数字式气阀安全装置的制作方法

专利名称：数字式气阀安全装置的制作方法
技术领域：
一般来说，使用燃气如液化石油气、液化天然气等进行烹调食物和室内取暖
的燃气用具，如燃气灶、燃气炉、燃气锅炉等广泛应用于家庭和餐馆。
这种燃气用具与室外储气罐或者公共燃气管道相连，以便对其供气，在燃气用具与室外储气罐之间以及在燃气用具与燃气管道之间安装有气阀。
当用户需要使用燃气用具时，用户打开阀门以便对燃气用具供气，当用户打算结束煤气用具使用时，用户关闭阀门以切断供气，以免燃气泄露。但是，由于这样比较麻烦，因此用户经常在阀门一直打开的状态下使用燃气用具，这就用户就难于免除燃气泄露的危险。此外，当用户需要再次使用燃气用具时，用户经常采用一种比较麻烦的方式即用手旋动阀门来打开和关闭阀门。因此，目前的机械式阀门便存在一个缺点，那就是，由于气体中断仅仅通过用户操作实现，因此漏气的危险总会存在。
因此，为了防止这种危险的发生以及实现操作便利性，人们开发了一种在燃气用具关闭时允许燃气阀被自动打开和关闭的设备。由本申请人申请的第2006-35432号韩国专利公开了一种中压阀门安全闭锁装置。
在以下附图中，图16、 17显示了由本申请人申请的中压阀门安全闭锁装置。
如图16、17所示，中压阀门安全闭锁装置500包括气流检测器、控制器540、操作部件600、阀门固定部件560、电源570。
气流检测器包括导管520和传感器530。导管520基于供气管道并通过连接件513连接阀门510下部，；导管520内壁具有不规则截面，传感器530分别测量施加于导管520内的具有彼此不同截面积的两个位置上的压力，从而检测气流。传感器530与控制器540相连，以便在传感器530与控制器540之间交换信号。控制器540使用从传感器530发送的关于气流的输入信号，辨识燃气是否在使用、燃气是否因为用户疏忽而继续使用、燃气是否泄漏，以便确定关闭阀门的时间并关闭阀门。控制器540由电源570供电，当阀门510打开时，控制器540便开始执行控制操作，并周期地观测燃气通量，直到在关闭阀门的同时停止供电。控制器540与传感器530、操作部件600、电源570、热传感器、长期使用设置单元590相连，以便与它们交换信号。
控制器540对电源570的电池572的寿命进行检查，以便通过提示信号提醒用户何时更换电池。同样，当热传感器检测到外部温度高于参考温度时，控制器540用警报信号将情况告知用户；当预置时间到期后，控制器540执行控制操作，使得长期使用设定单元590关闭阀门510。控制器540借助警报声音或LED 551向用户发送警报信号。
操作部件600包括主体架610、操作杆620、杠杆弹簧621、锁杆630、和锁释放部件640。
主体架610用于支撑操作部件600，端盖611与主体架610的前面相连。主体架610和端盖611上分别形成通孔612和通孔613，以便操作杆620穿过通孔。
操作杆620与阀门510的钥匙(旋钮)511的固定装配，旋转操作杆620可打开和关闭现阀门510。操作杆620的旋钮622经端盖611的通孔613露出，固定部件624经主体架610的通孔612与阀门510的旋钮511装配。
杠杆弹簧621被设置在操作杆620的外圆周表面，利用弹力保持阀门510的关闭状态。
锁杆630被安装在操作杆620的旋转半径之内，以便限制操作杆620的旋转操作。锁杆630的一个端为与主体架610组装在一起的铰轴631，另一端为自由端634。铰轴弹簧(hinge spring) 632被安装在铰轴631上。
锁杆630在控制器540的阀门关闭信号控制下旋转，由此使锁释放部件640关闭阀门510。锁释放部件640包括推块650和螺线管660 。
推簧651安装在推块650的一端，压力部件653安装在推块650的另一端，以面向锁杆630的突起633。推块650的底部中央形成固定槽652，螺线管660的铁芯661嵌入槽652内。
铁芯弹簧662安装在螺旋管660的铁芯661上，以便弹性支撑铁芯661。被动释放板(passive release plate) 670具有一个较高端和一个较低端，较高端裸露在端盖611夕卜，较低端插入锁杆630的释放销轴插入槽(rcleasepin insertinggroove ) 635内。通过操作被动释放板670，用户可以被动地关闭阀门510。
