CN108533826B - 阀门锁具及阀门锁控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阀门锁具和阀门锁控系统，通过在阀门的操作机构上固定设置主锁具、在阀门的操作机构下方的阀体上设置闭锁配合件，并利用锁定机构将操作机构锁定在闭锁配合件的阀门关闭位或阀门开启位，从而限制操作机构的随意转动，以此方式提供了一种用于对阀门进行闭锁和管控的锁具，具有结构稳定、实用可靠的特点。本发明还通过在操作机构下方的阀体上或闭锁配合件上设置磁性元件、在主锁具上设置磁感应单元、以及在主锁具内设置状态检测电路的方式，实现了阀门状态检测。此外，本发明提供的阀门锁具还可以与电脑钥匙、参数采集装置、管理主机配合，组成一整套阀门锁控系统，实现对阀门解闭锁控制及开关状态检测的系统性管理和监控。

Description

阀门锁具及阀门锁控系统

〖技术领域〗

本发明涉及阀门锁具和基于该锁具的阀门锁控系统。

〖背景技术〗

阀门用于流量控制，其应用领域非常广泛。以石油化工领域为例，其运输系统、测控系统等都会用到大量的阀门。针对应用需求或环境的不同，存在有各式各样的阀门，这些阀门的构造或尺寸上存在一定的差异，但基本原理大同小异。

一般的阀门都包括阀体、阀杆及操作机构，阀杆设置于阀体上，控制阀体内流体通道的启闭，操作机构通常为控制阀杆上升或下降的手轮或把手等。转动操作机构可以打开、关闭或调整阀门的流量。

现有技术中为了防止阀门被人误动，在阀门上设置闭锁装置，然而现有技术中的闭锁装置只是将手轮或把手包覆封闭起来，闭锁装置容易晃动而被破坏。此外，现有闭锁装置只能闭锁阀门而不能对解锁阀门进行管控，更不能检测阀门状态，不利于系统性管理和监控。

〖发明内容〗

本发明的一个目的在于提供一种阀门锁具，用于对阀门闭锁，具有结构稳定、实用可靠的特点。本发明的上述目的由以下技术方案实现：

一种阀门锁具，所述阀门包括阀体、操作机构及阀杆，阀杆装配于阀体内，在操作机构的驱动下控制所述阀门的启闭；其特征在于：所述阀门锁具包括主锁具和闭锁配合件，闭锁配合件固定设置于所述操作机构下方的阀体上，主锁具固定设置于所述操作机构上，主锁具包括锁体及设置于锁体上的闭锁机构；所述闭锁配合件上对应阀门的关闭位设置有阀门关闭位锁配机构，所述阀门锁具随所述操作机构移动至所述阀门的关闭位时，所述闭锁机构受控与所述阀门关闭位锁配机构锁定或解锁。

作为具体的技术方案，所述闭锁配合件上对应阀门的关闭位设置有阀门开启位锁配机构，所述阀门锁具随所述操作机构移动至所述阀门的开启位时，所述闭锁机构受控与所述阀门开启位锁配机构锁定或解锁。

作为具体的技术方案，所述阀门开启位锁配机构和阀门关闭位锁配机构为所述闭锁配合件上对应阀门开启位和阀门关闭位分别开设的闭锁孔；所述闭锁机构包括锁芯、锁销及锁栓，所述锁栓受控在闭锁位置和解锁位置间活动，所述锁栓下端与所述闭锁孔配合或分离；所述锁栓上开设有闭锁位锁销配合槽，所述锁销在所述锁芯的控制下，与所述闭锁位锁销配合槽配合或分离，将所述锁栓在所述闭锁位置锁定或释放。

作为具体的技术方案，所述锁栓上还开设有解锁位锁销配合槽，所述锁销在所述锁芯的控制下，与所述解锁位锁销配合槽配合或分离，将所述锁栓在所述解锁位置锁定或释放。

作为具体的技术方案，所述阀门锁具还包括第一磁体和第二磁体，设置于所述操作机构下方的阀体上或所述闭锁配合件上，第一磁体和第二磁体设置的位置分别与所述阀门开启位锁配机构和阀门关闭位锁配机构相应或相对；所述阀门锁具还包括第一磁感应单元、第二磁感应单元，第一磁感应单元和第二磁感应单元设置于锁体底部，分别用于感测所述第一磁体和第二磁体。

