CN105627031B - 一种清管器自动接收装置 - Google Patents

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Abstract

一种清管器自动接收装置，主要由清管器、主管、侧支管、收球筒以及常闭控制阀和常开控制阀等组成。其自动接收方法是：将清管器前后的压差引入控制总成，并利用活塞和齿轮齿条机构将其转化为阀球的转动，使清管器能通过阀球的中空通道进入收球筒，通过扭矩杆，卡位开关和杠杆机构联动可实现清管器自动接收。本发明具有体积小、结构紧凑、无需额外动力，安全可靠等优点。

Description

一种清管器自动接收装置
技术领域:
本发明公开一种清管器自动接收装置，特别是一种能够自动收取管道内运行的清管器的装置。
背景技术:
输送石油和天然气的管道运行时间长了之后，在管道内壁会有杂质和蜡的沉积，因此需要用清管器定期对管道的内壁进行清洗，保证管道畅通。传统清管作业中需要操作人员时刻坚守，判断当清管器即将到达管道终点时，进行流程切换，关闭正常流程，开启收球筒流程，从而将清管器捕获在收球筒体内。由于清管作业全过程需要人员值守，准确判断清管器到达的时刻，十分浪费时间和人工。一旦出现误判，将导致清管器出现卡堵。为了克服上述现有的清管器收发技术装置中存在的缺陷，本发明提出一种无需人工干预就能将清管器自动收回的装置。本发明通过将清管器前后差压作为动力源驱动气动阀开启或关闭，实现流程自动切换，保证清管器能自动进入收球筒。本发明具有体积小、结构紧凑、无需额外动力，安全可靠等优点。
发明内容：
本发明涉及一种清管器自动接收装置，主要包括主管、侧支管、收球筒以及常闭控制阀和常开控制阀；收球筒安装在主管末端，侧支管安装在收球筒上游的主管侧壁上；常开控制阀安装在侧支管上，常闭控制阀安装在侧支管和收球筒之间的主管上，侧支管上游的主管上布置有前引压孔和后引压孔，二者间距为清管器长度的1-2倍，前引压孔和后引压孔通过前、后引压管线分别和常闭控制阀及常开控制阀相连通；收球筒为钢制空腔，其上有压力表。
所述的常闭控制阀主要包括常闭控制总成和常闭执行总成；常闭执行总成由阀杆，密封胶圈，支撑轴承，阀球，阀座组成，阀杆上布有键槽，中部开有两个凹槽，其上有密封胶圈；阀杆下端与支撑轴承相连，支撑轴承下端固定在阀球上；阀球为表面光洁的不锈钢球体，中间开有直径和主管直径相同的通孔，阀球下端和另一支撑轴承相连，阀球被固定在阀座中并能保证良好的转动；阀座上部和两端均设有法兰盘，分别和常闭控制总成及主管相连接。
所述的常闭控制总成由动力总成、旋转总成、卡位开关以及外壳组成；动力总成和卡位开关各有两组，围绕旋转总成对称布置；动力总成主要包括气缸、弹簧、活塞以及活塞杆，弹簧两端分别固定在气缸底部和活塞底部，活塞杆一端固定在活塞顶部，另一端做成齿条状；旋转总成由齿轮、平键、扭矩杆以及阀杆组成，齿轮布置在常闭控制总成中部，并通过平键和阀杆相连,齿轮的齿和活塞杆的齿相互啮合；气缸的顶部和底部分别和前引压管线及后引压管线相连通。
所述的扭矩杆为表面光洁的圆柱体，位于齿轮上方，且与阀杆轴线垂直；扭矩杆两端各有一个卡位开关，卡位开关由基座，弹簧，开关销组成，基座为圆筒状，固定在外壳内壁上；开关销为圆筒形，外表面光洁，末端为斜面，开关销和基座通过弹簧相连；开关销正下方有顶杆，其为表面光洁的实心圆柱，顶杆下端和杠杆一端相连，杠杆支点固定在收球筒上，杠杆自由端位于收球筒内部，其上焊有方形铁片。
所述的常开控制阀与常闭控制阀结构基本一致，只是不具备扭矩杆、卡位开关和杠杆机构。
所述的前引压管线和后引压管线分别和前引压孔后引压孔相连。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)不需要额外的动力驱动，仅在气流的轴向推动力作用下即可运行，节省能源，使用方便，且避免了在运输易燃易爆气体时因电火花引起的爆炸；
(2)无需人工长时间的值守，节省了时间以及人力物力成本；
(3)装置组成简单，具有生产和运行成本低、操作方便等优点。
附图说明：
图1为本发明总体结构示意图；
图2为本发明常闭控制阀结构示意图；
图3为本发明常闭控制总成截面图；
图4为本发明卡位开关和扭矩杆工作示意图；
图5为本发明常开控制总成截面图；
图6为本发明清管器通过常闭控制阀过程示意图。
具体实施方式:
如图1所示，本发明涉及一种清管器自动接收装置，主要包括主管2、侧支管3、收球筒5以及常闭控制阀4和常开控制阀6，收球筒5安装在主管2末端，侧支管3安装在收球筒5上游的主管2的侧壁上，常开控制阀6安装在侧支管3上，常闭控制阀4安装在侧支管3和收球筒5之间的主管2上，侧支管3上游的主管2上布置有前引压孔7和后引压孔8，二者间距为清管器1长度的1-2倍，前引压孔7和后引压孔8通过前、后引压管线9、10分别和常闭控制阀4和常开控制阀6相连通；收球筒5为钢制空腔，其上有压力表11。
