一种工业气瓶高压充装多级防倒装置

技术领域

本发明涉及气瓶充装防护设备领域，尤其涉及一种工业气瓶高压充装多级防倒装置。

背景技术

长期以来，工业气瓶因其底部面积小重心高造型，容易因人为疏忽碰撞或在充装气体时因管头老化松脱而发生倾倒，轻者导致气体泄漏，严重则发生爆炸，造成无法弥补的损失。为此，类似专利201921952538.7等通过防倒链将气瓶固定在墙上等防倒措施得到较为广泛的应用，但操作麻烦且无法规避充气气压波动导致的气瓶晃动现象，仍然存在一定的风险。如何保证气瓶充装工况下的有效防倒，成为充装企业需要解决的难点。

专利201920021806.7公布了一种气瓶防倒装置，其技术要点是在横梁上设置设有电磁铁的固定座，利用电磁铁对气瓶进行吸附固定，起到稳固的防倒效果。不过，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在如下问题。为电磁铁额外提供能量的蓄电池需要定期更换才能工作，可能存在磁力衰减却不知道的情况，风险仍然存在；并且，高压气瓶充装过程中，因长期使用磨损后所存在的突然螺纹脱牙问题，该方案无法提供除电磁铁的吸力以外的异常危险情况下的有效防护。

可见，目前的技术路线要么比较单一的利用磁力提供一些稳定气瓶的外力，但无法应对螺牙疲劳损坏下的爆炸式气瓶倾倒情况；要么提供被动使防护，利用链条等进行气瓶不稳倒下时提供约束力，但无法有效感知超温等高风险情况下的自动防护，对一线人员仍然存在一定的作业风险。

发明内容

为此，需要提供一种工业气瓶充装用防倒装置，用于解决充装现场可能出现的各种气瓶倾倒问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种工业气瓶高压充装多级防倒装置。

作为本发明的一种实施方式，其特征在于，包括

机架，作为其他组成部分的安装基体；

至少3套防倒机构，用于3个以上气瓶的有源式快速联动防倒实施；

动力组件，用于驱动所述防倒机构的状态切换；

无源稳瓶组件，用于防止充气气压不稳和地面不平时气瓶抖动而引起倾倒；

与所述防倒机构数量一致的传感器，用于气瓶充装作业过程中超温危况防护的判断信号采集；

控制单元，用于所述防倒机构工作状态的切换控制。

作为本发明的优选方案，所述动力组件联动控制所有的所述防倒机构同时切换工作状态；

所述动力组件包括电磁阀、气缸、气管接头、鱼眼接头和联动齿条，所述鱼眼接头分别与所述气缸的活塞杆和所述联动齿条连接，所述气缸活塞杆的伸缩运动带动所述联动齿条沿着伸出杆回转轴线方向往复平移；

每套所述防倒机构均包括扇形齿圈、轴承座、中间齿轮和U型挡块，所述中间齿轮同时与所述扇形齿圈和所述联动齿条啮合，所述中间齿轮支撑在所述轴承座上，所述扇形齿圈上设置有超过所述U型挡块高度的凸块；

所述动力组件中的联动齿条往复平移时，每套所述防倒机构中的所述中间齿轮顺时针或逆时针转动，进而实现所述扇形齿圈逆时针转动缩回至“解除防护”工作状态或顺时针转动伸出至“进入防护”工作状态。

作为本发明的优选方案，所述电磁阀为二位五通单电控电磁阀，所述电磁阀通电时使所述气缸的活塞杆处于缩回状态，此时对应所述扇形齿圈处于“解除防护”工作状态，所述电磁阀断电时使所述气缸的活塞杆处于伸出状态，此时对应所述扇形齿圈处于“进入防护”工作状态。

