CN108591666B - 一种移动式管道内置分腔调控系统 - Google Patents

Abstract

一种移动式管道内置分腔调控系统属于液压机械仿生领域，目的在于解决现有液压管道存在的功能单一、管道内部黏附物无法清理以及传动介质压力和流量突变影响负载工作效率、传输的稳定性和输送效率的问题。本发明包括：在液压管道上四点分布的四组蓄能及卸荷部分；设置在液压管道内的功能阀部分，功能阀包括沿管道内流体流动方向依次串联设置的增压阀、减压阀和液控单向阀，在增压阀、减压阀和液控单向阀两端八点分布的四个第一压力传感器和四个第一流量传感器；带动功能阀部分沿液压管道移动的阀体运动调节部分；以及电池和主控制器，电池和管路内动力元件连接供电，主控制器通过压力传感器和流量传感器采集的信息控制各个动力元件的运动。

Description

一种移动式管道内置分腔调控系统

技术领域

本发明属于液压机械仿生领域，具体涉及一种移动式管道内置分腔调控系统。

背景技术

传统的液压管道有硬管和软管两种。硬管都是金属材料，包括无缝钢管、有缝钢管和紫铜管。软管多根据系统压力选择，包括耐油橡胶软管、耐油塑料管和尼龙管。

传统液压管道功能单一，管路内部的流体压力、流量无法实现调控，当管路内部流体介质的流量、压力发生突变时，会对负载机械产生较大影响甚至导致机械故障或者事故的发生；另外，黏附在管道内部的物质无法得到有效清理，介质在液压管道间运动时，受到管路沿程阻力、外界温度、介质压力和负载等因素的影响，从而降低了介质传输的稳定性，输送效率低，通常情况下，介质的动力全部来源于管路外的动力源，在管路内则一直受到各种阻力的影响导致动能持续下降，脉动现象明显。

发明内容

本发明的目的在于提出一种移动式管道内置分腔调控系统，解决现有液压管道存在的功能单一、管道内部黏附物无法清理以及传动介质压力和流量突变影响负载工作效率、传输的稳定性和输送效率的问题，采用类似人体血管瓣膜的阀体结构实现管路内部流体流动的控制。

为实现上述目的，本发明的一种移动式管道内置分腔调控系统包括：

在液压管道上四点分布的四组蓄能及卸荷部分；

设置在所述液压管道内的功能阀部分，所述功能阀部分包括沿液压管道内流体流动方向依次串联设置的增压阀、减压阀和液控单向阀，在增压阀、减压阀和液控单向阀两端的每一端八点分布的四个第一压力传感器和四个第一流量传感器；

带动所述功能阀部分沿液压管道移动的阀体运动调节部分；

以及电池和主控制器，所述电池和液压管道内动力元件连接供电，所述主控制器通过第一压力传感器和第一流量传感器采集的信息控制各个动力元件的运动。

所述四组蓄能及卸荷部分定距间隔分布。

每组所述蓄能及卸荷部分包括：

通过电磁换向阀接入液压管道内部的蓄能器；

一端通过第一节流阀与液压管道内部介质连接的溢流阀；

和所述溢流阀另一端连接的油箱；

四点分布的第二压力传感器和第二流量传感器；

以及蓄能控制器，所述蓄能控制器通过第二压力传感器和第二流量传感器采集的数据信息控制电磁换向阀和溢流阀的开通或闭合。

所述阀体运动调节部分包括：

设置在液压管道内的径向膨胀或收缩的粘弹性密封体，所述粘弹性密封体内为互相连通的空腔，所述粘弹性密封体在功能阀部分左右两端成一定弧度将液压管道与增压阀、减压阀和液控单向阀过渡连接；

