CN103977994B - 一种自动调速清管器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于天然气管道的自动调速清管器。它是纯机械结构，克服了现有电机驱动旁通阀控制方式依赖电池的问题。其技术方案：速度采集轮压紧在管道内壁，速度采集轮通过皮带传动带动中心轴转动，中心轴转动带动质量块转动，质量块离心力控制节流阀的开启程度并可以根据速度大小自动调节节流阀。本速度控制器结构简单，无电器元件，安全可靠，可以用于长距离天然气管道清管，并可以携带管道检测设备。

Description

一种自动调速清管器
技术领域
本发明涉及一种用于天然气管道清管的自动调速清管器。
背景技术
在对天然气管道进行清管和检测过程中，一般法规要求清管设备运行速度为3.5～5m/s；管道内检测设备为了获得较佳的检测数据质量，要求设备的运行速度低于5m/s；电磁超声检测设备则要求其运行速度低于2m/s。清管器在通过管道上下坡段、弯曲段、积液积砂及结垢段时速度变化较大，常规清管器不能够满足速度控制要求。
现有天然气管道清管器速度控制方式分为被动控制方式和主动控制方式。被动控制方式是通过调节清管作业中进气端和排气端的压力和进气流量来间接控制清管器速度。
目前主动控制方式主要指旁通阀控制方式，其技术方案是：用里程轮采集清管器速度或者直接用速度/加速度传感器获得清管器速度；通过电控系统对信号处理；再通过电机来调整泄流阀的开启程度；以此控制清管器前后压差，调整清管器推动力，从而控制清管器运行速度。主动控制方式控制电机消耗电能，清管器自带的蓄电池电量有限，因此长距离管道清管受到限制。
国内旁通阀主动控制方式清管器尚不成熟，国外该类清管器租用价格昂贵，使得目前国内天然气管道清管以被动控制方式为主。因为气体的可压缩性，以及管道对清管器阻力变化较为突然，被动控制方式往往难以达到较好速度控制效果，清管器容易因为速度过大引起冲击、皮碗严重磨损甚至清管器损坏等问题。
发明内容
本发明的目的：为了克服清管器速度被动控制方式效果不好的问题，以及现有采用电控方案的主动控制方式难以应用于长距离管道的问题，特提供一种自动调速清管器。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种自动调速清管器，包括筒体、前法兰、后法兰、皮碗、隔板、速度采集轮、皮带轮a、皮带轮b、皮带、拉伸弹簧、支撑杆、中心轴、中心轴固定套、中心筒、滑套、密封套、连杆a、连杆b、质量块，其特征在于：筒体一端安装前法兰，另一端安装后法兰，用螺栓固定；前法兰外侧安装至少2个皮碗，皮碗之间以及皮碗外侧安装隔板，隔板、皮碗、前法兰之间用螺栓连接，隔板、皮碗、前法兰上开设至少一个轴向通孔；后法兰外侧安装至少2个皮碗，皮碗之间以及皮碗外侧安装隔板，隔板、皮碗、前法兰之间用螺栓连接，后法兰、皮碗和隔板上开设至少一个轴向通孔；中心筒设置在筒体内，并通过螺纹连接到前法兰上，中心筒沿其轴向开设至少一个槽形孔，中心筒外安装滑套，滑套外安装密封套，密封套用螺栓固定到前法兰上；中心轴一端通过台阶面安装到后法兰的孔内，中心轴另一端通过中心轴固定套轴向固定在后法兰上，中心轴与固定套用螺纹连接；速度采集轮和皮带轮a同轴安装并铰接到支撑杆上，拉伸弹簧一端连接支撑杆，拉伸弹簧另一端连接到后法兰上或者后法兰上安装的隔板上；中心轴上固定皮带轮b，皮带连接皮带轮a和皮带轮b；滑套上铰接连杆a，中心轴固定套上铰接连杆b，连杆a和连杆b铰接到质量块上，中心轴位于筒体内的端部与质量块用拉伸弹簧连接。
密封套是截面呈U字形的圆环，密封套环形空间与前法兰的轴向通孔连接，密封套内侧与中心筒轴向槽形孔对应位置开设槽形孔。
中心轴台阶面和后法兰之间设置角接触球轴承，中心轴固定套和后法兰之间设置角接触球轴承。
