一种能承受恶劣环境的磁编码锁芯及磁编码挂锁

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一种能承受恶劣环境的磁编码锁芯及磁编码挂锁\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种能承受恶劣环境的磁编码锁芯及磁编码挂锁。\n背景技术\n[0002] 挂锁是一种常见的闭锁锁具，它的使用已有近千年的历史。由于具有结构简单、使用方便、易于加工、有一定耐侯性等特点，所以使用十分广泛，特别是在户外环境下使用较多。比如，在铁路运输系统中常采用挂锁闭锁车厢门和户外设备的操作机构；在水上运输系统中常用于闭锁集装箱门；在电力系统中用于闭锁电控柜门和手动设备操作机构等。\n[0003] 近年来，随着科学技术的不断进步，运输、电力、化工系统发展很快，设备的数量呈几何规律增长，用于闭锁设备的挂锁数量也大幅增加。这样，挂锁故有的一些缺陷逐渐引起人们的重视，这些缺陷主要体现在耐候性和可控性两个方面。在耐侯性方面，由于防雨结构不完善，锁芯、锁体，锁环等部件容易生锈。特别是在海洋性气候、酸雨气候或可产生电化学反应的环境下，这种现象更加明显。一般，一把采用有色金属(如：铜、锌合金、铝合金)制成的挂锁不加油只能使用2-3年。另外，防沙尘能力不强。普通挂锁有三个直通锁体内部的孔，一个是钥匙孔、另外两个是锁环孔，这三个孔均未采用防尘结构。强沙尘环境下，尘土很容易通过这些孔进入锁体内部，造成锁具卡滞，严重时会将锁具内部和钥匙孔彻底堵死，完全无法开锁。\n[0004] 由于普通挂锁存在上述耐候性方面的缺陷，所以在户外环境下损坏率较高，需要不断更换。这一方面增加了使用成本，同时也可能产生安全隐患。比如，在化工或电力系统中，设备的操作是有严格的流程要求的，不按流程操作将产生重大的安全事故。而一些手动设备往往采用挂锁进行闭锁，操作时需按流程打开锁具，然后进行设备操作。因此，控制好开锁次序就可控制好操作流程。由于这种控制方式以被普遍作为防止事故的技术手段，所以对锁具的可靠性提出了极高的要求。如果操作过程中，锁具无法打开，流程操作将被迫终止，因而产生安全隐患。\n[0005] 在可控性方面，由于挂锁采用锁环闭锁物体，锁具无需固定在被闭锁物上，所以具有易于实施，使用方便的特点。但这也带来操作模式单一、不能进行电控操作的缺点。比如，前面提到的化工、电力系统中需要对锁具进行流程操作时，只能通过人工选择钥匙的方式进行操作，自动化程度较低，并且有可能出现操作次序错误的现象，因此不能完全达到按流程操作的要求。又比如，在一些工业环境下，需要对一些户外设施进行门禁管理。但为了方便操作，大量使用了相同锁码的锁具进行闭锁，由于挂锁不能进行电控和身份识别，也就无法实现权限控制。这样，一旦使用人员拿到一把钥匙就可以打开所有的锁，根本起不到门禁管理的作用。\n[0006] 现有的磁编码锁是采用非接触磁力传导原理设计的，它的单子具有磁性，通常为双稳态结构。打开锁时单子处于开锁位；闭锁后处在闭锁位。具体是通过两个带磁性单子互斥使单子处在闭锁位的。当带有磁铁的钥匙进入解锁位置后，其中一个磁性单子因同时受两块磁铁的作用，位置将发生变化，从而进入开锁位。这种结构的致命缺点是磁性单子在高温、震动、交变电磁场环境下会快速失磁。导致的结果是无法开锁或可被其它钥匙打开。\n因此，磁编码锁的使用量较少，其技术也是一项不太成熟的技术。