CN103406316B - 液力驱动内置旋刮式清管装置 - Google Patents

Abstract

液力驱动内置旋刮式清管装置，采用主导流板和辅助导流板构成单向泄压结构，并以导流板、封闭式叶轮和定位支撑架共同保持主轴稳定在管线内中线上运行的姿态，利用流体动能驱动叶轮带动清管刀在管线内做圆周轨迹的清管，同时，并进而保持同时包含各类清管器的有效功能的复合清管刀的轮缘工作部与管线内壁处于最大和最优接触，由于轴向部分采用合金磨头可以破除管线内壁粘结大颗粒污垢与金属结垢物利用流体的动能驱动清管刀工作，管线仍可处于正常运行状态，清理下的污垢迅速被流体带走，不会产生大量堆积现象，避免了管线蹩压现象，结构紧凑，方便灵活，安全耐用，通用性强，操作简单，实施方便，节约能源，清理速度快、距离长，对管壁无损伤。

Description

液力驱动内置旋刮式清管装置

技术领域

本发明涉及国际专利分类B08B管道内清洁或污垢的防除技术，属于一种管道维护清理施工中的辅助装置，尤其是液力驱动内置旋刮式清管装置。

背景技术

现有技术中，清管器借助于本身动力或在油、气流推动下，在管腔内运动，用于清洁管壁及监测管道内部状况的工具。清管器可以携带无线电发射装置与地面跟踪仪器共同构成电子跟踪系统。在欲作业的管道中，按作业的要求置入相应系列的清管器。清管器应用一般有橡胶清管球、皮碗清管器、直板清管器、刮蜡清管器、泡沫清管器、屈曲探测器等六大系列。清管器皮碗的外沿与管道内壁弹性密封，用管输介质产生的压差为动力，推动清管器沿管道运行。依靠清管器自身或其所带机具所具有的刮削、冲刷作用来清除管道内的结垢或沉积物。清管器应用运营中天然气管线的效果包括，清除管线内部积水、轻质油、甲烷水合物、氧化铁、碳化物粉尘、二硫化碳、氢硫酸等腐蚀性物质；降低腐蚀性物质对管道内壁的腐蚀损伤，重新明确管线走向，检测管线变形，检查沿线阀门完好率，减小工作回压。清管器应用运营中原油管线可以：管线内检测前清管，低输量间歇运行输油管线清管，清除管线内部的凝油、结蜡、结垢，达到减小输油回压、减小磨阻、降低输油温度的目的。清管器应用化工物料及食用油管线：清理具有聚合性物料管线；隔离不同管输介质实现单管多品输送、计量管输介质。清管器应用分段清管扫线试压：清除管线杂物、浮锈、排水、排气。清管器应用于总通清管试压：检测管线变形、施工质量。水压试验前排气、生产前排水、干燥、介质隔离。输水、注水管线：清除水垢、沉积物。已公开专利文献较少。

中国专利申请200920081193简易旋转式清管器，属于一种管道清扫工具，解决了现有技术中清管器清扫阻力大、能耗高等问题，该简易旋转式清管器包括清管器本体、清扫轮盘、放散管，以及设置于清管器本体上的清扫板、导向板，所述清管器本体内部设有旋转装置和中空旋转轴，中空旋转轴与旋转装置固定连接，并穿过清管器本体与设置于清管器本体前端的放散管、清扫轮盘连接。

中国专利申请201120336431成品油管道用管道清管器。它包括清管器本体，在清管器本体的管壁上制有螺旋状沟槽。沟槽数量为4-30。沟槽与软体清管器底平面倾角为30°-90°。沟槽横截面形状为圆形或椭圆形或矩形。进行清管作业时，前端堆积的松散铁锈可通过沟槽泄流出部分铁锈，以防止清管器前端堆积塞实后卡阻清管器，从而使清管器一次携带量得到合理控制。

中国专利申请200720116656.5清管器，用于清洗沉积粘附在管壁上的污物。这种清管器由伞状叶片层与层间交错叠加固定在连接杆上形成的清洗头构成，其中内层的叶片为橡胶制品，相邻的内层叶片之间依次叠压，其他层的叶片为金属制品。

