CN2692453Y - 燃气泄漏自动阀门控制装置 - Google Patents
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Abstract
燃气泄漏自动阀门控制装置，属于燃气管道系统的切断装置领域。包括设置在燃气管道上的球阀和燃气泄漏检测单元，其特征是在球阀两端的管道上分别套箍设置U型卡子，U型卡子的开口端固定有横向支架板，支架板上设置同步电机和电机输出轴旋转位置检测开关，电机输出轴经联接套穿过支架板与球阀的手柄联接，在联接套上与位置检测开关纵向位置相应的部位设置磁钢块，在燃气泄漏检测单元的信号输出端设置由自锁、隔离输出和驱动电路构成的控制单元，控制单元与位置检测开关连接，同步电机的电源输入端经控制单元与电源连接。本实用新型便于施工，施工改造费用低，装置结构简单，动作灵敏可靠，易被用户接受，可广泛用于各种燃气管道球阀的更新改造。
Description
技术领域
本实用新型属于燃气管道系统的切断装置领域，尤其涉及一种用同步电机作为动力源的保安切断装置。
背景技术
近年来，随着城市管道燃气的快速普及和城市燃气汽化率的不断提高，在提高人民群众物质生活水平的同时，由于可燃气体泄漏后造成的财产损失和人员严重伤亡事故从新闻媒体的报道来看屡见不鲜。
管道燃气具有易燃、易爆、易泄漏的性质，煤制气中的一氧化碳还有剧毒，如不慎发生泄漏就会造成火灾、爆炸和窒息中毒事故，对燃气用户的生命财产构成威胁。
现在市场上的燃气报警器的切断装置通常采用电磁阀作为燃气管路的切断阀门，公告日为2000年6月14日，公告号为CN 2383164A的中国专利中公开了一种燃气泄漏安全自动监控器，其由泄漏检测电路、开关电路、声光报警电路，自补电路组成燃气泄漏报警器，由电磁控制器阀体组成电磁控制阀，衔铁连杆20推动橡胶触头21封闭阀体16的气孔1，切断接头17、18通道，关闭气源。
由于电磁阀的结构特点所致，导致其只能在通电状态下开启通气，所以在正常情况下，电磁阀一直处于通电耗能状态，且其内的复位弹簧一直处于受压收缩状态，随着时间的推移，会导致其弹性下降，一旦出现燃气泄漏故障时，电磁阀有可能无法迅速、及时、完全地关闭切断燃气管路；同时，电磁阀应用在燃气管路上不防爆，若使用不当更能增加事故隐患；此外，该类产品的安装需要拆除燃气管道上原有的阀门，更换为电磁阀，其改造施工的工作量大，用户承担的更换费用高，日后的维护、维修都不方便，在实际使用过程中给施工单位和用户造成诸多不便。
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结构简单、动作可靠、节约电能、便于施工和有助于降低改造成本的燃气泄漏自动阀门控制装置。
本实用新型的技术方案是：提供一种燃气泄漏自动阀门控制装置，包括设置在燃气管道上且带有手柄的球阀和燃气泄漏检测单元，其特征是在球阀两端的管道上分别套箍设置U型卡子，U型卡子的开口端固定有横向支架板，支架板上设置同步电机和电机输出轴旋转位置检测开关，同步电机的输出轴经联接套穿过支架板与球阀的手柄联接，在联接套上与电机输出轴旋转位置检测开关纵向位置相应的部位设置磁钢块，在燃气泄漏检测单元的信号输出端设置由自锁、隔离输出和驱动电路构成的控制单元，控制单元与电机输出轴旋转位置检测开关连接，同步电机的电源输入端经控制单元与电源连接。
其中，所述的同步电机为转速为1转/分的永磁同心同步电机；所述的电机输出轴旋转位置检测开关为两个成90度设置的霍尔元件；所述的霍尔元件为单端输出开关型霍尔元件；所述的磁钢块至少为两块，其成180度设置在联接套表面与电机输出轴旋转位置检测开关纵向位置相应的部位。
其所述控制单元中的自锁电路为由时基集成电路及外围元件构成的触发电路，隔离输出电路为光耦电路，驱动电路为双向可控硅电路。