同时，阀门安装部件560和主体架610分别具有嵌槽562和614，用于嵌入配合阀门510的六边形外缘部件512。此外，阀门固定部件560上具有可分离槽563，电源570的电源盒571与可分离槽563装配在一起。
然而，这种中间阀门安全闭锁装置的缺点在于，当极少量燃气流过时，无法检测到气流。也就是说，当差压流传感器应用于中间阀门安全闭锁装置时，中间阀门安全闭锁装置便无法检测到燃气用具中的极小燃气通量。
此外，传统的中间阀门安全闭锁装置存在根据外部温度变化显示燃气通量测量值的问题，然而所显示的测量值不同于实际测量值。也就是说，尽管参考值根据外部温度的改变而改变，但装置无法校正参考值并反映已校正的参考值。因此，即使燃气通量没有改变，输出测量值也会出错。
此外，传统的中间阀门安全闭锁装置具有一个大尺寸的传感器，使得选择安装位置受到限制。因此，传统的中间阀门安全闭锁装置的功能多样化、安装它的固定容易性和设计它的灵活性受到限制。因此，很难在其内安装具有不同功能的辅助安全装置。

发明内容
因此，本发明用来解决出现在上述现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种数字式气阀安全装置，该数字式安全装置能够检测到供气管道中的极小流动燃气量，以避免漏气并消除用户的错误操作。
本发明提供了一种数字式气阀安全装置，该数字式安全装置在多种外界干扰因素如外界温度、加热程度等的影响下，仍能准确测量燃气通量，因此该数字式安全装置能避免安全方面和使用装置方面的问题。
本发明提供了一种能够解决气流检测器尺寸方面和安装受限制的问题的数字式气阀安全装置，因而，可以扩展功能，确保安装的容易性和设计的灵活性，由此能够提高生产率并降低成本。
本发明提供了一种利用多种辅助功能，如遥控功能、地震检测功能等的数字式气阀安全装置，因此具有安全方便的特点。
根据本发明一个方面，提供了一种安装在燃气用具的供气管道上的数字式气阀安全装置，包括气流检测器，其包括一个置于供气管道上的气阀外缘中的管体，置于所述管体内部的加热装置，以及分别安装在所述管体内部并位于供气管道上的加热装置前后两侧的诸多热传感器；控制器，接收来关于由气流检测器检测的燃气通量的信号，并生成用来确定燃气阀开/关的控制信号；以及操作部件，用来接收来自控制器的控制信号以便打开/关闭气阀。
优选地，在供气管道上，位于所述加热装置前侧的一个热传感器与加热装置之间的间距大于位于所述加热装置后侧的另一个热传感器与所述加热装置之间的间距。
优选地，所有所述加热装置和热传感器以暴露于燃气的方式安装在所述气流检测器的内部。
优选地，安排在供气管道的最前侧的一个热传感器被嵌入所述气流检测器壁中。
优选地，所有所述加热装置和所述热传感器被安排在供气管道中的气阀的前侧。
优选地，所有所述加热装置和所述热传感器被安排在供气管道中的气阀的后
优选地，所述热传感器之一被安排在供气管道中的气阀前侧，所述加热装置和所述热传感器之另一个被安排在供气管道中的气阀的后侧。
优选地，所述控制器将气阀刚打开后燃气初始通量的信号值与燃气未流动的状态下的预置参考值进行比较，以便检测是否有燃气从燃气阀中泄漏，并在检测到气体泄漏时，将警报信号与关闭气阀的控制信号一起发送给操作部件。
优选地，当用户从外部输入需求时，所述控制器执行检测气体泄漏的操作。
优选地，当在气流检测器内停止燃气流动时，所述控制器在预置时段t2到期后向操作部件发送关闭气阀的控制信号。
优选地，所述数字式气阀安全装置还包括使用时间设置部件，它与所述控制器相连以便与其交换信号，用于允许用户控制燃气用具的使用时段t4;允许用户通过肉眼识别设置的使用时段t4的字符显示部件，其中，当设置的使用时段t4到期时，所述控制器将气阀关闭的控制信号发送给所述操作部件。
优选地，当气流检测器内部的气流在预置安全疏忽时段tl内没有发生变化 时，所述控制器生成预定时间的警报信号，并向操作部件发送关闭气阀的控制信号。
优选地，根据所述燃气用具的加热程度自动设置所述安全疏忽时间段tl不 同的值。
优选地，所述数字式气阀安全装置还包括与所述控制器相连以便与其交换信 号并检测周围温度的热检测器，其中，当热检测器检测的温度高于预置的参考温 度时，所述控制器将关闭气阀的控制信号发送给所述操作部件，并生成警报信号。
优选地，所述数字式气阀安全装置还包括与所述控制器相连以便与所述控制 器交换信号的地震检测装置，其中，当地震检测装置检测到高于预置参考值的振 动时，所述控制器将关闭气阀的控制信号发送给所述操作部件，并生成警报信号。
