CN201124927Y - 气球逃逸放气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于当升空的气球失控逃逸后的放掉气球内气体的气球逃逸放气装置，其开盖迅速、能耗低。该装置的上盖通过锁紧机构与筒体连接，锁紧时上盖将筒体的放气端口密封，锁紧机构安装在筒体上并由筒体内连接有电源的控制电路控制。锁紧时，锁紧机构中的锁紧部件被具有力矩放大结构的传动装置限位，传动装置与动力源传动连接，锁紧机构具有自锁结构和快速开启结构。较小的开盖阻力和快速的开启结构可以极大的延长了电源的使用时间，提高了装置的运行可靠性，返回的气球以及气球逃逸放气装置还可多次重复使用，可有效的节约成本，尤其适合与在现有用缆绳和地面连接的系留气球上使用。

Description

气球逃逸放气装置

技术领域

本实用新型涉及一种气球的安全控制装置，尤其是一种用于当升空的气球失控逃逸后的放掉气球内气体的气球逃逸放气装置。

背景技术

目前，商业、气象等领域使用气球进行商业广告宣传、高空探测等已经越来越普遍，也时常发生因为绳索断裂、松脱等原因造成的气球失控升空的现象。失控升空的气球漂浮在空中，会给航空飞行物或其他的高空物体造成极大的安全隐患，给航空运输业特别是民航飞行带来危险。据了解，目前对于气球失控升空的问题，国内外尚没有一个很好的解决方案。本申请人于2006年9月14日递交了申请号为200620035584.7、名称为“气球逃逸放气装置”的实用新型专利申请，该装置包括带有进气端口和放气端口的筒体以及设置在放气端口处的上盖，上盖通过锁紧机构与筒体连接，锁紧时上盖与筒体之间通过顶盖密封圈将放气端口密封，锁紧机构安装在筒体上并与控制电路电连接，控制电路连接有电源。这种气球逃逸放气装置可在大气压传感器检测到气球升空逃逸后，发出开盖信号，由控制电路向步进电机发出开启上盖的指令，电机电源开启，步进电机带动减速齿轮组转动，使其上盖在开盖弹簧的作用下弹开上盖，将气球内的气体从放气口放出，让气球自动下落，从而避免对航空飞行物或其它高空物体造成损害。但上述气球逃逸放气装置的不足之处在于：锁紧机构在开启时所需时间相对较长，电池或蓄电池的使用时间相对较短。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种开盖迅速、能耗低的气球逃逸放气装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：气球逃逸放气装置，包括带有进气端口和放气端口的筒体以及设置在放气端口处的上盖，上盖通过锁紧机构与筒体连接，锁紧时上盖将筒体的放气端口密封，锁紧机构安装在筒体上并由连接有电源的控制电路控制。锁紧时，锁紧机构中的锁紧部件被具有力矩放大结构的传动装置限位，传动装置与动力源传动连接，锁紧机构具有自锁结构和快速开启结构。通过具有力矩放大结构的传动装置，即可利用较小的开启力矩进行传动，控制锁紧机构进行开启和关闭，同时由于锁紧机构具有自锁结构和快速开启结构，从而可以减小电源的功率和延长电源的使用时间，同时还可缩短开启的时间。使用时，本装置安装在气球顶部的开口处，向气球内注入氢气、氦气等即可使用。控制电路可通过程控、遥控、线控以及信号检测的自动控制等多种方式控制锁紧机构的适时开启，使其上盖与筒体之间脱离密封状态，从而将气球内的气体从放气端口放出，气球返回地面。

作为优选的技术方案，上述动力源为步进电机，传动装置为设置有限位结构的减速齿轮组。利用步进电机在未通电的情况下永磁转子对锭子产生的磁力，再通过减速齿轮的传动比产生一个很大的自锁定位力矩，使锁紧机构具有自锁功能，实现装置上盖的锁定，限位结构可有效的将减速齿轮组的转动限定在一定的范围内，保证其运转的可靠性。

