专利名称：燃气安全保护(器)报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子报警装置，特别涉及一种燃气泄漏安全保护(器)报警装置。
目前国内外市场上所看到的燃气报警器，包括我研制的第三代产品煤气管道、天燃气管道安全保护报警装置(I型)，专利号ZL98232853.2都是第1-第3代产品。虽然燃气泄漏，空气中燃气浓度达到报警浓度，能够报警(1)声光报警，(2)打开排风扇通风，(3)自动切断燃气管道，但是仍然存在下列问题(A)一旦燃气报警器发出报警声，从以前发生的事故中得知，一部分人不知道是燃气泄漏，尤其家中只有老人和孩子时。有一部分人知道报警后是燃气泄漏，但不知道燃气泄漏的浓度大约是多少，是一点点，还是达到爆炸浓度，所以心里紧张，不知所措。
(B)目前国内外家用报警器都采用“嘀、嘀……”声音(我研制的I型采用警笛声除外)很容易与BP机声混淆，容易产生误解、误事，不易引起人们注意。
(C)普通居民缺乏燃气泄漏，应如何采取自救应急措施，从过去发生的事故看，往往人们认为，燃气泄漏后，首先是去关阀门，但更重要的应该是先打开窗户通风，减少房间燃气浓度，然后拨打燃气维修(报警)电话等。
以前发明的脉冲电磁阀存在以下缺点(1)电磁阀专利ZL98228916.2。(A)“O”型密封圈配合尺寸大小，因带有毛刺，很难一致，因而很难保证常开时每个都能密封，影响成品率。(B)下密封圈为60℃园锥体，与阀体的60℃园锥体很难保证一致，影响到密封。阀体的60℃园锥体的深度很难保证一致，影响加工难度。密封圈60℃园锥体也影响到流量大小(占据一定空间)。(2)由于下铜螺丝自然移动引起电磁阀关闭不到位问题。(3)电磁阀由闭合向上打开时，密封圈上的气体从上阀体缝中向上冒起，检漏时误认是密封问题。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种燃气安全保护器装置，它能有效地防止因燃气泄漏引起的中毒、爆炸、火灾等事故发生。采用下列技术具有功能全，性能优良，元器件少，电磁阀密封好，安全可靠，成本低，成品率高，不容易损坏等特点。本实用新型国内外首创，属燃气报警第五代产品。(A)增加了燃气泄漏时，空气中燃气(爆炸前浓度)浓度定性用发光二极管来指示。家庭用若是数字指示，成本高，价格昂贵，另外挂在墙上数字也看不清。解决了居民了解空气中燃气浓度是一点点，还是已达到爆炸浓度，这是非常重要的改进技术。天燃气爆炸浓度是5％-15％左右，液化石油气爆炸浓度是1.5％-8.5％左右。(B)增加了语言提示和采取措施语言功能燃气泄漏后，达到报警浓度，本机不仅先有火警声或警笛声，接着有语言提示和采取措施功能语言。例如“燃气已泄漏，打开窗户通风，千万不要打开燃气和电气开关，拨打维修电话……”或“燃气已泄漏，打开窗户通风，检查燃气管道，拨打报警电话……”等语言，并不断重复，直致燃气浓度达到报警线以下。解决了燃气泄漏报警后，告诉居民燃气已经泄漏，采取什么措施，才能避免生命和财产的损失。(C)新型脉冲电磁阀采用(a)下阀体(1)的环形园盘(19)与密封圈(3)的连接(改60度园锥体)为平面或三角形面，不仅提高了密封性，而且增大了电磁阀流量，(b)密封圈(3)带有帽沿薄膜形状密封圈，保证电磁阀常开时100％密封，(c)下磁环(2)与密封圈(3)的相互吸引，保证电磁阀常闭时的良好密封，(d)上阀芯(11)增加一个环形园盘(9)，解决下铜螺丝移动引起密封圈(3)关闭不到位问题。(e)中阀体(4)上打开一个洞(17)，解决了真假泄漏问题。(f)下阀体(1)上开一个槽(18)增加电磁阀流量。解决生产简单、成品率高，密封性好，真假泄漏，流量大，易大批量生产等的问题。
图1、图2、图3、图4、图5是本实用新型的2个实施例，
以下结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作详细说明。
