新型气动绞车无极调速安全操作控制气路的制作方法

本发明涉及一种操作控制气路,更确切的说是一种新型气动绞车无极调速安全操作控制气路。

背景技术：

1、气动绞车是一种以气动马达为动力，通过减速机构传递扭矩给卷筒，实现提升或牵引的气动机械，由于其以压缩空气为动力介质，有着其它机械无可比拟的防爆性能，因此被广泛应用于油田、地质钻井、矿山开采、船舶、码头及有易爆、易燃气体等场所，因其应用环境、场合及其作业特点的不同，对其性能及控制要求也不尽相同，但对安全性的要求始终是重中之重。

2、我公司获得的中国专利zl201310437767.6、cn103434964a曾经公开了载人气动绞车控制气路,该项专利技术针对应用于石油、天然气以及海洋资源的勘探与开发作业中的载人气动绞车的安全保护措施设计实施，安全控制系统主要基于在气源压力及绞车载荷不变的条件下，绞车的运转速度基本保持恒定不变的运行状况，即恒速或者叫做定速型的载人气动绞车的操作与安全控制要求；2023年6月8日，我们申请的中国专利（cn202310680096.x）cn116513998a公开了新型气动绞车远近双控安全操作控制气路及控制方法，该项专利技术是针对气动绞车的远、近双控安全操作要求，目的是实现同一台设备两种控制方式的并存、操控互锁，该专利技术也是基于定速控制的理念而设计实施；从设备的安全和实用性的角度考虑，无级调速无疑是一种更佳的选择，气动绞车的无级调速操作与控制是通过对其进、排气的节流来实现的，由于气体的可压缩性较大，无级调速的节流操控势必导致设备气路不同节点有不同程度的压降，进而可能使安全控制气路的压力不足或不稳定，特别是设备在较低的速度下运转，其断气制动、限位保护、过载保护等相关安全控制功能则可能响应不及时或失效，存在很大的安全隐患；另外，还要满足因产品应用领域、作业方式及特点的改变带来的对安全性、适用性的新要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新型气动绞车无极调速安全操作控制气路，能够通过气控阀二的设置，在简化连接气路的同时，利用气动马达两气道的压差控制气控阀二换向，控制更加到位，动作更加灵敏，其主气取自于气路中压力较高且气压较稳定的气路节点，能够确保限位触发时顺利推动处于工作状态存在背压的气控阀三换向，实现限位保护功能。气控阀二为双气控三位中泄机能阀，当然，原理上亦可采用两个单气控二位阀替代之。本发明在绞车断气制动装置的开启压力较低为减少制动系统半联动加速磨损特别设计或/和绞车只需在较低的气压下运行轻载运行或特殊作业，部分气路为保证应急释放气路正常补气及其它安全保护功能有效相应，应急释放气路、气控阀二或过载保护系统气控阀五主气路可连接至供气气路调压阀一之前的气源压力较高的气路节点如图二所示，并增加调压阀三调节至适当气压，以在避免高气压导致的安全阀频繁响应影响正常作业的同时，保证各种安全保护功能的有效响应。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、新型气动绞车无极调速安全操作控制气路，包括供气气路、急停模块、操作及动力装置、主控箱、限位控制气路、应急释放气路和外控停车气路，供气气路，包括三通阀门、分水器、调压阀一和油雾器，急停模块，包括启动阀、梭阀一、急停阀、气控阀一，操作及动力装置，包括无级调速换向阀、马达、断气制动装置和快排阀，主控箱是安全保护功能的控制中心，包括气控阀二、气控阀三、梭阀二、梭阀三、梭阀四、梭阀五、手动阀一、补气嘴、单向阀一、手动阀、单向阀二、气控阀四、调压阀二和气控阀五、节流阀，限位控制气路，包括松绳保护机械阀一、下限位机械阀二和上限位机械阀三，应急释放气路，包括储气罐、安全阀和放水阀，外控停车气路，包括机械阀四、梭阀六和机械阀五。

