CN103983800A - 一种清管器速度采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种清管器速度采集装置，能够克服半交叉皮带传动速度采集方式的缺点，为非电控主动控制清管器提供技术支撑。其技术方案：速度采集轮安装到泵输入轴上，泵用螺栓连接到支撑杆顶端，支撑杆铰接到支座两边，用弹簧拉紧使速度采集轮压紧在管道内壁，马达安装在支座端部，马达输出轴位于管道中心，用液压胶管将油箱出口连接到泵入口，泵出口连接到马达入口，马达出口连接到油箱入口。本发明结构简单，无电器元件，安全可靠，可以用于长距离天然气管道清管。本发明可以采用多个液压泵并联工作，获取清管器速度的同时，能够提供较大的动力输出，方便其他非电控的主动控制方案的设计。

Description

一种清管器速度采集装置

技术领域

本发明涉及一种用于天然气管道的清管器速度采集装置。

背景技术

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，直接使用常规清管器不能够满足速度控制要求。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。

现有天然气管道清管器速度控制方式为主动控制方式和被动控制方式。

目前的主动控制方式采用旁通阀控制方案，其技术方案是：用里程轮采集清管器速度或者用速度/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。目前的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。另一方面，电控方式的旁通阀控制方案因为考虑管内介质、管道形状等诸多因素而变得复杂。

在主动控制方面，专利CN201310496586.0公开了一种机械式清管器速度控制器，该控制器利用速度采集轮采集清管器运行速度，并通过半交叉皮带传动带动位于控制器中心的质量块转动，质量块离心力产生控制阻力。半交叉皮带转动对两个皮带轮安装距离有较高要求，且半交叉皮带传动皮带跑偏风险较大。

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。因为气体的可压缩性，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。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，目前国内天然气管道清管仍然以被动控制方式为主。

因此，研究非电控的清管器主动控制方式和设备具有意义。非电控清管器速度控制方案中，需要通过机械结构之间的运动获得清管器运行速度，并将所获取的速度转化为控制力或控制动作。

发明内容

本发明的目的：为了克服半交叉皮带传动速度采集方式的缺点，为非电控方式的主动控制清管器提供技术支撑，特提供一种清管器速度采集装置。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种清管器速度采集装置，包括速度采集轮、支座、支撑杆、油箱、液压泵、液压马达，其特征在于：液压泵驱动轴从液压泵壳体两端伸出，对称布置，速度采集轮安装到液压泵驱动轴两边并用螺母固定，液压泵用螺栓连接到支撑杆端部，支撑杆另一端铰接到支座上，拉伸弹簧连接液压泵和支座，速度采集轮压紧在管道内壁；液压马达安装在支座端部并用螺栓连接固定，马达输出轴位于管道中心；油箱为封闭型，油箱用螺栓固定在支座上，油箱出口用液压胶管连接到泵入口，泵出口用液压胶管连接到马达入口，马达出口用液压胶管连接到油箱入口。

泵出口与马达入口之间设置动力液汇集箱，马达出口用液压胶管链接到动力液汇集箱入口，动力液汇集箱出口用液压胶管链接到马达入口。

液压马达输出轴通过联轴器连接到行星齿轮变速箱，行星齿轮变速箱用螺栓连接到支座上。

所述液压泵为齿轮泵或者径向柱塞泵，液压泵数量为2～6个。

所述液压马达为径向柱塞马达或者齿轮马达。

本发明具有的有益效果是：(1)本发明所述速度采集装置无电器元件，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；(2)本发明所述速度采集装置在获取清管器速度的同时，能够提供较大的动力输出，方便其他非电控的主动控制方案的设计。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为图1的局部向视图。

图3为本发明的一种应用方式的结构简图。

图中：1.速度采集轮；2.液压泵；3.泵出口；4.泵入口；5.拉伸弹簧；6.支撑杆；7.马达入口；8.马达出口；9.径向柱塞马达；10.动力液汇集箱；11.驱动轴；12.压环；13.橡胶封头；14.油箱入口；15.油箱；16.马达输出轴；17.联轴器a；18.变速箱输入轴；19.行星齿轮变速箱；20.变速箱输出轴；21.联轴器b；22.滑套轴；23.限位销钉；24.推力轴承；25.转筒；26.滑套；27.摩擦块；28.连杆a；29.连杆b；30.端盖；31.角接触球轴承；32.连杆通孔；33.支撑轮；34.筒体；35.连杆c；36.质量块；37.连杆d；38.台阶面a；39.支座；40.台阶面b；41.油箱出口；42.动力液汇集箱入口；43.动力液汇集箱出口；44.液压胶管。

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、2、3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3的布局方向来确定的。

如图1、2所示，驱动轴11从液压泵2壳体两端伸出，对称布置。驱动轴11两端分别安装一个速度采集轮1，用螺母固定。支撑杆6连接到液压泵2壳体上，用螺栓固定，支撑杆6另一端铰接到支座39上端圆柱面上，4个支撑杆6在支座39圆周方向均匀布置。拉伸弹簧5连接液压泵2和支座39，弹簧拉力使速度采集轮1压紧在管道内壁。

