申请/专利权人：江阴苏耀机电有限公司

申请日：2019-02-01

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN109723872B

主分类号：F16K17/00

分类号：F16K17/00;F16K31/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2019.05.31#实质审查的生效;2019.05.07#公开

摘要：本发明公开了一种紧急切断阀自动关闭系统，包括发射器、声光提醒系统、及自动延时关闭系统三部分，所述的三部分均由自备电源供电，自备电源连接有气压开关，在紧急切断阀的控制气路上设置有电动气阀，当油罐车由车载高压气体打开所述的气压开关，则自备电源接通，发射器由车辆运行电源控制，发出无线信号后，触发声光提醒系统开启，并触发自动延时关闭系统延时关闭电动气阀，从而关闭紧急切断阀。该系统将车辆运行时刻作为起点，利用车辆电源电磁感应发射信号，应用延时时间控制关闭电动气阀以关闭紧急切断阀，同时该系统采用自备电源，由气压开关控制自备电源的供电与否，可有效实现紧急切断。

主权项：1.一种紧急切断阀自动关闭系统，其特征在于，包括发射器、声光提醒系统、及自动延时关闭系统三部分，所述的三部分均由自备电源供电，自备电源连接有气压开关，在紧急切断阀的控制气路上设置有电动气阀，当油罐车由车载高压气体打开所述的气压开关，则自备电源接通，发射器由车辆运行电源控制，发出无线信号后，触发声光提醒系统开启，并触发自动延时关闭系统延时关闭电动气阀，从而关闭紧急切断阀；所述的发射器包括上磁芯、下磁芯、感应线圈L、及pcb电路板，上磁芯与下磁芯相对二者中间形成窗口，运行车辆的电源线从所述窗口穿过，感应线圈L绕制于上磁芯或下磁芯上，pcb电路板上具有电子开关电路和无线信号发射电路，电子开关电路包括mos管，由感应线圈L产生的感生电压驱动mos管起到开关作用，从而控制无线信号发射电路的通断；所述的自动延时关闭系统包括无线信号接收电路、延时电路、功率输出电路；无线信号接收电路接收到发射信号后，经延时电路延时6s后使功率输出电路开始进入工作状态，功率输出电路用于直接控制电动气阀吸合，关闭紧急切断阀。