\n[0007] 综上所述，现有的挂锁存在以下不足：耐候性差、可控性不高、磁性单子在高温、震动、交变电磁场环境下会快速失磁。\n发明内容\n[0008] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐候性好、可控性高的能承受恶劣环境的磁编码锁芯。\n[0009] 本发明还提供一种使用该锁芯的磁编码挂锁。\n[0010] 本发明磁编码锁芯所采用的技术方案是：本发明磁编码锁芯包括锁芯外壳、上盖、底盖，所述上盖、所述底盖分别设置在所述锁芯外壳两端，所述磁编码锁芯还包括闭锁柱、密封弹片、多块闭锁块、多个导磁单子，多块所述闭锁块分层设置在所述闭锁柱外部，所述闭锁柱、所述闭锁块均设置在所述锁芯外壳内部，所述锁芯外壳、所述闭锁柱、所述密封弹片、所述上盖、所述底盖形成全密封结构，所述导磁单子设置在所述闭锁柱和所述闭锁块之间的空隙中，在所述空隙中有一个解锁位置，其余均为闭锁位置，所述导磁单子在解锁位置时，所述闭锁柱和所述闭锁块相对转动；所述导磁单子在闭锁位置时，所述导磁单子阻碍所述闭锁柱和所述闭锁块相对转动。\n[0011] 所述导磁单子为无磁性的导磁体，所述导磁单子为圆球或圆柱。\n[0012] 本发明磁编码挂锁所采用的技术方案是：本发明磁编码挂锁包括锁体、锁环、第一闭锁销、第二闭锁销、闭锁钮、防水帽，所述锁体与所述锁环连接，所述锁体与所述锁环的连接处外部设置有所述防水帽，所述第一闭锁销、所述第二闭锁销、所述闭锁钮均设置在所述锁体内部，所述第一闭锁销、所述第二闭锁销的一端与所述锁环的圆弧形凹槽相适配，另一端与所述闭锁钮相接触，所述闭锁钮的底部与所述磁编码锁芯连接。\n[0013] 所述第一闭锁销与所述第二闭锁销的外层分别包裹有耐老化密封硅胶。\n[0014] 所述锁体的上部设置有固定链条的通孔。\n[0015] 所述磁编码挂锁还包括电子身份标签组件，所述电子身份标签组件安装在所述锁体底部，所述电子身份标签组件内部设置有一个无源被动式RFID码片，所述RFID码片为全球唯一编码。\n[0016] 本发明的有益效果是：由于所述磁编码锁芯包括所述锁芯外壳、所述闭锁柱、所述密封弹片、所述上盖、所述底盖，所述锁芯外壳、所述闭锁柱、所述密封弹片、所述上盖、所述底盖形成全密封结构，所以本发明磁编码锁芯具有防雨、防尘、防化学腐蚀能力。\n[0017] 在耐候性方面，由于采用了独特的耐候性设计(锁芯：非接触磁力传导、自由式单子、双端面机械密封；锁体：闭锁销非金属垫密封。)使锁具具有极强的防雨、防尘、放化学腐蚀能力，并彻底解决了一般磁编码锁的单子在高温、震动、交变电磁场环境下快速失磁的问题，因此适合在各种气候环境下使用；在可控性方面，采用了磁编码、电控解锁、锁具电子身份标识等新技术，实现了锁具可电控、可识别的新功能。这就意味着锁具既可以用固定编码的机械钥匙开锁，也可以用有编码识别能力的电控编码钥匙开锁，从而很好地解决了挂锁智能化程度低、可控性不高的问题。\n[0018] 由于在所述第一闭锁销与所述第二闭锁销的外层分别包裹有耐老化密封硅胶，在锁具处于闭锁状态下，密封硅胶被压缩到静密封状态，利用了非金属垫密封原理，这样可防止雨水或灰尘沿着锁环进入锁体内部。\n[0019] 由于所述锁体的上部设置有固定链条的通孔，所以通过链条可以将锁具和被闭锁物体关联到一起，一一对应，防止挂错位置，这一点对于同一环境使用多把锁时十分重要。