专利名称：大坡度管道内行走器的气动控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型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，本实用新型提供一种可靠性高、安全性良好的大坡度管道内行走器的气动控制系统。本实用新型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。本实用新型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。
图I是大坡度管道内行走器的结构图。[0012]图2是图I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
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。参照图I 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VI、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VI、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Vl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Cl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VlO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VlO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Cl连接。进一步，所述第四手压阀V12与流量阀Vll并联。流量阀Vll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I、刹车块2、驱动轮3和行走轮4，所述车架I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I的下半圆，刹车块2和驱动轮3位于车架I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I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I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I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I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I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I上；气马达6固定在车架I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I为圆柱笼形车架。
·[0022]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，径向分布如右图所示，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Cl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VI，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VlO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Vll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Cl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Cl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。
权利要求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I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I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。
专利摘要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。本实用新型可靠性高、安全性良好。
文档编号F16L55/38GK202674707SQ20122024209
公开日2013年1月16日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者邢彤, 孟彬 申请人:浙江工业大学