设置在所述粘弹性密封体内的多组平移单元，多组平移单元圆周均布，带动所述功能阀部分沿液压管道方向移动；

以及和多组平移单元并联设置的多组径向调节单元，所述径向调节单元调整所述粘弹性密封体径向尺寸。

每组所述平移单元包括：

沿液压管道长度方向设置的两个滚轮；

两端套在所述滚轮上的履带；

等距分布在所述履带外表面的弹性的轮齿，所述轮齿和所述液压管道内壁接触；

和所述滚轮连接的第一电动机，所述第一电动机通过传动结构和所述滚轮连接，带动所述滚轮转动；

以及液压缸，两个所述液压缸406分别沿液压管道1径向作用在所述履带403上，多组平移单元位于同一端的多个液压缸406位于同一截面上。

所述平移单元包括四组。

每组所述径向调节单元包括两组和履带两端对应位置的调节结构，每组调节结构包括：

一端和外侧的流体介质连通的双向变量泵；

和所述双向变量泵另一端连接的第二节流阀；

以及和所述双向变量泵连接的第二电动机，所述第二电动机控制双向变量泵的工作状态。

所述粘弹性密封体与液压管道过渡处硬化处理，表面为褶皱结构。

本发明的有益效果为：本发明的一种移动式管道内置分腔调控系统通过液压管路上面定距间隔四点分布的蓄能及卸荷部分中的蓄能器和溢流阀实现液压管路的蓄能、充能及其卸荷功能。增压阀、减压阀和液控单向阀三个功能阀在管道内部沿着流体流动方向依次串联，主控制器收集通过各个功能阀前后的流体压力、流量信息，通过各个增压阀、减压阀控制各个阶段流体压力，液控单向阀控制流体介质通过的流量和方向，实现阀体的稳流定压、压力控制、单向通过的功能，其中，液控单向阀在主控制器控制下可实现流动反向功能。双向变量泵和节流阀的复合作用可实现粘弹性密封体径向膨胀与收缩，粘弹性密封体内部的空腔和表面褶皱结构也有助于其拉伸收缩功能的实现。沿液压管道周向四点分布的履带结构可实现功能阀部分沿液压管道的移动，四组履带结构及其履带下面的液压缸结构可实现变直径管道及其弯曲管道内部阀体的正常运动。粘弹性密封体成一定弧度将管道和增压阀、减压阀和液控单向阀过度连接可在一定程度上减小液压冲击和局部阻力对流体介质流动产生的不利影响，密封体与管道过度处材料硬化处理可将黏附于管道内壁上面的流体介质残留物从管道上面铲落，达到一定程度的管道内壁清理功能。沿管道环形分布的电池为各个部分的动力元件提供能源，分布在管道各处的压力、流量传感器将数据信息反馈给主控制器，实现动力元件的精确控制。从生物进化角度考虑，人体血管内部的瓣膜必定有其特殊的功能，本发明将一种多功能的液压阀应用于管路内部，一定可以在一定程度上改善管路功能，增加流体流动效率，促进了液压阀在新型液压管路的发展。

附图说明

图1为本发明的一种移动式管道内置分腔调控系统整体结构示意图；

图2为本发明的一种移动式管道内置分腔调控系统结构截面图；

图3为图1的A部局部放大图；

图4为图1的B部局部放大图；

其中：1、液压管道，2、蓄能及卸荷部分，201、电磁换向阀，202、蓄能器，203、第一节流阀，204、溢流阀，205、油箱，206、第二流量传感器，207、第二压力传感器，208、蓄能控制器，3、功能阀部分，301、增压阀，302、减压阀，303、液控单向阀，304、第一流量传感器，305、第一压力传感器，4、阀体运动调节部分，401、粘弹性密封体，402、滚轮，403、履带，404、轮齿，405、第一电动机，406、液压缸，407、双向变量泵，408、第二节流阀，409、第二电动机，5、主控制器，6、电池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1和附图2，本发明的一种移动式管道内置分腔调控系统包括：

在液压管道1上四点分布的四组蓄能及卸荷部分2，即在同一截面上圆周均布；

设置在所述液压管道1内的功能阀部分3，所述功能阀部分3包括沿液压管道1内流体流动方向依次串联设置的增压阀301、减压阀302和液控单向阀303，在增压阀301、减压阀302和液控单向阀303两端的每一端八点分布的四个第一压力传感器305和四个第一流量传感器304，通过各个增压阀301、减压阀302控制各个阶段流体压力，液控单向阀303控制流体介质通过的流量和方向；