优选地，数字式气阀安全装置还包括设置在气阀一侧的磁铁；设置在所述 控制器上的霍尔传感器，以便根据磁铁的位置来检测气阀的打开状态或关闭状 态。
优选地，所述数字式气阀安全装置还包括与所述控制器相连以便与所述控制 器交换信号的电源，所述电源对所述控制器、气流检测器和操作部件供电。
优选地，所述电源包括与所述控制器电连接的节点，所述气流检测器、操作 部件和电池与所述节点接触。
优选地，所述控制器检测所述电池的电压，以便对电池的使用寿命进行检査， 当电池的电压低于设定值时，所述控制器判定所述电池的使用寿命耗尽，并生成 警报信号以通知用户更换电池或对电池充电。
本发明的有益效果是
如上构造的本发明可以检测供气管道中的极小燃气通量，并且可以不受外部 温度变化的影响精确测量燃气是否流动或者燃气通量。
此外，根据本发明，可以根据测量的燃气通量，确定确定用户是否停止使用 燃气、用户是否忘了检查燃气、用户是否长时间使用燃气以及燃气是否泄漏，以 便使气阀自动关闭，从而在给用户提供了方便的同时，也预防了燃气事故。
此外，根据本发明，气流检测装置的尺寸以及安装位置的限制被消除，因此，能够实现气流检测装置的功能扩展，并实现安装的容易性和设计的灵活性。
此外，根据本发明，各种辅助功能如遥控和地震检测等被利用，所以可以为 用户提供方便。


通过以下结合附图的详细说明，本发明的上述和其他目的、特点和优点将变 得更加明白。
图1是本发明数字式气阀安全装置的透视图2是图1中的数字式气阀安全装置的分解透视图3至图5是应用于本发明的数字式气阀安全装置的加热装置和传感器的安 排示意图6至图13是应用于本发明数字式气阀安全装置的流量计传感器的断面图14是图示本发明数字式气阀安全装置的控制器的操作的方框图15是图示本发明数字式气阀安全装置的操作的流程图16是传统的干涉阀安全闭锁装置的透视图17是图16所示的传统干涉阀安全闭锁装置的分解透视图。
具体实施例方式
下面将结合附图来对本发明的典型实施例进行描述。 图1和图2是本发明典型实施例的数字式气阔安全装置的透视图。 如图1和图2所示，该数字式气阀安全装置100安装在气阀140上，并位于 燃气用具的供气管道中。所述数字式气阀安全装置100包括气流检测器320， 控制器310，操作部件330以及电源360 (参见图14)。
气阀140可通过与气阀140的顶端装配在一起的接头螺母144以及管接头 148和150连接供气管道，所述接头螺母144和管接头150均有沿圆周成角的表 面，这样用户可以容易地使用工具拧紧它们。垫片146装在接头螺母144和管接 头148之间，目的是为了防止气体泄漏。流量计传感器的管口 160通过接头154 与气阀140的下端装配在一起。为了防止气体泄漏，垫片158被安装在气阀140 与流量计传感器接口 160之间。标号156是一个阀座，这里不作说明。阀门调节柄142 ( A valve gear handle)安装在气阀140的一侧并由此侧面 凸出，阀门调节柄142可以旋转，以打开/关闭气阀140的内部管道，为了达到 旋转的目的，阀门调节柄142与电机130相连。在本发明的实施例中，阀门调节 柄142和电机内置于操作部件中。阀动旋杆142的外部圆周表面上设有锯齿，电 机130的齿轮132与锯齿啮合。磁铁152在阀门调节柄142外面的一侧，该磁铁 152随着阀门调节柄142的旋转而旋转以致磁铁152可以向控制器通告气阀140 开或关的位置。同时，虽然图中没有显示，但是霍尔传感器被设置于控制器上， 例如主PCB 120上，以便检测磁铁152的位置。
本发明实施例中，气流检测器是一个流量计传感器。该流量计传感器包括流 量计传感器管口 160和流量计传感器模块164。该流量计传感器管口 160被安装 在燃气供应管道上的气阀140的外缘上，并且具有形成于流量计传感器接口 160 内的通道，以便与气阀140的管道连通。流量计传感器管口 160包括加热装置 220和多个热传感器210及230 (参见图3至13)。流量计传感器模块164由加 热装置220和热传感器210及230组成，其被内置于流量传感器管口 160中。此 外，设置流量计传感器PCB (电路板)166是为了控制加热装置220和热传感器 210及230。为了防止气体泄漏，把垫片162设置在流量计传感器管口 160和流 量计传感器模块164之间。