现有清管装置结构单一，不具备通用性，由于未采取流体通过的调压设计，有时会发生因管线内壁粘结大颗粒污垢与金属结垢物使装置卡在管线内形成憋压的故障，形成流体阻挡，作业效率受到限制，同时，由于没有定位结构设计，造成清管道具不能完成对局部管线完整内壁清理作业。相关改进技术少见公开。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种液力驱动内置旋刮式清管装置，可以有效改变流体在管线中的运行状态，从而给清理下来的朵物一种旋转作用，防止在管线中堆积，有效提高管线的通畅率。

本发明的目的将通过以下技术措施来实现：主轴上由后向前依次穿接主导流板、辅助导流板、圆锥滚子轴承、封闭式叶轮、定位支撑架和复合清管刀，主轴前端安装整流罩，其中，主导流板和辅助导流板上分别有中线平行于主轴轴向的泄压孔，主导流板固定安装在主轴上，辅助导流板滑动安装在主轴上；圆锥滚子轴承套装在辅助导流板前方的主轴中部，在圆锥滚子轴承外缘上由后向前依次固定套接封闭式叶轮、定位支撑架和复合清管刀，其中，封闭式叶轮上有叶片。

尤其是，在主轴尾端安装智能定位器。

尤其是，主轴为中空结构，主轴尾端壁上有尾孔，主轴1前端壁上有调压孔，尾孔和调压孔通过主轴内腔中孔连通，主轴前端内腔中置入滑套，在滑套前方安装减压弹簧，在减压弹簧前方顶紧调整螺母，整流罩固定在调整螺母前方外侧。

尤其是，主导流板和辅助导流板构成单向导流结构，且常态时主导流板和辅助导流板贴合，主导流板和辅助导流板上各自泄压孔相互错开并阻断通道。

尤其是，在主导流板和辅助导流板上以主轴为中心最大限度平均分布若干个泄压孔，泄压孔呈圆孔或椭圆孔，以最大限度通过流体。

尤其是，封闭式叶轮为封闭式单级叶片轮机构，叶片的根部和轮毂连接，叶片为平板叶片，叶片另一端和金属制轮缘焊接在一起，轮缘外侧有一层聚氨酯材料作为密封结构。

尤其是，定位支撑架将一组中空的辐式支臂放射状均匀安装到轴套外缘的同一垂直于主轴的平面上，辐式支臂外端内腔装径向弹簧并在其外安装耐磨滑块。

尤其是，复合清管刀为轴向镂空的轮盘结构，在轮缘复合安装工作部件，即在复合清管刀轮缘上平行于主轴的前进方向上依次安装轴向合金磨头、耐磨弹性刮板、径向合金磨头和钢丝轮刷，其中，轴向合金磨头环状突出安装在复合清管刀前端面边缘，在环状突出的轴向合金磨头外侧壁上安装耐磨弹性刮板，在复合清管刀外壁轴向中段安装钢丝轮刷，在复合清管刀外壁轴向后段通过弹簧安装径向合金磨头。

尤其是，主导流板和辅助导流板之间以磁力吸合。

尤其是，在辅助导流板和封闭式叶轮之间的主轴外缘上安装轴向压力弹簧并以弹簧固定板固定其前端，轴向压力弹簧后端顶紧辅助导流板前侧。

本发明的优点和效果：采用主导流板和辅助导流板构成单向泄压结构，并以导流板、封闭式叶轮和定位支撑架共同保持主轴稳定在管线内中线上运行的姿态，利用流体动能驱动叶轮带动清管刀在管线内做圆周轨迹的清管，同时，并进而保持同时包含各类清管器的有效功能的复合清管刀的轮缘工作部与管线内壁处于最大和最优接触，由于轴向部分采用合金磨头可以破除管线内壁粘结大颗粒污垢与金属结垢物利用流体的动能驱动清管刀工作，管线仍可处于正常运行状态，普遍适用在高中压低压的管线上，尤其适于承压能力差及不能用普通清管器进行清管作业的管线，克服并解决现有其他清管器的缺陷，清理下的污垢迅速被流体带走，不会产生大量堆积现象，实现顺畅清管作业，避免了管线蹩压现象，结构紧凑，方便灵活，安全耐用，通用性强，操作简单，实施方便，节约能源，清理速度快、距离长，对管壁无损伤。

