CN106238421A - 水汽转换自动解卡式管道清管器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于管道系统清管技术领域，具体地，涉及一种水汽转换自动解卡式管道清管器。水汽转换自动解卡式管道清管器，沿水汽转换自动解卡式管道清管器前进方向，扶正装置、垫圈、清管器主轴由前向后沿同一轴线依次固定设置；清管器主轴为水汽转换自动解卡式管道清管器主体，水汽转换自动解卡式管道清管器卡堵后会导致整体倾斜，可通过位于扶正装置外侧气囊的充气膨胀过程使其扶正，最终完成自动解卡。相对于现有技术，本发明的清管器卡堵处理无需人为干预，控制模块可根据皮碗压力传感器传输的数据判断清管器状态，在确定清管器卡堵后自动实施解卡操作；清管器解卡后可继续完成清洗任务，且不会对管道本身造成任何伤害。
Description
技术领域
本发明属于管道系统清管技术领域，具体地，涉及一种水汽转换自动解卡式管道清管器。
背景技术
清管器是清理管道的有效工具之一，适用于清洗各种管道，且对管道无腐蚀，相对于化学冲洗和高压水冲洗，具有独特的优势。然而清管器的使用带来了一些问题，其中最容易发生的故障是清管器卡堵。清管器卡堵后定位难度较大，割管或换管将造成巨大的损失，如何处理清管器卡堵故障是需要重点探索的课题。
现有的清管器防卡堵技术，主要集中在清管器的反向回收、迎面突击以及自毁三方面。反向回收法一般只适用于管道结构不复杂且较短的管线，且需要配置牵引绳或其他夹持装置。正面突击的方法一般包括尖状物破碎法或高压射流法。但尖状物破碎法极易对管道变形凸起的位置产生伤害，从而导致管道泄漏；高压射流法需要特定的施工设备，只能清理长度较短的管道，且不适合某些特定施工场合。自毁的方式虽可以确保管道解卡后流体正常流通，但无法继续进行清管工作。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种水汽转换自动解卡式管道清管器，该装置能够在控制模块作用下判断清管器状态，通过电磁加热器对气囊中液态水进行加热，使之转换为水蒸汽后实现气囊的膨胀，最终实现清管器卡堵后的自动解卡。该过程不会对管道造成任何伤害，同时能保证清管工作的继续进行，能完成对短型、长型及复杂结构管道的清洗，实现多种管道工况下的清理作业，并能实现多次解卡。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
水汽转换自动解卡式管道清管器，包括：扶正装置、垫圈、清管器主轴；沿水汽转换自动解卡式管道清管器前进方向，扶正装置通过垫圈固定于清管器主轴上，扶正装置、垫圈、清管器主轴由前向后沿同一轴线依次固定设置；清管器主轴为水汽转换自动解卡式管道清管器主体，水汽转换自动解卡式管道清管器卡堵后会导致整体倾斜，可通过位于扶正装置外侧气囊的充气膨胀过程使其扶正，最终完成自动解卡。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、清管器卡堵处理无需人为干预，控制模块可根据皮碗压力传感器传输的数据判断清管器状态，在确定清管器卡堵后自动实施解卡操作；清管器解卡后可继续完成清洗任务，且不会对管道本身造成任何伤害。
2、清管器解卡之后，控制模块可控制无线发电装置停止发电，继而使电磁加热器停止加热，最终使水蒸汽转化为液态水，气囊恢复原始非解卡状态，既不会影响清管器的继续运行，又可以在再次发生卡堵时重复解卡工作，实现多次解卡。
3、解卡过程中控制模块可根据清管器卡堵程度的不同，控制无线发电装置的工作时间，进而控制液态水转化为水蒸汽的量，实现对气囊的体积膨胀量的控制。因此，该清管器能完成对短型、长型及复杂结构的管道的清洗，实现多种管道工况下的清理作业。
附图说明
图1是正常清管作业中的水汽转换自动解卡式管道清管器剖视示意图；
图2是正常清管作业中的水汽转换自动解卡式管道清管器扶正装置正视示意图；
图3是正常清管作业中的水汽转换自动解卡式管道清管器扶正装置侧视示意图；
图4是正常清管作业中的水汽转换自动解卡式管道清管器扶正装置剖向示意图；
图5是解卡作业中的水汽转换自动解卡式管道清管器剖视示意图；
