CN102758991A - 大坡度管道内行走器的气动控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种大坡度管道内行走器的气动控制系统，包括球阀、两位三通转阀、第一手压阀、第二手压阀、第三手压阀、第四手压阀和高速开关阀，所述第二手压阀依次与第二梭阀、二位二通常闭阀外控口连通，所述二位二通常闭阀与所述球阀、第三梭阀连接，所述第二梭阀与两位五通气动阀的外控口连通，所述第三梭阀与第四手压阀连接，所述第四手压阀与双向气马达的另一口连接；所述第三手压阀与气动压力继电器连接，所述压力继电器与预先设定开关频率的高速开关阀连接，所述高速开关阀的一端与球阀连接，所述高速开关阀的另一端与大坡度管道内行走器的刹车气缸连接。本发明可靠性高、安全性良好。

Description

大坡度管道内行走器的气动控制系统
技术领域
本发明涉及一种管道内行走装置，尤其是控制系统。 
背景技术
管道机器人是管道施工中必备的一种工具，管道的封闭性以及工作环境决定了管道施工的艰难性。从结构形式来看，主要分为轮式管道机器人、脚式管道机器人、履带式管道机器人和蠕动式管道机器人。轮式管道机器人通常采用气动方式。已有的气动管道内行走器在上坡路行走时，由于刹车控制阀与行走控制阀互锁的控制方式造成的停车可靠性差，另外，下坡时易发生溜坡，有很大的安全隐患。 
发明内容
为了克服已有管道内行走器在坡路行走时的刹车可靠性较差、安全性较低的不足，本发明提供一种可靠性高、安全性良好的大坡度管道内行走器的气动控制系统。 
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 
一种大坡度管道内行走器的气动控制系统，包括球阀、两位三通转阀、第一手压阀、第二手压阀、第三手压阀、第四手压阀和高速开关阀，储气罐与所述球阀连接，所述球阀分别通过管道与所述两位三通转阀、第一手压阀、第二手压阀、第三手压阀和高速开关阀连通，所述两位三通转阀与大坡度管道内行走器的驱动气缸连接；同时，所述球阀与两位五通气动阀连接，所述两位五通气动阀的一端与大坡度管道内行走器的刹车气缸连接；所述第一手压阀与第一梭阀连接，所述第一梭阀与大坡度管道内行走器的双向气马 达的一个口连接；所述第二手压阀依次与第二梭阀、二位二通常闭阀外控口连通，所述二位二通常闭阀与所述球阀、第三梭阀连接，所述第二梭阀与两位五通气动阀的外控口连通，所述第三梭阀与第四手压阀连接，所述第四手压阀与双向气马达的另一口连接；所述第三手压阀与气动压力继电器连接，所述压力继电器与预先设定开关频率的高速开关阀连接，所述高速开关阀的一端与球阀连接，所述高速开关阀的另一端与大坡度管道内行走器的刹车气缸连接。 
进一步，所述第四手压阀与流量阀并联。流量阀可以控制行走器缓慢行走。 
更进一步，所述高速开关阀与两位五通气动阀并联。 
本发明的有益效果主要表现在：（1）采用压缩空气作动力，清洁高效，符合HSE施工管理要求，适合在危险场合工作。 
（2）气路系统的联动、自锁设计极大的提高了设备的安全性，减少了操作人员因误操作而发生危险的可能性。 
(3)通过高速气动开关阀控制刹车气缸能实现间歇刹车，在下坡行走时具有很高的可靠性，能有效地防止溜坡。 
附图说明
图1是大坡度管道内行走器的结构图。 
图2是图1的A向视图。 
图3是气动控制系统的回路图。 
图4是气动控制系统的工作流程图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。 