上述控制单元的一种线路方案为：其自锁电路由时基集成电路U1、U2、二极管D1、D2、电阻R1、R2、电容C1和C2构成；其隔离输出电路由电阻R3、R4和光耦元件U3构成；其驱动电路由双向可控硅元件Q1构成；其电机输出轴旋转位置检测开关由霍尔元件J1和J2构成。
其中，自锁电路中时基集成电路U1的R端与霍尔元件J1的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R1接电路的VCC端，同时经电容C1接地，其Q端经二极管D1与隔离输出电路中电阻R3的一端连接，在其TRIG端与地之间连接有复位按钮，其VCC端与电路的VCC端连接；时基集成电路U2的R端与霍尔元件J2的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R2接电路的VCC端，同时经电容C2接地，其Q端经二极管D2与隔离输出电路中电阻R3的一端连接，其TRIG端与燃气泄漏检测单元的信号输出端连接，其VCC端与电路的VCC端连接。
隔离输出电路中电阻R3的一端同时与自锁电路中二极管D1和D2的负极连接，其另一端与光耦元件U3的1端连接，光耦元件U3的2端接地，其4端与驱动电路中双向可控硅元件Q1的T2端连接，其6端经电阻R4与驱动电路中双向可控硅元件Q1的g端连接。
驱动电路中双向可控硅元件Q1的T1端与交流电源的一端连接，其T2端经同步电机MG的绕组与交流电源的另一端连接。
霍尔元件J1和J2的VSS端接地，其VDD端与电路的VCC端连接，其UO端分别与自锁电路中时基集成电路U1和U2的R端对应连接。
上述控制单元的另一种线路方案为：其自锁电路由时基集成电路U1A、U1B、二极管D3、D4、电阻R5、R6、电容C3和C4构成；其隔离输出电路由电阻R7、R8和光耦元件U2构成；其驱动电路由双向可控硅元件Q2构成；其电机输出轴旋转位置检测开关由霍尔元件J3和J4构成。
其中，自锁电路中时基集成电路U1A的R端与霍尔元件J3的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R5接电路的VCC端，同时经电容C3接地，其Q端经二极管D3与隔离输出电路中电阻R7的一端连接，在其TRIG端与地之间连接有复位按钮，其VCC端与电路的VCC端连接；时基集成电路U1B的R端与霍尔元件J4的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R6接电路的VCC端，同时经电容C4接地，其Q端经二极管D4与隔离输出电路中电阻R7的一端连接，其TRIG端与燃气泄漏检测单元的信号输出端连接，其VCC端与电路的VCC端连接。
隔离输出电路中电阻R7的一端同时与自锁电路中二极管D3和D4的负极连接，其另一端与光耦元件U2的1端连接，光耦元件U2的2端接地，其4端与驱动电路中双向可控硅元件Q2的T2端连接，其6端经电阻R8与驱动电路中双向可控硅元件Q2的g端连接。
驱动电路中双向可控硅元件Q2的T1端与交流电源的一端连接，其T2端经同步电机MG的绕组与交流电源的另一端连接。
霍尔元件J3和J4的VSS端接地，其VDD端与电路的VCC端连接，其UO端分别与自锁电路中时基集成电路UIA和U1B的R端对应连接。
与现有技术比较，本实用新型的优点是：
1.对原有燃气管路和阀门无须改装和拆卸，便于改造和施工，有助于降低施工成本，降低用户改造费用；
2.采用电动机作为阀门转动的驱动源，闭阀扭矩大，无气阻，正常状态时阀门控制部分几乎不消耗电能，避免了采用电磁阀带来的诸多问题；
3.整个装置结构简单，集成化程度高，动作灵敏、可靠、稳定，制造成本低廉，便于推广，易被用户接受。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步阐述。
图1是本实用新型的机械结构示意图；
图2是本实用新型控制单元的电气原理方框图；
图3是本实用新型控制单元一个实施例的线路图；
图4是本实用新型控制单元另一个实施例的线路图。
