一种液化气瓶智慧充气枪的制作方法

本实用新型涉及液化气充装技术，具体涉及一种液化气瓶智慧充气枪。

背景技术：

居民生活用液化气主要有管道输送和瓶装供给两种方式，其中瓶装供给是通过一个密封钢瓶将液化气由液化气储配站(以下简称液化气站)分配到各家各户。作为家庭灶具的供气源，它起源于20世纪60年代初，最早是在炼油厂和几个工业城市使用，现已发展到乡镇农村。在民用部地区就建有从事钢瓶供气的液化气站一万多个。但同时，液化气属于一种危险气体，老百姓在使用过程中经常发生一些爆炸、中毒事件。国家对液化气瓶充装、流通、使用各关键环节均提出了更加严格的要求。

目前市场上已经有少数智能型充气枪及其系统的应用，但这些充气枪在使用过程中存在一些问题：1、尺寸上无法适配不同型号的智能角阀，若要充装不同规格智能角阀必须更换充气枪，其使用成本更高；2、枪体温度检测存在安全隐患。因智能型充气枪使用在易燃易爆场合，爆防等级越高越好。目前市售产品一般只装一个电气保护装置，因而产品防爆等级为mb。本实用新型设置了两个电气保护装置，能将产品的防爆等级提升至ma。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种液化气瓶智慧充气枪。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种液化气瓶智慧充气枪，包括装有切断阀的枪管，其前端设枪嘴，后端为用于接至液化气管路的管道接口；该充气枪还包括一个与枪管并列设置的中空管件，两者通过连接件实现固定连接；

中空管件包括相连接的感应罩铸件和穿线管，其中感应罩铸件的前端设驱动线圈装置，穿线管的末端用于连接电缆波纹管；驱动线圈装置与所述枪嘴位于同端且两者之间保持间距，包括单股铜线绕成的驱动线圈和罩设在驱动线圈外部的壳体；

在感应罩铸件中装有控制板和显示装置，显示装置的显示部分嵌于感应罩铸件的表面；在控制板上设置控制单元、读卡单元和通讯单元，控制单元分别连接驱动线圈装置、显示装置、读卡单元和通讯单元；读卡单元用于读取设在外部钢瓶角阀上的RFID芯片，通讯单元通过信号线与设于外部控制箱中的微电脑相连，驱动线圈装置和控制板分别通过电缆连接至设于外部控制箱中的电源。

作为一种改进，所述连接件具有一个平行于中空管件的中空圆管体，用于穿入枪管，枪管的枪嘴和尾部均露出在中空圆管体的两端；枪管的尾部与中空圆管体之间通过下述任意一种方式实现连接：

(1)枪管的尾部设外螺纹并套设两个螺母，使枪管通过双螺母紧固于中空圆管体的端面上；

(2)枪管的尾部设外螺纹并套设一个螺母，螺母具有突出部能够卡装在中空圆管体上，使枪管通过卡装和螺纹组合连接方式紧固于中空圆管体的端面上；

(3)枪管的尾部设外螺纹并套设两个螺母，中空圆管体设端面法兰，螺母与端面法兰之间设置至少一个枪管延长组件；枪管延长组件具有适配枪管外径的开孔，并通过螺栓连接至端面法兰实现紧固，枪管通过双螺母紧固于枪管延长组件。

作为一种改进，所述切断阀具有下述结构：在枪嘴处的枪管中设阀瓣和限位环，位于枪管中的拉杆穿过限位环中心的通孔且两者之间设密封件；拉杆的一端与阀瓣相连，另一端通过连杆结构连接至手动开关。

作为一种改进，该充气枪还包括一个手柄，手柄通过连杆结构固定在所述连接件上。

作为一种改进，所述穿线管通过管接头连接至电缆波纹管。

作为一种改进，所述连接件上设吊耳。

作为一种改进，所述驱动线圈装置的壳体呈圆柱体，由前罩板、后罩板和环形的罩体组成。

作为一种改进，所述读卡单元是符合ISO14443A或ISO15693标准的RFID射频读卡器，所述控制单元是ARM 32位处理器，所述通讯单元与外部微电脑之间以两线制RS485方式实现通信。

作为一种改进，所述驱动线圈装置与枪嘴对向设置且保持间距。

作为一种改进，所述充气枪设有两个电气保护装置：其中一个是设于驱动线圈装置中并与驱动线圈相连的温度开关，另一个是安装在控制板上的温度传感器，温度传感器与控制单元相连；所述驱动线圈装置、感应罩铸件和穿线管中灌注了连为一体的导热胶。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过设置中空管件(感应罩铸件和穿线管相连接为一体)，结构简单，性能可靠，不易被拆解。

2、通过设置显示装置，可向操作人员实时反馈充气过程的各种信息。例如，是否属于非系统充气瓶，是否符合检验期限要求，充装过程是否满足温度、压力等要求，等等。

3、通过可增减的模块化枪管延长组件的设置，能够实现枪嘴与驱动线圈装置之间距离的灵活调整，从而能够兼顾多种尺寸智能角阀的充装。例如，目前市场上带自闭装置的智能角阀要比不带自闭装置的智能角阀长2cm左右。在需要充装带自闭装置的智能角阀时，选择厚度2cm左右的枪管延长组件套装在枪管尾部，可实现不更换充气枪而兼顾两种阀门的充装，降低了生产使用成本。

