CN217272279U - 一种智能工业气瓶阀及智能工业气瓶管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能工业气瓶阀及智能工业气瓶管理系统，涉及工业气瓶管理领域。该智能工业气瓶阀，包括底座和手轮，底座用于与现有机械阀的手柄或阀杆连接，手轮可转动地安装于底座；底座设置有射频信号标签，射频信号标签至少包括打开射频码和关闭射频码，手轮开设有显示窗口，显示窗口择一地显示打开射频码或关闭射频码，射频信号读取器能够从射频信号标签读取对应工业气瓶的状态信息。该智能工业气瓶阀，当手轮转动至气瓶打开或关闭的位置时，显示窗口相应显示打开射频码或关闭射频码，用户可以通过射频信号读取器等获取气瓶开闭状态信息，从而，能够准确快速地更换气瓶，保证了各项进程的顺利进行，提高了操作效率，有效避免了回充浪费。

Description

一种智能工业气瓶阀及智能工业气瓶管理系统

技术领域

本实用新型涉及工业气瓶管理的技术领域，具体而言，涉及一种智能工业气瓶阀及智能工业气瓶管理系统。

背景技术

各种工业气体应用现场没有气体发生器时，气瓶成为唯一的气体供应源。在医疗、加工、食品饮料、燃料工业乃至实验室等领域，气瓶具有广泛的应用。气瓶是一种纯机械设备，而安装于气瓶瓶口的机械阀是控制气体输送的必要装置。在大多数应用中，气瓶通常放置在远离实际消耗气体的地方，使得用户无法掌握气瓶及阀门的状态。以大型建筑工地为例，为了提高使用效率，气体制造商提供的气瓶通常装在气瓶组架中运输。每个气瓶组架有多个预先串联的气瓶。使用时，操作员手动打开一个或多个气瓶，在开启的气瓶气体消耗完后，必须暂停使用，所以操作员需要返回，手动关闭空气瓶，然后再打开一个或多个新气瓶。此时，操作顺序至关重要，在关闭空气瓶之前打开新气瓶的错误会导致气体回充，造成浪费，所以，操作员需要对每个气瓶的状态进行检查以确定开闭顺序，而这会花费相当大的人力。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种智能工业气瓶阀，以解决现有技术中存在的使用气瓶时，用户无法掌握气瓶状态而导致操作效率低，甚至错误开闭气瓶造成浪费的技术问题。

本实用新型提供的智能工业气瓶阀，包括底座和手轮，所述底座用于与现有机械阀的手柄或阀杆连接，所述手轮可转动地安装于所述底座；所述底座设置有射频信号标签，所述射频信号标签至少包括打开射频码和关闭射频码，所述手轮开设有显示窗口，所述显示窗口择一地显示所述打开射频码或所述关闭射频码，射频信号读取器能够从所述射频信号标签读取对应工业气瓶的状态信息。

进一步地，所述底座的下部设置有连接套筒，所述连接套筒包括啮合瓣和压紧瓣，所述啮合瓣与所述底座的上部固定连接，所述压紧瓣与所述啮合瓣活动连接，且所述压紧瓣与所述啮合瓣能够相互配合地夹固于现有机械阀的手柄外。

进一步地，所述啮合瓣的内侧面沿其周向呈花瓣状，用于与现有机械阀的手柄啮合；所述压紧瓣的内侧面沿其周向呈圆弧状或齿状，用于压紧现有机械阀的手柄。

进一步地，所述压紧瓣沿其周向的一端与所述啮合瓣的第一端转动连接，且所述压紧瓣的转动轴线与所述底座的轴线平行；所述底座还包括蝶形螺栓，所述压紧瓣沿其周向的另一端与所述啮合瓣的第二端通过所述蝶形螺栓连接。

可选地，所述底座的下部设置有连接套筒，所述连接套筒的侧壁开设有多个螺纹孔，所述底座还包括多个固定螺栓，多个所述固定螺栓与多个所述螺纹孔一一对应，各所述固定螺栓穿过对应的所述螺纹孔后均抵于现有机械阀的手柄。