作为具体的技术方案，所述阀门锁具还包括电路板及射频码片，所述电路板上设置有状态检测电路，该状态检测电路包括逻辑开关模块及至少两块射频芯片，至少两块射频芯片各自的一端分别连接逻辑开关模块的一个可选接线端，各自的另一端接地；逻辑开关模块的固定接线端连接所述射频码片的射频天线的一端，射频天线的另一端接地；所述第一磁感应单元和第二磁感应单元各自的感应信号输出端分别连接逻辑开关模块的一个控制信号输入端。

作为具体的技术方案，所述阀门锁具还包括电路板及射频码片，所述电路板上设置有状态检测电路，所述状态检测电路包括至少两块射频芯片，所述磁感应单元为磁感应开关，至少两块射频芯片各自的一端分别连接第一磁感应单元和第二磁感应单元的一端，另一端接地；第一磁感应单元和第二磁感应单元的另一端连接所述射频码片的射频天线的一端，射频天线的另一端接地。

作为具体的技术方案，所述主锁具上开设有电路板装配槽，所述电路板设置于该电路板装配槽内；所述射频码片设置于锁芯的前端。

作为具体的技术方案，所述闭锁配合件还包括阀门行程限位柱和阀门行程限位片，阀门行程限位柱固定设置于所述闭锁配合件或者所述操作机构下方的阀体上，阀门行程限位片固定设置或一体成型于所述操作机构，阀门行程限位柱和阀门行程限位片形成干涉，限制所述操作机构的转动行程。

本发明又一目的在于提供一种阀门锁控系统，基于上述阀门锁具，实现对阀门解闭锁的控制，同时采集阀门的开关状态供系统性管理和监控。本发明的上述又一目的由以下技术方案实现：

一种阀门锁控系统，所述阀门包括阀体、操作机构及阀杆，阀杆装配于阀体内，在操作机构的驱动下控制所述阀门的启闭；其特征在于，所述阀门锁控系统包括参数采集装置、管理主机、电脑钥匙及锁具；参数采集装置的采集端设置于所述阀门所处工艺流程中涉及的参数采集位，参数输出端连接所述管理主机的参数输入端；管理主机与所述电脑钥匙通讯连接；电脑钥匙为所述锁具供电、与所述锁具通讯连接、与所述锁具机械解闭锁配合；所述锁具采用上文所述的阀门锁具。

作为进一步的技术方案，所述阀门锁控系统还包括移动终端，所述管理主机通过该移动终端与所述电脑钥匙间接通讯连接。

本发明的有益效果在于：通过在阀门的操作机构上固定设置主锁具、在阀门的操作机构下方的阀体上设置闭锁配合件，并利用锁定机构将操作机构锁定在闭锁配合件的阀门关闭位或阀门开启位，从而限制操作机构的随意转动，以此方式提供了一种用于对阀门进行闭锁和管控的锁具，具有结构稳定、实用可靠的特点。本发明还通过在操作机构下方的阀体上或闭锁配合件上设置磁性元件、在主锁具上设置磁感应单元、以及在主锁具内设置状态检测电路的方式，实现了阀门状态检测。此外，本发明提供的阀门锁具还可以与电脑钥匙、参数采集装置、管理主机配合，组成一整套阀门锁控系统，实现对阀门解闭锁控制及开关状态检测的系统性管理和监控。