附图说明

图1为本发明实施例中轴向结构示意图。

图2为本发明实施例中主导流板结构示意图。

图3为本发明实施例中辅助导流板结构示意图。

图4为本发明实施例中封闭式叶轮结构示意图。

图5为本发明实施例中定位支撑架结构示意图。

图6为本发明实施例中复合清管刀结构示意图。

附图标记包括：主轴1、尾孔2、主导流板3、辅助导流板4、泄压孔5、轴向压力弹簧6、导向轨道7、弹簧固定板8、圆锥滚子轴承9、聚氨酯防漏层10、封闭式叶轮11、径向弹簧12、耐磨滑块13、耐磨弹性刮板14、轴向合金磨头15、径向合金磨头16、钢丝轮刷17、调压孔18、减压弹簧19、滑套20、调整螺母21、整流罩22、密封膜片23、智能定位器24、轴孔25、聚氨酯皮碗26、键槽27、叶片28、定位支撑架29、辐式支臂30、复合清管刀31。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明包括：主轴1、主导流板3、辅助导流板4、泄压孔5、圆锥滚子轴承9、封闭式叶轮11、整流罩22、叶片28、定位支撑架29和复合清管刀31。

如附图1所示：主轴1上由后向前依次穿接主导流板3、辅助导流板4、圆锥滚子轴承9、封闭式叶轮11、定位支撑架29和复合清管刀31，主轴1前端安装整流罩22，其中，主导流板3和辅助导流板4上分别有中线平行于主轴1轴向的泄压孔5，主导流板3固定安装在主轴1上，辅助导流板4滑动安装在主轴1上；圆锥滚子轴承9套装在辅助导流板4前方的主轴1中部，圆锥滚子轴承9外缘由后向前依次固定套接封闭式叶轮11、定位支撑架29和复合清管刀31，其中，封闭式叶轮11上有叶片28。

前述中，在主轴1尾端安装智能定位器24，可有效监控清管器的行走过程。

前述中，主轴1为中空结构，主轴1尾端壁上有尾孔2，主轴1前端壁上有调压孔18，尾孔2和调压孔18通过主轴1内腔中孔连通，主轴1前端内腔中置入滑套20，在滑套20前方安装减压弹簧19，在减压弹簧19前方顶紧调整螺母21，整流罩22固定在调整螺母21前方外侧。取下整流罩22，旋转调整螺母21，可以调节滑套20在主轴1前端内腔中阻隔调压孔18的位置，以调节调压孔18的流量，流体可从进入主轴1尾端内腔，在主轴1末端设有减压装置，当清管器前端和后端压力相差过大是，减压装置就会开启，流体就会从主轴径向的泄流孔中流出，从而保持清管器前后端压力设定基本恒定。

前述中，如附图2所示，主导流板3呈圆圆轮状，中心部有轴孔25，轴孔25周围均布泄压孔5，主导流板3轮缘有圆筒状聚氨酯皮碗26，聚氨酯皮碗26具有弹性，即聚氨酯皮碗26根部沿主导流板3轮缘固定，聚氨酯皮碗26的开放口朝向主轴1尾端；其中，各泄压孔5截面积总和不超过主导流板3垂直于主轴1的截面积的一半，聚氨酯皮碗26的开放口直径大于其根部。

前述中，主导流板3和辅助导流板4构成单向导流结构，且常态时主导流板3和辅助导流板4贴合，主导流板3和辅助导流板4上各自泄压孔5相互错开并阻断通道。其实现方式包括：主导流板3和辅助导流板4之间以磁力吸合，流体克服该磁力冲开辅助导流板4，以打开通道；或者，在辅助导流板4和封闭式叶轮11之间的主轴1外缘上安装轴向压力弹簧6并以弹簧固定板8固定其前端，轴向压力弹簧6后端顶紧辅助导流板4前侧；或者，如附图3所示，安装辅助导流板4的主轴1段壁上有与主轴1轴线保持倾斜角度的螺旋状导向轨道7，辅助导流板4中部轴孔内缘有键槽27卡在导向轨道7上。主导流板3和辅助导流板4在轴向压力弹簧6作用下压在一起，所有主导流板3和辅助导流板4的泄压孔5错位密封，辅助导流板4在进口流体压力作用下，克服轴向压力弹簧6的压力并依照主轴1上的导向轨道7的方向向后位移并旋转，直至主导流板3和辅助导流板4的泄压孔5孔位分别对正，避免流体直接冲击辅助导流板4，辅助导流板4被主轴1上限位装置固定不在向后移动，采用这种结构能最大限度的利用有限的空间增大流体流量。