图6是解卡作业中的水汽转换自动解卡式管道清管器扶正装置正视示意图；
图7是解卡作业中的水汽转换自动解卡式管道清管器扶正装置侧视示意图；
图8是解卡作业中的水汽转换自动解卡式管道清管器扶正装置剖向示意图；
图9是控制模块示意图；
图中：1、扶正装置，2、垫圈，3、清管器主轴，4、环形空腔，5、气囊，6、气囊紧固螺栓，7、扶正轮辋，8、电磁加热器，9、支撑杆，10、绝热板，11、导线，12、控制模块，13、微控制单元，14、无线发电装置，15、皮碗，16、皮碗压板，17、皮碗压力传感器，18、清管器紧固螺栓，19、导线开关，20、绝热腔，21、紧固螺栓螺栓孔。
具体实施方式
如图1至图9所示，水汽转换自动解卡式管道清管器，包括：扶正装置1、垫圈2、清管器主轴3；沿水汽转换自动解卡式管道清管器前进方向，扶正装置1通过垫圈2固定于清管器主轴3上，扶正装置1、垫圈2、清管器主轴3由前向后沿同一轴线依次固定设置；清管器主轴3为水汽转换自动解卡式管道清管器主体，水汽转换自动解卡式管道清管器卡堵后会导致整体倾斜，可通过位于扶正装置1外侧气囊5的充气膨胀过程使其扶正，最终完成自动解卡。
如图1、图5所示，清管器主轴3为空腔式结构，清管器主轴3外壁上固定设置四个皮碗15，每两个皮碗15为一组，共有两组，第一组皮碗15套在清管器主轴3的前端，第二组皮碗15套在清管器主轴3的尾端；皮碗15外径相对于待清洗管道内径有一定过盈量，一般为2％-5％，以实现清管器与管壁之间的密封，对管道内积液和固体杂质进行推送清扫；皮碗压板16设置在清管器主轴3的外壁上，位于皮碗15之后，通过清管器紧固螺栓18固定，以对皮碗15进行支撑。
皮碗压力传感器17外围均匀分布于皮碗15外围，用于采集清管器运行过程中皮碗15的压力数据。
垫圈2由橡胶材料制成，用于支撑扶正装置1，缓冲扶正装置1对皮碗13的挤压作用。
扶正装置1包括扶正轮辋7、气囊5、控制模块12，其直径小于待清理管道直径，正常清管作业时不会影响清管器的运动；
扶正轮辋7为整体钢制结构，是扶正装置1装配和支撑的基础；
六个气囊5通过气囊紧固螺栓6固定于扶正轮辋7外壁一侧，并沿圆周均匀分布；每个气囊5内含有一定量的液态水，液态水受热后会转化为水蒸汽，从而使气囊5膨胀、体积增大；
扶正轮辋7外围有一环形空腔4；环形空腔4由绝热板10均匀分隔为六个绝热腔20，绝热腔20内设置电磁加热器8，电磁加热器8由支撑杆9嵌在相邻绝热板10之间，位置与气囊5一一对应；电磁加热器8两端均连有导线11，每根导线11上连有导线开关19；
控制模块12由扶正轮辋7固定于扶正装置1中心，与扶正装置1同轴；控制模块12，包括：微控制单元13、无线发电装置14；微控制单元13通过信号传输装置分别与皮碗压力传感器17、导线开关19相连，可接收皮碗压力传感器17传递的皮碗15压力数据，并根据该数据判断清管器是否卡堵，继而控制解卡操作的触发或停止；无线发电装置14受微控制单元13控制，工作状态下可作为电源提供电力；无线发电装置14通过导线11与电磁加热器8相连，微控制单元13若由皮碗压力传感器17传递的皮碗15压力数据判断清管器处于卡堵状态，则会控制无线发电装置14开始工作，同时令导线开关19闭合，无线发电装置14产生的电流通过导线11传递至电磁加热器8，使电磁加热器8处于通电状态，在电磁感应的作用下将电能转化为热能，并将热能传递至气囊5，为气囊5中的液态水加热，使之转化为水蒸汽，最终使气囊5膨胀。
本发明的工作原理如下：
水汽转换自动解卡式管道清管器在管道中推进时，会由于管道变形、过弯等原因出现卡堵，此时易导致清管器本体的倾斜，从而使某一位置处的皮碗15与管壁之间不再密封，该皮碗15上的皮碗压力传感器17继续向传递控制模块9传递皮碗15压力数据，但该数据值将会随之减小。基于皮碗15的压力数据信号，控制模块12中的微控制单元13就可以判断清管器卡堵状态及压力异常的皮碗15位置，进而定位压力异常皮碗15对应位置处电磁加热器8两端的导线11，然后就会向该导线11上的导线开关19及无线发电装置14传输充气信号。导线开关19收到充气信号后闭合，无线发电装置14收到充气信号后开始发电，工作压力异常皮碗15对应位置处电磁加热器8处于通电状态。