在本发明实施例中，控制器是主PCB120，并且采用使控制器与气阀140和 流量计传感器交换信号的方式进行连接。该主PCB 120接收来自流量计传感器的 关于已测量的燃气通量的信号，并且生成用于确定气阀140是否打开或关闭的控 制信号。
气阀140、电机130、流量计传感器以及主PCB 120都内置于主壳体110中。 气阀140通过支架128固定在主壳体110的内部，前壳体116与主壳体110的前 表面组合在一起，后壳体118与主壳体110的背面组合在一起。按钮124和126 设置在前壳体116和主PCB 120之间，用户可以根据具体情况，通过按压按钮 124和126向主PCB 120输入控制信号。此外，与阀门调节柄142连接的手柄122 被设置在在前壳体116与主PCB120之间，用户可通过手柄122被动地执行气阀 140的开/关操作。前壳体116中可以含有一个用于显示数字式气阀安全装置100 状态的使用发光二极管或七段式发光二极管等的显示部分，图中未显示。透明窗板114和前盖112与前壳体116的前侧装配在一起。
侧壳体172可分离地与主壳体110的一侧组装。主PCB 120，流量计传感器， 与电机130连接的节点174、 176和178被设置在主壳体110内部的一侧。
电池170置于由主壳体110和侧壳体172形成的空间中，并且与正和负节点 接触，以便供电。数字标号168是一个直流电源插座，在此不作说明。
图3至图5显示了应用于本发明数字式气阔安全装置100的加热装置和热传 感器的安排。
应用于本发明数字式气阀安全装置100的流量计传感器利用被布置在流量 计传感器之内的加热装置220和热传感器210及230来检测燃气通量。加热装置 220和热传感器210和230被设置在连接气阀140的工期管道中。
如图3所示，加热装置220和热传感器210及230被安排在气阀140前面的 情况，比如，被安排在供气管道中的气阀140的上端。另一方面，如图4所示， 加热装置220和热传感器210及230可以被安排在气阀140的后面，比如，被安 排在供气管道中的流量计传感器管口 160上。在这种情况下，流量计传感器被设 置在气阀140上端(如图3所示)，或者被设置在气阀140下端(如图4所示)。
此外，如图5所示， 一个热传感器210可以被安排在供气管道中的气阀140 的前面，加热装置220和另一个热传感器230可以被安排在供气管道中的气阀 140的后面。在此种情况下，如图5所示，该流量计传感器包括气阀140的上端 和下端。也就是，包括气阀140上端和下端以及气阀140本身的整个部分可以是 流量计传感器，其中加热装置220和热传感器210及230被安排在气阀140的上 端和下端。
图6至图13图示了应用于本发明数字式气阀安全装置100的流量计传感器 管口160的断面。参见图6和图7，热传感器210，加热装置220以及热传感器 230沿气流方向依次排装在流量计传感器管口 160上，并且加热装置220、热传 感器210和230之间有相同间隔。此外，加热装置20和热传感器210及230暴 露于气体中。
参见图8和图9，热传感器210，加热装置220和热传感器230沿气流方向 依次被排装在流量传感器管口 160上。 一个热传感器210与加热装置220间隔一 定距离，另一个热传感器230与加热装置220彼此靠近接触。此外，加热装置220、热传感器210及230暴露于气体中。
参见图10和图ll，热传感器210，加热装置220和热传感器230沿气流方 向依次排装在流量传感器管口 160上。其中， 一个热传感器210与加热装置220 间隔一定距离，并嵌入流量计传感器管口 160的壁中或流量计传感器模块164 的壁中。此外，加热装置220与另一个热传感器230彼此靠近接触，并且暴露于 气体中。
参见图12和图13，作为表面安装器件(SMD)(具有非常小尺寸)的热传感 器210和230以及加热装置220被安排在流量传感器管口 160中。g卩，热传感器 210、加热装置220和热传感器230沿气流方向依次安装在流量传感器管口 160 中。这些热传感器210和230以及加热装置220按照彼此具有非常小间隔的方式 安排，并且暴露于气体中。
同时，在本发明的实施例中，在数字式气阀安全装置100按水平方向安装的 情况下(如图12所示)，加热装置220与热传感器210和230按照彼此具有相同 间隔的方式安排。同时，在数字式气阀安全装置100按垂直方向安装的情况下(如 图13所示)，加热装置220与热传感器210和230按彼此具有不同间隔的方式安 排。图14是一个说明本发明数字式气阀安全装置操作的方框图，图15是本发明 数字式气阀安全装置的操作流程图。