可选地，所述底座的底部开设有插孔，所述插孔用于与现有机械阀的阀杆插接。

进一步地，所述底座还包括限位销，所述手轮还开设有限位孔，所述限位销插于所述限位孔内且固定于所述底座的上部，用于限制所述手轮的转动角度。

本实用新型提供的智能工业气瓶阀，能够产生以下有益效果：

本实用新型提供的智能工业气瓶阀，安装时，可以将底座固定连接至气瓶上现有机械阀的手柄或阀杆，当使用气瓶内的气体时，转动手轮打开气瓶即可。当手轮转动至气瓶打开或关闭的位置时，显示窗口相应显示打开射频码或关闭射频码，用户可以通过射频信号读取器和中继器等获取气瓶开闭状态信息，当然，射频码还可以包括序列号、气体种类等信息。如此，用户能够实时知悉气瓶的状态，即使用户距离气瓶较远，从而，用户能够准确而又快速地关闭处于打开状态的空气瓶，或打开处于关闭状态的新气瓶，不但保证了各项进程的顺利进行，提高了操作效率，而且有效避免了未关空气瓶便打开新气瓶导致的回充浪费。

此外，本实用新型提供的智能工业气瓶阀，通过射频识别(Radio FrequencyIdentification，RFID)进行非接触式的数据通信，且射频信号标签无需电源，从而使得该智能工业气瓶阀的使用寿命更长、性能更稳定可靠。

本实用新型的第二个目的在于提供一种智能工业气瓶管理系统，以解决现有技术中存在的使用气瓶时，用户无法掌握气瓶状态而导致操作效率低，甚至错误开闭气瓶造成浪费的技术问题。

本实用新型提供的智能工业气瓶管理系统，包括上述的智能工业气瓶阀，还包括MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)质量流量计，所述MEMS质量流量计集成有射频信号读取器，所述射频信号读取器由所述MEMS质量流量计的微控制器启用或禁用，所述射频信号读取器用于读取所述射频信号标签上的射频信号。

进一步地，所述MEMS质量流量计还集成有无线信号发射器，所述无线信号发射器由所述MEMS质量流量计的微控制器启用或禁用，所述无线信号发射器用于将收集到的各种数据发射至用户端。

进一步地，所述MEMS质量流量计还连接有有线装置，所述有线装置由所述MEMS质量流量计的微控制器启用或禁用，所述有线装置用于将收集到的各种数据传输至用户端。

本实用新型提供的智能工业气瓶管理系统，使得用户能够远程知悉气瓶和阀门的开闭状态、气体流量、剩余气体量等信息，便于用户及时、准确地进行相关操作，效率高，且能够有效避免浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的智能工业气瓶阀的分解结构示意图；

图2为本实用新型提供的智能工业气瓶阀的第一种形式的底座的仰视图；

图3为本实用新型提供的智能工业气瓶阀的第二种形式的底座的仰视图；

图4为本实用新型提供的智能工业气瓶阀的第三种形式的底座的仰视图；

图5为本实用新型提供的智能工业气瓶管理系统的示意图。

附图标记说明：

100-手轮；110-显示窗口；120-限位孔；

200-底座；210-射频信号标签；220-限位销；230-连接套筒；231-啮合瓣；232-压紧瓣；233-枢接轴；234-蝶形螺栓；235-固定螺栓；240-插孔；

010-智能工业气瓶阀；020-MEMS质量流量计；030-输气管道。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

各种工业气体应用现场没有气体发生器时，气瓶成为唯一的气体供应源。对于气瓶来说，机械阀是控制气体输送的必要装置。然而，这些阀门的状态不能远程知悉。特别是对于多个气瓶成组供气的单元，气瓶间通常采用串行连接，对每个气瓶的状态进行检查会花费相当大的人力。在关闭空气瓶之前打开新气瓶的错误会导致气体回充，造成浪费。所以，本实施例提供一种智能工业气瓶阀010及智能工业气瓶管理系统，以解决这些气瓶应用问题，并实现一些相关管理功能。

本实施例提供一种智能工业气瓶阀010，如图1所示，该智能工业气瓶阀010，包括底座200和手轮100，底座200用于与现有机械阀的手柄或阀杆连接，手轮100可转动地安装于底座200；底座200设置有射频信号标签210，射频信号标签210至少包括打开射频码和关闭射频码，手轮100开设有显示窗口110，显示窗口110择一地显示打开射频码或关闭射频码，射频信号读取器能够从射频信号标签读取对应工业气瓶的状态信息。

本实施例提供的智能工业气瓶阀010，安装时，可以将底座200固定连接至气瓶上现有机械阀的手柄或阀杆，当使用气瓶内的气体时，转动手轮100打开气瓶即可。当手轮100转动至气瓶打开或关闭的位置时，显示窗口110相应显示打开射频码或关闭射频码，用户可以通过射频信号读取器和中继器等获取气瓶开闭状态信息，当然，射频码还可以包括序列号、气体种类等信息。如此，用户能够实时知悉气瓶的状态，即使用户距离气瓶较远，从而，用户能够准确而又快速地关闭处于打开状态的空气瓶，或打开处于关闭状态的新气瓶，不但保证了各项进程的顺利进行，提高了操作效率，而且有效避免了未关空气瓶便打开新气瓶导致的回充浪费。