作为对上述技术方案的改进，筒体上设置有与控制电路连接的大气压传感器。工作时，控制电路对大气压传感器传递来的信号进行数据分析，如压力超出设定值，控制电路发出指令并控制步进电机转动，从而打开上盖使气球内的氢气泄放，气球下落。

本实用新型的有益效果是：由于采用了具有力矩放大功能的传动装置与动力源传动连接，且锁紧机构具有自锁功能和快速开启结构，使其开盖阻力极小，开启快速，极大的延长了电源的使用时间，提高了装置的运行可靠性。采用大气压传感器以测量大气压力数据作为气球逃逸时的检测信号，从而控制步进电机的启动，可在极短的时间内检测到其所处的失控状态，在瞬间自动将气球内的氢气泄放让气球自动下落，避免对航空飞行物或其它高空物体造成伤害，大大降低了气球升空失控后所带来的各种危害，从而极大地保障了航空运输业特别是民航飞行的安全。返回的气球以及气球逃逸放气装置还可多次重复使用，可有效的节约成本，尤其适合与在现有用缆绳和地面连接的系留气球上使用。

附图说明

图1是本实用新型在关闭上盖时的主视图，图中示出了各零部件之间的位置和作用关系。

图2是本实用新型中使用减速齿轮组作为具有力矩放大功能的传动装置以及锁紧机构的示意图。

图3是图2的后视示意图。

图4是图1中A处的局部示意图，图中示出了气球与本装置的密封安装结构。

图5是图1中B处的局部示意图，图中示出了关闭上盖时上盖与筒体之间的密封连接结构。

图6是本实用新型的开启上盖时的外形图。

图7是图1去掉上盖后的俯视图，图中示出了筒体内各个零部件的位置，尤其是步进电机的位置。

图中标记为：步进电机1、减速齿轮组2、大气压入口3、电源9、上盖10、开盖弹簧12、锁舌13、限位挡圈14、控制电路16、推力弹簧17、进气端口19、筒体20、放气端口21、中心杆23、限位槽24、斜面25、导向结构27、锁紧部件50、滑槽51、锁紧限位块52、安装口53、大气压传感器54、密封仓55、通道56、传感薄膜57、气球安装环58、密封圈59、密封圈60、锁卡齿61、中心轴62、弹簧63、限位结构64、锁卡65。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1～图7所示，气球逃逸放气装置，包括带有进气端口19和放气端口21的筒体20以及设置在放气端口21处的上盖10，上盖10通过锁紧机构与筒体20连接，锁紧时上盖10将筒体20的放气端口21密封，锁紧机构安装在筒体20上并由连接有电源9的控制电路16控制。锁紧时，锁紧机构中的锁紧部件50被具有力矩放大功能的传动装置限位，传动装置与动力源传动连接，锁紧机构具有自锁功能和快速开启结构。使用时将气球顶部开口，并将开口套装在进气端口19上，锁紧机构锁紧上盖10与筒体20，从而将放气端口21密封，气球从进气口充气后即可使用，具有自锁功能的锁紧机构可以在不消耗电能的情况下保持锁紧状态。气球升空后，控制电路16可通过程控、遥控、线控以及信号检测的自动控制等多种方式控制具有快速开启结构的锁紧机构的适时开启，如图6所示，使其上盖10与筒体20之间脱离密封状态，从而将气球内的气体从放气端口21放出，气球返回地面而不至于滞留在空中漂浮，返回后的气球及其装置还可多次重复使用。具有力矩放大功能的传动装置可以在提供极小的驱动力矩的情况下开启锁紧部件50，从而有效的延长电源的使用时间，提高整个装置工作的可靠性。

要使传动装置具有力矩放大功能以及锁紧机构具有自锁功能，可以采用多种机械领域常规采用的多种结构，例如蜗轮蜗杆传动、丝杆螺母传动、丝杆螺母加连杆结构等，但在本实用新型中，为了得到较大的力矩放大倍数以及方便的实现自锁，最好采用动力源为步进电机1、传动装置为设置有限位结构64的减速齿轮组2的结构(如图2所示)。关闭上盖10后，利用步进电机1在未通电的情况下永磁转子对锭子产生的磁力，再通过减速齿轮组2的大传动比的力矩放大作用产生一个很大的自锁力矩，实现装置上盖10的锁定。开启上盖10时，由控制电路16发出开盖指令并控制步进电机1转动，电机电源开启，锭子线圈得电，产生一个与电机永磁转子磁力相反的磁力，自锁力矩消失，并加快开启上盖10。

