（MPa）；T为气瓶的充装温度，单位为开尔文（K）；Z为在压力P、温度为T时气体的压缩系数；P0为气瓶的许用压力，许用压力为绝对压力，单位为兆帕（MPa）；T0为气瓶的最高使用温度，单位为开尔文（K）；Z0为在压力为P0、温度为T0时气体的压缩系数。
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