CN106287108A - 一种组合式调速清管器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组合式调速清管器，用于管道清管作业。其技术方案：筒体前端安装前端盖后端安装后端盖，筒体两端设置皮碗；液压泵输入轴安装滚轮，两个液压泵之间设置支撑弹簧；液压泵设置在后端盖外侧；后端盖外侧安装油箱内侧安装刹车油缸；前端盖内侧安装旁通阀外侧设置旁通油缸；旁通油缸的活塞杆连接到旁通阀的阀芯；连杆B一端铰接到刹车片上另一端铰接到筒体上，连杆C一端铰接到刹车片上另一端铰接到活塞杆上；液压泵吸油口连接到油箱出油口连接节流阀，节流阀回油口连接油箱，节流阀前端与旁通油缸和刹车油缸连接。本发明所述清管器速度控制器无电器元件，安全可靠；采用旁通阀调速结合刹车片调速的组合方案，控制效果更好。

Description

一种组合式调速清管器
技术领域
本发明涉及一种组合式调速清管器，用于管道清管作业。
背景技术
在对油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5 m/s；电磁超声检测设备则要求其运行速度低于2 m/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，直接使用常规清管器不能够满足速度控制要求。
现有油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。
主动控制采用旁通阀控制方式，其技术方案为：用里程轮采集清管器速度或者用加速度传感器获得清管器速度；电控系统对信号处理；通过电机来调整泄流阀的开启程度；再通过泄流阀开度调节清管器前后压差，调整清管器推动力，从而控制清管器运行速度。
被动控制方式是通过调节清管作业中入口端和出口端的介质压力和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，造成清管器和管道损伤等问题。
专利CN201410219086.7公布了一种自动调速清管器，该方案采用半交叉皮带传动，在管道内复杂工况下皮带容易跑偏和打滑，并且该方案速度采集轮通过弹簧拉力和支撑杆实现，总体布局长度较长，难以满足清管器通过管道弯管部分要求。
专利CN201410225525.5公布了一种清管器速度采集装置，该方案采用速度采集轮驱动液压泵的方式，用拉伸弹簧和撑杆将速度采集轮压紧在管道内壁。因此该方案应用在清管器上，清管器整体长度会相对较长，不利于装置通过弯管。
专利CN 201410708220.X公布了一种带液压系统的清管器速度控制器，该方案将清管器速度通过液压系统转化为中心质量块的转动，质量块转动产生的离心力对刹车片产生挤压力。该方案结构复杂，可行性较低。
专利CN 201610134623.7公布了一种旋转式旁通阀调速清管器，该方案速度采集轮采用径向布置，通过管道三通部位容易卡死。
专利CN 201610015859.9公布了一种清管器液控刹车装置，该方案通过液压系统采集清管器运行速度，并差生一个与速度相关的控制阻力。专利CN 201610013135.0公布了一种清管器刹车装置，该方案采用液压系统采集清管器运行速度，并通过质量块转动产生控制力。上述两种方案中，刹车片持续与管道摩擦，并且与常规清管器器串联使用，增加了整套设备复杂程度。
专利CN 201610013358.7公布了一种旁通阀式调速清管器，该方案速度采集轮设置在清管器中间，轴向滑动旁通阀设置在筒体中间位置，布局上使得中间节流阀过小；同时径向布置的速度采集轮在三通部位容易卡死。
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。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，目前国内油气管道清管仍然以被动控制方式为主。因此，研制适用工况更广自动调速清管器具有重要意义和使用前景。