参照图1～图4，一种大坡度管道内行走器的气动控制系统，包括球阀V14、两位三通转阀V1、第一手压阀V2、第二手压阀V3和第三手压阀V4，储气罐与所述球阀V14连接，所述球阀V14分别通过管道与所述两位三通转阀V1、第一手压阀V2、第二手压阀V3、第三手压阀V4连通，所述两位三通转阀V1与大坡度管道内行走器的驱动气缸C2连接；同时，所述球阀V14与两位五通气动阀V7连接，所述两位五通气动阀V7的一端与大坡度管道内行走器的刹车气缸C1连接；所述第一手压阀V2与第一梭阀V9连接，所述第一梭阀V9与大坡度管道内行走器的双向气马达MD的一口连接；所述第二手压阀V3依次与第二梭阀V8、二位二通常闭阀V13连接，所述二位二通常闭阀V13与所述球阀V14、第三梭阀V10连接，所述第二梭阀V8与两位五通气动阀V7的外控口连通，所述第三梭阀V10与第四手压阀V12连接，所述第四手压阀V12与双向气马达MD的另一口连接；所述第三手压阀V4与压力继电器V5连接，所述压力继电器V5与气动高速开关阀V6连接，所述气动高速开关阀V6的一端与球阀V14连接，所述高速开关阀V6的另一端与大坡度管道内行走器的刹车气缸C1连接。 
进一步，所述第四手压阀V12与流量阀V11并联。流量阀V11可以控制行走器缓慢行走。 
本实施例的大坡度管道内行走器，包括车架1、刹车块2、驱动轮3和行走轮4，所述车架1上沿车架的中心轴线依次布置两个行走轮4、刹车块2、驱动轮3和两个行走轮4，从轴向上看行走轮4位于车架1的下半圆，刹车块2和驱动轮3位于车架1的上半圆；径向分布为两 个行走轮4关于Y轴对称，行走轮4安装在车架1上，所述驱动轮3与驱动传动机构连接，所述驱动传动机构包括驱动支撑臂5、下滑套7和车架中心轴11，驱动轮3通过一个销轴安装在驱动支撑臂5的一端，驱动支撑臂5的另一端通过铰链与下滑套7联接，所述驱动支撑臂5可转动地安装在驱动回转轴上，所述驱动回转轴安装在车架1上；所述刹车块2与刹车传动机构连接，所述刹车传动机构包括刹车支撑臂8、上滑套9和车架中心轴11，刹车块2通过一个销轴安装在刹车支撑臂8的一端，刹车支撑臂8的另一端通过铰链与上滑套9联接，所述刹车支撑臂8可转动地安装在刹车回转轴上，所述刹车回转轴安装在车架1上；中心轴座10与车架中心轴11固定连接，所述车架中心轴11安装在车架1上，所述车架中心轴11上可滑动套装上滑套9和下滑块7，所述下滑套7驱动气缸12的伸缩杆固定连接，所述驱动气缸12安装在车架1上，所述上滑套9与刹车气缸13的伸缩杆固定连接，所述刹车气缸13安装在车架1上；气马达6固定在车架1上，所述气马达6包括气马达轴，所述气马达轴、回转轴和驱动轮轴上安装链轮，通过链传动将动力从气马达6传递到驱动轮3上。 
所述刹车块2和驱动轮3为一个，从轴向上看，所述驱动轮与行走轮之间的夹角为120°、所述刹车块与行走轮之间的夹角为120°。 
或者是：所述刹车块2、驱动轮3有两个，径向分布为两个行走轮的夹角为120°，两个驱动轮之间的夹角也为120°并关于Y轴对称，两个刹车片之间的夹角也为120°并关于Y轴对称，从轴向上看，所述驱动轮与相邻行走轮的夹角为60°，所述刹车片与相邻行走轮的夹角为60°；每个驱动轮分别与其驱动支撑臂连接，每个刹车片分别其刹 车支撑臂连接。当然，根据需要，所述刹车块、驱动轮也可以为四个或更多偶数个。 
所述车架1为圆柱笼形车架。 
本实施例中，该行走器具有圆柱笼形车架，自上而下沿车架的中心轴方向依次布置两个行走轮、两个刹车块、两个驱动轮和两个行走轮，径向分布如图2所示，两个行走轮的夹角为120°并关于Y轴对称，两个驱动轮（两个刹车块）的夹角也为120°并关于Y轴对称，驱动轮与行走轮的夹角为60°。4个行走轮直接安装在车架上。两个驱动轮分别通过销轴安装在驱动轮支撑臂的一端，驱动轮支撑臂可以绕固定在车架上的回转轴转动，支撑臂的另一端通过铰链与下滑套7联接。气马达安装在机架上，气马达轴、轮支撑臂回转轴和驱动轮轴上安装链轮，通过链传动将动力从气马达传递到驱动轮上，车架安装了2套驱动轮及其支撑臂。两个刹车块分别通过销轴安装在刹车块支撑臂的一端，刹车块支撑臂可以绕固定在车架上的回转轴转动，刹车块支撑臂的另一端通过铰链与上滑套9联接。 