此外，本实施例提供的智能工业气瓶阀010，通过射频识别进行非接触式的数据通信，且射频信号标签210无需电源，从而使得该智能工业气瓶阀010的使用寿命更长、性能更稳定可靠。

具体地，本实施例中，手轮100由金属或增强纤维等工业塑料制成。

具体地，本实施例中，沿底座200的周向，打开射频码和关闭射频码分别设置于射频信号标签210的两端，朝打开方向旋转手轮100时，打开射频码显示于显示窗口110；朝关闭方向旋转手轮100时，关闭射频码显示于显示窗口110。

更具体地，本实施例中，显示窗口110的数量为两个，两个显示窗口110沿手轮100的周向间隔分布；底座200上的射频信号标签210也为两个，两个射频信号标签210与两个显示窗口110一一对应设置。进一步地，本实施例中，两个显示窗口110相对设置，两个射频信号标签210也相对设置。

需要说明的是，在本申请的其他实施例中，射频信号标签210还可以包括其他射频码，例如：代表诸如阀门序列号和位置等数据的射频码。

具体地，如图1和图2所示，本实施例提供的智能工业气瓶阀010的第一种形式的底座200，其下部设置有连接套筒230，连接套筒230包括啮合瓣231和压紧瓣232，啮合瓣231与底座200的上部固定连接，压紧瓣232与啮合瓣231活动连接，且压紧瓣232与啮合瓣231能够相互配合地夹固于现有机械阀的手柄外。

更具体地，本实施例中，如图2所示，啮合瓣231的内侧面沿其周向呈花瓣状，用于与现有机械阀的手柄啮合；压紧瓣232的内侧面沿其周向呈圆弧状或齿状，用于压紧现有机械阀的手柄。现有技术中，机械阀的手柄通常呈花瓣状，所以，啮合瓣231的内侧面呈花瓣状，使得啮合瓣231能够更好地与现有机械阀的手柄啮合或卡接，从而有利于提高智能工业气瓶阀010与现有机械阀的连接牢固性。压紧瓣232的内侧面呈圆弧状或齿状，使得压紧瓣232能够比较顺畅地沿现有机械阀的手柄的周向滑动，从而压紧现有机械阀的手柄，而且，如此设置，压紧瓣232与现有机械阀的手柄的接触面积比较大，有利于增大压紧力，进而有利于提高连接牢固性。

更具体地，本实施例中，如图2所示，压紧瓣232沿其周向的一端与啮合瓣231的第一端转动连接，且压紧瓣232的转动轴线与底座200的轴线平行；底座200还包括蝶形螺栓234，压紧瓣232沿其周向的另一端与啮合瓣231的第二端通过蝶形螺栓234连接。此种设置形式下，可以直接旋拧蝶形螺栓234的大端，以缩短或增加啮合瓣231的第二端与压紧瓣232的端部之间的距离，从而加紧或放松连接套筒230与现有机械阀的手柄之间的连接。

更具体地，本实施例中，继续如图2所示，压紧瓣232沿其周向的一端与啮合瓣231的第一端可以通过枢接轴233转动连接。

具体地，本实施例中，如图3所示，本实施例提供的智能工业气瓶阀010的第二种形式的底座200，其下部设置有连接套筒230，连接套筒230的侧壁开设有多个螺纹孔，底座200还包括多个固定螺栓235，多个固定螺栓235与多个螺纹孔一一对应，各固定螺栓235穿过对应的螺纹孔后均抵于现有机械阀的手柄。此种设置形式下，连接套筒230的结构简单，智能工业气瓶阀010通过固定螺栓235与现有机械阀的手柄之间的摩擦力牢固地安装于现有机械阀的手柄。

更具体地，继续如图3所示，连接套筒230的内侧面也可以设置有一段花瓣状的结构，用于与现有机械阀的手柄啮合或卡接，而螺纹孔则开设于连接套筒230的内侧面接近圆弧形状的侧壁，通过拧紧固定螺栓235、使其紧抵于现有机械阀的手柄，而使连接套筒230牢固地卡固于现有机械阀的手柄。