作为本发明的优选方案，所述无源稳瓶组件由4个呈弧形布置的强磁铁及其紧固件组成，该弧形半径为工业气瓶的外半径，所述紧固件将所述强磁铁固定安装在所述机架上；

当工业气瓶充气时，所述无源稳瓶组件的磁力吸住工业气瓶，防止充气气压不稳和地面不平时气瓶抖动而引起倾倒。

作为本发明的优选方案，所述传感器向所述控制单元反馈气瓶的温度信号和达到充装位置信号，所述控制单元依据所述传感器。

上述发明内容相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。

附图说明

附图仅用于示出本申请具体实施方式以及其他相关内容的原理、实现方式、应用、特点以及效果等，并不能认为是对本申请的限制。

在说明书附图中：

图1为本申请一个实施例的工业气瓶高压充装多级防倒装置第一视角组成示意图；

图2为本申请一个实施例的工业气瓶高压充装多级防倒装置第二视角组成示意图；

图3为本申请一个实施例的防倒机构第一工作状态示意图；

图4为本申请一个实施例的防倒机构第二工作状态示意图；

图5为本申请一个实施例的动力组件工作示意图；

图6为本申请一个实施例的控制流程示意图。

上述各附图中涉及的附图标记说明如下：

1、机架；2、齿条导轨；3、气管接头；4、电磁阀；5A、第一传感器支架；5B、第二传感器支架；5C、第三传感器支架；6A、第一传感器；6B、第二传感器；6C、第三传感器；7A、第一中间齿轮；7B、第二中间齿轮；7C、第三中间齿轮；8A、第一轴承座；8B、第二轴承座；8C、第三轴承座；9A、第一U型挡块；9B、第二U型挡块；9C、第三U型挡块；10A、第一扇形齿圈；10B、第二扇形齿圈；10C、第三扇形齿圈；11A、第一无源稳瓶组件；11B、第二无源稳瓶组件；11C、第三无源稳瓶组件；12、气缸支架；13、气缸；14、联动齿条；15、鱼眼接头；16、控制单元；17、扇形齿圈导块；18、按钮组件。

具体实施方式

为详细说明本申请可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例并配合附图详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

除非另有明确的规定或限定，在本申请实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。

本发明在现有工业气瓶充装防倒的技术方案下，为进一步提高气瓶充气压力波动等小外力下的稳瓶能力、高压充装可能导致气瓶螺牙脱牙等大冲击力下的气瓶防倒能力和气瓶超温下的主动防护能力，提供一种工业气瓶高压充装多级防倒装置，有效解决现有技术所存在的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种工业气瓶高压充装多级防倒装置。参阅图1至图6，作为本发明的一种实施方式，所述一种工业气瓶高压充装多级防倒装置，包括机架1，作为其他组成部分的安装基体；至少3套防倒机构，用于3个以上气瓶的有源式快速联动防倒实施；动力组件，用于驱动所述防倒机构的状态切换；无源稳瓶组件，用于防止充气气压不稳和地面不平时气瓶抖动而引起倾倒；与所述防倒机构数量一致的传感器，用于气瓶充装作业过程中超温危况防护的判断信号采集；控制单元16，用于所述防倒机构工作状态的切换控制。

本发明可应对工业气瓶充装作业过程中的多种情况下的气瓶防倒保护需求，主要功能如下：

(1)提高气瓶充气压力波动等小外力下的稳瓶能力

在结构设计上，如图1和图4所示，在机架1设置与气瓶20外形接近的半圆形外壳，以及在每个气瓶充装位置处布置有对应一套无源稳瓶组件，而每套所述无源稳瓶组件由4个呈弧形布置的强磁铁及其紧固件组成。参阅图1，实施例中布置了第一无源稳瓶组件11A、第二无源稳瓶组件11B和第三无源稳瓶组件11C。此外，利用紧固件可将所述强磁铁固定安装在所述机架的半圆形外壳处，并且这4个强磁铁的呈弧形分布的半径恰好为工业气瓶20的外半径。这样，当工业气瓶20充气时，所述无源稳瓶组件的磁力吸住工业气瓶20，防止充气气压不稳和地面不平时气瓶20抖动而引起倾倒。

(2)提高高压充装可能导致气瓶20螺牙脱牙等大冲击力下的气瓶20防倒能力

在工业气瓶20充至高压段，其充气螺纹连接部件承受比较大的拉力，若连接部件因长期使用导致螺牙磨损后，可能使充气管与气瓶20脱开。此外气瓶20受到瞬间冲击力，若没有任何气瓶20防倒措施，气瓶20倒地后如同导弹一样的飞行状态可能引发更严重的后续破坏。为此，在为了能够进行这种大冲击力下的防护，本发明在结构设计上，设计了所述动力组件和多套所述防倒机构，并且所述动力组件联动控制所有的所述防倒机构同时切换工作状态。