全文数据：紧急切断阀自动关闭系统技术领域本发明属机械自动化控制技术领域，涉及一种紧急切断阀自动关闭系统，尤其涉及一种可抗电磁互扰且自备电源低功耗的紧急切断阀自动关闭系统。背景技术随着人们安全意识的加强，政府对于安全方法的法律也越来越健全，对一些专用车辆如：油罐车、腐蚀性物品罐式运输车、易燃液体罐式运输车等危险品运输车辆都规定必须安装海底阀。海底阀又名内置式安全止流底阀、紧急切断阀，一般是气动控制，在无气源的情况下关闭。海底阀通常是安装在危险液体罐式车辆装卸口的安全阀门，在非装卸时应处于闭合状态。以油罐车为例，在进行装卸运作时通常是通过驾驶人员或油库专业人员向上拉起油罐车内的气阀按钮机械式气阀，则压缩空气10mp通过气路打开罐车的海底阀，关闭该紧急切断阀则需要操作人员手动关闭已打开的气阀，切断气路。国家标准GB2758-2017《机车运行安全技术条件》中12.12.4中规定：装有紧急切断装置的罐式危险货物运输车辆，在设计和制造上应保证运输液体危险货物的车辆行驶速度大于5kmh时紧急切断阀能自动关闭，或在发动机启动时能通过一个明显装置例如：声或光信号提示驾驶人需要关闭紧急切断阀。目前市场上所有可自动关闭紧急切断阀的产品都采用与运行车辆共电源的设计，故存在着与运行车辆的控制系统的电磁互扰。此外，市场上已有的相关产品在确定车速时大概可以分为三大类：a.以gps信号来确定行车速度；b.以雷达扫描信号来确定行车速度；c.以加速度传感器来确定行车速度。该加速度传感器采用磁钢、线性霍尔器件为核心。发明内容本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种全新的具有自备电源、抗电磁互扰、低功耗的紧急切断阀自动关闭系统。该系统将车辆运行时刻作为起点，利用牛顿定律计算并应用延时时间控制关闭电动气阀以关闭紧急切断阀，同时该系统采用自备电源，由气压开关控制自备电源的供电与否，可有效实现紧急切断。本发明采用的技术方案如下：一种紧急切断阀自动关闭系统，包括发射器、声光提醒系统、及自动延时关闭系统三部分，所述的三部分均由自备电源供电，自备电源连接有气压开关，即自备电源供电与否由气压开关控制，在紧急切断阀的控制气路上设置有电动气阀，当油罐车由车载高压气体打开所述的气压开关，则自备电源接通，发射器由车辆运行电源控制，发出无线信号后，触发声光提醒系统开启，并触发自动延时关闭系统延时关闭电动气阀，从而关闭紧急切断阀。上述技术方案中，进一步的，所述的发射器包括上磁芯、下磁芯、感应线圈L、及pcb电路板，上磁芯与下磁芯相对且二者中间形成窗口，运行车辆的电源线从所述窗口穿过，感应线圈L绕制于上磁芯或下磁芯上，pcb电路板上具有电子开关电路和无线信号发射电路，电子开关电路包括mos管，由感应线圈L产生的感生电压驱动mos管起到开关作用，从而控制无线信号发射电路的通断。进一步的，所述的上磁芯、下磁芯均采用高频铁氧体磁芯。进一步的，所述的自动延时关闭系统包括无线信号接收电路、延时电路、功率输出电路；无线信号接收电路接收到发射信号后，经延时电路延时6s后使功率输出电路开始进入工作状态，功率输出电路用于直接控制电动气阀吸合，关闭紧急切断阀。进一步的，所述的声光提醒系统包括无线信号接收电路及声光提醒电路，无线信号接收电路接收到发射信号后，使声光提醒电路进入工作状态。进一步的，所述的自备电源为直流6V电池。更进一步的，所述的自动延时关闭系统中设有DC6V-DC24V转换电路，将自备电源的6V升压以供电动气阀工作。本发明的有益效果是：本发明紧急切断阀自动关闭系统利用车辆运行时的电磁感应现象来发射无线信号，可以在加、卸油完成后，在车钥匙接通电源时，通过声光信号提醒驾驶员，并延时触发自动关闭紧急切断阀；可有效实现紧急切断，且由自备电源供电，与车辆电源相独立。附图说明图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明中发射器机械结构部分的示意图；图3是本发明发射器的一种具体实现方式的电路图；图4是本发明自动延时关闭系统的一种具体实现方式的电路图；图5是本发明声光提醒系统的一种具体实现方式的电路图。图中：1.电池盖板，2.发射器下壳，3.发射器电池，4.pcb电路板，5.下磁芯，6.感应线圈L，7.运行车辆电源线，8.上磁芯，9.发射器上壳。具体实施方式下面以油罐车为例结合具体控制实例对本发明做进一步说明。但下述的具体电路仅为实现本发明方案的一种可行方式，并非对本发明方案的具体限定。油罐车在加、卸油过程中要关闭整车供电系统，车钥匙要放入油库指定位置，当车辆在装、卸油时由车载高压气体打开紧急切断装置，加、卸油完成后，应关闭紧急切断阀，用车钥匙接通电源，启动车辆运行；本发明的方案如图1所示，紧急切断阀自动关闭系统包括发射器A、声光提醒系统C、及自动延时关闭系统B三部分，所述的三部分均由自备电源供电，自备电源连接气压开关可采用10mp气电开关，自备电源供电电路由气压开关来控制通断，气压开关与油罐车气路连接，当油罐车气阀打开，由车载高压气体打开所述的气压开关，则自备电源接通，开始工作。发射器由车辆运行电源控制，发出无线信号后，触发声光提醒系统开启，并触发自动延时关闭系统工作，通常需关闭紧急切断阀需要关闭已打开的气阀按钮机械式气阀，本发明中在气路中再接入一个电动气阀，通过自动延时关闭系统来关闭该电动气阀，同样可以切断气路，从而关闭紧急切断阀。