4、所述充气枪设有两套电气保护装置，实现温度双重保护，达到胶封“ma”防爆保护等级，充气枪在液化气场合使用更安全。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型另一视角的结构示意图。

图3是本实用新型枪体结构剖视图。

图4是本实用新型的控制原理图。

图5是本实用新型的控制板保护功能结构图。

附图标记：1驱动线圈装置、2感应罩铸件、3显示装置、4充气枪机械组件、5枪管延长组件、6切断阀、7穿线管、10驱动线圈、12枪嘴、13阀瓣、14拉杆、15连接件、16枪管、17切断阀阀体、18液化气管路、19吊耳、21管接头、22连杆结构、23手柄。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步说明，以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。

本实用新型中的液化气瓶智慧充气枪，包括装有切断阀6的枪管16，其前端设枪嘴12，后端为用于接至液化气管路的管道接口；该充气枪还包括一个与枪管16并列设置的中空管件，两者通过连接件15实现固定连接；连接件15上设吊耳19，一个手柄23通过连杆结构固定在连接件15上。

中空管件包括相连接的感应罩铸件2和穿线管7(可铸造成为一体式结构以防止破拆)，其中感应罩铸件2的前端设驱动线圈装置1，穿线管7的末端通过管接头21连接电缆波纹管；驱动线圈装置1与枪嘴12位于同端，两者之间对向设置且保持间距，驱动线圈装置1包括单股铜线绕成的驱动线圈10和罩设在线圈外部10的壳体；作为可选方案，驱动线圈装置1的壳体呈圆柱体，由前罩板、后罩板和环形的罩体组成。

连接件15具有一个平行于中空管件的中空圆管体，用于穿入枪管16，枪管16的枪嘴12和尾部均露出在中空圆管体的两端；枪管16的尾部与中空圆管体之间可以通过下述任意一种方式实现连接：

(1)枪管16的尾部设外螺纹并套设两个螺母，使枪管通过双螺母紧固于中空圆管体的端面上；

(2)枪管16的尾部设外螺纹并套设一个螺母，螺母具有突出部能够卡装在中空圆管体上，使枪管16通过卡装和螺纹组合连接方式紧固于中空圆管体的端面上；

(3)枪管16的尾部设外螺纹并套设两个螺母，中空圆管体设端面法兰，螺母与端面法兰之间设置至少一个枪管延长组件5；枪管延长组件5具有适配枪管外径的开孔，并通过螺栓连接至端面法兰实现紧固，枪管16通过双螺母紧固于枪管延长组件5。当然，也可以在枪管延长组件5的外侧再设置一个单面法兰用于紧固安装，从某种意义上这个单面法兰实际上也是起到了与枪管延长组件5同样的作用。

在实际操作中，如果需要对不同尺寸的智能角阀进行充装，可以松开紧固用的螺母，将枪管16从中空圆管体中抽出，通过增加或减少枪管延长组件5调整枪管16相对于中空圆管体端面的紧固位置，从而实现对枪嘴12与驱动线圈装置1之间距离的灵活调整。这将极大程度上提高充气枪的适用范围，而无需在面对不同尺寸智能角阀时不得不更换整个充气枪。

在感应罩铸件2中装有控制板和显示装置3，显示装置3的显示部分嵌于感应罩铸件2的表面；在控制板上设置控制单元、读卡单元和通讯单元，控制单元分别连接驱动线圈装置1、显示装置3、读卡单元和通讯单元；读卡单元用于读取设在外部钢瓶角阀上的RFID芯片，通讯单元通过信号线与设于外部控制箱中的微电脑相连，驱动线圈装置1和控制板分别通过电缆连接至设于外部控制箱中的电源。所述读卡单元可选符合ISO14443A或ISO15693标准的RFID射频读卡器，控制单元可选ARM 32位处理器，通讯单元与外部微电脑之间可选以两线制RS485方式实现通信。

切断阀6具有下述结构：在枪嘴12处的枪管16中设阀瓣13和限位环，位于枪管16中的拉杆14穿过限位环中心的通孔且两者之间设密封件；拉杆14的一端与阀瓣13相连，另一端通过连杆结构连接至装在切断阀阀体17上的手动开关。

充气枪工作在易燃易爆的环境中，因此避免产生电气火花或高温是必须考虑的。本实用新型中两个电气保护装置的作用是：温度开关正常情况下为常闭，使驱动线圈的供电呈导通状态；当驱动线圈装置1温度过热超过设定温度时，温度开关打开触点以切断通电路。温度传感器将其检测到的温度数据传送至控制单元，当温度超过设定值时，由控制单元向外部控制箱中微电脑传送控制信号，使其切断充气枪的驱动线圈的供电电源。温度传感器虽然不在驱动线圈装置1中，但由于连为一体的导热胶可以传导热量，在设置稍低的温控目标情况下同样可以实现防止温度超高的目的。同时，连为一体的导热胶将驱动线圈和所有电路板、电缆均包裹在内部，可彻底避免因充气枪内部的电子元件产生电火花而导致液化气站发生火灾或爆炸。因此，相对于现有技术，本实用新型能够实现温度双重保护，达到胶封“ma”的防爆保护等级。