图中1为燃气管道，2为阀门手柄，3为球阀，4为U形卡子，5为横向支架板，6为同步电机，7为电机输出轴旋转位置检测开关，8为同步电机的输出轴，9为磁钢块，10为联接套。
具体实施方式
图1中，在带有手柄2的球阀3两端的管道1上分别套箍设置U型卡子4，U型卡子的开口端固定有横向支架板5，支架板上设置同步电机6和电机输出轴旋转位置检测开关7，同步电机的输出轴8经联接套10穿过支架板与球阀的手柄联接，在联接套上与电机输出轴旋转位置检测开关纵向位置相应的部位设置磁钢块9。
所述的同步电机为转速为1转/分的永磁同心同步电机，所述的电机输出轴旋转位置检测开关为两个成90度设置的霍尔元件，所述的磁钢块至少为两块，其成180度设置在联接套表面与电机输出轴旋转位置检测开关纵向位置相应的部位。
图2中，在燃气泄漏检测单元的信号输出端设置由自锁、隔离输出和驱动电路构成的控制单元，控制单元与电机输出轴旋转位置检测开关连接，同步电机的电源输入端经控制单元与电源连接。
其自锁电路为由时基集成电路及外围元件构成的触发电路，隔离输出电路为光耦电路，驱动电路为双向可控硅电路。
图中的燃气管道阀门关信号来自于燃气泄漏检测单元的信号输出端，燃气管道阀门开信号来自于复位按钮。
图3中，控制单元的一种线路实施例方案为：其自锁电路由时基集成电路U1、U2、二极管D1、D2、电阻R1、R2、电容C1和C2构成；其隔离输出电路由电阻R3、R4和光耦元件U3构成；其驱动电路由双向可控硅元件Q1构成；其电机输出轴旋转位置检测开关由霍尔元件J1和J2构成。
其中，自锁电路中时基集成电路U1的R端与霍尔元件J1的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R1接电路的VCC端，同时经电容C1接地，其Q端经二极管D1与隔离输出电路中电阻R3的一端连接，在其TRIG端与地之间连接有复位按钮，其VCC端与电路的VCC端连接；时基集成电路U2的R端与霍尔元件J2的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R2接电路的VCC端，同时经电容C2接地，其Q端经二极管D2与隔离输出电路中电阻R3的一端连接，其TRIG端与燃气泄漏检测单元的信号输出端连接，其VCC端与电路的VCC端连接。
隔离输出电路中电阻R3的一端同时与自锁电路中二极管D1和D2的负极连接，其另一端与光耦元件U3的1端连接，光耦元件U3的2端接地，其4端与驱动电路中双向可控硅元件Q1的T2端连接，其6端经电阻R4与驱动电路中双向可控硅元件Q1的g端连接。
驱动电路中双向可控硅元件Q1的T1端与交流电源的一端连接，其T2端经同步电机MG的绕组与交流电源的另一端连接。
霍尔元件J1和J2的VSS端接地，其VDD端与电路的VCC端连接，其UO端分别与自锁电路中时基集成电路U1和U2的R端对应连接。
图4中，控制单元的另一种线路方案为：其自锁电路由时基集成电路U1A、U1B、二极管D3、D4、电阻R5、R6、电容C3和C4构成；其隔离输出电路由电阻R7、R8和光耦元件U2构成；其驱动电路由双向可控硅元件Q2构成；其电机输出轴旋转位置检测开关由霍尔元件J3和J4构成。
其中，自锁电路中时基集成电路U1A的R端与霍尔元件J3的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R5接电路的VCC端，同时经电容C3接地，其Q端经二极管D3与隔离输出电路中电阻R7的一端连接，在其TRIG端与地之间连接有复位按钮，其VCC端与电路的VCC端连接；时基集成电路U1B的R端与霍尔元件J4的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R6接电路的VCC端，同时经电容C4接地，其Q端经二极管D4与隔离输出电路中电阻R7的一端连接，其TRIG端与燃气泄漏检测单元的信号输出端连接，其VCC端与电路的VCC端连接。