前法兰和其对应的皮碗和隔板开设轴向通孔数量为4～8个，且沿前法兰圆周方向均匀分布。
后法兰和其对应的皮碗和隔板开设轴向通孔数量为4～8个，且沿后法兰圆周方向均匀分布。
中心筒沿其轴向开设槽形孔数量为2～4个，且沿中心筒圆周方向均匀分布。
本发明具有的有益效果是：(1)本控制器结构简单，根据速度不同自动调节清管器前后压差，以此控制清管器速度；(2)无电器元件，安全可靠，不需要通过蓄电池存储能量，可以用于长距离天然气管道清管，并可以携带管道检测设备。
附图说明
图1为本发明自动调速清管器结构简图。
图中：1.隔板；2.皮碗；3.前法兰；4.筒体；5.密封套；6.滑套；7.中心筒；8.连杆a；9.质量块；10.拉伸弹簧；11.弹簧安装套；12.连杆b；13.中心轴固定套；14.后法兰；15.速度采集轮；16.皮带轮a；17.支撑杆；18.皮带；19.皮带轮b；20.台阶面；21.角接触球轴承；22.圆柱面a；23.中心轴；24.过流孔a；25.中心筒内孔；26.节流孔；27.密封套环形空间；28.过流孔b。
具体实施方式
本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合图1对本发明作以下描述。上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布局方向来确定的。
如图1所示，筒体4一端安装前法兰3，另一端安装后法兰14，用螺栓固定。前法兰3左侧安装两个皮碗2，皮碗2之间和皮碗2的左侧安装隔板1；前法兰3右侧安装密封套5；皮碗2、隔板1、前法兰3和密封套5设置对称分布的8个螺栓安装孔，并用螺栓固定压紧。前法兰3、皮碗2、隔板1设置对称分布的4个过流孔b28。
如图1所示，后法兰14右侧安装两个皮碗2，皮碗2之间和皮碗2的右侧安装隔板1，皮碗2、隔板1和后法兰14设置对称分布的8个螺栓安装孔，用螺栓固定压紧，后法兰14、皮碗2、隔板1之间设置对称分布的4个过流孔a24。
如图1所示，中心筒7安装到前法兰3的中心孔内，用螺纹连接。中心筒7轴向开设对称布置的2个槽形孔。中心筒7与密封套5之间安装滑套6，中心筒7右端设置台阶，限制滑套6向右的行程。
如图1所示，密封套5是截面呈U字形的圆环，密封套环形空间27与前法兰3、皮碗2、隔板1的过流孔b28连通。密封套5内侧沿轴向开设与中心筒7槽形孔对应的2个槽形孔，密封套5内侧的槽形孔将中心筒内孔25和密封套环形空间27连通。滑套6沿中心筒7轴向滑动，控制节流孔26的流通面积。
如图1所示，速度采集轮15和皮带轮a16同轴安装，并安装到支撑杆17端部，支撑杆17铰接到后法兰14的圆柱面a22上，拉伸弹簧10将支撑杆17连接到右侧隔板1上，拉伸弹簧10拉力作用下，速度采集轮15压紧在管道内壁。中心轴23右端安装皮带轮b19，用皮带18连接皮带轮a16和皮带轮b19。皮带轮a16和皮带轮b19设置为2组，对称布置。
如图1所示，后法兰14右侧设置环形槽，用于安装角接触球轴承21。中心轴23安装于后法兰14的中心孔内，中心轴23的台阶面20压紧在角接触球轴承21上。中心轴23左端通过角接触球轴承21安装到后法兰14左端，并用中心轴固定套13压紧，中心轴固定套13与中心轴23螺纹连接。中心轴23左端安装弹簧安装套11，螺纹连接。
如图1所示，中心轴固定套13铰接连杆b12，滑套6铰接连杆a8，连杆b12和连杆a8另一端铰接到质量块9上，拉伸弹簧10连接弹簧安装套11和质量块9。2个质量块9沿着中心轴21对称布置，这样能够减轻重力对质量块9转动的影响。
本发明的原理是：
清管器后端气体依次通过过流孔a24、中心筒内孔25、节流孔26、密封套环形空间27和过流孔b28进入清管器前端。