家用燃气主要有天燃气、液化石油气和人工煤气等。天燃气、液化石油气含甲烷、丁烷等，一般使用烷类传感器，人工煤气含一氧化碳成分所以应使用一氧化碳传感器。由于一氧化碳毒性大，所以传感器灵敏度要求高，而且有特殊要求，所以人工煤气安全保护(器)报警使用了单片机来代替比较电路和延迟电路，但整机功能都是一样，线路大同小异。1、天燃气和液化石油气安全保护(器)报警装置图1是本实用新型电路框图，本实用新型包括一变压器(1)，变压器(1)的输出与桥式整流器(2)的输入相连，桥式整流器(2)的输出与稳压器(3)的输入相连，稳压器(3)的输出与传感器(4)及整机控制电路电源端相连。传感器(4)输出与比较电路(5)相连，比较电路(5)输出与延迟电路(6)相连。延迟电路(6)输出分别与排风扇控制电路(7)、电磁阀控制电路(8)、浓度控制电路(9)及语言控制电路(10)相连。排风扇控制电路(7)输出与排风扇(11)相连，电磁阀控制电路输出与电磁阀(12)相连，浓度控制电路(9)输出与浓度指示(13)相连，语言控制电路(10)输出与扬声器(14)相连。
交流220伏电源经过变压器(1)后，产生交流低电压，经过桥式整流器(2)后，产生单向低电压，经过稳压器(3)后，产生一组+5伏直流电压，+5伏电源供应传感器及整机控制电路电压需要。
开机后，为了防止误动作，经过延时电路(6)的后，以保证开机后，不会产生误报警。一旦燃气泄漏时，空气中浓度≥0.1％时，排风扇控制电路有输出，排风扇Y打开，减少房间燃气浓度；当浓度≥0.5％以上时，电磁阀控制电路有输出，电磁阀自动切断，燃气管道自动关断；浓度指示电路有输出，浓度指示红色LED发光、红色LED发光个数越多，表示空气中燃气浓度越大，它指示了燃气爆炸前的浓度；报警红色LED发出闪光，表示燃气已经泄漏语言控制电路有输出，扬声器Y发出火警声+语言提示及采取措施语言。
图4是本实用新型原理线路图，交流220伏电源通过插座与变压器T初级相连，变压器次级通过保险丝和桥式整流器输入D1-D4相连，桥式整流器输出和稳压器IC1输入相连，IC1是集成稳压电路7805，稳压器IC1输出与传感器F1、F2、A和B相连，稳压器IC1输出也与整机控制电路的电源端相连。传感器B端通过R1分别与比较电路IC2-IC5的1脚相连，IC2-IC5是比较器或运算放大器电路。回路R2、W1-W4、R13构成被比较回路。IC2-IC5的2脚分别与W1-W4的中点相连，IC2-IC5的2脚构成被比较端。比较电路IC2-IC5的输出3脚分别与IC6、IC8、IC10、IC12的输入2脚相连，IC6-IC13是与非门电路。延迟电路R3、C3与IC6、IC8、IC10、IC12的输入1脚相连。IC6、IC8、IC10、IC12的输出3脚分别与IC7、IC9、IC11、IC13的输入1、2脚相连。同时IC6、IC8、IC10、IC13的输出3脚也分别与(R4、LED1)、(R5、LED2)、(R6、LED3)、(R7、LED4)相连。IC7的输出3脚与IC14的输入5脚相连，IC14是集成电子开关电路。IC14的输出2、3脚与继电器J线圈相连。J1常开接点与排风扇F相连。手动按钮开关S和J1并联。IC8的输出3脚通过R8、C5、R9、BG1与脉冲电磁阀MT相连。D5和D6分别与J和MT并联。IC9、IC11、IC13的3脚并联后与IC15的输入10脚相连。或者IC9、IC11、IC13的3脚分别与IC15的10、11、13脚相连(若语言电路时间长，可以分段)，IC15是集成语言电路，IC15的12脚与+5V电源相连，R10与IC15的8脚相连。IC15的输出7脚通过R11和BG2与扬声器Y相连。LED5与IC15的6脚相连，LED6通过R12与+5伏电源相连。
本实施例考虑到该装置是长年处于工作状态，为了确保家庭生命财产安全，变压器次级采用保险丝工作，一旦低压部分，工作电流超过额定电流50％，保险丝熔断，达到安全可靠保护作用。目前国内外家用报警很少装有保险丝，这是很不安全的。
变压器T初级通过插座获得220伏交流电源，变压器T次级获得交流低电压，交流低电压通过保险丝及D1-D4桥式整流器，产生一个低压单向脉动电压，单向脉动电压通过滤波电容C1、稳压器IC1及滤波电容C2后，产生一组+5伏直流电压，+5伏电压供给传感器WQR(或其它型号)加热灯丝F1、F2及AB两端电压，+5伏电压也供给本机其它低电压电源的需要。