隔离输出电路中电阻R7的一端同时与自锁电路中二极管D3和D4的负极连接，其另一端与光耦元件U2的1端连接，光耦元件U2的2端接地，其4端与驱动电路中双向可控硅元件Q2的T2端连接，其6端经电阻R8与驱动电路中双向可控硅元件Q2的g端连接。
驱动电路中双向可控硅元件Q2的T1端与交流电源的一端连接，其T2端经同步电机MG的绕组与交流电源的另一端连接。
霍尔元件J3和J4的VSS端接地，其VDD端与电路的VCC端连接，其UO端分别与自锁电路中时基集成电路U1A和U1B的R端对应连接。
上述线路中，集成电路U1、U2可选用NE555、NE555A、7555或UA555等型号的集成电路芯片；集成电路U1A、U1B可选用NE556、SP556、TLC556、TLC556或7556等型号的集成电路芯片；集成电路U2、U3可选用3144或CS6839等型号的霍尔元件；同步电机选用转速为1转/分的永磁同心同步电机；双向可控硅Q1、Q2的容量根据同步电机的功率确定；其他元件无特殊要求。
本实用新型工作过程简述(以图3为例)：
1.设当前电机的状态为关状态，则原始状态为：J1输出高电平，J2输出低电平。
(1)“OFF”端输入为低电平：
由于J2为低电平，使U2复位，输出锁定在低电平，U1因“ON”端为高电平，所以输出也为低电平，U3截止，Q1截止，电机不转，保持阀门的原有状态不变。
(2)“ON”端输入低电平：
由于J1为高电平，则U1处于工作状态。
“ON”端低电平，则U1输出高电平，U3导通，Q1工作，电机旋转。当电机旋转到位时，J1变为低电平，使U1复位，输出变为低电平，U3截止，Q1截止，电机停止旋转。
2.设当前电机状态为开状态，则原始状态为：J1输出低电平，J2输出高电平。
(1)“ON”端输入低电平：
由于J1为低电平，使U1复位，输出锁定在低电平，U2因为“OFF”端为高电平，输出也为低电平，U3截止，Q1截止，电机不转，保持阀门的原有状态不变。
(2)“OFF”端输入低电平：
由于J2为高电平，则U2处于工作状态。“OFF”端低电平，则U2输出高电平，U3导通，Q1工作，电机旋转。当电机旋转到位时，J2变为低电平，使U2复位，输出变为低电平，U3截止，Q1截止，电机停止旋转。
本实用新型通过上述动作过程，利用霍尔元件监测电机的旋转位置，来改变控制电路的工作状态，实现电机旋转的定位控制，从而达到控制球阀开与关的目的。
由于本实用新型采用同步电机作为燃气管路阀门的切换驱动装置，克服了现有产品采用电磁阀带来的诸多问题，同时具有自动关闭气源的特点，可安装在燃气管道的表前阀位置，直接安装，不拆卸燃气管路，成本低廉且整体体积小，安装、维护和使用方便。
本实用新型可广泛用于各种燃气管道球阀的更新、改造领域。
Claims (10)
1.一种燃气泄漏自动阀门控制装置，包括设置在燃气管道上且带有手柄的球阀和燃气泄漏检测单元，其特征是：
在球阀两端的管道上分别套箍设置U型卡子，
U型卡子的开口端固定有横向支架板，
支架板上设置同步电机和电机输出轴旋转位置检测开关，
同步电机的输出轴经联接套穿过支架板与球阀的手柄联接，
在联接套上与电机输出轴旋转位置检测开关纵向位置相应的部位设置磁钢块，
在燃气泄漏检测单元的信号输出端设置由自锁、隔离输出和驱动电路构成的控制单元，
控制单元与电机输出轴旋转位置检测开关连接，
同步电机的电源输入端经控制单元与电源连接。
2.按照权利要求1所述的燃气泄漏自动阀门控制装置，其特征是所述的同步电机为转速为1转/分的永磁同心同步电机。
3.按照权利要求1所述的燃气泄漏自动阀门控制装置，其特征是所述的电机输出轴旋转位置检测开关为两个成90度设置的霍尔元件。
4.按照权利要求3所述的燃气泄漏自动阀门控制装置，其特征是所述的霍尔元件为单端输出开关型霍尔元件。
5.按照权利要求1所述的燃气泄漏自动阀门控制装置，其特征是所述的磁钢块至少为两块，其成180度设置在联接套表面与电机输出轴旋转位置检测开关纵向位置相应的部位。