如图1至图2所示，所述力组件包括电磁阀4、气缸13、气管接头3、鱼眼接头15和联动齿条14，所述鱼眼接头15分别与所述气缸13的活塞杆和所述联动齿条14连接。由于所述气缸13固定安装在气缸支架12上，其活塞杆的伸缩运动带动所述联动齿条14沿着伸出杆回转轴线方向往复平移，联动齿条14设置在齿条导轨2，提高使用寿命。其中，每套所述防倒机构均包括扇形齿圈、轴承座、中间齿轮和U型挡块。以第一套所述防倒机构为例，其第一中间齿轮7A同时与第一扇形齿圈10A和所述联动齿条14啮合，第一中间齿轮7A支撑在第一轴承座8A上，第一扇形齿圈10A上设置有超过第一U型挡块高度9A的凸块。每个扇形齿圈下方匀设置有扇形齿圈导块17，减少摩擦和提高寿命。

这样，当所述动力组件中的联动齿条14往复平移时，第一套所述防倒机构中的第一中间齿轮7A顺时针或逆时针转动，进而实现第一扇形齿圈10A逆时针转动缩回至“解除防护”工作状态(如图3所示)或顺时针转动伸出至“进入防护”工作状态(如图4所示)。由于联动齿条14可同时驱动第一中间齿轮7A、第二中间齿轮7B和第三中间齿轮7C，因此第一扇形齿圈10A、第二扇形齿圈10A和第三扇形齿圈10A将同时处于“解除防护”工作状态或者“进入防护”工作状态。

处于“进入防护”工作状态时，如果气瓶20在充装过程突然与充气气缸脱开，即使第一无源稳瓶组件11A、第二无源稳瓶组件11B和第三无源稳瓶组件11C的磁力不足，气瓶20进一步将撞向扇形齿圈。随着扇形齿圈受到冲击载荷后，进一步地3个扇形齿圈上设置的凸块会与对应的第一U型挡块9A、第二U型挡块9B和第三U型挡块9C碰撞，将冲击载荷最终传递给机架1承受，起到气瓶20防倒作用。

这样，充装作业中，一线人员通过按钮组件18可向控制单元16输入“进入防护”工作状态或“解除防护”工作状态的指令，控制单元16进一步通过电磁阀14的工作位置切换达到防护目的。

(3)气瓶超温下的主动防护能力

该功能模块的工作原理如图6所示，通过对气瓶20温度采集的传感器信号反馈，所述控制单元16可在超温等异常情况下使齿圈处于“进入防护”工作状态(对应图6中，电磁阀4第一位置)，达到主动防护效果。

作为本发明的一种实施例，每个气瓶对应设置有传感器(依次有第一传感器6A、第二传感器6B和第三传感器6C)，该传感器可向所述控制单元16反馈气瓶20的温度信号和达到充装位置信号，所述控制单元16依据所述反馈信号向控制所述电磁阀4的工作位置。图1所示，为了能更好回馈气瓶20的相关信号，每个传感器均可通过第一传感器支架5A、第二传感器支架5B和第三传感器支架5C调整最终与气瓶20的间距。

作为本发明的一种实施例，所述电磁阀4为二位五通单电控电磁阀。如图5所示，所述电磁阀4通电时使所述气缸13的活塞杆处于缩回状态，此时对应各个所述扇形齿圈处于“解除防护”工作状态(对应图6：电磁阀第二位置)，所述电磁阀断电时使所述气缸13的活塞杆处于伸出状态，此时对应各个所述扇形齿圈处于“进入防护”工作状态(对应图6：电磁阀第一位置)。

在本实施例中，动力机构或动力单元，包括但不限于发动机、电机、气动工具、液压泵等等。动力单元还包括直接动力源以及间接动力源，直接动力源为可自身提供动力，例如发动机、电机等，间接动力源包括气缸、液压缸等。动力机构或动力单元可以通过齿轮齿条相配合、滑块与滑槽相配合、丝杠与螺母相配合驱动执行单元的直线往复运动等等。

传动机构或传动单元，包括减速机、变速箱、蜗轮蜗杆机构、连杆机构、复合机构等等。执行机构或执行单元，包括但不限于压缩机构、旋转机构、摆动机构、振动机构、升降机构、切割机构等等。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。