参见图14，控制器310采用控制器可以与气流检测器320、操作部件330、 热检测器340、使用时间设置部件350以及电源360交换信号的方式进行连接。 控制器310使用来自气流检测器320的关于燃气通量的输入信号，辨识用户是否 停止使用燃气，是否因为用户粗心而导致燃气继续存在，以及燃气是否泄漏，以 便确定关闭气阀140的时间并关闭气阀140。
下面参照图15详细说明控制器310的操作以及由控制器310执行的数字式 气阀安全装置IOO的操作。
首先，当经由用户的按钮操作、遥控等方式打开气阀140时，数字式气阀安 全装置100的控制器310开始执行控制操作，并周期性的监视燃气通量，直到在 关闭气阀140时停止控制器310的控制操作。
如果在预定时段t5期间霍尔传感器没有检测到位于开启状态下的气阀140 的磁铁位置，那么控制器310生成警报信号并向操作部件330发送用来关闭气阀140的控制信号。也就是，当没有检测到气阀140正在开启的状态时，控制器310 不执行控制操作。
如果在预定时段t5期间霍尔传感器没有位于检测到气阀140关闭状态下的 磁铁位置，则控制器310在预定时段期间生成警报信号。然后，用户检查气阀 MO是否已经关闭，或者检查气阀140或电机130是否发生故障等。因而，控制 器310能够精确地辨识气阀140是否被打开和关闭，并在打开气阀140后执行数 字式气阀安全装置100的控制操作。
控制器310检测燃气用具或气阀HO低端的燃气泄漏。正常的情况是，在气 阀140打开后，燃气用具不点火，所以燃气不会流出。可是，当燃气泄漏时，不 论是否使用燃气用具，燃气也会流出。因此，气流检测器320检测气流。
接下来，控制器310将气阀140打开后在气流检测器320中检测到的关于 初始燃气通量的信号值与预置参考值(燃气不流动时的信号值)进行比较，以便 辨识燃气是否泄漏。这时，用来检测气体初始流量的用时最好被设置在一秒钟之 内。
当燃气没有发生泄漏时，气流检测器320传来的信号值等于参考值，因此控 制器310确定无燃气泄漏。当气体发生泄漏时，气流检测器320传来的信号值与 参考值不同，因而控制器310确定有燃体泄漏。当控制器310确定燃气在泄漏时， 控制器310发送一个关闭气阀140的信号给操作部件330，并生成一个通知信号， 以把燃气泄漏的状态通知给用户。
当然，控制器310也能够在用户按压按钮124和126以输入检测燃气泄漏的 请求时，执行检测燃气泄漏的操作。
此外，当备用时段t2到期时，控制器310决定停止燃气使用并发送一个关闭 气阔140的信号给操作部件330，其中备用时段t2被设置为停止供气的状态， 例如被设置为在气流检测器320中没有检测到流动燃气的状态。特别地，当停止 燃气流动时，控制器310首先生成一次警报信号，并在显示部件上显示预置的备 用时段t2流逝的进程。当备用时间到期时，控制器310发出关闭气阀140的信 号。当然，如果在预定时段t2期间燃气再次流动，那么控制器310重新设定等 同于先前设定时段的一个时段，并执行操作。在此，备用时段t2最好设置在一 分钟内。这样，当用户使燃气用具灭火后又在备用时段t2内对其点火时，用户要打开气阀140。此外，关闭气阀的 次数被减少，以致操作部件330的功率消耗降低。因此，可以延长电源360的电 池寿命。同时，在预先设置的安全疏忽时段tl期间燃气流动且燃气通量又未改变的 情况下，控制器310首先生成用户警报信号，比如经由显示部件发出警报声音或 LED发光等。在警报时段t3期间，如果没有关于燃气通量变化的用户响应，那 么控制器310确定燃气因用户粗心而继续使用，并向操作部件330发送关闭气阀 140的信号。警报时段t3最好设定在几十秒或几分钟内。如果在安全疏忽时段tl和警报时段的期间用户改变了燃气通量(例如，控 制加热、点燃其它火炉)，则控制器310不发送关闭气阀140的信号。如果存在 关于燃气通量改变的用户响应，则控制器310确定在燃气通量变化的每个瞬间用 户都在使用燃气，并且，基于无燃气变化的时间点再次设置安全疏忽时段tl的 起始参考时间点(被设为t0)。因而，如果用户忘记他/她已点燃燃气用具且已经长时间离去，则当安全疏忽 时段tl到期时，关闭气阀140以使燃气被安全切断。此外，如果用户连续地操 作燃气用具，则检测燃气通量的变化，使得气阀140的打开状态被持续地保持。 