如图1所示，油箱15的底面靠在支座台阶面b40上，并用螺栓连接固定，油箱15外圆柱面上设置1个油箱入口14，4个油箱出口41。油箱15截面为U字形的圆环，用橡胶封头13密封，橡胶封头13截面为U字形的圆环，橡胶封头13设置于油箱15环形空间内，橡胶封头13外沿用压环12压紧在油箱15外沿上，并用螺栓连接。动力液汇集箱10为截面为矩形的圆环，动力液汇集箱10外部侧面设置4个动力液汇集箱入口42，动力液汇集箱10上部设置1个动力液汇集箱出口43。动力液汇集箱10下部将橡胶封头13内环压紧在油箱15内沿上，并用螺栓固定。

如图1所示，液压胶管44将4个泵入口4分别连接到4个油箱出口41，液压胶管44将4个泵出口3分别连接到4个动力液汇集箱入口42，液压胶管44将动力液汇集箱出口43连接到马达入口7，液压胶管44将马达出口8连接到油箱入口14。

如图1所示，径向柱塞马达9安装到支座39上端面，并用螺栓固定，马达输出轴16位于管道中心，马达输出轴16通过联轴器a17与变速箱输入轴18连接，行星齿轮变速箱19安装到支座39台阶面a38中间，并用螺栓固定。

如图3所示，联轴器b21将变速箱输出轴20和滑套轴22连接，滑套轴22另一端通过角接触球轴承31安装到端盖30中心孔内。端盖30用螺栓连接到筒体34下端面，筒体34上端面与支座39用螺栓连接。筒体34下端圆柱面上安装4个支撑轮，对称布置。支座39上安装4个支撑轮，对称布置。

如图3所示，滑套26套在滑套轴22上，滑套26外套转筒25，滑套轴22中部靠近滑套26位置钻孔，安装限位销钉23，限位销钉23限制滑套26上行距离。转筒25上铰接连杆c35，联轴器b21上铰接连杆d37，连杆c35和连杆d37的另一端铰接到质量块36上。滑套26上端设置台阶，转筒25通过推力轴承24压紧在滑套26台阶面上。

如图3所示，端盖30沿径向设置4个槽形连杆通孔32，沿端盖30圆周方向均匀布置，连杆a28穿过端盖30的槽形连杆通孔32铰接到滑套26下部圆柱面上。端盖30下端圆周方向铰接4根连杆b29，连杆b29与槽形连杆通孔32对齐。连杆a28和连杆b29另一端铰接到摩擦块27上。

本发明的原理是：速度采集轮1在拉伸弹簧5作用下压紧在管道内壁，在运行过程中速度采集轮1带动液压泵2工作，液压泵2从油箱15吸油，加压后输入到动力液汇集箱10，动力液汇集箱10通过液压胶管44将动力液输送到马达入口7，做功后的动力液从马达出口8流回到油箱15。这样，速度采集轮1的转动转化为了马达输出轴16的转动，马达输出轴16的转动作为本发明所述清管器速度采集装置的运动和动力输出。

图3所示机构的原理是：图3所示机构设置于清管器后侧，随着清管器一同在管道内运行，马达输出轴16的转动经过行星齿轮变速箱19增速后带动联轴器a21转动，从而带动质量块36转动，质量块36的离心力对滑套26产生向上的拉力，滑套26向上的拉力通过连杆a28和连杆b29使摩擦块27和管道内壁之间产生压紧力。摩擦块27产生的摩擦阻力随着图3所示机构运行速度的升高而升高，随着图3所示机构运行速度的降低而降低，在摩擦块27产生的变化的摩擦阻力作用下，清管器运行速度更加稳定。

Claims (5)

1.一种清管器速度采集装置，包括速度采集轮、支座、支撑杆、油箱、液压泵、液压马达，其特征在于：

液压泵驱动轴从液压泵壳体两端伸出，对称布置，速度采集轮安装到液压泵驱动轴两边并用螺母固定，液压泵用螺栓连接到支撑杆端部，支撑杆另一端铰接到支座上，拉伸弹簧连接液压泵和支座，速度采集轮压紧在管道内壁；

液压马达安装在支座端部并用螺栓连接固定，马达输出轴位于管道中心；

油箱为封闭型，油箱用螺栓固定在支座上，油箱出口用液压胶管连接到泵入口，泵出口用液压胶管连接到马达入口，马达出口用液压胶管连接到油箱入口。

2.根据权利要求1所述清管器速度采集装置，其特征在于，泵出口与马达入口之间设置动力液汇集箱，马达出口用液压胶管链接到动力液汇集箱入口，动力液汇集箱出口用液压胶管链接到马达入口。

3.根据权利要求1所述清管器速度采集装置，其特征在于，液压马达输出轴通过联轴器连接到行星齿轮变速箱，行星齿轮变速箱用螺栓连接到支座上。

4.根据权利要求1所述清管器速度采集装置，其特征在于，所述液压泵为齿轮泵或者径向柱塞泵，液压泵数量为2～6个。

5.根据权利要求1所述清管器速度采集装置，其特征在于，所述液压马达为径向柱塞马达或者齿轮马达。