4、为了进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案:所述分水器、调压阀一和油雾器组成气处理三联件，对主气源的压缩空气进行进一步的过滤、调压及形成对执行元件润滑的油雾；经气处理三联件处理后的压缩空气接入急停模块的进气口，急停模块的出气口与操作及动力装置的无级调速换向阀的进气口连通，急停阀为常通状态，其出气口与气控阀一的气控口设置为外部可控的内部断开状态，急停阀的出气口外部接常通的气控阀三的取气口连接，气控阀三的出气口连接至气控阀一的外接气控口。

5、所述动力装置中，无级调速换向阀设置为双向节流有中控口的中泄式三位模式，其中控口通过梭阀五、快排阀连接至断气制动装置的气控口，中控口中位通大气，其它两位置均与无级调速换向阀取气口即进气口连通，无级调速换向阀两出气口与马达两气道可区分为提升气道和下放气道连通，并外接至气控阀二的两气控口，其中提升气道再经节流阀连接至手动阀、气控阀四的其气控口及单向阀二再至气控阀四的取气口，气控阀二的主供气口连接自气路中压力较高且气压较稳定的气路节点，两出气口连接至限位控制气路中机械阀一、机械阀二和机械阀三常闭气口，其中提升气道控制的出气口连接上限位机械阀三，下放气道控制的出气口连接下限位机械阀二和松绳保护机械阀三，机械阀一的出气口连接至梭阀三一进气口，机械阀二和机械阀三分别连接梭阀三的两进气口。

6、所述梭阀三的出气口与梭阀三的另一进气口相连，梭阀三的出气口与梭阀六的一进气口连接，梭阀六的另一进气口与机械阀四的出气口连接，机械阀四的供气口连接至气控阀三的进气端，该气路同时与调压阀二的进气口和气控阀五的进气口相连，并通过单向阀一、手动阀一与储气罐连通，储气罐的另一气口设置有安全阀，位于储气罐低位的一气口设置有排水阀，梭阀六的出气口与梭阀二的一进气口连接，梭阀二的出气口与气控阀三的气控口连接，梭阀二的另一进气口与气控阀五的出气口相连，调压阀二的出气口连接至气控阀五的一气控口，气控阀五的另一气控口与气控阀四的常通大气的气口相连；常闭式机械阀五两气口分别连接至主气源和气控阀三的进气端。

7、本发明的优点在于：本发明气控阀二的设置，在简化连接气路的同时，利用气动马达两气道的压差控制气控阀二换向，控制更加到位，动作更加灵敏，其主气取自于气路中压力较高且气压较稳定的气路节点，能够确保限位触发时顺利推动处于工作状态存在背压的气控阀三换向，实现限位保护功能。气控阀二为双气控三位中泄机能阀，当然，原理上亦可采用两个单气控二位阀替代之。本发明在绞车断气制动装置的开启压力较低为减少制动系统半联动加速磨损特别设计或/和绞车只需在较低的气压下运行轻载运行或特殊作业，部分气路为保证应急释放气路正常补气及其它安全保护功能有效相应，应急释放气路、气控阀二或过载保护系统气控阀五主气路可连接至供气气路调压阀一之前的气源压力较高的气路节点如图二所示，并增加调压阀三调节至适当气压，以在避免高气压导致的安全阀频繁响应影响正常作业的同时，保证各种安全保护功能的有效响应。

技术特征：

1.新型气动绞车无极调速安全操作控制气路，其特征在于：包括供气气路（100）、急停模块（200）、操作及动力装置（300）、主控箱（400）、限位控制气路（500）、应急释放气路（600）和外控停车气路（700），供气气路（100），包括三通阀门（101）、分水器（102）、调压阀一（103）和油雾器（104），急停模块（200），包括启动阀（201）、梭阀一（202）、急停阀（203）、气控阀一（204），操作及动力装置（300），包括无级调速换向阀（301）、马达（302）、断气制动装置（303）和快排阀（304），主控箱（400）是安全保护功能的控制中心，包括气控阀二（401）、气控阀三（402）、梭阀二（403）、梭阀三（404）、梭阀四（405）、梭阀五（406）、手动阀一（407）、补气嘴（408）、单向阀一（409）、手动阀（410）、单向阀二（411）、气控阀四（412）、调压阀二（413）和气控阀五（414）、节流阀（416），限位控制气路（500），包括松绳保护机械阀一（501）、下限位机械阀二（502）和上限位机械阀三（503），应急释放气路（600），包括储气罐（601）、安全阀（602）和放水阀（603），外控停车气路（700），包括机械阀四（701）、梭阀六（702）和机械阀五（703）。