〖附图说明〗

图1为本发明实施例一提供的阀门锁具将阀门的把手锁定的状态图。

图2为本发明实施例一提供的阀门锁具中主锁具与闭锁配合件分离时的状态图。

图3为本发明实施例一提供的阀门锁具的分解图。

图4为本发明实施例一提供的阀门锁具中锁体限位销与把手压件彼此配合的示意图。

图5为本发明实施例一提供的阀门锁具中状态检测电路一种实现方式的电路图。

图6为本发明实施例一提供的阀门锁具中状态检测电路另一种实现方式的构成图。

图7为本发明实施例二提供的阀门锁控系统的构成图。

图8为本发明实施例三提供的阀门锁具将阀门的把手锁定的状态图。

图9为本发明实施例三提供的阀门锁具中主锁具与闭锁配合件分离时的状态图。

图10为本发明实施例三提供的阀门锁具的分解图。

〖具体实施方式〗

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

实施例一

本实施例提供一种阀门锁具，用于对阀门进行管控，使得阀门不能被随意操控。图1、图2及图3给出了阀门锁具与阀门相关部分配合的示意图，其中，阀门包括阀体900、操作机构及阀杆，操作机构包括把手901及把手压件902，阀杆装配于阀体900内，在把手901的驱动下控制阀体900内流体通道的启闭；把手压件902将把手901可转动地装配于阀体900上，用于限制把手相对阀体轴向活动。

阀门锁具包括主锁具10和闭锁配合件20，闭锁配合件20固定设置于把手901下方的阀体上，主锁具10可拆装地固定于把手901上。

参见图3所示，主锁具10包括锁体11、锁体限位销12、射频码片131、锁芯13、锁销组件14、锁栓组件15、锁体配合件16、电路板17、密封板18、挂锁附件19、第一磁感应单元115及第二磁感应单元116。锁销组件14进而包括锁销本体141及锁销弹簧142，锁栓组件15进而包括锁栓本体151、锁栓弹簧152及锁栓限位销153，挂锁附件19进而包括挂锁附件固定片191及挂锁附件活动片192。

结合图3及图4所示，阀门的把手压件902的外周开设有装配槽9021，锁体11下端套设于把手压件902的外周，并通过锁体限位销12与装配槽9021配合，将主锁具10固定安装在阀门的操作机构上，使得主锁具10随把手901相对阀门旋转但不会轴向活动。可以理解的是，主锁具10也可以直接固定装配于把手901上。

锁体11上纵向开设有锁芯装配孔111及锁栓装配孔112，锁体11内部左右向开设有锁销装配孔，锁栓装配孔112贯通锁体11上下两端，锁销装配孔分别与锁芯装配孔111和锁栓装配孔112连通。

锁芯13前端固定装配射频码片131，射频码片131具有钥匙过孔，锁芯13连同射频码片131固定装配于锁芯装配孔111内。锁销141可活动地装配于锁销装配孔内，其后端由锁销弹簧142抵顶，前端可伸入锁栓装配孔112。锁芯13驱动锁销141在锁销装配孔内往复运动。本实施例中，锁芯13的驱动端为一半圆柱132，锁销141一侧设置有与半圆柱配合的拨槽1411，当钥匙扭动锁芯13的转轴转动时，半圆柱132及锁销弹簧142驱动锁销141往复运动。

锁栓装配孔112为一个台阶孔，锁栓本体151包括上部较粗的按压操作部1511及下部较细的锁栓杆部1512；锁栓弹簧152套设于锁栓杆部1512，上端与按压操作部1511抵顶，下端与台阶孔中的台阶面抵顶。按压操作部1511一侧设置有限位槽，锁栓限位销153通过与限位槽配合，将锁栓本体151可上下活动地装配于锁栓装配孔112内。锁栓杆部1512面向锁销141的一侧开设闭锁位锁销配合槽15121和解锁位锁销配合槽15122，用于供锁销141嵌入其中，分别将锁栓本体151锁定在一闭锁位和一解锁位。可以理解的是，仅设置一个闭锁位锁销配合槽即可实现基本的锁定功能。

第一磁感应单元115和第二磁感应单元116分别设置于锁体11底部两端，用于感测闭锁配合件上设置的两个磁体，并配合电路板17上的阀门状态检测电路，实现阀门启闭状态的检测(下文详述)。锁体配合件16通过螺钉固定装配于锁体11上部，密封板18将电路板17密封地设置于锁体配合件16上开设的电路板装配槽内。电路板17与第一磁感应单元115、第二磁感应单元116及射频码片131通过线路电连接。该锁体配合件16主要作用是便于在主锁具10上装配电路板17及便于电路板17与磁感应元件和射频码片131之间的走线，其构造没有特别要求，而且在工艺条件满足的情况下，可以与锁体一体成型。