本发明实施例中，在主导流板3和辅助导流板4上以主轴1为中心最大限度平均分布若干个泄压孔5，泄压孔5呈圆孔或椭圆孔，以最大限度通过流体；比如，泄压孔5呈椭圆形，椭圆形泄压孔5呈放射状均匀分布，其长轴与以主轴1中轴线为圆心的半径线上，在同心圆轴上的椭圆形泄压孔5短轴长度总和小于这一组泄压孔5中心所在同心圆周长的二分之一。

前述中，如附图4所示，封闭式叶轮11为封闭式单级叶片轮机构，叶片28的根部和轮毂连接，叶片28为平板叶片，叶片28另一端和金属制轮缘焊接在一起，轮缘外侧有一层聚氨酯材料作为密封结构，防止流体从封闭式叶轮11前方经过轮缘大量流失。

本发明实施例中，金属制封闭式叶轮11作为驱动结构部分，叶片28数量和角度根据封闭式叶轮11受力状况和行走速度决定。

前述中，如附图5所示，定位支撑架29将一组中空的辐式支臂30放射状均匀安装到轴套外缘的同一垂直于主轴1的平面上，辐式支臂30外端内腔装径向弹簧12并在其外安装耐磨滑块13，定位支撑架29作用是保持主轴1始终在管线中心。

前述中，如附图6所示，复合清管刀31为轴向镂空的轮盘结构，在轮缘复合安装工作部件，即在复合清管刀31轮缘上平行于主轴1的前进方向上依次安装轴向合金磨头15、耐磨弹性刮板14、径向合金磨头16和钢丝轮刷17，其中，轴向合金磨头15环状突出安装在复合清管刀31前端面边缘，在环状突出的轴向合金磨头15外侧壁上安装耐磨弹性刮板14，在复合清管刀31外壁轴向中段安装钢丝轮刷17，在复合清管刀31外壁轴向后段通过弹簧安装径向合金磨头16。

前述中，径向合金磨头16为可伸缩的半圆弧合金磨头，耐磨弹性刮板14带固定角度的耐磨弹性刮板。

本发明实施例中，将两套圆锥滚子轴承9相对安装在主轴1上，圆锥滚子轴承9外侧安装轴套固定，将封闭式叶轮11、定位支撑架29和复合清管刀31用固定销装配到该轴套上。复合清管刀31安装在轴套上，可以根据不同清管任务制作不同类型的清管刀用于清管作业，流体可从复合清管刀31中空部分向下游行走，结构不形成流体阻挡。

本发明摈弃了现有传统清管器清管时仅做径向运动的特点，它利用流体动能驱动叶轮带动清管刀在管线内做圆周轨迹的清管，同时，导流板、封闭式叶轮11和定位支撑架29共同保持主轴1稳定在管线内中线上运行的姿态，并进而保持同时包含各类清管器的有效功能的复合清管刀31的轮缘工作部与管线内壁处于最大和最优接触，由于轴向部分采用合金磨头可以破除管线内壁粘结大颗粒污垢与金属结垢物，克服并解决现有其他清管器的缺陷，另外，由于主导流板3和辅助导流板4构成单向泄压结构，不但使得复合清管刀31工作时可以在局部前进和后退时产生正反旋转，而且，主导流板3和辅助导流板4构成单向泄压结构还可以利用单向封闭功能，在管线前端增大流体压力时产生轴向后退运动，以调整工作状态。

本发明在工作时，首先将清管器放置到旁介于管线上的发球筒内，关好发球筒，往发球筒内注液体或气体，清管器进入到管线中，由于流体的压力，辅助导流板4被打开，流体进入到封闭式叶轮11部分，并对推动叶片28轴向前进并旋转做功，封闭式叶轮11向前推进并产生旋转，带动复合清管刀31旋转前进进行清管工作。

本发明在清管作业时，利用流体的动能驱动清管刀工作，管线仍可处于正常运行状态，普遍适用在高中压低压的管线上，尤其适于承压能力差及不能用普通清管器进行清管作业的管线，还可以根据管线的结垢方式的不同更换不同的复合清管刀31，能更有效的清除管内结垢物，清理下的污垢迅速被流体带走，不会产生大量堆积现象，实现顺畅清管作业，避免了管线蹩压现象。