同样的道理，锁紧机构也可以采用机械领域常规采用的多种结构来实现，例如棘轮结构、锁舌结构等，也可以采用如下结构：

锁紧机构包括设置在上盖10上并伸入筒体20内的导向结构27的中心杆23，锁紧部件50上设置有锁卡65，锁卡65与传动装置上设置的锁卡齿61匹配形成快速开启结构；锁紧部件50内设置有锁舌13，中心杆23上设置有与锁舌13匹配的限位槽24；锁紧部件50可绕中心轴62转动并通过弹簧63，将其转动至由筒体20内的锁紧限位块52限定的锁紧位置。

锁舌13设置在锁紧部件50内的滑槽51中并可沿滑槽51在一定范围内滑动，锁舌13上靠近上盖10的一面的端部设置有斜面25，锁舌13的后端部与滑槽51的底部之间设置有推力弹簧17。

使用时，首先如图6所示，上盖10处于的开启状态，同时如图1~3所示，锁紧部件50在弹簧63的作用下，以中心轴62为圆心逆时针旋转至锁紧限位块52处并被限位(如图3所示)；由控制电路16向步进电机1发出关闭上盖10的指令，由步进电机1通过减速齿轮组2带动锁卡齿61作顺时针旋转(如图3所示)，并转动至限位结构的一端后，锁紧部件50上的锁卡65与锁卡齿61紧密接触，步进电机1停止转动。此时可通过控制电路16的蜂鸣器发出提示音，采用人工压下上盖10与筒体20紧密接触，中心杆23上的限位槽24上端通过锁舌13上的斜面25将锁舌13向滑槽51的底部方向推动，推力弹簧17压缩；当上盖10到达密封锁紧位置后，中心杆23上与锁舌13匹配的限位槽24下端的位置低于锁舌13的位置时，锁舌13推力弹簧17的反作用力下，向前移动锁住上盖10。

当气球升空逃逸时，由控制电路16向步进电机1发出开启上盖10的指令，电机电源开启，步进电机1带动减速齿轮组2转动同时带动锁卡齿61作逆时针旋转，并转动至限位结构的另一端后，步进电机1停止转动，上盖10在开盖弹簧12的作用下弹开上盖10，气球内的气体经下密封仓20，到放气口21放出。

为了达到快速放气的目的，中心杆23与筒体20内的导向结构27之间设置有作用于上盖10与筒体20之间的开盖弹簧12，控制电路16控制锁紧机构开启后，上盖10与筒体20之间脱离密封状态，开盖弹簧12迅速将上盖10顶开，达到快速放气的目的；为了防止上盖10完全脱离筒体20后下落而造成新的危险，筒体20与上盖10之间还设置有开启限位结构，使得开盖弹簧12顶开上盖10后仍然被限制在筒体20上。开启限位结构可以采用多种形式方便的实现，其中，开启限位结构为设置在中心杆23的末端的限位挡圈14实现起来最为方便，制作也容易。

为了达到自动控制的目的，筒体20上设置有与控制电路16连接的大气压传感器54，上盖10上设置有密封仓55，密封仓55通过传感膜57外部大气隔离，同时，控制电路16、电源9也安装在密封仓55内。大气经设置在上盖10上的大气压入口3进入，在传感膜57上产生压力，经通道56进入密封仓55，使密封仓55内的压力发生同步变化，使其大气压传感器54可以同步跟踪外部大气压力的变化。工作时，控制电路16对大气压传感器54传递来的信号进行数据分析，如压力超出设定值，控制电路16发出指令打开上盖10，气球内的氢气泄放，使其由于绳索断裂、松脱等造成失控的气球下落。