\n[0020] 由于所述锁体与所述锁环的连接处外部设置有所述防水帽，所以能防止纵向下落的雨水、灰尘直接进入锁体内部。\n[0021] 由于所述磁编码挂锁还包括电子身份标签组件，所述电子身份标签组件安装在所述锁体底部，所述电子身份标签组件内部设置有一个无源被动式RFID码片，所述RFID码片为全球唯一编码，这个标识装置只有在采用电控开、闭锁操作时才有用，采用固定编码钥匙解锁时不需要该装置，可不安装。采用电控解锁方式时，电控钥匙可通过安装在钥匙上的读码器读取电子身份标签的码值，如果符合开锁条件，钥匙内的磁极运动到开锁位置，手工转动钥匙即可开锁，所以安装所述电子身份标签组件可以确定锁具的身份。\n附图说明\n[0022] 图1是本发明磁编码挂锁的结构示意图；\n[0023] 图2是本发明磁编码锁芯的结构示意图；\n[0024] 图3是本发明磁编码挂锁的剖面示意图；\n[0025] 图4是本发明磁编码锁芯的剖面示意图；\n[0026] 图5是本发明导磁单子处于闭锁位的剖面示意图；\n[0027] 图6是本发明导磁单子处于开锁位的剖面示意图。\n具体实施方式\n[0028] 如图2、图4、图5、图6所示，本发明磁编码锁芯包括锁芯外壳1、上盖2、底盖3、闭锁柱4、两对密封弹片5、四块闭锁块6、八个导磁单子7，四块所述闭锁块6和八个导磁单子\n7采用导磁性铁质(非永磁)材料制成，所述锁芯外壳1、所述上盖2、所述底盖3、所述闭锁柱4、所述两对密封弹片5均采用耐候性好的非导磁材料制成。所述磁编码锁芯的密封由所述锁芯外壳1、所述闭锁柱4、两对所述密封弹片5、所述上盖2、所述底盖3等零件完成。\n密封口有两个，一个是所述锁芯外壳顶部一对所述密封弹片5的配合处，另一个是所述锁芯外壳1底部与所述闭锁柱4之间一对密封弹片的配合处。密封方式为双端面机械密封。\n所述上盖2、所述底盖3安装在所述锁芯外壳1的两端，一方面用于封闭所述磁编码锁芯内部结构，一方面用于为所述密封弹片5提供支撑，起辅助密封作用。这里采用的关键技术是“双端面机械密封技术”。使用该技术的产品具有：密封件体积小，密封效果好等特点。\n[0029] 所述闭锁块6呈圆环形，所述闭锁柱4、所述闭锁块6均设置在所述锁芯外壳1内部，所述闭锁柱4的外圆周面的纵向开设有八条半圆导槽41，四块所述闭锁块6的底部内侧开设有环形半圆凹槽61，并在所述环形半圆凹槽61的对称位置开设有两个向上的半圆槽\n62，所述半圆槽62直通所述闭锁块6的顶部，所述闭锁块6内侧的所述环形半圆凹槽61、所述半圆槽62是相互连通的，四块所述闭锁块6分层设置在所述闭锁柱4外部，所述闭锁块6内侧的所述环形半圆凹槽61、所述半圆槽62与所述闭锁柱4的半圆导槽41构成了四个完整的环形圆槽，所述环形圆槽内安装八个所述导磁单子7，所述导磁单子7可以是钢珠。闭锁情况下，八个所述导磁单子7排列在所述闭锁柱4的半圆导槽41内，这时所述闭锁柱4受所述导磁单子7和所述闭锁块6的阻碍不能沿圆周运动；解锁状态下，所述导磁单子7受钥匙中磁芯的吸引有序地排列在所述闭锁柱4纵向半圆导槽41的特定位置，刚好与所述闭锁块6上的环形半圆凹槽61对齐，所以此时所述闭锁柱4可以沿圆周运动完成开锁操作。\n[0030] 开、闭锁：所述闭锁柱4、四块所述闭锁块6、八个所述导磁单子7实现锁芯的开、闭锁功能。所述导磁单子7为无磁性的导磁体，所述导磁单子7为圆球或圆柱。