挂锁附件19用于对锁体11上的锁芯装配孔111进行挂锁闭锁，防止对锁芯13的恶意操作。挂锁附件固定片191固定设置于锁体配合件16上表面，并且伸出锁体配合件16上表面边缘一部分，挂锁附件活动片192具有一个回折部和遮挡部，该回折部挂接于挂锁附件固定片191伸出锁体配合件16上表面边缘的部分，该遮挡部遮挡锁芯装配孔111，且回折部与所述挂锁附件固定片191伸出锁体配合件16上表面边缘的部分相应开设有挂锁孔。

如图3所示，闭锁配合件20包括闭锁盘21、闭锁盘固定件22、阀门行程限位柱23、第一磁体241及第二磁体242。闭锁盘21通过闭锁盘固定件22固定设置于阀门的把手901下方的阀体上，第一磁体241和第二磁体242设置于闭锁盘21上表面一侧，阀门行程限位柱23固定设置于闭锁盘21上方，并位于第一磁体241和第二磁体242之间。闭锁盘21上表面另一侧相对第一磁体241和第二磁体242的位置设置有阀门开启位闭锁孔211和阀门关闭位闭锁孔212。

本实施例中，把手901上开设有锁定孔9011，用于上文所述的锁栓杆部1512向下活动时穿过该孔后与阀门开启位闭锁孔211和阀门关闭位闭锁孔212配合，从而将把手901锁定在阀门开启位或阀门关闭位(该锁定孔9011的设置主要在于加强锁定强度以及避免锁栓下穿闭锁时与把手之间的干涉，如果两者不存在干涉，则可以取消该锁定孔9011)。此外，把手901上还设置有阀门行程限位片905，用于和闭锁盘21上设置的阀门行程限位柱23形成干涉，限制把手901转动的行程。

电路板17上设置有状态检测电路，用于处理第一磁感应单元115和第二磁感应单元116感测的信号，并与射频码片131配合，与电脑钥匙实现供电和通信。参见图5，状态检测电路包括逻辑开关模块、第一射频芯片、第二射频芯片，第一射频芯片、第二射频芯片各自的一端分别连接逻辑开关模块的一个可选接线端，各自的另一端接地；逻辑开关模块的固定接线端连接射频码片的射频天线的一端，射频天线的另一端接地；第一磁感应单元115和第二磁感应单元116各自的感应信号输出端分别连接逻辑开关模块的一个控制信号输入端。

当转动把手901使得阀门完全开启状态时，第二磁感应单元116位于第二磁体242的上方，此时第二磁感应单元116感测到信号并提供给电路板17；当转动把手901使得阀门完全关闭状态时，第一磁感应单元115位于第一磁体241的上方，此时第一磁感应单元115感测到信号并提供给电路板17。

上述状态检测电路中，逻辑开关模块用于采集第一磁感应单元和第二磁感应单元的两路输出信号并根据这两路信号状态将其中一个射频芯片与射频天线接通，并以此判断被管控阀门的状态，两路开关的输出信号、接通射频芯片情况及对应的阀门状态信息见下表1。

第二磁感应单元	第一磁感应单元	接通射频芯片情况	阀门及锁具状态
				输出1	输出0	接通第一射频芯片	阀门处于打开状态
输出0	输出1	接通第二射频芯片	阀门处于关闭状态

表1

实际应用时，可以根据所要采集的阀门状态(例如需要采集阀门开、合、在开合之间的状态)可相应增加或减少磁感应单元的数量以及射频IC的数量，例如增加一组检测中间状态的磁感应单元射频IC。

此外，图5所示电路中，磁感应单元可以使用干簧管，也可以使用类似于干簧管的磁控开关，作为信号输入，也可以采用霍尔器件，或压电传感器等反应电流变化和电压变化的器件作为输入信号，从而接通相应的射频IC而输出对应的码值，从而反映出阀门的状态。

