CN115635513A - 适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及协作机器人技术领域，提供一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统和方法，通过设置防爆机械臂及底部密封安装的正压底座，正压底座设有相连的第一压力传感器、信号控制板及与远端的气源泵相连的进气阀，通过实时检测防爆机械臂内的压力值与气压预设值比对，当气压低于预设值范围时，控制气源泵进气，并通过设置的正压控制器控制声光报警器发出警报；通过在防爆机械臂内的末端设置第二压力传感器及泄压阀，当实时检测的防爆机械臂内的压力值高于预设值范围时，控制泄压阀泄压，实现了智能化的精准控制，使油气环境的防爆机械臂工作安全可靠。

Description

适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统和方法

技术领域

本发明涉及协作机器人技术领域，特别涉及一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统和方法。

背景技术

当前智能机器人领域得到前所未有的发展，机器替代人力完成简单、重复的工作在各行业中已逐渐普及，特别在危险的环境中，机器人更是发挥重要的作用。在油气工作环境中，现有机械臂的常规防爆手段为隔爆设计，但厚重的外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙进入外壳内部的爆炸性混合物在内部爆炸而不损失，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸汽形成的爆炸性气体环境的点燃。但隔爆型外壳设计缺点在于成本高、能耗高、负载自重比低，也缺少综合型的智能防爆系统，安全可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统和方法，通过设置防爆机械臂及底部密封安装的正压底座，正压底座设有相连的第一压力传感器、信号控制板及与远端的气源泵相连的进气阀，通过实时检测防爆机械臂内的压力值与气压预设值比对，当气压低于预设值范围时，控制气源泵进气，并通过设置的正压控制器控制声光报警器发出警报；通过在防爆机械臂内的末端设置第二压力传感器及泄压阀，当实时检测的防爆机械臂内的压力值高于预设值范围时，控制泄压阀泄压，实现了智能化的精准控制，使油气环境的防爆机械臂工作安全可靠。

本发明提供的具体技术方案如下：

一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，与防爆机械臂相连，所述防爆机械臂含有密封相连通的若干个模块化关节及内部设有通孔的臂杆，包括密封安装在所述防爆机械臂始端的正压底座、与所述正压底座相连通的气源泵、与所述气源泵及所述防爆机械臂均连接的正压控制器、用于检测所述防爆机械臂内气体压力的压力传感器及用于控制所述防爆机械臂进气、泄气的阀门；其中，所述正压底座设有的内腔壁上安装有控制所述气源泵进气的信号控制板。

在一些实施例中，所述正压底座与所述防爆机械臂的连接处设有密封单元。

在一些实施例中，所述阀门包括安装在所述正压底座壁上的进气阀和安装在所述防爆机械臂末端的泄压阀，所述进气阀与所述泄压阀均与所述防爆机械臂内的通气道连通。

在一些实施例中，所述正压控制器包括串联的压差开关和声光报警器，当所述防爆机械臂内的气压小于预设值时，所述压差开关闭合，电路导通，所述声光报警器发出声光报警。

在一些实施例中，所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器安装在所述正压底座壁上与集成有动作指令的所述信号控制板相连，将所述正压底座内的气体压力实时传输给所述信号控制板；所述第二压力传感器安装在所述防爆机械臂的末端，与所述泄压阀相连，实时监测所述防爆机械臂末端的气体压力，并依据气压预设值实时调控所述泄压阀的通、断，使得所述防爆机械臂内的气压始终在预设值的范围内。

在一些实施例中，所述正压底座壁上的还装有防爆插头，所述防爆插头分别与所述信号控制板、所述气源泵相连，将所述信号控制板发出的控制信号传输给所述气源泵，控制所述气源泵在指定时间内向所述防爆机械臂内充气。

在一些实施例中，所述防爆机械臂内气压预设值范围为80pa—400pa。

在一些实施例中，所述声光报警器安装在所述防爆机械臂附近，以便于观察，所述气源泵放置在远端。

本发明还提供一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制方法，由上述任一项所述适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统执行，步骤如下：

前期正压吹扫过程：

在自动加油机器人工作站启动之前，首先由信号控制板依据预设程序发出吹扫控制信号，经防爆插头将信号传输至气源泵，所述气源泵开启进气模式，所述进气阀打开进气，同时，位于防爆机械臂末端的第二压力传感器控制泄压阀打开，依据预设时间新鲜干净的高压气流实施吹扫，置换掉防爆机械臂内原有的气体后吹扫结束，气源泵、进气阀、泄压阀自动关闭；