安全疏忽时段tl是指没有火灾危险时的最大允许疏忽时段，为了避免危险发生， 安全疏忽时段最好是短时间段，且尽可能地短。可是，如果安全疏忽时段太短， 将会引起用户不得不频繁响应警报信号的不便。另一方面，如果安全疏忽时段太 长，将会造成不能避免火灾或火灾引起爆炸等的缺点。因此，安全疏忽时段tl 最好设定在几十分钟(例如10-30分钟)范围内。安全疏忽时段tl最好根据使用的火的热度自动设置。当燃气用具使用的火 力较强时，应縮短安全疏忽时段tl，当燃气用具使用的火力变弱时，则应当加长 安全疏忽时段tl。由于气流检测器320根据燃气通量发送不同的信号，因此控制 器310能够辨识使用的火力。其中，当用户也许因连续使用燃气2 3个小时而要离去，因为需要长时间使 用燃气用具。在此情况下，用户需要频繁开启燃气阀门140，这样可能造成不便。 为了改善这种不便，本发明的数字式气阀安全装置100含有使用时间设置部件 350。参见图1和图2，使用时间设置部件350被设置为按钮124和按钮126，按钮124、 126分别连接被实施为主PCB 120的控制器310，以便与其交换信号。 因此，当用户操作使用时间设置部件350设置使用时段t4时，控制器310在预 置的使用时段t4到期之前不会关闭阀门140，并且当使用时段t4耗尽后，关闭 阀门140。其中，数字式气阀安全装置100的外表面可以设有使用七段式字符显 示部件，以便用户能够用肉眼识别设置的使用时段t4。此外，当阀门140关闭时， 最好解除设置使用时段的功能，当阀门140开启时，最好显示由用户预先设置的 使用时段t4。其中，本发明的数字式气阀安全装置100包括热检测器340，该热检测器340 连接控制器310以便与其交换信号，并检测周围温度。热检测器340最好直接安 装在控制器310上。热检测器340可以是热传感器，如热敏电阻。当热检测器 340检测的温度比预置的参考温度高时，控制器310关闭阀门140，并生成警报 信号。也就是说，数字式气阀安全装置100能够实现火警警报装置(fire-warning device)和防火装置(fire-protecting device)的功能。其中，本发明的数字式气阀安全装置100还包括地震检测装置380，其与控 制器310相连以便与其交换信号。当地震检测装置380检测到大于预置参考值的 振动时，控制器310关闭阀门140，并生成警报信号。其中，控制器310通过检查气流检测器320的信号的范围(the range of a signal)是否大于或小于正常输出范围的方式，来检测控制器310与气流检测器 320之间的连接是否正常。当检测到控制器310未按照正常方式连接气流检测器 320时，控制器310按照用户设置使用时段t4的一种方式设置将要执行的操作。另外,在控制器310将控制阀门140关闭的信号发送给操作部件330后，尽 管预设时间到期，但阀门140没有正常关闭时，控制器310生成警报信号，以便 将阀门140的状态通知用户。当阀门140正常关闭时，控制器310变换到备用模 式。此外，控制器310观测电源360的电池电压，以便检查电池170的使用寿命。 当电压低于预先设定值时，控制器310确定电池170的使用寿命几乎耗尽，并生 成警报信号，以告知用户更换或取出电池。其中，本发明的数字式气阀安全装置100还包括遥控装置370，遥控装置370 与控制器310相连以便与其交换信号，并且控制阀门140的开启和关闭。控制器310接收来自遥控装置370的信号，并将开启或关闭阀门140的控制信号发送给 操作部件330。下面将结合附图6~13描述流量计传感器(flow meter sensor)的操作过程。首先，如图6、 7、 12、 13所示，当燃气不流动时，经由两个热传感器210 和230输入的能量对于加热装置220供应的能量总是相同的。当燃气流动时，分 别经由热传感器210和热传感器230输入的能量之间的平衡被打破，并且能量与 燃气成比例，也就是说，存在这样一个关系式AT(T1—T2)^燃气通量(Tl、 T2:各热传感器测量的温度)。换句话说，由于导热系数按流体流动的方向增加，因此当燃气流动时，Tl 和T2之间的平衡被破坏，并且可知，温度之间的这种不平衡的程度与气流的速 度成比例，因此与通量成比例。在图8~11所示的情况下，当燃气环绕加热装置220流动时，完成从从加热 装置220到燃气的热传导，使加热装置220冷却。