更具体地，本实施例中，继续如图3所示，连接套筒230的侧壁开设有五个螺纹孔，五个固定螺栓235分别穿过五个螺纹孔后均与现有机械阀的手柄抵接。进一步地，五个固定螺栓235均设置于连接套筒230的内侧面接近圆弧形状的侧壁，且其中一个居中设置，而另外四个对称设置于其两侧。此种设置形式下，固定螺栓235与现有机械阀的手柄的作用力比较均衡，从而连接更加牢固。

优选地，本实施例中，连接套筒230由金属(例如钢)、有色金属(例如青铜或钛)或工程塑料制成。

具体地，如图4所示，本实施例提供的智能工业气瓶阀010的第三种形式的底座200，其底部可以直接开设有插孔240，而插孔240用于与现有机械阀的阀杆插接。此种设置形式下，智能工业气瓶阀010可以直接替换现有机械阀的手柄，气瓶瓶盖的整体高度也比较低。

具体地，本实施例中，底座200还包括限位销220，手轮100还开设有限位孔120，限位销220插于限位孔120内且固定于底座200的上部，用于限制手轮100的转动角度。

更具体地，本实施例中，限位孔120的数量为两个，两个限位孔120分别设置于手轮100相对的两侧，两个限位销220分别插于其中一个限位孔120内，且两个限位销220均固定于底座200的上部。如此设置，使得限位销220对手轮100的作用力更加均衡，限位作用也更加可靠。

具体地，本实施例中，手轮100呈花瓣状，更具体地，本实施例中，手轮100为五瓣结构，当然，在本申请的其他实施例中，手轮100不限于五瓣结构，例如：手轮100还可以为七瓣结构等。

本实施例还提供一种智能工业气瓶管理系统，如图5所示，该智能工业气瓶管理系统包括上述的智能工业气瓶阀010，还包括MEMS质量流量计020，MEMS质量流量计020集成有射频信号读取器，射频信号读取器由MEMS质量流量计020的微控制器启用或禁用，射频信号读取器用于读取射频信号标签上的射频信号。

具体地，本实施例中，MEMS质量流量计020还集成有无线信号发射器，无线信号发射器由MEMS质量流量计020的微控制器启用或禁用，无线信号发射器用于将收集到的各种数据发射至用户端。

本实施例提供的智能工业气瓶管理系统，使得用户能够远程知悉气瓶和阀门的开闭状态、气体流量、剩余气体量等信息，便于用户及时、准确地进行相关操作，效率高，且能够有效避免浪费。

具体地，如图5所示，本实施例提供的智能工业气瓶管理系统，多个气瓶串联，智能工业气瓶阀010与气管或输气管道030串联，集成有射频信号读取器以及无线数据发送器的MEMS质量流量计020的入口与串联中的最后一个气瓶连接，出口连接至输气管道030。如此设置，该智能工业气瓶管理系统可以实现单个气瓶或多个气瓶的远程数据传输，有效地向用户传递气瓶开闭状态信息以及特定气瓶的实际耗气量。所述信息可以通过各种远程数据传输方式或物联网(Internet of Things，IoT)协议传输。

具体地，本实施例中，MEMS质量流量计020还连接有有线装置，有线装置由MEMS质量流量计020的微控制器启用或禁用，有线装置用于将收集到的各种数据传输至用户端。此种设置形式下，MEMS质量流量计020可与本地路由器或网站进行交互。

进一步地，本实施例提供的智能工业气瓶阀010，还可以与其他附加特征结合，例如结合为能够远程操作的电动阀，使智能工业气瓶阀010及整个智能工业气瓶管理系统均更加智能，由于根据本申请及现有技术，比较容易实现，所以本申请在此不再对此进行赘述。

综上，对于安装有上述智能工业气瓶管理系统的气瓶，无论是智能工业气瓶阀010与现有机械阀手柄啮合还是直接安装在阀杆上，工作过程大致为：

初始状态，在阀门打开之前，射频信号标签210上的射频码被手轮100阻挡，显示窗口120不显示任何信息。

当智能工业气瓶阀010的手轮100转到打开位置时，显示窗口120显示打开射频码和序列号以及气瓶内的气体种类或成分等相关信息。MEMS质量流量计开始测量气体瞬时流量和气体总消耗量，随后唤醒集成在质量流量计内的射频信号读取器。射频信号读取器将从智能工业气瓶阀010获取数据。数据采集完成后，质量流量计内的微控制器唤醒无线数据发送器，使用如LoRa(Long Range Radio，远距离无线电)、NB IoT(Narrow Band Internetof Things，窄带物联网)、GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统)、Sigfox(Sigfox公司以超窄带(Ultra Narrow Band，UNB)技术建设物联网设备专用的无线网络)、WIFI或其他所需数据传输的方式，将所获取数据发送到指定的数据中心或数据云进行进一步的数据处理。优选地，如整个系统采用电池供电，射频信号读取器和无线数据发送器随后将被禁用。