下面分几个部分来详细说明：1、发射器发射器基于麦克斯维方程组和毕奥-萨伐尔定律设计和实施，包括机械结构和电路部分，其机械结构如图2，包括上磁芯8、下磁芯5、感应线圈L6、及pcb电路板4，上磁芯8与下磁芯5相对二者中间形成窗口，运行车辆的电源线7从所述窗口穿过，感应线圈L6绕制于上磁芯或下磁芯上，其中上下磁芯均采用高频铁氧体，高频铁氧体的dB和dE的跟随特性块，且滞后特性好。pcb电路板上具有电子开关电路和无线信号发射电路，电子开关电路包括mos管，起到开关作用控制无线信号发射电路的通断。当驾驶人员插入车辆钥匙启动车辆时，车辆的电源线7就有电流I流过，根据毕奥-萨伐尔定律，在导线周围就有变化的磁场和变化的电场，因此，在上下磁芯中也有相应dB产生；由于磁芯存在的原因，更是加强和集中dB的产生，感应线圈L是绕在磁芯上的，从麦克斯韦方程组可知，线圈中会产生感生电流I2，因此，感应线圈L二端就会产生感生电压V。这组感生电压就可以驱动mos管起到开关作用，当mos管导通时，相当于导线导通，无线信号发射电路工作，发出编码的无线信号给无线信号接收器。图3pcb电路板上电路的一种具体的实现方式，该电路包括两部分：a，电子开关部分：电子开关部分由线圈L1，电阻R16、R17、R18、电容C4、C5、四个二极管组成的桥堆D6、稳压管Dz1、mos管Q6组成。感生线圈L1的绕制方法，可以是用直径0.15mm的漆包线在磁芯上绕600圈。线圈中的感生电压大小正比于运输车辆启动电流的大小；当线圈L1的二端产生感生电压V时，电压经过R16的限流、经D6的单向整流并向C4充电，此时C4二端电压被Dz1稳压在12V；12V电压经R17进行二次限流并向C5充电，C5和R18组成RC时间回路，该时间保证Q6的全导通时间可以发射完整的数字、脉冲无线信号。一种具体实现方式中，Q6采用npn型mos晶体三极管，型号为AO3400；在Vgs大于1V的条件下，D和S正向导通，把12V的工作电压加到无线信号发射电路上，其中：R16为4.7k；R17为1k；R18为470k；C4为5uF25V；C5为2uF；D6由4个fr107二极管组成，Dz1为12V0.5w。经计算：Q6全导通为1秒RC＝1.88s》0.5s，满足无线发射的时间要求。b，无线信号发射部分：在本发明中，无线信号发射电路、及相应的无线信号接收电路均是现有技术，无线遥控发射、接收技术已经非常成熟，相关产品在市场上到处有售，其控制原理也均为本领域人员所熟知的。本实例中仅以经典的地址、数据集成电路pt2262和pt2272为例，详细说明无线信号发射和接收过程。pt2262：在图3中IC1是pt2262，其1～8脚是三态地址编码器，三态是指：0、1和悬浮三态，还有R11，只有当接收ICpt2272的三态和R11阻值完全一样，发射的编码无线信号才能被接受IC所接收并解码。pt2262的第9脚连接mos管Q6的D端，当Q6导通，相当于pt2262的第9脚直接和自备电源的负极相连通；pt2262的10、11、12、13脚，分别是数据D3、D2、D1、D0输出端；信号发射电路：由Q5、C6、C3、R14、R15、L2和ANT天线、CDX315组成315Mhz高频发射部分，由K0、K1、K2、K3、Q1、Q2、Q3、Q4、D2、D3、D4、D5、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13分别组成数据D0、D1、D2、D3信号的发送选通，当K0导通时，Q1导通，Q1是pnp型晶体管，此时12V直流电压经Dz2稳压降到12-6＝6V经过D2加到IC1pt2262第18脚，同时，IC1第13脚D0端为高电平，此时IC1的第17脚输出相应的地址、数据信号，通过R14去调制高频发射管Q5，天线处输出合成高频信号；如此类推，导通K1就发送与D1相关的地址、数据信号，通过R14去调制高频发射管Q5，天线处输出合成高频信号。经过反复的计算和实际的操作实验，可以将Q6的导通时间确定在1.2秒～1.5秒范围内，dI分别用10A、30A、50A、80A、100A作了实验，发射效果都是稳定可靠的，可有效保护Q6的运行安全。此外，运行车辆的电源导线直径一般在15～20mm包括护套在内所以，磁芯的窗口直接设计为22mm为宜。2、自动延时关闭系统自动延时关闭系统包括无线信号接收电路、延时电路、功率输出电路三部分；无线信号接收电路接收到发射信号后，经延时电路延时6s后使功率输出电路开始进入工作状态，功率输出电路用于直接控制电动气阀吸合，关闭紧急切断阀。我们知道，运输车辆的发动机额定功率kw与车辆的载重t的比，称为“比功率”，即：kwt，一般运输车载重小于4t的，其比功率在11～15，额定功率在16.17kw～22.05kw。载重大于4t的，其比功率在7.35～11，额定功率在19.8kw～27kw。按国家标准GB2758-2017的规定“车辆行驶速度大于5kmh时紧急切断阀能自动关闭，……”，根据上面所述的“比功率”来看，不管是小于4t的车辆还是大于4t的车辆，用牛顿定律：F＝ma来分析，恒加速度下，当车速从V0＝0，假设在很短的时间内达到车速Vt＝5kmh＝1.39ms，即如果t＝1s，则a＝1.39-01＝1.39ms2。