传感器WQR的B端通过R1与比较电路IC2-IC5的比较端1相连。当燃气泄漏，传感器A、B间内阻减少，流过A、B间的电流增大，B点电位上升。当空气中燃气浓度达到0.1％时，B点电位≥IC2的2脚电位时，IC2的3脚有“1”电平输出，IC6的3脚由“1”→“0”电平，IC7的3脚电平“0”→“1”电平，IC14的输出2、3脚由“0”→“1”电平，继电器J获得＞3.5伏电压，继电器J常开接点J1吸上，排风扇F接通220伏电源开始运输，室内空气燃气浓度下降。第一个发光二极管LED1发出红色光。
同理当空气中燃气浓度达到0.5％-5％时，IC3-IC5及IC8-IC13发生相应变化，相应红色发光二级管LED2-LED4发红光，指示空气中燃气浓度(定性)；当IC8的电平由“1”→“0”时，由于R8、C5、R9的微分作用，产生一个脉冲电压使BG1导通，脉冲电磁阀MT获得电流，脉冲电磁阀MT瞬间关上，燃气管道被关闭。事故消除后，可以采取人工手动复位办法，把脉冲电磁阀MT的复位柄提取，脉冲电磁阀MT又重新导通。
当IC15的控制10脚由“0”→“1”电平时，IC15获得工作，扬声器Y发出火警声或警笛声+语言提示和采取措施的语言，LED5产生红色闪光，表明燃气泄漏，提醒居民注意，尽快采取措施，以确保生命和财产安全。
和继电器J常开接点J1并联的开关S是手动按钮开关，当需要通风时，可以人为按动手动开关S，就可以人工打开排风扇。2、人工煤气(一氧化碳)安全保护(器)报警装置图2是本实用新型原理框图，本实用新型包括一变压器(1)，变压器(1)的输出与桥式整流器(2)的输入相连，桥式整流器(2)的输出与稳压器(3)的输入相连，稳压器(3)的输出与传感器(4)及整个控制线路的低压端相连，传感器(4)的输出与中央控制电路(5)相连，中央控制电路(5)输出分别与排气扇控制电路(6)、电磁阀控制电路(7)、浓度指示电路(8)及语言控制电路(9)相连。排气扇控制电路(6)的输出与排气扇(10)相连，电磁阀控制电路(7)的输出与电磁阀(11)相连。浓度指示电路(8)与浓度指示(12)相连。语言控制电路(9)与扬声器(13)相连。
交流220伏电源，经过变压器(1)后，产生交流低电压，经过桥式整流器(2)后，产生单向低电压，经过稳压器(3)后，产生二组电压，一组是+5伏电压供给整机控制电路电压需要，另一组+6伏供应传感器需要。
一旦煤气泄漏(人工煤气含一氧化碳)、空气中一氧化碳浓度≥报警浓度，传感器(4)有输出，中央控制电路(5)输出端有输出(A)排气扇控制电路(6)有输出，排气扇(10)运转，减少房间一氧化碳浓度。(B)电磁阀控制电路(7)有输出，电磁阀(11)自动关断。(C)浓度指示电路(8)有输出，浓度指示红色发光二极管LED3-LED4发光。(D)语言控制电路(9)有输出，扬声器(13)发出火警声+语言提示及采取措施语言。
图5是本实用新型的原理线路图，交流220伏电源通过插座与变压器T初级相连，变压器T次级通过保险丝和桥式整流器输入D1-D4相连，桥式整流器输出和稳压器IC1和IC2相连，IC1和IC2是三端稳压电路78系列，稳压器IC1输出与传感器C、D、A和B相连，稳压器IC2与整机控制电路的电源端相连。传感器的B和D通过W1和R1和IC3的输入3和4脚相连，IC3是单片机电路。IC3的输出12、13…通过R10-R14分别与BG5-BG8相连，LED3-LED6通过电阻R’10-R’14与BG5-BG8相连。IC3的输出13脚分别与IC4的输入1、2脚和IC5的输入5脚相连，IC4是与非门电路，IC5是集成电子开关。IC4的输出3脚通过R6、C6、R7、BG3与电磁阀MT相连。IC5的输出2和3脚与D5和继电器J相连，J1通过220伏与排气扇F相连，IC3的13-16脚分别与IC6的10-14脚相连，IC6是集成语言电路。IC6的输出7脚通过R9、BG4与扬声器Y相连。IC6的6脚与LED2相连。红色LED2是闪光报警。LED1通过R5与+5伏电源相连。绿色LED1是电源指示。
本实施例考虑到该装置是长年处于工作状态，为了确保家庭生命和财产安全，变压器次级采用保险丝工作。
变压器T初级通过插座获得220伏交流电源，变压器T次级获得交流低电压，交流低电压通过保险丝和桥式整流器D1-D4，产生一个低压单向脉动电压，单向脉动电压通过滤波器C1、稳压器IC1、IC2和C2后，产生二组稳压电压，一组供应传感器加热灯丝，C、D及A、B端电压，另一组供应整机低电压电源需要。