本实用新型的工作原理：

由充气枪装置的读卡单元发射特定频率的无线电波能量给电子标签(即设于智能角阀上的RFID芯片)，用以驱动电子标签电路将內部之的编号和数据送出，读卡单元收此编号和数据。电子标签的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污、长寿命，且芯片密码为世界唯一无法复制，安全性高防伪技术强；控制单元采用ARM 32位处理器，最高可达到72MHz工作频率。除了基本数据分析运算功能外，还可以包含一些保护功能，例如过压、欠压、过流、超温等，可实现的保护功能实现方式见图5。通讯单元采用两线制RS485通讯方式，负责控制板与控制箱中微电脑的通讯，RS485通讯方式抗干扰能力强，传输稳定。本实用新型中，通讯和供电线缆(包括通讯和5V、36V供电)通过采用一根电缆波纹管与控制箱连接，具体可选用耐高低温柔性电缆。

装有智能角阀(是指钢瓶上的角阀安装了RFID芯片，以及能由驱动线圈装置1触发实现启闭的限充装置)的新液化气瓶被送到液化气站后，由液化气充气站人员通过该气站权限身份进行气瓶信息录入，包括气瓶编号、生产日期、气瓶产权信息、气瓶使用人身份信息等，因此气站的充气枪只能充装已在系统中登记的液化气瓶。

为便于理解本实用新型，下面结合一个与本实用新型中充气枪配合使用的智能角阀的结构示例加以说明：智能角阀中包括驱动组件和限充组件；驱动组件包括一根长条形的铁芯，其外侧套设弹簧；铁芯的外端部设有若干组导磁材料金属环；限充组件包括相互配合的阀芯与阀芯座，阀芯外侧套设弹簧，阀芯座位于钢瓶接口的气体通道中；阀芯上设有凹陷的插槽，当铁芯末端插入插槽中时能带动阀芯位移，使钢瓶接口的通道与所述通气口连通。限充装置用于在未解锁状态下由阀芯与阀芯座相配合封闭钢瓶接口的通道。当向钢瓶中充装液化气时需使用带有驱动线圈装置1的充气枪，将通入交流电的驱动线圈装置1靠近阀门的驱动组件。驱动组件的金属环采用特殊低密度导磁材料制成，在驱动线圈装置1产生的变化磁场作用下，金属环会产生一个与其磁场方向相反的的磁场作用力，从而带动铁芯克服弹簧阻力产生横向运动，使铁芯末端插入阀芯上的凹槽中，并将阀芯向上提起。在充气过程中，由于铁芯的限位作用使限充装置的阀芯始终保持打开状态。当液化气充装完成时，将充气枪取下，其驱动线圈装置1远离驱动组件，阀芯在弹簧作用下回到原位并与阀芯座配合封闭钢瓶接口的通道。该过程中驱动组件的铁芯末端被挤出，并在弹簧作用下返回初始位置。

当充气枪对接至安装在液化气钢瓶上的智能角阀进行卡枪充装时，充气枪的枪嘴12对接至智能角阀的充气接口。此时，控制单元驱动读卡单元读取装在智能角阀上的RFID芯片信息。RFID芯片有四个加密的存储扇区，充气枪控制板分别对各个存储区进行识别解密后，读取气瓶数据(如气瓶编号、生产日期、气瓶产权信息等)。控制单元对钢瓶信息进行初步数据分析，并通过通讯单元将数据发给控制箱里的微电脑。微电脑存储了液化气站所有的气瓶数据，通过数据对比和处理后主要产生以下两种结果：

(1)系统确认气瓶数据正常且满足充装条件——微电脑将充气信号发送控制单元，控制单元收到信号后进行相应状态指示并发送充气信号给控制箱36V电源驱动模块；36V电源驱动模块收到信号后输出脉冲交流电给驱动线圈装置1，驱动线圈装置1接收电源后产生强力变化磁场，变化的磁场力使智能角阀中的限充装置产生磁力并实现充装过程中限充装置处于打开状态，液化气可以充入气瓶。

(2)系统确认气瓶数据异常或不满足充装条件——例如气瓶年检日期超限，或气瓶信息为非本站所有，微电脑将气瓶异常信号发给控制单元，控制单元收到信号后通过显示装置(如指示灯或警报蜂鸣器)显示异常气瓶状态报警，此时36V电源驱动模块收不到要求供电的信号，智能角阀中的限充装置在处于关闭状态，此时液化气无法充入气瓶。

控制箱中的微电脑形成充气记录发送数据给云服务器端，云服务器存储了各个液化气站的气瓶信息和充气记录数据，云服务器及其平台软件可以通过互联网对各个液化气站数据进行统一存储、管理，相关企业、政府相关监督部门可以通过相应平台软件接口进行数据访问。

因此，本实用新型的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本实用新型的所有等效方案。