带动所述功能阀部分3沿液压管道1移动的阀体运动调节部分4；

以及电池6和主控制器5，所述电池6和液压管道1内动力元件连接供电，所述主控制器5通过第一压力传感器305和第一流量传感器304采集的信息控制各个动力元件的运动。

所述四组蓄能及卸荷部分2定距间隔分布，每四组蓄能及卸荷部分2作为一个蓄能卸荷单元，液压管道1沿长度方向上设置有多个蓄能卸荷单元。

参见附图3，每组所述蓄能及卸荷部分2包括：

通过电磁换向阀201接入液压管道1内部的蓄能器202；

一端通过第一节流阀203与液压管道1内部介质连接的溢流阀204；

和所述溢流阀204另一端连接的油箱205；

四点分布的第二压力传感器207和第二流量传感器206，此处所说的四点分布是指圆周均布；

以及蓄能控制器208，所述蓄能控制器208通过第二压力传感器207和第二流量传感器206采集的数据信息控制电磁换向阀201和溢流阀204的开通或闭合及其开口的大小，蓄能控制器208通过液压管道1内部的第二压力传感器207和第二流量传感器206测量液压管道1不同阶段的流量数据信息。

参见附图4，所述阀体运动调节部分4包括：

设置在液压管道1内的径向膨胀或收缩的粘弹性密封体401，所述粘弹性密封体401内为互相连通的空腔，所述粘弹性密封体401在功能阀部分3左右两端成一定弧度将液压管道1与增压阀301、减压阀302和液控单向阀303过渡连接；

设置在所述粘弹性密封体401内的多组平移单元，多组平移单元圆周均布，带动所述功能阀部分3沿液压管道1方向移动；

以及和多组平移单元并联设置的多组径向调节单元，所述径向调节单元调整所述粘弹性密封体401径向尺寸。

每组所述平移单元包括：

沿液压管道1长度方向设置的两个滚轮402；

两端套在所述滚轮402上的履带403；

等距分布在所述履带403外表面的弹性的轮齿404，所述轮齿404和所述液压管道1内壁接触，滚轮402的材料为弹性材料，增加摩擦力；

和所述滚轮402连接的第一电动机405，所述第一电动机405通过传动结构和所述滚轮402连接，带动所述滚轮402转动；

以及液压缸406，两个所述液压缸406分别沿液压管道1径向作用在所述履带403上。多组平移单元位于同一端的多个液压缸406位于同一截面上，向液压管道1的管壁方向推动履带403，使履带和管壁贴合，液压缸406和第一电动机405均和主控制器连接。

所述平移单元包括四组。

每组所述径向调节单元包括两组和履带403两端对应位置的调节结构，每组调节结构包括：

一端和外侧的流体介质连通的双向变量泵407；

和所述双向变量泵407另一端连接的第二节流阀408；

以及和所述双向变量泵407连接的第二电动机409，所述第二电动机409控制双向变量泵407的工作状态。

所述粘弹性密封体401与液压管道1过渡处硬化处理，表面为褶皱结构。

本发明的一种移动式管道内置分腔调控系统具体工作状态为：

通过液压管道1上面定距间隔四点分布的蓄能器202和溢流阀204并由连接有第二压力传感器207、第二流量传感器206的蓄能控制器208控制，蓄能器202和溢流阀204分别通过电磁换向阀201和第一节流阀203与液压管道1内部连通，实现液压管道1的蓄能、充能及其卸荷功能。增压阀301、减压阀302和液控单向阀303三个功能阀在液压管道1内部沿着流体流动方向依次串联，主控制器5收集通过各个功能阀前后的流体压力、流量信息，通过增压阀301、减压阀302控制各个阶段流体压力，液控单向阀303控制流体介质通过的流量和方向，实现阀体的稳流定压、压力控制、单向通过的功能，其中，液控单向阀303在主控制器5控制下可实现流动反向功能。双向变量泵407和第二节流阀408的复合作用可实现粘弹性密封体401径向膨胀与收缩，粘弹性密封体401内部的空腔和表面褶皱结构也有助于其拉伸收缩功能的实现。沿液压管道1周向四点分布的履带结构可实现阀体沿液压管道1的移动，四组履带结构及其履带403下面的液压缸406结构可实现变直径管道及其弯曲管道内部阀体的正常运动。粘弹性密封体401成一定弧度将液压管道1与增压阀301、减压阀302和液控单向阀303过渡连接可在一定程度上减小液压冲击和局部阻力对流体介质流动产生的不利影响。粘弹性密封体401与液压管道1过渡连接处材料硬化处理可将黏附于液压管道1内壁上面的流体介质残留物从管道上面铲落，达到一定程度的液压管道1内壁清理功能。沿液压管道1环形分布的电池6为各个部分的动力元件提供能源，分布在液压管道1各处的第一压力传感器305、第一流量传感器304将数据信息反馈给主控制器5，实现动力元件的精确控制。