速度采集轮15在拉伸弹簧10拉力作用下压紧在管道内壁，本发明所述自动调速清管器运动时速度采集轮15旋转并带动皮带轮a16和皮带轮b19旋转，皮带轮b19带动中心轴23转动，中心轴23通过中心轴固定套13、连杆a8和连杆b12带动质量块9转动。质量块9的离心力和拉伸弹簧10拉力的共同作用下，连杆a8和连杆b12与中心轴23夹角变化，从而带动滑套6沿着中心筒7滑动。速度越大滑套6向右滑动距离越大，节流孔26开度也越大，从而使得本发明所述自动调速清管器前后压差减小，速度降低。当本发明所述自动调速清管器速度降低，滑套6向左滑动，节流孔26开度减小，压差增大，速度提高。

Claims (6)

1.一种自动调速清管器，包括筒体(4)、前法兰(3)、后法兰(14)、皮碗(2)、隔板(1)、速度采集轮(15)、皮带轮a(16)、皮带轮b(19)、皮带(18)、拉伸弹簧(10)、支撑杆(17)、中心轴(23)、中心轴固定套(13)、中心筒(7)、滑套(6)、密封套(5)、连杆a(8)、连杆b(12)、质量块(9)，其特征在于：筒体(4)一端安装前法兰(3)，另一端安装后法兰(14)，用螺栓固定；前法兰(3)外侧安装至少2个皮碗(2)，皮碗(2)之间以及皮碗(2)外侧安装隔板(1)，隔板(1)、皮碗(2)、前法兰(3)之间用螺栓连接，隔板(1)、皮碗(2)、前法兰(3)上开设至少一个轴向通孔；后法兰(14)外侧安装至少2个皮碗(2)，皮碗(2)之间以及皮碗(2)外侧安装隔板(1)，隔板(1)、皮碗(2)、后法兰(14)之间用螺栓连接，后法兰(14)、皮碗(2)和隔板(1)上开设至少一个轴向通孔；中心筒(7)设置在筒体(4)内，并通过螺纹连接到前法兰(3)上，中心筒(7)沿其轴向开设至少一个槽形孔，中心筒(7)外安装滑套(6)，滑套(6)外安装密封套(5)，密封套(5)用螺栓固定到前法兰(3)上；中心轴(23)一端通过台阶面安装到后法兰(14)的孔内，中心轴(23)另一端通过中心轴固定套(13)轴向固定在后法兰(14)上，中心轴(23)与固定套用螺纹连接；速度采集轮(15)和皮带轮a(16)同轴安装并铰接到支撑杆(17)上，拉伸弹簧(10)一端连接支撑杆(17)，拉伸弹簧(10)另一端连接到后法兰(14)上或者后法兰(14)上安装的隔板(1)上；中心轴(23)上固定皮带轮b(19)，皮带(18)连接皮带轮a(16)和皮带轮b(19)；滑套(6)上铰接连杆a(8)，中心轴固定套(13)上铰接连杆b(12)，连杆a(8)和连杆b(12)铰接到质量块(9)上，中心轴(23)位于筒体(4)内的端部与质量块(9)用拉伸弹簧(10)连接。
2.根据权利要求1所述的自动调速清管器，其特征在于，密封套(5)是截面呈U字形的圆环，密封套(5)环形空间与前法兰(3)的轴向通孔连接，密封套(5)内侧与中心筒(7)轴向槽形孔对应位置开设槽形孔。
3.根据权利要求1所述的自动调速清管器，其特征在于，中心轴(23)台阶面和后法兰(14)之间设置角接触球轴承，中心轴固定套(13)和后法兰(14)之间设置角接触球轴承。
4.根据权利要求1所述的自动调速清管器，其特征在于，前法兰(3)和其对应的皮碗(2)和隔板(1)开设轴向通孔数量为4～8个，且沿前法兰(3)圆周方向均匀分布。
5.根据权利要求1所述的自动调速清管器，其特征在于，后法兰(14)和其对应的皮碗(2)和隔板(1)开设轴向通孔数量为4～8个，且沿后法兰(14)圆周方向均匀分布。
6.根据权利要求1所述的自动调速清管器，其特征在于，中心筒(7)沿其轴向开设槽形孔数量为2～4个，且沿中心筒(7)圆周方向均匀分布。
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