若固定在中心轴座上的驱动气缸12活塞杆伸出时，推动下滑套7并使轮支撑臂转动，驱动轮随着轮支撑臂的运动压在管道壁上，同时，也使4个行走轮轮子压在管道壁上。当气马达转动时，通过链传动带动驱动轮转动，从而牵引车架在管道内行走。当驱动气缸12活塞杆退回，滑套随着活塞杆的退回拉动轮支撑臂使驱动轮脱离管道壁。 
若固定在中心轴座上的刹车气缸13活塞杆伸出时，推动上滑套9并使刹车块支撑臂转动，刹车块随着刹车块支撑臂的运动压在管道壁上，使行走器停止。当刹车气缸13活塞杆退回，滑套随着活塞杆的退 回拉动刹车块支撑臂使刹车块脱离管道壁。 
本实施例的气动控制系统的工作过程为：当球阀V14打开后，压缩空气经两位五通气动阀V7使刹车气缸C1活塞杆伸出，推动滑套在中心轴上滑动，通过铰链带动刹车臂将刹车块压在管道壁上，行走器停车。旋转两位三通转阀V1，左位工作，驱动轮压紧缸活塞杆伸出，推动滑套在中心轴上滑动，通过铰链带动驱动轮臂将驱动轮压在管道壁上。 
若要行走器进行平路、上坡和小于15°的下坡行走，控制向前行走的第二手压阀V3被压下，使二位二通常闭阀V13通，同时经第二梭阀V8使两位五通气动阀V7换向，刹车松开，压缩空气经第三梭阀V10和第四手压阀V12驱动气马达MD转动，使行走器向前行走。当行走器接近目标位置时，压下第四手压阀V12，压缩空气经流量阀V11驱动气马达MD慢速转动，行走器向前慢走。若行走器到达目标位置，松开第二手压阀V3，行走器停止，同时两位五通气动阀V7右位使刹车气缸C1活塞杆伸出，行走器停车。若行走器越过目标位置，点动向后行走的第一手压阀V2，使压缩空气经V2和第一梭阀V9驱动气马达MD反向转动，使行走器向后行走直至达到目标位置。 
若要行走器进行大于15°下坡行走，压下第三手压阀V4，压力继电器V5得电，高速开关阀V6工作，其开关频率预先设定，使刹车气缸C1活塞杆以一定频率小幅往复运动，从而使刹车块在管道壁上的压力间歇作用，即间歇刹车，行走器在自重的作用下沿管道向下慢速运动。 

Claims (3)

1.一种大坡度管道内行走器的气动控制系统，其特征在于：包括球阀、两位三通转阀、第一手压阀、第二手压阀、第三手压阀、第四手压阀和高速开关阀，储气罐与所述球阀连接，所述球阀分别通过管道与所述两位三通转阀、第一手压阀、第二手压阀、第三手压阀和高速开关阀连通，所述两位三通转阀与大坡度管道内行走器的驱动气缸连接；同时，所述球阀与两位五通气动阀连接，所述两位五通气动阀的一端与大坡度管道内行走器的刹车气缸连接；所述第一手压阀与第一梭阀连接，所述第一梭阀与大坡度管道内行走器的双向气马达的一个口连接；
所述第二手压阀依次与第二梭阀、二位二通常闭阀外控口连通，所述二位二通常闭阀与所述球阀、第三梭阀连接，所述第二梭阀与两位五通气动阀的外控口连通，所述第三梭阀与第四手压阀连接，所述第四手压阀与双向气马达的另一口连接；
所述第三手压阀与气动压力继电器连接，所述压力继电器与预先设定开关频率的高速开关阀连接，所述高速开关阀的一端与球阀连接，所述高速开关阀的另一端与大坡度管道内行走器的刹车气缸连接。
2.如权利要求1所述的大坡度管道内行走器的气动控制系统，其特征在于：所述第四手压阀与流量阀并联。
3.如权利要求1或2所述的大坡度管道内行走器的气动控制系统，其特征在于：所述高速开关阀与两位五通气动阀并联。
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