正压控制过程：

信号控制板依据预设程序发出进气信号，经防爆插头将信号传输至气源泵，所述气源泵开启进气模式，所述进气阀打开，高压气流经气管流入正压控制器，经所述正压控制器控制调节后由正压底座的内腔室进入防爆机械臂内的通气道，所述通气道的气压逐渐升高，第一压力传感器、第二压力传感器实时检测，当达到气压预设值范围时，所述防爆机械臂处于正压状态；

当所述第二压力传感器检测到的气压高于所述气压预设值范围的最高值时，所述第二压力传感器控制泄压阀打开排气，当气压恢复到气压预设值范围时，所述第二压力传感器控制泄压阀关闭；

当随着时间的延长所述防爆机械臂内的压力不断降低，当低于所述气压预设值范围的最低值时，第一压力传感器监测到防爆机械臂内压力低于气压预设值时，所述正压控制器的压差开关闭合，电路导通，声光报警器发出声光报警，同时，第一压力传感器将信号传输给信号控制板，所述信号控制板将控制信号经防爆插头传输给气源泵，控制所述气源泵向所述防爆机械臂内充气，当压力恢复到气压预设值范围内后，信号控制板控制气源泵停止工作，完成保压循环。

在一些实施例中，适用于油气环境的防爆机械臂正压控制方法，步骤中，所述气压预设值范围为80pa—400pa，当所述第二压力传感器检测到的气压高于400pa时，控制泄压阀泄压；当所述第一压力传感器检测到的气压低于80pa时，控制气源泵充气。

有益效果为：

本发明提供一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统和方法，通过设置防爆机械臂及底部密封安装的正压底座，正压底座设有相连的第一压力传感器、信号控制板及与远端的气源泵相连的进气阀，通过实时检测防爆机械臂内的压力值与气压预设值比对，当气压低于预设值范围时，控制气源泵进气，并通过设置的正压控制器控制声光报警器发出警报；通过在防爆机械臂内的末端设置第二压力传感器及泄压阀，当实时检测的防爆机械臂内的压力值高于预设值范围时，控制泄压阀泄压，实现了智能化的精准控制，使油气环境的防爆机械臂工作安全可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在附图中：

图1是本发明实施例提供的适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统技术方案结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明实施例提供的正压控制器电路示意图；

图4是本发明实施例提供的适用于油气环境的防爆机械臂正压控制方法流程图。

图中：

机械臂1；正压底座2；第一压力传感器3；气管4；气源泵5；正压控制器6；声光报警器7；第二压力传感器8；泄压阀9；信号控制板10；防爆插头11；O型密封圈12；进气阀13；内腔室14；压差开关15。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；“若干个”指不少于两个；说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

如图1－图3，本发明提供的技术方案：

一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，与防爆机械臂1相连，所述防爆机械臂1含有密封相连通的若干个模块化关节及内部设有通孔的臂杆，包括密封安装在所述防爆机械臂1始端的正压底座2、与所述正压底座2相连通的气源泵5、与所述气源泵5及所述防爆机械臂1均连通的正压控制器6、用于检测所述防爆机械臂1内气体压力的第一压力传感器3、第二压力传感器8及用于控制所述防爆机械臂1进气、泄气的进气阀13和泄压阀9；其中，所述正压底座2设有的内腔壁上安装有控制所述气源泵5进气的信号控制板10。

如图1－图3，本发明提供的优选实施例：

一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，与防爆机械臂1相连，所述防爆机械臂1含有密封相连通的若干个模块化关节及内部设有通孔的臂杆，所述模块化关节及臂杆均为现有技术，此处不再赘述，正压控制系统包括安装在所述防爆机械臂1始端的正压底座2、与所述正压底座2相连通的气源泵5、与所述气源泵5及所述防爆机械臂1均连接的正压控制器6、用于检测所述防爆机械臂1内气体压力的压力传感器及用于控制所述防爆机械臂进气、泄气的阀门；其中，所述正压底座2设有的内腔壁上安装有控制所述气源泵5进气的信号控制板10。