Claims (10)

1.液力驱动内置旋刮式清管装置，包括主轴(1)、主导流板(3)、辅助导流板(4)、泄压孔(5)、圆锥滚子轴承(9)、封闭式叶轮(11)、整流罩(22)、叶片(28)、定位支撑架(29)和复合清管刀(31)；其特征在于，主轴(1)上由后向前依次穿接主导流板(3)、辅助导流板(4)、圆锥滚子轴承(9)、封闭式叶轮(11)、定位支撑架(29)和复合清管刀(31)，主轴(1)前端安装整流罩(22)，其中，主导流板(3)和辅助导流板(4)上分别有中线平行于主轴(1)轴向的泄压孔(5)，主导流板(3)固定安装在主轴(1)上，辅助导流板(4)滑动安装在主轴(1)上；圆锥滚子轴承(9)套装在辅助导流板(4)前方的主轴(1)中部，在圆锥滚子轴承(9)外缘上由后向前依次固定套接封闭式叶轮(11)、定位支撑架(29)和复合清管刀(31)，其中，封闭式叶轮(11)上有叶片(28)。

2.如权利要求1所述的液力驱动内置旋刮式清管装置，其特征在于，在主轴(1)尾端安装智能定位器(24)。

3.如权利要求1所述的液力驱动内置旋刮式清管装置，其特征在于，主轴(1)为中空结构，主轴(1)尾端壁上有尾孔(2)，主轴(1)前端壁上有调压孔(18)，尾孔(2)和调压孔(18)通过主轴(1)内腔中孔连通，主轴(1)前端内腔中置入滑套(20)，在滑套(20)前方安装减压弹簧(19)，在减压弹簧(19)前方顶紧调整螺母(21)，整流罩(22)固定在调整螺母(21)前方外侧。

4.如权利要求1所述的液力驱动内置旋刮式清管装置，其特征在于，主导流板(3)和辅助导流板(4)构成单向导流结构，且常态时主导流板(3)和辅助导流板(4)贴合，主导流板(3)和辅助导流板(4)上各自泄压孔(5)相互错开并阻断通道。

5.如权利要求1所述的液力驱动内置旋刮式清管装置，其特征在于，在主导流板(3)和辅助导流板(4)上以主轴(1)为中心最大限度平均分布若干个泄压孔(5)，泄压孔(5)呈圆孔或椭圆孔，以最大限度通过流体。

6.如权利要求1所述的液力驱动内置旋刮式清管装置，其特征在于，封闭式叶轮(11)为封闭式单级叶片轮机构，叶片(28)的根部和轮毂连接，叶片(28)为平板叶片，叶片(28)另一端和金属制轮缘焊接在一起，轮缘外侧有一层聚氨酯材料作为密封结构。

7.如权利要求1所述的液力驱动内置旋刮式清管装置，其特征在于，定位支撑架(29)将一组中空的辐式支臂(30)放射状均匀安装到轴套外缘的同一垂直于主轴(1)的平面上，辐式支臂(30)外端内腔装径向弹簧(12)并在其外安装耐磨滑块(13)。

8.如权利要求1所述的液力驱动内置旋刮式清管装置，其特征在于，复合清管刀(31)为轴向镂空的轮盘结构，在轮缘复合安装工作部件，即在复合清管刀(31)轮缘上平行于主轴(1)的前进方向上依次安装轴向合金磨头(15)、耐磨弹性刮板(14)、径向合金磨头(16)和钢丝轮刷(17)，其中，轴向合金磨头(15)环状突出安装在复合清管刀(31)前端面边缘，在环状突出的轴向合金磨头(15)外侧壁上安装耐磨弹性刮板(14)，在复合清管刀(31)外壁轴向中段安装钢丝轮刷(17)，在复合清管刀(31)外壁轴向后段通过弹簧安装径向合金磨头(16)。

9.如权利要求1所述的液力驱动内置旋刮式清管装置，其特征在于，主导流板(3)和辅助导流板(4)之间以磁力吸合。

10.如权利要求1所述的液力驱动内置旋刮式清管装置，其特征在于，在辅助导流板(4)和封闭式叶轮(11)之间的主轴(1)外缘上安装轴向压力弹簧(6)并以弹簧固定板(8)固定其前端，轴向压力弹簧(6)后端顶紧辅助导流板(4)前侧。