传感器B和D通过W1和R1和单片机IC3的输入3和4脚相连(不同单片机的管脚有所不同，以下类同)。开机后，传感器上加予定脉冲电压(各厂家要求不同)，预热数分钟。当燃气泄漏，或空气中一氧化碳浓度≥100PPM时，传感器A、B间内阻降低，B点电位上升，E点电位上升到第一个阈值时，IC3的输出端12脚输出高电平，BG5导通、浓度指示的第一个红色LED3发光，表明空气中一氧化碳浓度≥100PPM；当空气中一氧化碳浓度≥200PPM时，E点电位上升到第二个阈值时，IC3的输出端12和13脚都输出高电平，BG5和BG6导通，第一、二个红色LED3和LED4都发光，IC4输入1和2脚由“0”→“1”电平，IC4的输出由“1”→“0”电平，由于R6、C6、R7的微分作用，产生一个脉冲使脉冲电磁阀瞬间关闭；IC6的10脚获得“1”电平，IC6工作，扬声器Y发出火警声+语言提示和采取措施的语言，LED2产生红色闪光，表明燃气泄漏，提醒居民注意，尽快采取措施，以确保生命和财产安全；由于IC5的2和3脚获得“1”电平，继电器J获得＞3.5伏电压，其常开接点J1吸上，排风扇F接通220伏电源开始运转，室内一氧化碳浓度下降，以免引起一氧化碳中毒。
浓度指示的红色发光二极管LED数目4-8个左右，当红色LED发光越多时，说明空气中一氧化碳浓度高，当空气中一氧化碳浓度达数百PPM时要引起重度中毒，那是非常危险的。这时请按语言提示“打开窗户通风，请检查事故原因。”这时电磁阀已关断，排风扇F已运转。
和继电器J常开接点J1并联的开关S是手动按钮开关，当需要时，可人为按开手动开关S，就可以人工打开排风扇。3、改进型脉冲电磁阀图3A是脉冲电磁阀处于常开状态，图3B是脉冲电磁阀处于关闭状态。本装置所使用的脉冲电磁阀，有一下阀体(1)，下阀体(1)与中阀体(4)相连，关闭状态下下磁环(2)和密封圈、下阀芯(3)相连，下阀体的环形园盘(19)与密封圈、下阀芯(3)相连。中阀体(4)与线圈(5)、上阀体(8)及下阀芯(3)相连，密封圈、下阀芯(3)与磁阻(16)和挡铁(6)相连，挡铁(6)与上磁环(7)及线圈(5)相连。挡铁(6)也与上阀芯(11)相连。上阀体(8)与上阀芯(11)相连，也与上铜螺丝(13)相连。上阀芯(11)的环状园盘(9)与弹簧(10)及手柄(12)相连。中阀体上有一个垂直孔(17)，与大气直接相通。下阀体上有一个槽(18)。
将手柄(12)向上拉时，密封圈的下阀芯的上端面紧贴着磁阻，由于磁性材料的吸引力，确保电磁阀处于常开状态。当线圈(5)获得一个脉冲时，产生一个与磁性材料吸引力相反的力，使得密封圈(3)的下阀芯向下移动，使得电磁阀处于关闭状态，由于下磁环(2)与密封圈(3)的下阀芯相吸引，使得电磁阀关闭更可靠；由于密封圈(3)与下阀体(1)的环形园盘(19)关闭连接是平面或三角形，所以关闭更可靠、密封性好、流量更大；由于密封圈带有帽沿薄膜形状，只要密封圈是好的，保证常开状态下100％密封，所以适合于大批量生产；由于上阀芯(11)增加一个固定环形园盘(9)，保证电磁阀行程，解决了电磁阀关闭到位的问题；中阀体(4)上打开一个垂直的洞(17)，让密闭空气有一个通路，解决了真假泄漏问题；下阀体(1)上开了一个槽(18)，增加了流量问题。
本实用新型由于采用创新的电子线路、机械设计和使用最新元器件，使得本装置不仅具有目前家用燃气报警前三代功能(1)声、光报警，(2)打开排气扇，(3)自动关断燃气管道。而且还有(1)空气中燃气浓度指示(定性)，用发光二极管指示。(2)火警声或警笛声+语言提示和采取措施语言。使得本产品功能更全，性能更优良，安全可靠，由于价格便宜，更适合家庭使用。
采用改进型脉冲电磁阀，不仅功耗＜0.2W，电压低≤5伏，安全可靠，而且密封性能好，解决了电磁阀关闭到位，真假泄漏，流量大，易大批量生产(生产简单)等特点。