在示例中，所述正压底座2与所述防爆机械臂1的连接处通过正压底座2设有的O型密封圈12密封及正压底座2的内腔室14形成防爆机械臂1内的通气道。

在示例中，所述正压底座2侧壁上还装有防爆插头11，所述防爆插头11分别与固装在所述正压底座2内壁上的信号控制板10、位于离防爆机器人较远的气源泵5相连，将所述信号控制板10发出的控制信号传输给所述气源泵5，所述信号控制板10与安装在所述正压底座2侧壁上的第一压力传感器3相连，所述信号控制板10依据所述第一压力传感器3检测到的所述正压底座2的内腔室14的压力，所述第一压力传感器3与所述防爆机械臂1内的通气道相连通，所述信号控制板10依据预存的信息，将防爆机械臂1始端的压力值与气压预设值比对，所述信号控制板10通过防爆插头11将控制信号发送给所述气源泵5，以控制气源泵5在指定时间内向所述防爆机械臂1内充气，所述正压底座2侧壁上固装有进气阀13，气源泵5控制连接进气阀13，进气阀13与所述防爆机械臂1内的通气道相连通；本示例中，所述防爆机械臂1内气压预设值范围为80pa—400pa。

在示例中，泄压阀9及第二压力传感器8安装在所述防爆机械臂1的末端，所述第二压力传感器8与所述泄压阀9均与所述防爆机械臂1内的通气道连通，第二压力传感器8连接控制所述泄压阀9，并依据气压预设值实时调控所述泄压阀9的通、断。

在示例中，所述正压控制器6包括串联的压差开关15和声光报警器7，所述正压控制器6与气源泵5、所述防爆机械臂2通过气管4相连，当所述防爆机械臂1内的气压小于预设值时，所述压差开关闭合，电路导通，所述声光报警器7发出声光报警。

在示例中，所述声光报警器7安装在所述防爆机械臂1附近，以便于观察，所述气源泵5放置在远端。

如图4所示，本发明提供的优选实施例：

本发明还提供一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制方法，由上述任一项所述适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统执行，步骤如下：

前期正压吹扫过程：

在自动加油机器人工作站启动之前，首先由信号控制板10依据预设程序发出吹扫控制信号，经防爆插头11将信号传输至气源泵5，所述气源泵5开启进气模式，所述进气阀13打开进气，同时，位于防爆机械臂末端的第二压力传感器8控制泄压阀9打开，依据预设时间新鲜干净的高压空气流实施吹扫，置换掉防爆机械臂1内原有的气体后吹扫结束，气源泵5、进气阀13、泄压阀9自动关闭。

正压控制过程：

信号控制板10依据预设程序发出进气信号，经防爆插头11将信号传输至气源泵5，所述气源泵5开启进气模式，所述进气阀13打开，高压空气流经气管4流入正压控制器6，经所述正压控制器6控制调节后由正压底座2的内腔室14进入防爆机械臂1内的通气道，所述通气道的气压逐渐升高，第一压力传感器3、第二压力传感器8实时检测，当达到气压预设值范围时，所述防爆机械臂1处于正压状态；

当所述第二压力传感器8检测到的气压高于所述气压预设值范围的最高值时，所述第二压力传感器8控制泄压阀9打开排气，当气压恢复到气压预设值范围时，所述第二压力传感器8控制泄压阀9关闭；

当随着时间的延长所述防爆机械臂1内的压力不断降低，当低于所述气压预设值范围的最低值时，第一压力传感器3监测到防爆机械臂1内压力低于气压预设值时，所述正压控制器6的压差开关闭合，电路导通，声光报警器7发出声光报警，同时，第一压力传感器3将信号传输给信号控制板10，所述信号控制板10将控制信号经防爆插头11传输给气源泵5，控制所述气源泵5向所述防爆机械臂1内充气，当压力恢复到气压预设值范围内后，信号控制板10控制气源泵5停止工作，完成保压循环。

在一些实施例中，适用于油气环境的防爆机械臂正压控制方法，步骤中，所述气压预设值范围为80pa—400pa，当所述第二压力传感器8检测到的气压高于400pa时，控制泄压阀9泄压；当所述第一压力传感器3检测到的气压低于80pa时，控制气源泵5充气。