为了防止气球升空后雨水等对大气压传感器54、控制电路16、电源9等的侵蚀，在上盖10中设置有密封仓55，大气压传感器54、控制电路16和电源9设置在密封仓55中，密封仓55上设置有与外部连通的通道56，通道56上设置有传感薄膜57。通过传感薄膜57，即可将筒体20外部的大气压力传递到密封仓55中，使其大气压传感器54可以检测到外部大气压力的变化，同时传感薄膜57也起到了密封通道56的作用。

由于气球的材料具有较强的弹性，因此气球顶部开设的安装口53套装在进气端口19上一般即可达到密封的效果。为了使其密封效果更好，筒体20上设置有气球安装环58，气球安装环58与筒体20之间设置有密封圈59。使用时，将气球顶部的开设的安装口套装在密封圈59上并用气球安装环58固定即可，通常情况下，为了便于安装和放气快速，气球安装环58最好套装在筒体20的外表面上，如图3所示。

关闭上盖10后，上盖10与筒体20之间的密封可以通过密封圈60将放气端口21密封。

Claims (10)

1. 气球逃逸放气装置，包括带有进气端口(19)和放气端口(21)的筒体(20)以及设置在放气端口(21)处的上盖(10)，上盖(10)通过锁紧机构与筒体(20)连接，锁紧时上盖(10)将筒体(20)的放气端口(21)密封，锁紧机构安装在筒体(20)上并由连接有电源(9)的控制电路(16)控制，其特征是：锁紧机构中设置有锁紧部件(50)，锁紧时，锁紧部件(50)被具有力矩放大结构的传动装置限位，传动装置与动力源传动连接，锁紧机构具有自锁结构和快速开启结构。

2. 如权利要求1所述的气球逃逸放气装置，其特征是：动力源为步进电机(1)，传动装置为设置有限位结构(64)的减速齿轮组(2)。

3. 如权利要求1或2所述的气球逃逸放气装置，其特征是：锁紧机构包括设置在上盖(10)上并伸入筒体(20)内的导向结构(27)的中心杆(23)，锁紧部件(50)上设置有锁卡(65)，锁卡(65)与传动装置上设置的锁卡齿(61)匹配形成快速开启结构；锁紧部件(50)内设置有锁舌(13)，中心杆(23)上设置有与锁舌(13)匹配的限位槽(24)；锁紧部件(50)可绕中心轴(62)转动并通过弹簧(63)，将其转动至由筒体(20)内的锁紧限位块(52)限定的锁紧位置。

4. 如权利要求3所述的气球逃逸放气装置，其特征是：锁舌(13)设置在锁紧部件(50)内的滑槽(51)中并可沿滑槽(51)在一定范围内滑动，锁舌(13)上靠近上盖(10)的一面的端部设置有斜面(25)，锁舌(13)的后端部与滑槽(51)的底部之间设置有推力弹簧(17)。

5. 如权利要求3所述的气球逃逸放气装置，其特征是：中心杆(23)与筒体(20)内的导向结构(27)之间设置有作用于上盖(10)与筒体(20)之间的开盖弹簧(12)，筒体(20)与上盖(10)之间还设置有开启限位结构。

6. 如权利要求5所述的气球逃逸放气装置，其特征是：所述开启限位结构为设置在中心杆(23)的末端的限位挡圈(14)。

7. 如权利要求1所述的气球逃逸放气装置，其特征是：筒体(20)上设置有与控制电路(16)连接的大气压传感器(54)。

8. 如权利要求7所述的气球逃逸放气装置，其特征是：上盖(10)中设置有密封仓(55)，大气压传感器(54)、控制电路(16)和电源(9)设置在密封仓(55)中，密封仓(55)上设置有与外部连通的通道(56)，通道(56)上设置有传感薄膜(57)。

9. 如权利要求1所述的气球逃逸放气装置，其特征是：筒体(20)上设置有气球安装环(58)，气球安装环(58)与筒体(20)之间设置有密封圈(59)。

10. 如权利要求1所述的气球逃逸放气装置，其特征是：上盖(10)与筒体(20)之间通过密封圈(60)将放气端口(21)密封。

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