从调研的结果看，油库油罐车驾驶员都是稳稳的加速，据统计90％以上的驾驶人员的车辆都在6s～10s期间内达到1.39ms2，可以将延时设计为6s。另外，一般运输车辆的电池的电压都是24V直流蓄电池，与直流24V相关的开关，按钮、继电器的工作电压也与之相配套，我们的自备电源选取4节1.5V、5A时的充电5号电池，工作电压是1.5Vx4＝6V。在气路中所接入的电动气阀因为是专用防爆市售产品，工作电压是直流24V，所以，需要采用DC6V-DC24V转换电路进行升压。图4为本发明自动延时关闭系统的一种具体的实现方式电路，该电路由三部分组成：第一部分：无线信号接收部分；即对应图3的发射电路，二者是密切相关的。图4中Q1是超再生高频接收晶体管，调整cx，确保能收到图3发射器的发射信号；其中C1、C2、C3、L1组成超再生电路，R5、C6、C7、起到自熄作用，接受到的调制信号经IC1放大、整形送到解码芯片IC2pt2272，经解码后的信号，与发射器所确定的数据码在D0、或D1、或D2、或D3中以高电平的形式输出具体看发射器的编码数据而定。第二部分：延时部分；接收到的高电平信号送到Q2的基极，Q2进入导通状态，Vc由6V降到0.5V以下，IC3是四与非集成电路，二个与非门电路74HC00组成了SR触发器，当Q2的Vc降到小于0.5V，其对应非端输出6V的电压供给IC4工作，IC4型号为CC4060，是十六位加法集成电路，用作计算信号累积输出时间，这个时间t的长短由时间常数R18×C12来确定，t为2RC。根据前述分析，我们把这里的时间调整为6秒，即接收到Dn信号到IC4的q13输出高电平的时间为6s。第三部分：功率输出部分；这部分需先经DC6V-DC24V升压，是由Q5、Q6、和高频变压器B1，R28、R29组成。其中Q4导通整个升压部分开始进入工作状态。这部分的电源是直流6V电池供给，当IC4的q13给出高电平，Q3导通，Q3的Vc降到小于0.5V，其非端输出6V直流电压给IC5进入工作状态；同时通过R24，使得Q4全导通，Q5、Q6、与B1产生自激震荡，B1的z1和z2端产生50KHz，30Vp-p的电压，经D4、D5、D6、D7组成整流桥输出26V直流电压，为保证负载电动气阀安全，采用Dz1稳压和D8反峰保护。IC5经过2秒钟后C14充到26V的时间q13脚输出高电平，通过R27导通达林顿管Q7MJD122使得负载电动气阀吸合，从而关闭紧急切断装置。图4中各元件可选用如下：R1、R2、R6为1k；R3为15k；R4为2.2k；R10、R12、R14、R19、R20、R24、R27、R28、R29为4.7k；R5、R8、R9、R13、R15、R16、R17、R18、R21、R22、R23、R25、R26、R30为100k；C1为2p；C2为3.3p；C3为82p；C4为10p；C5为1000p；C6-13、C16-18为104nf；C20为1uf；C14为2200uf35v；Q1为ksp10三极管；Q2、Q3为8050三极管；Q5、Q6为D882三极管；Q7为MJD122达林顿三极管；D1为4148二极管；D4-8为fr107二极管。3，声光提醒系统所述的声光提醒系统包括无线信号接收电路及声光提醒电路，无线信号接收电路接收到发射信号后，使声光提醒电路进入工作状态。图5是声光提醒系统的一种具体实现方式电路，可实现基本的声、光、或重复语音提示，其中无线信号接收电路部分如图4中所示，不再赘述，图5电路的工作过程是：运输车辆加油时压缩空气阀打开，就把气压开关导通，自备电源6V就加到图5电路上，等待车发动时发射器发出的无线信号；当接收器收到信号Dn输出高电平信号导通Q1，由IC1组成的SR触发器输出高电平导通了Q2使得负载声、光、语音提示工作。综上所述，整个系统工作过程如下：1，油罐车进入油库，到达指定位置，关闭车辆电源；2，准备好所有准备工作，打开气阀即压缩空气开关，从而打开油罐车海底阀，此时有压缩空气10mp进入本发明的气压开关，自备电源直流6V接入整个系统，发射器、自动延时关闭系统和声光提醒系统都有了工作电压；等一小时后，油罐加满，如操作人员没关闭紧急切断装置，驾驶人员准备启动车辆，当驾驶人员把车辆电源接通那瞬间，发射器就发出无线信号，接收电路接到信号，8秒钟时关闭电动气阀，切断压缩空气来源，从而自动关闭紧急切断阀，同时气压开关也就断开，6V自备电源也没有任何负载。经过以上的设计、实践、现场调试，无线遥控的发射电流为30mA，发射时间是1.5秒，无线接收器的工作电流是2mA，声压电路工作电流是500mA，工作时间是2秒，据计算：可实现12个月正常使用。基本实现了国家标准GB2758-2017《机车运行安全技术条件》中12.12.4中规定：“装有紧急切断装置的罐式危险货物运输车辆，在设计和制造上应保证运输液体危险货物的车辆行驶速度大于5kmh时紧急切断阀能自动关闭，或在发动机启动时能通过一个明显装置例如：声或光信号提示驾驶人需要关闭紧急切断阀。”本发明可获得满足规定要求的1、A车辆启动就发无线信号和B接收到信号延时8秒关闭“紧急切断装置”的一类产品；2、A车辆启动就发无线信号和C接收到信号就给出声、光、语音提示驾驶人员，人工关闭“紧急切断装置这样两类不同的产品。本发明的方案经过西安、济南、随州几大车辆改装、制造企业的实际安装、运行，系统稳定可靠。