所述导磁单子7被放置在所述闭锁柱4和所述闭锁块6中间有意设置的空隙中，并且所述导磁单子7可以根据锁具的摆放状态，在重力的作用下，在该空隙中自由移动。在所述导磁单子7可到达的位置中，有一个位置是解锁位置，解锁位置是指所述导磁单子7不会阻碍所述闭锁柱4和所述闭锁块6相对运动，其余的均为闭锁位置，闭锁位置是指所述导磁单子7阻碍了所述闭锁柱4与所述闭锁块6相对运动。\n[0031] 闭锁原理：锁芯中有八个由所述导磁单子7、所述闭锁柱4和四个所述闭锁块6构成的闭锁单元，每个闭锁单元的解锁位置可单独设定。总的设定准则是：无论锁具如何摆放，在重力作用下，至少有一个单子处于闭锁位置。\n[0032] 开锁原理：与锁芯配对的钥匙插入锁芯后，钥匙上的磁芯71刚好将所述导磁单子\n7吸引到开锁位置，转动钥匙，所述闭锁柱4和所述闭锁块6产生相对运动完成开锁操作。\n[0033] 编码：所述闭锁柱4的外部纵向开有八个均匀分布的半圆导槽41，所以一个所述闭锁块6可以在所述闭锁柱4沿圆周有8个排列方向，这样安装在所述闭锁柱4的半圆导槽41内的钢珠沿闭锁柱圆周有8个排列位置，从而一层所述闭锁块4会产生8个编码。四层一共可产生4096个编码。\n[0034] 闭锁块层数的多少取决于锁芯的高度尺寸，层数越多可编码数量越大，其计算公n。\n式为：M＝8 。M为编码数量，n为闭锁块层数。所述磁编码锁芯除了在挂锁上使用外，还可以在其他类型的锁上使用，如门锁，柜锁，指令锁等。\n[0035] 如图1、图3所示，现将上述磁编码锁芯安装在挂锁上进行举例说明。本发明磁编码挂锁包括上述磁编码锁芯、锁体8、锁环9、第一闭锁销10、第二闭锁销11、闭锁钮12、防水帽13，所述锁体8与所述锁环9连接，所述锁体8与所述锁环9的连接处外部设置有所述防水帽13，所述防水帽13被铆接在所述锁环9上，用于防止纵向下落的雨水、灰尘直接进入所述锁体8内部，所述第一闭锁销10、所述第二闭锁销11、所述闭锁钮12均设置在所述锁体8内部，所述第一闭锁销10、所述第二闭锁销11的一端与所述锁环9的圆弧形凹槽相适配，另一端与所述闭锁钮12相接触，所述闭锁钮12的底部与所述磁编码锁芯连接。所述锁体8、所述第一闭锁销10、第二闭锁销11、所述闭锁钮12全部采用不锈钢或铜质材料制造，具有较好的耐候性。从结构方面来讲，与普通挂锁相比有两个不同之处：第一点不同是在所述闭锁销10和第二闭锁销11的处层包裹了一层耐老化密封硅胶15，锁具处于闭锁状态下，所述密封硅胶15被压缩到静密封状态(非金属垫密封原理)，这样可防止雨水或灰尘沿着所述锁环9进入所述锁体8内部；第二个不同在所述锁体8上部有一个用于固定链条的通孔13，通过链条可以将锁具和被闭锁物体关联到一起，一一对应，防止挂错位置，这一点对同一环境使用多把锁时十分重要。\n[0036] 电子身份标签14是用于对锁具进行身份标识的装置，其内部装有一个无源被动式RFID码片(全球唯一编码)。该码片的编码值就是该锁具的身份标识。该装置安装在锁的底部，这个标识装置只有在采用电控开、闭锁操作时才有用，采用固定编码钥匙解锁时不需要该装置，可不安装。采用电控解锁方式时，电控钥匙可通过安装在钥匙上的读码器读取电子身份标签的码值，从而确定锁具的身份。如果符合开锁条件，钥匙内的磁极运动到开锁位置，手工转动钥匙即可开锁。\n[0037] 本发明广泛应用于磁编码锁具领域。