这时，如果能够测得加热装置 220的冷却程度，便可获得燃气的质量流率(mass flow rate)，即它们之间的方程 式为W=MXCpX(T2-Tl)，其中，如果能够测得W或者(T2-T1)，便能获得质量流率(W:产生的热量值，M:燃气的质量流率，Cp:定压比热，T2-T1:燃气温度的增加)。质量流率(M)可以被定义相对于时间测量的用磅或克测量转换的流量。流 量的方程式可以由M=dXAXV来定义。密度(d)在很大程度上影响压縮流体 如燃气，由于相同的原因，密度(d)在最小程度上影响液体。应用于本发明的 流量计传感器是一种能量平衡热质量流量计，需要一个辐射元件和两个热传感 器。尽管它的设计存在很多变化，但操作方法是相同的。通常，加热装置220 被安排在气流检测器的中间。作为热传感器210和热传感器230，两个电阻式温 度检测器(RTD)或者热电偶和热敏电阻分别贴附在加热装置220的前面和后面， 它们之间的距离分别相等。它们之间的温度差在流动条件下检测，并生成输出信 号。由于两个热传感器210、 230受相同温度和相同压力的影响，因此重要的是， 设计不受密度改变的影响，并且输出实际质量流率。其中，加热装置220产生低温热量(其度数能相当安全地应用于爆炸性气 体)，加热装置220包括温度检测器和加热装置220的电源开关部件，以致能够自动地控制加热装置220，从而防止加热装置220的温度超过预先设置的温度。 此外，设置具有非常小尺寸的SMD型的热传感器和加热元件，以便得到低 低热温度下的响应率增加的效果。同时，流量计传感单元164以注射方式制造， 因此其加工简单，并且可以降低制造成本。此外，使用陶瓷材料等，以便能够确 保温度绝缘效果和检测功能的可靠性和精确性。应用于本发明的流量计传感器的有益效果体现在由于减少部件的数量从而 降低成本；由于使用了典型的加热装置220和热传感器210、 230，因此能够提 高生产率，实现大规模生产。关于应用于本发明的流量计传感器方面，能够确保 检测功能的精确性，并且使保护差错功能如由于外界环境因素出现的错误操作等 得到提高。也就是说，传统的压力传感器具有这样问题根据外界温度的改变， 较之实际测量值，输出燃气通量的不同测量值。这是因为尽管参考值根据温度而 变化，但压力传感器无法反映已改变的参考值。因此，尽管流量没有改变，但输 出的测量值却出现了错误。然而，在本发明的流量计传感器里，最前端的热传感 器210检测参考温度，这样就有了对燃气通量的测量结果校正的效果。同时，在本发明的数字式气阀安全装置100中，由于流量计传感器的大小和 安装位置可以自由确定，因此可以使其功能扩张，并且确保安装的简单性和设计 的灵活性。此外，本发明的数字式气阀安全装置100可以包括具有遥控功能的安全装 置，以便当用户需要开启或关闭气阀时，允许用户按其意志开启或关闭阀门；还 可以包括一个当地震等发生时使燃气泄漏造成的危险最小化的辅助功能。尽管已经参照本发明的某些典型实施例显示和说明了本发明，但本技术领域 的技术人员将会明白，可以在形式和细节方面对本发明进行各种变化，而又不背 离所附权利要求所定义的精神和范围。
权利要求
1、一种数字式气阀安全装置，安装在燃气用具供气管道上，所述装置包括气流检测器，包括一个置于供气管道上的气阀外缘的管体，置于所述管体内部的加热装置，以及分别安装在所述管体内部并位于供气管道上的加热装置前后两侧的诸多热传感器；控制器，接收关于由气流检测器检测的燃气通量的信号，并生成用来确定燃气阀门开/关的控制信号；以及操作部件，用来接收控制器发出的控制信号以便打开/关闭气阀。
2、 根据权利要求1所述的数字式气阀安全装置，其中所述加热装置和所述热传感器被安排成具有相同间隔，并以暴露在燃气中的方式置于所述气流检测器的内部。
3、 根据权利要求2所述的数字式气阀安全装置，其中所述加热装置和所述热传感器被安排在供气管道的气阀的前侧。
4、 根据权利要求2所述的数字式气阀安全装置，其中所有加热装置和热传感器被安排在供气管道的气阀的后侧。
5、 根据权利要求1所述的数字式气阀安全装置，其中在供气管道上，位于加热装置前侧的热传感器之一与加热装置之间的间距大于位于所述加热装置后侧的剩余热传感器与所述加热装置之间的间距。
6、 根据权利要求5所述的数字式气阀安全装置，其中所述加热装置和所述热传感器以暴露于燃气的方式安装到所述气流检测器的内部。
7、 根据权利要求5所述的数字式气阀安全装置，其中安排在供气管道的最前侧的一个热传感器被嵌入气流检测器的壁中。