2.根据权利要求1所述的新型气动绞车无极调速安全操作控制气路，其特征在于：所述分水器（102）、调压阀一（103）和油雾器（104）组成气处理三联件，对主气源的压缩空气进行进一步的过滤、调压及形成对执行元件润滑的油雾；经气处理三联件处理后的压缩空气接入急停模块（200）的进气口，急停模块（200）的出气口与操作及动力装置（300）的无级调速换向阀（301）的进气口连通，急停阀（203）为常通状态，其出气口与气控阀一（204）的气控口设置为外部可控的内部断开状态，急停阀（203）的出气口外部接常通的气控阀三（402）的取气口连接，气控阀三（402）的出气口连接至气控阀一（204）的外接气控口。

3.根据权利要求1所述的新型气动绞车无极调速安全操作控制气路，其特征在于：所述动力装置（300）中，无级调速换向阀（301）设置为双向节流有中控口的中泄式三位模式，其中控口通过梭阀五（406）、快排阀（304）连接至断气制动装置（303）的气控口，中控口中位通大气，其它两位置均与无级调速换向阀（301）取气口（即进气口）连通，无级调速换向阀（301）两出气口与马达（302）两气道（可区分为提升气道和下放气道）连通，并外接至气控阀二（401）的两气控口，其中提升气道再经节流阀（416）连接至手动阀（410）、气控阀四（412）的其气控口及单向阀二（411）再至气控阀四（412）的取气口，气控阀二（401）的主供气口连接自气路中压力较高且气压较稳定的气路节点，两出气口连接至限位控制气路（500）中机械阀一（501）、机械阀二（502）和机械阀三（503）常闭气口，其中提升气道控制的出气口连接上限位机械阀三（503），下放气道控制的出气口连接下限位机械阀二（502）和松绳保护机械阀三（503），机械阀一（501）的出气口连接至梭阀三（404）一进气口，机械阀二（502）和机械阀三（503）分别连接梭阀三（405）的两进气口。

4.根据权利要求3所述的新型气动绞车无极调速安全操作控制气路，其特征在于：所述梭阀三（405）的出气口与梭阀三（404）的另一进气口相连，梭阀三（404）的出气口与梭阀六（702）的一进气口连接，梭阀六（702）的另一进气口与机械阀四（701）的出气口连接，机械阀四（701）的供气口连接至气控阀三（402）的进气端，该气路同时与调压阀二（413）的进气口和气控阀五（414）的进气口相连，并通过单向阀一（409）、手动阀一（407）与储气罐（601）连通，储气罐（601）的另一气口设置有安全阀（602），位于储气罐（601）低位的一气口设置有排水阀（603），梭阀六（702）的出气口与梭阀二（403）的一进气口连接，梭阀二（403）的出气口与气控阀三（402）的气控口连接，梭阀二（403）的另一进气口与气控阀五（414）的出气口相连，调压阀二（413）的出气口连接至气控阀五（414）的一气控口，气控阀五（414）的另一气控口与气控阀四（412）的常通大气的气口相连；常闭式机械阀五（703）两气口分别连接至主气源和气控阀三（402）的进气端。

技术总结
新型气动绞车无极调速安全操作控制气路，包括供气气路、急停模块、操作及动力装置、主控箱、限位控制气路、应急释放气路和外控停车气路，本发明气控阀二的设置，在简化连接气路的同时，利用气动马达两气道的压差控制气控阀二换向，控制更加到位，动作更加灵敏，其主气取自于气路中压力较高且气压较稳定的气路节点，能够确保限位触发时顺利推动处于工作状态存在背压的气控阀三换向，实现限位保护功能。

技术研发人员：谢学山,韩会永,温小伟,段全虎,郝海忠,高霞
受保护的技术使用者：泰安巨菱钻探装备有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17