6.按照权利要求1所述的燃气泄漏自动阀门控制装置，其特征是所述控制单元中的自锁电路为由时基集成电路及外围元件构成的触发电路。
7.按照权利要求1所述的燃气泄漏自动阀门控制装置，其特征是所述控制单元中的隔离输出电路为光耦电路。
8.按照权利要求1所述的燃气泄漏自动阀门控制装置，其特征是所述控制单元中的驱动电路为双向可控硅电路。
9.按照权利要求1、2、3、4、6、7或8所述的燃气泄漏自动阀门控制装置，其特征是所述控制单元中的自锁电路由时基集成电路U1、U2、二极管D1、D2、电阻R1、R2、电容C1和C2构成；所述控制单元中的隔离输出电路由电阻R3、R4和光耦元件U3构成；所述控制单元中的驱动电路由双向可控硅元件Q1构成；电机输出轴旋转位置检测开关由霍尔元件J1和J2构成；其中，
自锁电路中时基集成电路U1的R端与霍尔元件J1的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R1接电路的VCC端，同时经电容C1接地，其Q端经二极管D1与隔离输出电路中电阻R3的一端连接，在其TRIG端与地之间连接有复位按钮，其VCC端与电路的VCC端连接；
自锁电路中时基集成电路U2的R端与霍尔元件J2的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R2接电路的VCC端，同时经电容C2接地，其Q端经二极管D2与隔离输出电路中电阻R3的一端连接，其TRIG端与燃气泄漏检测单元的信号输出端连接，其VCC端与电路的VCC端连接；
隔离输出电路中电阻R3的一端同时与自锁电路中二极管D1和D2的负极连接，其另一端与光耦元件U3的1端连接，光耦元件U3的2端接地，其4端与驱动电路中双向可控硅元件Q1的T2端连接，其6端经电阻R4与驱动电路中双向可控硅元件Q1的g端连接；
驱动电路中双向可控硅元件Q1的T1端与交流电源的一端连接，其T2端经同步电机MG的绕组与交流电源的另一端连接；
霍尔元件J1和J2的VSS端接地，其VDD端与电路的VCC端连接，其UO端分别与自锁电路中时基集成电路U1和U2的R端对应连接。
10.按照权利要求1、2、3、4、6、7或8所述的燃气泄漏自动阀门控制装置，其特征是所述控制单元中的自锁电路由时基集成电路U1A、U1B、二极管D3、D4、电阻R5、R6、电容C3和C4构成；所述控制单元中的隔离输出电路由电阻R7、R8和光耦元件U2构成；所述控制单元中的驱动电路由双向可控硅元件Q2构成；电机输出轴旋转位置检测开关由霍尔元件J3和J4构成；其中，
自锁电路中时基集成电路U1A的R端与霍尔元件J3的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R5接电路的VCC端，同时经电容C3接地，其Q端经二极管D3与隔离输出电路中电阻R7的一端连接，在其TRIG端与地之间连接有复位按钮，其VCC端与电路的VCC端连接；
自锁电路中时基集成电路U1B的R端与霍尔元件J4的UO端对应连接，其DIS端和THR端并联后经电阻R6接电路的VCC端，同时经电容C4接地，其Q端经二极管D4与隔离输出电路中电阻R7的一端连接，其TRIG端与燃气泄漏检测单元的信号输出端连接，其VCC端与电路的VCC端连接；
隔离输出电路中电阻R7的一端同时与自锁电路中二极管D3和D4的负极连接，其另一端与光耦元件U2的1端连接，光耦元件U2的2端接地，其4端与驱动电路中双向可控硅元件Q2的T2端连接，其6端经电阻R8与驱动电路中双向可控硅元件Q2的g端连接；
驱动电路中双向可控硅元件Q2的T1端与交流电源的一端连接，其T2端经同步电机MG的绕组与交流电源的另一端连接；
霍尔元件J3和J4的VSS端接地，其VDD端与电路的VCC端连接，其UO端分别与自锁电路中时基集成电路U1A和U1B的R端对应连接。
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