8、 根据权利要求6或7所述的数字式气阀安全装置，其中所述加热装置和所述热传感器被安排在供气管道中的气阀的前侧。
9、 根据权利要求6或7所述的数字式气阀安全装置，其中所述加热装置和所述热传感器被安排在供气管道中的气阀的后侧。
10、 根据权利要求6或7所述的数字式气阀安全装置，其中所述热传感器之一被安排在供气管道中的气阀前侧，所述加热装置和其他所述热传感器被安排在供气管道中的气阀的后侧。
11、 根据权利要求1至7之一所述的数字式气阀安全装置，其中所述控制器将气 阀刚打开后燃气初始通量与气体不流动状态下的预置参考值进行比较，以便检测 燃气是否从燃气阀中泄漏，并在检测到燃气泄漏时把警报信号与用于关闭气阀的 控制信号一起发送给操作部件。
12、 根据权利要求11所述的数字式气阀安全装置，其中当用户从外部输入要求时，所述控制器执行检测燃气泄漏的操作。
13、 根据权利要求1至7之一所述的数字式气阀安全装置，其中，当气流检测器 中停止燃气流动时，所述控制器在预置的备用时段t2到期后向操作部件发送关 闭气阀的控制信号。
14、 如权利要求l-7之一所述的数字式气阀安全装置，还包括.-使用时间设置部件，它与所述控制器相连以便与其交换信号，并允许用户控制燃气用具的使用时段t4;字符显示部件，它允许通过肉眼识别设置使用时段t4，其中，当所述设置使用时段t4到期时，所述控制器将关闭气阀的控制信号发 送给操作部件。
15、 根据权利要求1至7之一所述的数字式气阀安全装置，其中，当气流检测器 内部的气流在预置安全疏忽时段tl期间没有发生变化时，所述控制器生成预定 时间的警报信号，并且向操作部件发送关闭气阀的控制信号。
16、 如权利要求15所述的数字式气阀安全装置，其中，根据所述燃气用具的加 热程度自动地设置所述安全疏忽时段tl不同的值。
17、 如权利要求l-7之一所述的数字式气阀安全装置，还包括热传感器，它与所 述控制器相连以便与其交换信号，并且检测周围温度，其中当热传感器检测的温 度高于预置参考温度时，所述控制器将关闭气阀的控制信号发送给所述操作部 件，并生成警报信号。
18、 如权利要求l-7之一所述的数字式气阀安全装置，还包括地震检测装置，它 与控制器相连以便与控制器交换信号，其中当地震检测装置检测到高于预置参考 值的振动时，所述控制器将关闭气阀的控制信号发送给所述操作部件，并生成警 报信号。
19、 如权利要求l-7之一所述的数字式气阀安全装置，还包括设置在阀门的一侧的磁铁，；霍尔传感器，设置在所述控制器上，以便根据磁铁的位置来检测气阀的打开 状态和或关闭状态。
20、 如权利要求l-7之一所述的数字式气阀安全装置，还包括与所述控制器相连 以便与所述控制器交换信号的电源，所述电源向控制器、气流检测器和操作部件 供电。
21、 如权利要求20所述的数字式气阀安全装置，其中，所述电源包括与所述控 制器电连接的节点，所述气流检测器、执行部件和电池与所述节点接触。
22、 如权利要求21所述的数字式气阀安全装置，其中，所述控制器检测所述电 池的电压，以便对电池的使用寿命进行检査，当电池的电压低于设定值时，所述 控制器判定所述电池的使用寿命耗尽，并生成通知用户更换电池或者对电池充电 的警报信号。
全文摘要
本发明公开了一种数字式气阀安全装置，该装置可以防止燃气管道中的气体泄漏，以及在执行单触式通/断功能或停止使用燃气时起执行自动关闭气阀的功能，从而带来了便利和确保了安全。该数字式气阀安全装置安装在燃气用具的供气管道上，包括气流检测器，具有一个置于供气管道上的气阀外缘中的管体，置于所述管体内部的加热装置，以及分别安装在所述管体内部并位于供气管道上的加热装置前后两侧的诸多热传感器；控制器，接收来关于由气流检测器检测的燃气通量的信号，以及生成用来确定气阀开/关的控制信号；以及操作部件，用来接收来自控制器的控制信号以便打开/关闭气阀。数字式气阀安全装置确定燃气用具是否停止使用燃气、燃气是否因为用户粗心而继续使用、燃气是否在延长的时段使用、以及燃气是否泄漏，从而避免燃气事故并确保便利性。
文档编号F17C13/04GK101680602SQ200880018086
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月21日 优先权日2007年5月29日
发明者张亨硕, 朴德熙, 金承会 申请人:Mets股份有限公司