Claims (8)

1.一种移动式管道内置分腔调控系统，其特征在于，包括：

在液压管道(1)上四点分布的四组蓄能及卸荷部分(2)；

设置在所述液压管道(1)内的功能阀部分(3)，所述功能阀部分(3)包括沿液压管道(1)内流体流动方向依次串联设置的增压阀(301)、减压阀(302)和液控单向阀(303)，在增压阀(301)、减压阀(302)和液控单向阀(303)两端的每一端八点分布的四个第一压力传感器(305)和四个第一流量传感器(304)；

带动所述功能阀部分(3)沿液压管道(1)移动的阀体运动调节部分(4)；

以及电池(6)和主控制器(5)，所述电池(6)和液压管道(1)内动力元件连接供电，所述主控制器(5)通过第一压力传感器(305)和第一流量传感器(304)采集的信息控制各个动力元件的运动。

2.根据权利要求1所述的一种移动式管道内置分腔调控系统，其特征在于，所述四组蓄能及卸荷部分(2)定距间隔分布。

3.根据权利要求1或2所述的一种移动式管道内置分腔调控系统，其特征在于，每组所述蓄能及卸荷部分(2)包括：

通过电磁换向阀(201)接入液压管道(1)内部的蓄能器(202)；

一端通过第一节流阀(203)与液压管道(1)内部介质连接的溢流阀(204)；

和所述溢流阀(204)另一端连接的油箱(205)；

四点分布的第二压力传感器(207)和第二流量传感器(206)；

以及蓄能控制器(208)，所述蓄能控制器(208)通过第二压力传感器(207)和第二流量传感器(206)采集的数据信息控制电磁换向阀(201)和溢流阀(204)的开通或闭合。

4.根据权利要求3所述的一种移动式管道内置分腔调控系统，其特征在于，所述阀体运动调节部分(4)包括：

设置在液压管道(1)内的径向膨胀或收缩的粘弹性密封体(401)，所述粘弹性密封体(401)内为互相连通的空腔，所述粘弹性密封体(401)在功能阀部分(3)左右两端成一定弧度将液压管道(1)与增压阀(301)、减压阀(302)和液控单向阀(303)过渡连接；

设置在所述粘弹性密封体(401)内的多组平移单元，多组平移单元圆周均布，带动所述功能阀部分(3)沿液压管道(1)方向移动；

以及和多组平移单元并联设置的多组径向调节单元，所述径向调节单元调整所述粘弹性密封体(401)径向尺寸。

5.根据权利要求4所述的一种移动式管道内置分腔调控系统，其特征在于，每组所述平移单元包括：

沿液压管道(1)长度方向设置的两个滚轮(402)；

两端套在所述滚轮(402)上的履带(403)；

等距分布在所述履带(403)外表面的弹性的轮齿(404)，所述轮齿(404)和所述液压管道(1)内壁接触；

和所述滚轮(402)连接的第一电动机(405)，所述第一电动机(405)通过传动结构和所述滚轮(402)连接，带动所述滚轮(402)转动；

以及液压缸(406)，两个所述液压缸(406)分别沿液压管道(1)径向作用在所述履带(403)上，多组平移单元位于同一端的多个液压缸(406)位于同一截面上。

6.根据权利要求5所述的一种移动式管道内置分腔调控系统，其特征在于，所述平移单元包括四组。

7.根据权利要求4所述的一种移动式管道内置分腔调控系统，其特征在于，每组所述径向调节单元包括两组和履带(403)两端对应位置的调节结构，每组调节结构包括：

一端和外侧的流体介质连通的双向变量泵(407)；

和所述双向变量泵(407)另一端连接的第二节流阀(408)；

以及和所述双向变量泵(407)连接的第二电动机(409)，所述第二电动机(409)控制双向变量泵(407)的工作状态。

8.根据权利要求4-6中任意一项所述的一种移动式管道内置分腔调控系统，其特征在于，所述粘弹性密封体(401)与液压管道(1)过渡处硬化处理，表面为褶皱结构。