除了上面的方案，状态检测电路也可以使用图6所示的电路，该电路接法简单，但是只能使用类似于干簧管的磁控开关，通过开关量的变化接通相应的射频IC而输出对应的码值，从而反映出阀门的状态。当然，也可以根据所要采集的阀门状态(例如需要采集阀门开、合、在开合之间的状态)可相应增加或减少干簧管的数量和射频芯片的数量。图6所示的电路针对两路开关的输出信号、接通射频芯片情况及对应的阀门状态信息见下表2。

第一干簧管	第二干簧管	接通IC情况	相应的阀门的状态
				1	0	接通射频芯片1	阀门处于打开状态
0	1	接通射频芯片2	阀门处于关闭状态

表2

实施例二

实施例二在实施例一提供的阀门锁具的基础上，提供一种阀门锁控系统，结合图7所示，该阀门锁控系统包括参数采集装置、管理主机、移动终端、电脑钥匙及锁具；参数采集装置的采集端设置于所述阀门所处工艺流程中涉及的参数采集位，参数输出端连接管理主机的参数输入端；管理主机与移动终端通讯连接，移动终端与电脑钥匙通讯连接；电脑钥匙为锁具供电、与锁具通讯连接、与锁具机械解闭锁配合；锁具采用实施例一所述的阀门锁具。

上述阀门锁控系统的工作原理说明如下：

通过参数采集装置采集所述阀门所处工艺流程过程中的各种参数并发送至管理主机；

通过管理主机对所述各种参数进行分析，并确认操作阀门的时机，以及操作阀门后工艺流程中的参数变化是否符合预设要求；对于确认了的操作时机，则生成解锁指令并下发至移动终端；

通过移动终端将所述解锁指令转发至电脑钥匙，电脑钥匙开锁时，插入阀门锁具的锁芯13的锁孔内，同时给射频码片131提供感应电能(无线供电的原理)，从而给状态检测电路供电，电路根据相应磁感应单元的状态，采集其信号，接通相应的射频芯片，射频芯片接通后通过射频天线给电脑钥匙返回一个码值，电脑钥匙通过读取该码值确认阀门的身份和阀门的当前状态，在管控主机允许开锁的情况下对阀门锁具进行开锁(在控制系统不允许开锁的情况下，也可只采集阀门和锁具的状态)。出于安全考虑，电脑钥匙对锁具进行闭锁不需要控制系统的允许。

实施例三

结合图8、图9及图10所示，实施例三提供的阀门锁具与实施例一的区别主要在以下几部分：

(1)实施例一中，闭锁配合件的闭锁配合件为闭锁盘，通过一固定件固定设置于阀门的把手下方的阀体上；而本实施例中闭锁配合机构为一个扇形闭锁片21；

(2)实施例一中，阀门行程限位柱为一个，设置于闭锁盘上；而本实施例中阀门行程限位柱为两个，而且一个阀门行程限位柱232设置于把手901下方的阀体上，另一个阀门行程限位柱231设置于所述扇形闭锁片21上；

(3)实施例一中，电路板装配于主锁具的锁体配合件16内；而本实施例中电路板装配于主锁具的锁体11内。

(4)实施例一和实施例三中，操作机构901上设置的被锁机构(闭锁孔9011)的位置有所不同。

以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、无需经过创造性劳动即可等到的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。

Claims (9)

1.一种阀门锁具，所述阀门包括阀体、操作机构及阀杆，阀杆装配于阀体内，在操作机构的驱动下控制所述阀门的启闭；所述阀门锁具包括主锁具和闭锁配合件，闭锁配合件固定设置于所述操作机构下方的阀体上，主锁具固定设置于所述操作机构上，主锁具包括锁体及设置于锁体上的闭锁机构；所述闭锁配合件上对应阀门的关闭位设置有阀门关闭位锁配机构，所述阀门锁具随所述操作机构移动至所述阀门的关闭位时，所述闭锁机构受控与所述阀门关闭位锁配机构锁定或解锁；其特征在于，所述闭锁配合件上对应阀门的关闭位设置有阀门开启位锁配机构，所述阀门锁具随所述操作机构移动至所述阀门的开启位时，所述闭锁机构受控与所述阀门开启位锁配机构锁定或解锁。