当智能工业气瓶阀010的手轮100转到关闭位置时，显示窗口120显示关闭射频码，而打开射频码将被手轮100隐藏。同时，MEMS质量流量计应记录零流量，随后唤醒射频信号读取器和无线数据发送器，获取关闭状态下的气瓶编号和状态，相关信息传送到指定的数据中心或数据云进行进一步的数据处理。

当然，用户还可以预置气体消耗警报等其他关键信息，这些信息可以预先编程或在MEMS质量流量计中设置。例如，当质量流量计测量的特定或多个气瓶的耗气量与预设报警值相匹配时，质量流量计内的微控制器将唤醒无线数据发送器，并将数据中继到指定的数据中心或数据云进行进一步的数据处理。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“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者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能工业气瓶阀，其特征在于，包括底座(200)和手轮(100)，所述底座(200)用于与现有机械阀的手柄或阀杆连接，所述手轮(100)可转动地安装于所述底座(200)；所述底座(200)设置有射频信号标签(210)，所述射频信号标签(210)至少包括打开射频码和关闭射频码，所述手轮(100)开设有显示窗口(110)，所述显示窗口(110)择一地显示所述打开射频码或所述关闭射频码，射频信号读取器能够从所述射频信号标签读取对应工业气瓶的状态信息。

2.根据权利要求1所述的智能工业气瓶阀，其特征在于，所述底座(200)的下部设置有连接套筒(230)，所述连接套筒(230)包括啮合瓣(231)和压紧瓣(232)，所述啮合瓣(231)与所述底座(200)的上部固定连接，所述压紧瓣(232)与所述啮合瓣(231)活动连接，且所述压紧瓣(232)与所述啮合瓣(231)能够相互配合地夹固于现有机械阀的手柄外。

3.根据权利要求2所述的智能工业气瓶阀，其特征在于，所述啮合瓣(231)的内侧面沿其周向呈花瓣状，用于与现有机械阀的手柄啮合；所述压紧瓣(232)的内侧面沿其周向呈圆弧状或齿状，用于压紧现有机械阀的手柄。

4.根据权利要求3所述的智能工业气瓶阀，其特征在于，所述压紧瓣(232)沿其周向的一端与所述啮合瓣(231)的第一端转动连接，且所述压紧瓣(232)的转动轴线与所述底座(200)的轴线平行；所述底座(200)还包括蝶形螺栓(234)，所述压紧瓣(232)沿其周向的另一端与所述啮合瓣(231)的第二端通过所述蝶形螺栓(234)连接。

5.根据权利要求1所述的智能工业气瓶阀，其特征在于，所述底座(200)的下部设置有连接套筒(230)，所述连接套筒(230)的侧壁开设有多个螺纹孔，所述底座(200)还包括多个固定螺栓(235)，多个所述固定螺栓(235)与多个所述螺纹孔一一对应，各所述固定螺栓(235)穿过对应的所述螺纹孔后均抵于现有机械阀的手柄。

6.根据权利要求1所述的智能工业气瓶阀，其特征在于，所述底座(200)的底部开设有插孔(240)，所述插孔(240)用于与现有机械阀的阀杆插接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的智能工业气瓶阀，其特征在于，所述底座(200)还包括限位销(220)，所述手轮(100)还开设有限位孔(120)，所述限位销(220)插于所述限位孔(120)内且固定于所述底座(200)的上部，用于限制所述手轮(100)的转动角度。

8.一种智能工业气瓶管理系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的智能工业气瓶阀(010)，还包括MEMS质量流量计(020)，所述MEMS质量流量计(020)集成有射频信号读取器，所述射频信号读取器由所述MEMS质量流量计(020)的微控制器启用或禁用，所述射频信号读取器用于读取所述射频信号标签上的射频信号。

9.根据权利要求8所述的智能工业气瓶管理系统，其特征在于，所述MEMS质量流量计(020)还集成有无线信号发射器，所述无线信号发射器由所述MEMS质量流量计(020)的微控制器启用或禁用，所述无线信号发射器用于将收集到的各种数据发射至用户端。

10.根据权利要求8或9所述的智能工业气瓶管理系统，其特征在于，所述MEMS质量流量计(020)还连接有有线装置，所述有线装置由所述MEMS质量流量计(020)的微控制器启用或禁用，所述有线装置用于将收集到的各种数据传输至用户端。

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