如图2所示，所述的常闭控制阀4主要包括常闭控制总成20和常闭执行总成37；常闭执行总成37由阀杆14，密封胶圈15，支撑轴承16，阀球17，阀座18组成，阀杆14上布置有键槽19，中部开有两个凹槽，其上有密封胶圈15；阀杆14的下端与支撑轴承16相连，支撑轴承16下端固定在阀球17上；阀球17为表面光洁的不锈钢球体，中间开有直径和主管2直径相同的通孔，阀球17下端和另一支撑轴承16相连，阀球17被固定在阀座18中并且能保证良好的转动；阀座18上部和两端均设有法兰盘，分别和常闭控制总成20及主管2相连接。
如图3所示，所述的常闭控制总成20由动力总成21，旋转总成22，卡位开关23及外壳24组成；其中，动力总成21和卡位开关23有两组，围绕旋转总成22对称布置；动力总成21主要包括气缸25，弹簧26，活塞27和活塞杆28，弹簧26两端分别固定在气缸25底部和活塞27底部，活塞杆28一端固定在活塞27顶部，另一端为齿条状；旋转总成22由齿轮12，平键13，扭矩杆29和阀杆14组成，齿轮12布置在常闭控制总成20中部，齿轮12的齿和活塞杆28的齿相互啮合，并通过平键13和阀杆14相连；气缸25的顶部和底部分别与前引压管线9及后引压管线10相连通。
如图4所示，所述的扭矩杆29为表面光洁的圆柱体，位于齿轮12上方，且与阀杆14轴线垂直；扭矩杆29两端各有一个卡位开关23，卡位开关23由基座30，弹簧31，开关销32组成，基座30为圆筒状，固定在外壳24内壁上；开关销32为圆筒形，外表面光洁，末端为斜面，开关销32和基座30通过弹簧31相连；开关销32正下方有顶杆33，其为表面光洁的实心圆柱，顶杆33下端和杠杆34一端相连，杠杆34支点35固定在收球筒5上，杠杆34自由端在收球筒5内部，其上焊有一个方形铁片36。
如图5所示，所述的常开控制阀6与常闭控制阀4结构基本一致，只是不具备扭矩杆29，卡位开关32和杠杆机构。
所述的前引压管线9和后引压管线10分别和前引压孔7及后引压孔8相连。
本发明工作原理说明如下：
如图1所示，在进行清管作业时，当清管器1到达前引压孔7之前，前、后引压孔7、8的压强近似相等，气缸25中活塞27两侧的压力近似相等，因此，活塞27在气缸25中保持不动，常闭控制阀4保持关闭状态，常开控制阀6保持开启状态；当清管器1到达前、后引压孔7、8之间时，前引压孔7处的压力大于后引压孔8处的压力，此压力差通过前、后引压管线9、10引入常闭控制总成20。
如图3所示，引入的压力差作用在常闭控制总成20的气缸25中活塞27的两侧，使活塞27与弹簧26一侧的压力大于与活塞杆28一侧的压力，此压力差将推动活塞27带动活塞杆28向外伸出，活塞杆28另一端的齿条将推动齿轮12旋转；齿轮12通过平键13带动与之同轴的阀杆14转动；为保证齿轮12及阀杆14的受力平衡，同时保证推动阀杆14的力矩足够大，本发明采用了双气缸25对称布置，齿轮12和齿条的齿数设计能保证阀杆14顺利转过90°。
如图4所示，齿轮12旋转的同时，也带动扭矩杆29转动90°；扭矩杆29在经过卡位开关23时，将开关销32压进基座30，使扭矩杆29顺利通过卡位开关23，之后，开关销32在弹簧31作用下向外弹出，卡位开关23恢复原态。
如图6所示，齿轮12通过平键13带动与之同轴的阀杆14转动，阀杆14带动下方的支撑轴承16和阀球17旋转90°，使原来保持常闭状态的常闭控制阀4打开，清管器1进入常闭执行总成37的内部腔体；此时，前、后引压孔7、8处压力又变为近似相等，活塞27两侧压力差消失，活塞27在弹簧26作用下有回缩趋势，但因扭矩杆29被卡位开关23卡住，所以常闭执行总成37无法恢复原态，保证清管器1顺利通过常闭执行总成37，最终进入收球筒5。
如图4所示，清管器1进入收球筒5后，在重力作用下沿抛物线运动，会碰到杠杆34一端的正方形铁片36，给铁片36一个向下的力，此力通过杠杆34转变成作用在顶杆33的向上的力，顶杆33向上推动开关销32向基座30内缩回，此时，扭矩杆29因没有卡位开关23的阻挡，会在气缸25弹簧26的作用下顺利通过定位开关并恢复原态，顶杆33和杠杆34也随之恢复原状，使被打开的常闭控制阀4重新关闭；使管道恢复到初始状态，完成清管器1的自动接收工作。
本发明在运行过程中可通过观察收球筒5的压力表11而得知管道和装置中的压力数值，便于调试控制。
可见，本发明结构简单，操作方便，安全高效。