2.根据权利要求1所述的阀门锁具，其特征在于，所述阀门开启位锁配机构和阀门关闭位锁配机构为所述闭锁配合件上对应阀门开启位和阀门关闭位分别开设的闭锁孔；所述闭锁机构包括锁芯、锁销及锁栓，所述锁栓受控在闭锁位置和解锁位置间活动，所述锁栓下端与所述闭锁孔配合或分离；所述锁栓上开设有闭锁位锁销配合槽，所述锁销在所述锁芯的控制下，与所述闭锁位锁销配合槽配合或分离，将所述锁栓在所述闭锁位置锁定或释放。

3.根据权利要求2所述的阀门锁具，其特征在于，所述锁栓上还开设有解锁位锁销配合槽，所述锁销在所述锁芯的控制下，与所述解锁位锁销配合槽配合或分离，将所述锁栓在所述解锁位置锁定或释放。

4.根据权利要求1所述的阀门锁具，其特征在于，所述阀门锁具还包括第一磁体和第二磁体，设置于所述操作机构下方的阀体上或所述闭锁配合件上，第一磁体和第二磁体设置的位置分别与所述阀门开启位锁配机构和阀门关闭位锁配机构相应或相对；所述阀门锁具还包括第一磁感应单元、第二磁感应单元，第一磁感应单元和第二磁感应单元设置于锁体底部，分别用于感测所述第一磁体和第二磁体。

5.根据权利要求4所述的阀门锁具，其特征在于，所述阀门锁具还包括电路板及射频码片，所述电路板上设置有状态检测电路，该状态检测电路包括逻辑开关模块及至少两块射频芯片，至少两块射频芯片各自的一端分别连接逻辑开关模块的一个可选接线端，各自的另一端接地；逻辑开关模块的固定接线端连接所述射频码片的射频天线的一端，射频天线的另一端接地；所述第一磁感应单元和第二磁感应单元各自的感应信号输出端分别连接逻辑开关模块的一个控制信号输入端。

6.根据权利要求4所述的阀门锁具，其特征在于，所述阀门锁具还包括电路板及射频码片，所述电路板上设置有状态检测电路，所述状态检测电路包括至少两块射频芯片，所述磁感应单元为磁感应开关，至少两块射频芯片各自的一端分别连接第一磁感应单元和第二磁感应单元的一端，另一端接地；第一磁感应单元和第二磁感应单元的另一端连接所述射频码片的射频天线的一端，射频天线的另一端接地。

7.根据权利要求5或6所述的阀门锁具，其特征在于，所述主锁具上开设有电路板装配槽，所述电路板设置于该电路板装配槽内；所述射频码片设置于锁芯的前端。

8.根据权利要求1所述的阀门锁具，其特征在于，所述闭锁配合件还包括阀门行程限位柱和阀门行程限位片，阀门行程限位柱固定设置于所述闭锁配合件或者所述操作机构下方的阀体上，阀门行程限位片固定设置或一体成型于所述操作机构，阀门行程限位柱和阀门行程限位片形成干涉，限制所述操作机构的转动行程。

9.一种阀门锁控系统，所述阀门包括阀体、操作机构及阀杆，阀杆装配于阀体内，在操作机构的驱动下控制所述阀门的启闭；其特征在于，所述阀门锁控系统包括参数采集装置、管理主机、电脑钥匙及锁具；参数采集装置的采集端设置于所述阀门所处工艺流程中涉及的参数采集位，参数输出端连接所述管理主机的参数输入端；管理主机与所述电脑钥匙通讯连接；电脑钥匙为所述锁具供电、与所述锁具通讯连接、与所述锁具机械解闭锁配合；所述锁具采用权利要求5-8所述的阀门锁具。

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