权利要求1.燃气安全保护(器)报警装置，该装置有一变压器(1)，变压器(1)的输出与桥式整流器(2)的输入相连，桥式整流器(2)的输出与稳压器(3)的输入相连，本实用新型的特征是稳压器(3)的输出与传感器(4)及整个控制电路低压电源相连，传感器(4)输出与比较电路(5)相连，比较电路(5)输出与延迟电路(6)相连，延迟电路(6)输出分别与排风扇控制电路(7)、电磁阀控制电路(8)、浓度控制电路(9)及语言控制电路(10)相连，排风扇控制电路(7)的输出与排风扇(11)相连，电磁阀控制电路(8)输出与电磁阀(12)相连，浓度控制电路(9)输出与浓度指示(13)相连，语言控制电路(10)输出与扬声器(14)相连；电磁阀是由一个下阀体(1)，下磁环(2)，密封圈、下阀芯(3)、线圈(5)、上磁环(7)和上阀芯(11)等所组成，有一个可以上下移动的密封圈、下阀芯(3)和上阀芯(11)，下磁环(2)是由釹铁錋永磁体做成。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，变压器T的次级通过保险丝和桥式整流器D1-D4相连，桥式整流器的输出和稳压器IC1的输入相连，稳压器IC1的输出与传感器输入A、B、F1和F2相连，稳压器IC1的输出与该装置所有元器件的电源端相连，传感器的输出B通过R1与比较电路IC2、IC3、IC4、IC5的1脚相连，电位器W1、W2、W3和W4的中点分别与比较电路IC2、IC3、IC4、IC5的输入2脚相连，IC2、IC3、IC4、IC5的输出3脚分别与IC6、IC8、IC10和IC12的输入2脚相连，延迟电路R3和C3与IC6、IC8、IC10和IC12的另一输入1脚相连，IC6、IC8、IC10和IC12的输出3脚分别与IC7、IC9、IC11和IC13的2个输入1和2脚相连，同时IC6、IC8、IC10和IC12的输出3脚也分别与R4、LED1,R5、LED2,R6、LED3及R7、LED4相连，IC7的输出3脚与IC14的输入5脚相连，IC14的输出2、3脚与继电器J线圈相连，J1常开接点与排气扇F相连，按钮开关S和J1并联，IC8的输出3脚通过R8、C5、R9及BG1与脉冲电磁阀MT相连，D5和D6分别与J和MT并联。IC9、IC11及IC13的输出3脚并联后与IC14的控制10脚相连，IC15的输出7脚通过R11和BG2与扬声器Y相连，LED5与IC15的6脚相连。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是密封圈和下阀芯做成一体，弹簧(10)反作用力和线圈磁场反作用力作用于密封圈、下阀芯(3)上。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是密封圈、下阀芯(3)两边有帽沿薄膜形状，其两边连接面为平面。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征是下阀体(1)有一个环形园盘(19)，环形园盘(19)表面是平面或三角形。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征是下磁环(2)固定在下阀体(1)的环形园盘(19)上，下磁环(2)连接面是平面。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征是上阀芯(11)上有一个环状园盘(9)，环状园盘(9)与上阀芯(11)做成一体，弹簧(10)的力直接作用于园盘上。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征是中阀体(4)上有一个垂直孔(17)，垂直孔(17)与大气直接相通。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征是下阀体(1)上有一个槽(18)。
专利摘要燃气安全保护(器)报警装置,由变压器、桥式整流器、稳压器、传感器、比较电路(或中央控制电路)、延迟电路、排风扇控制电路、电磁阀控制电路、浓度指示控制电路、语言控制电路等构成;电磁阀由下阀体、中阀体、上阀体、下磁环、上磁环、下阀芯、上阀芯、线圈、挡铁等组成。解决了空气中浓度指示、语音提示,电磁阀密封性,功耗低,批量生产问题。整机具有功能全,性能优良,安全可靠。电磁阀密封性能好,工作电压低,耗电少等特点。
文档编号G08B21/16GK2450728SQ00226759
公开日2001年9月26日 申请日期2000年8月31日 优先权日2000年8月31日
发明者陈荣松 申请人:陈荣松