Claims (2)

1.一种清管器自动接收装置，其特征在于：主要包括主管(2)、侧支管(3)、收球筒(5)以及常闭控制阀(4)和常开控制阀(6)，收球筒(5)安装在主管(2)末端，侧支管(3)安装在收球筒(5)上游的主管(2)的侧壁上，常开控制阀(6)安装在侧支管(3)上，常闭控制阀(4)安装在侧支管(3)和收球筒(5)之间的主管(2)上，侧支管(3)上游的主管(2)上布置有前引压孔(7)和后引压孔(8)，二者间距为清管器(1)长度的1-2倍，前引压孔(7)通过前引压管线(9)和常闭控制阀(4)及常开控制阀(6)相连通，后引压孔(8)通过后引压管线(9)和常闭控制阀(4)及常开控制阀(6)相连通，收球筒(5)为钢制空腔，其上有压力表(11)；
所述的常闭控制阀(4)主要包括常闭控制总成(20)和常闭执行总成(37)，常闭执行总成(37)由阀杆(14)、密封胶圈(15)、支撑轴承(16)、阀球(17)、阀座(18)组成，阀杆(14)上布置有键槽(19)，中部开有两个凹槽，其上有密封胶圈(15)，阀杆(14)的下端与支撑轴承(16)相连，支撑轴承(16)下端固定在阀球(17)上，阀球(17)为表面光洁的不锈钢球体，中间开有直径和主管(2)直径相同的通孔，阀球(17)下端和另一支撑轴承(16)相连，阀球(17)被固定在阀座(18)中并且能保证良好的转动，阀座(18)上部和两端均做有法兰盘，阀座(18)上部和常闭控制总成(20)相连接，阀座(18)两端和主管(2)相连接；
所述的常闭控制总成(20)由动力总成(21)、旋转总成(22)、卡位开关(23)和外壳(24)组成，其中，动力总成(21)和卡位开关(23)有两组，围绕旋转总成(22)对称布置，动力总成(21)主要包括气缸(25)、弹簧(26)、活塞(27)、活塞杆(28)，弹簧(26)两端分别固定在气缸(25)底部和活塞(27)底部，活塞杆(28)一端固定在活塞(27)顶部，另一端做成齿条状，旋转总成(22)由齿轮(12)、平键(13)、扭矩杆(29)和阀杆(14)组成，齿轮(12)布置在常闭控制总成(20)中部，齿轮(12)的齿和活塞杆(28)的齿相啮合，齿轮(12)通过平键(13)和阀杆(14)相连接，气缸(25)的底部与前引压管线(9)相连通，气缸(25)的顶部与后引压管线(10)相连通；
所述的扭矩杆(29)为表面光洁的圆柱体，位于齿轮(12)上方，且与阀杆(14)轴线垂直，扭矩杆(29)两端各有一个卡位开关(23)，卡位开关(23)由基座(30)、弹簧(31)、开关销(32)组成，基座(30)为圆筒状，固定在外壳(24)内壁上，开关销(32)为圆筒形，外表面光洁，末端为斜面，开关销(32)和基座(30)通过弹簧(31)相连，开关销(32)正下方有顶杆(33)，其为表面光洁的实心圆柱，顶杆(33)下端和杠杆(34)一端相连，杠杆(34)支点(35)固定在收球筒(5)上，杠杆(34)自由端在收球筒(5)内部，其上焊有一个方形铁片(36)。
2.根据权利要求1所述的一种清管器自动接收装置，其特征在于：所述的常开控制阀(6)与常闭控制阀(4)结构基本一致，只是不具备扭矩杆(29)，卡位开关(32)和杠杆机构。
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