上述说明示出并描述了本申请的优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，与防爆机械臂相连，所述防爆机械臂含有密封相连通的若干个模块化关节及内部设有通孔的臂杆，其特征在于：包括密封安装在所述防爆机械臂始端的正压底座、与所述正压底座相连通的气源泵、与所述气源泵及所述防爆机械臂均连接的正压控制器、用于检测所述防爆机械臂内气体压力的压力传感器及用于控制所述防爆机械臂进气、泄气的阀门；其中，所述正压底座设有的内腔壁上安装有控制所述气源泵进气的信号控制板。

2.根据权利要求1所述的适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，其特征在于：所述正压底座与所述防爆机械臂的连接处设有密封单元。

3.根据权利要求2所述的适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，其特征在于：所述阀门包括安装在所述正压底座壁上的进气阀和安装在所述防爆机械臂末端的泄压阀，所述进气阀与所述泄压阀均与所述防爆机械臂内的通气道连通。

4.根据权利要求3所述的适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，其特征在于：所述正压控制器包括串联的压差开关和声光报警器，当所述防爆机械臂内的气压小于预设值时，所述压差开关闭合，电路导通，所述声光报警器发出声光报警。

5.根据权利要求4所述的适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，其特征在于：所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器安装在所述正压底座壁上与集成有动作指令的所述信号控制板相连，将所述正压底座内的气体压力实时传输给所述信号控制板；所述第二压力传感器安装在所述防爆机械臂的末端，与所述泄压阀相连，实时监测所述防爆机械臂末端的气体压力，并依据气压预设值实时调控所述泄压阀的通、断，使得所述防爆机械臂内的气压始终在预设值的范围内。

6.根据权利要求5所述的适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，其特征在于：所述正压底座壁上的还装有防爆插头，所述防爆插头分别与所述信号控制板、所述气源泵相连，将所述信号控制板发出的控制信号传输给所述气源泵，控制所述气源泵在指定时间内向所述防爆机械臂内充气。

7.根据权利要求6所述的适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，其特征在于：所述防爆机械臂内气压预设值范围为80pa—400pa。

8.根据权利要求4所述的适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统，其特征在于：所述声光报警器安装在所述防爆机械臂附近，以便于观察，所述气源泵放置在远端。

9.一种适用于油气环境的防爆机械臂正压控制方法，其特征在于：由上述权利要求1-8中任一项所述适用于油气环境的防爆机械臂正压控制系统执行，步骤如下：

前期正压吹扫过程：

在自动加油机器人工作站启动之前，首先由信号控制板依据预设程序发出吹扫控制信号，经防爆插头将信号传输至气源泵，所述气源泵开启进气模式，所述进气阀打开进气，同时，位于防爆机械臂末端的第二压力传感器控制泄压阀打开，依据预设时间新鲜干净的高压气流实施吹扫，置换掉防爆机械臂内原有的气体后吹扫结束，气源泵、进气阀、泄压阀自动关闭；

正压控制过程：

信号控制板依据预设程序发出进气信号，经防爆插头将信号传输至气源泵，所述气源泵开启进气模式，所述进气阀打开，高压气流经气管流入正压控制器，经所述正压控制器控制调节后由正压底座的内腔室进入防爆机械臂内的通气道，所述通气道的气压逐渐升高，第一压力传感器、第二压力传感器实时检测，当达到气压预设值范围时，所述防爆机械臂处于正压状态；

当所述第二压力传感器检测到的气压高于所述气压预设值范围的最高值时，所述第二压力传感器控制泄压阀打开排气，当气压恢复到气压预设值范围时，所述第二压力传感器控制泄压阀关闭；

当随着时间的延长所述防爆机械臂内的压力不断降低，当低于所述气压预设值范围的最低值时，第一压力传感器监测到防爆机械臂内压力低于气压预设值时，所述正压控制器的压差开关闭合，电路导通，声光报警器发出声光报警，同时，第一压力传感器将信号传输给信号控制板，所述信号控制板将控制信号经防爆插头传输给气源泵，控制所述气源泵向所述防爆机械臂内充气，当压力恢复到气压预设值范围内后，信号控制板控制气源泵停止工作，完成保压循环。

10.根据权利要求9所述的适用于油气环境的防爆机械臂正压控制方法，其特征在于：步骤中，

所述气压预设值范围为80pa—400pa，当所述第二压力传感器检测到的气压高于400pa时，控制泄压阀泄压；当所述第一压力传感器检测到的气压低于80pa时，控制气源泵充气。

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