电磁加热器8利用电磁感应原理将电能转换为热能，热能通过金属材质的扶正装置外壁4传递给气囊5中的液态水，液态水受热后汽化为水蒸汽，进而使气囊5膨胀。电磁加热器8两端的绝热板10起到阻止热能沿扶正装置外壁4传递的作用，以免压力正常皮碗15对应位置的气囊5受到影响。随着加热时间增长，液态水逐渐汽化，水蒸汽的量不断增加，气囊5逐渐膨胀，对倾斜的清管器有一定的牵引扶正作用。此后，随着输送介质的继续灌注，清管器背压持续增大，在气囊5的牵引扶正以及输送介质的推动双重作用下，倾斜的清管器逐渐恢复原位，原压力异常位置处的皮碗15与管壁恢复密封状态，同时，皮碗压力传感器17传递的皮碗15压力数据恢复正常。此后，背压继续增大，直到克服清管器运动阻力，实现其再启动。
清管器再启动之后，所有皮碗压力传感器17传递至控制模块12的皮碗15压力数据均为正常值，控制模块12中的微控制单元13就会分别向无线发电装置14及导线开关19传输放气控制信号。接收到放气控制信号后，无线发电装置14立即停止工作，导线开关19由闭合状态调整为打开状态，电磁加热器8停止加热，气囊5中的水蒸汽失去热源后逐渐冷却为液态水，膨胀的气囊5逐渐恢复原始未解卡状态，清管器恢复正常清管状态。当再次发生卡堵时，将重复上述过程。
Claims (8)
1.一种水汽转换自动解卡式管道清管器，包括：扶正装置、垫圈、清管器主轴；其特征在于：沿水汽转换自动解卡式管道清管器前进方向，扶正装置通过垫圈固定于清管器主轴上，扶正装置、垫圈、清管器主轴由前向后沿同一轴线依次固定设置；清管器主轴为水汽转换自动解卡式管道清管器主体，水汽转换自动解卡式管道清管器卡堵后会导致整体倾斜，可通过位于扶正装置外侧气囊的充气膨胀过程使其扶正，最终完成自动解卡。
2.根据权利要求1所述的水汽转换自动解卡式管道清管器，其特征在于：清管器主轴为空腔式结构，清管器主轴外壁上固定设置四个皮碗，每两个皮碗为一组，共有两组，第一组皮碗套在清管器主轴的前端，第二组皮碗套在清管器主轴的尾端；皮碗外径相对于待清洗管道内径有一定过盈量，为2％-5％；皮碗压板设置在清管器主轴的外壁上，位于皮碗之后，皮碗通过清管器紧固螺栓与皮碗压板固定。
3.根据权利要求1-2所述的水汽转换自动解卡式管道清管器，其特征在于：皮碗压力传感器外围均匀分布于皮碗外围，用于采集清管器运行过程中皮碗的压力数据。
4.根据权利要求1-3所述的水汽转换自动解卡式管道清管器，其特征在于：垫圈由橡胶材料制成。
5.根据权利要求1-4所述的水汽转换自动解卡式管道清管器，其特征在于：扶正装置包括扶正轮辋、气囊、控制模块，其直径小于待清理管道直径。
6.根据权利要求1-5所述的水汽转换自动解卡式管道清管器，其特征在于：扶正轮辋为整体钢制结构，六个气囊通过气囊紧固螺栓固定于扶正轮辋外壁一侧，并沿圆周均匀分布；每个气囊内含有一定量的液态水，液态水受热后会转化为水蒸汽，从而使气囊膨胀、体积增大。
7.根据权利要求1-6所述的水汽转换自动解卡式管道清管器，其特征在于：扶正轮辋外围有一环形空腔；环形空腔由绝热板均匀分隔为六个绝热腔，绝热腔内设置电磁加热器，电磁加热器由支撑杆嵌在相邻绝热板之间，位置与气囊一一对应；电磁加热器两端均连有导线，每根导线上连有导线开关。
8.根据权利要求1-7所述的水汽转换自动解卡式管道清管器，其特征在于：控制模块由扶正轮辋固定于扶正装置中心，与扶正装置同轴；控制模块，包括：微控制单元、无线发电装置；微控制单元通过信号传输装置分别与皮碗压力传感器、导线开关相连，可接收皮碗压力传感器传递的皮碗压力数据，并根据该数据判断清管器是否卡堵，继而控制解卡操作的触发或停止；无线发电装置受微控制单元控制，工作状态下可作为电源提供电力；无线发电装置通过导线与电磁加热器相连，微控制单元若由皮碗压力传感器传递的皮碗压力数据判断清管器处于卡堵状态，则会控制无线发电装置开始工作，同时令导线开关闭合，无线发电装置产生的电流通过导线传递至电磁加热器，使电磁加热器处于通电状态，在电磁感应的作用下将电能转化为热能，并将热能传递至气囊，为气囊中的液态水加热，使之转化为水蒸汽，最终使气囊膨胀。
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