权利要求：1.一种紧急切断阀自动关闭系统，其特征在于，包括发射器、声光提醒系统、及自动延时关闭系统三部分，所述的三部分均由自备电源供电，自备电源连接有气压开关，在紧急切断阀的控制气路上设置有电动气阀，当油罐车由车载高压气体打开所述的气压开关，则自备电源接通，发射器由车辆运行电源控制，发出无线信号后，触发声光提醒系统开启，并触发自动延时关闭系统延时关闭电动气阀，从而关闭紧急切断阀。2.根据权利要求1所述的紧急切断阀自动关闭系统，其特征在于，所述的发射器包括上磁芯、下磁芯、感应线圈L、及pcb电路板，上磁芯与下磁芯相对二者中间形成窗口，运行车辆的电源线从所述窗口穿过，感应线圈L绕制于上磁芯或下磁芯上，pcb电路板上具有电子开关电路和无线信号发射电路，电子开关电路包括mos管，由感应线圈L产生的感生电压驱动mos管起到开关作用，从而控制无线信号发射电路的通断。3.根据权利要求2所述的紧急切断阀自动关闭系统，其特征在于，所述的上磁芯、下磁芯均采用高频铁氧体磁芯。4.根据权利要求1所述的紧急切断阀自动关闭系统，其特征在于，所述的自动延时关闭系统包括无线信号接收电路、延时电路、功率输出电路；无线信号接收电路接收到发射信号后，经延时电路延时6s后使功率输出电路开始进入工作状态，功率输出电路用于直接控制电动气阀吸合，关闭紧急切断阀。5.根据权利要求1所述的紧急切断阀自动关闭系统，其特征在于，所述的声光提醒系统包括无线信号接收电路及声光提醒电路，无线信号接收电路接收到发射信号后，使声光提醒电路进入工作状态。6.根据权利要求1所述的紧急切断阀自动关闭系统，其特征在于，所述的自备电源为直流6V电池。7.根据权利要求6所述的紧急切断阀自动关闭系统，其特征在于，所述的自动延时关闭系统中设有DC6V-DC24V转换电路，将自备电源的6V升压以供电动气阀工作。

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