发明内容
本发明的目的：为了克服现有清管器旁通阀泄流控制方式的缺点，并克服现有调速清管器管道内通过性不强的缺点，特提供一种组合式调速清管器。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种组合式调速清管器，包括滚轮、液压泵、油箱、后端盖、皮碗、刹车油缸、筒体、杆套、旁通阀、前端盖、旁通油缸、连杆B、刹车片、连杆C、单向阀、节流阀，其特征在于：筒体前端安装前端盖后端安装后端盖，筒体两端设置皮碗；筒体后端的皮碗设置轴向过流孔或者后端盖设置轴向过流孔；液压泵输入轴安装滚轮，两个液压泵之间设置支撑弹簧；液压泵设置在后端盖外侧，液压泵连接到后端盖上或者连接到筒体上；后端盖外侧安装油箱，后端盖内侧安装刹车油缸；前端盖中间设置通孔，前端盖内侧安装旁通阀，前端盖外侧设置旁通油缸；旁通油缸的活塞杆连接到旁通阀的阀芯；刹车片设置在筒体两端的皮碗之间，连杆B一端铰接到刹车片上另一端铰接到筒体上，连杆C一端铰接到刹车片上另一端穿过筒体的槽型孔并铰接到杆套上，所述杆套安装到刹车油缸的活塞杆上；液压泵吸油口连接到油箱，液压泵出油口连接到节流阀，节流阀回油口连接到油箱，节流阀前端与旁通油缸和刹车油缸连接。
包括连接环，其特征在于：连接环设置在前端盖外侧；连接环安装到前端盖上或者安装到前端盖对应的皮碗外侧挡板上。包括连杆A，其特征在于：连杆A一端连接液压泵，另一端铰接到后端盖上或筒体上。
所述旁通阀包括阀盖、阀座和阀芯；所述阀座整体为圆筒形并在中间部位设置槽型孔，阀座安装到前端盖上；阀座内设置阀芯，所述阀芯整体为圆筒形；阀座端部安装阀盖，所述阀盖和阀芯之间设置压缩弹簧。
包括套筒，其特征在于：所述套筒整体为圆筒形，套筒与刹车油缸的活塞杆端部螺纹连接；所述阀盖外端设置为圆筒形，套筒与阀盖的端部圆筒配合；更为优化的，套筒与阀盖之间设置压缩弹簧。
所述刹车油缸包括刹车缸体、刹车活塞和刹车活塞杆，刹车缸体安装到后端盖中间位置，刹车缸体内安装刹车活塞，刹车活塞连接刹车活塞杆；刹车活塞杆伸出刹车油缸并安装杆套。
所述刹车片为雪橇形，刹车片翘起部分靠近前端盖。
所述旁通油缸包括旁通活塞杆、旁通活塞、旁通缸体和旁通端盖；旁通端盖整体为圆盘形，旁通端盖设置过流孔，旁通端盖安装到前端盖外侧圆筒内；旁通缸体为圆筒形并安装到旁通端盖中间位置；旁通活塞设置在旁通缸体内，旁通活塞连接旁通活塞杆，旁通活塞杆伸出旁通缸体并与旁通阀的阀芯连接，旁通活塞杆顶在阀芯端部。
所述油箱包括油箱筒、浮动盖和外端盖；油箱筒整体为带底座的圆筒形，油箱筒安装到后端盖外侧；油箱筒内设置浮动盖，所述浮动盖整体为圆盘形并与油箱筒之间设置密封，浮动盖和油箱筒之间储存液压油；油箱筒外端安装外端盖，外端盖和浮动盖之间设置压缩弹簧。
包括弹簧压盖，其特征在于：外端盖在压缩弹簧安装位置设置圆孔，弹簧压盖安装到外端盖外侧圆孔对应位置，压缩弹簧顶在弹簧压盖和浮动盖之间。
本发明具有的有益效果是：（1）本发明所述旋转式旁通阀调速清管器无电器元件，安全可靠，不需要通过蓄电池存储能量，可以用于长距管道清管；（2）可以携带管道检测设备，完成管道检测和清管的工作；（3）可以应用于气体管道和液体管道；（4）节流阀部分设置在清管器内部，节流阀具有足够空间，可以增大节流阀整体尺寸，降低卡堵风险；（5）滚轮设置在整个装置的后端，滚轮的连杆倾斜布置，这样整个装置在管道内通过性强，在管道三通部位、弯管部位不易卡死；（6）采用旁通阀调速结合刹车片调速的组合方案，控制效果更好。
附图说明
图1为本发明的结构简图。
图2为本发明的液压系统原理图。
图中：1.滚轮；2.液压泵；3.支撑弹簧；4.连杆A；5.油箱；6.后端盖；7.皮碗；8.刹车油缸；9.刹车缸体；10.刹车活塞；11.刹车活塞杆；12.筒体；13.杆套；14.套筒；15.旁通阀；16.阀盖；17.阀座；18.阀芯；19.弹簧座；20.前端盖；21.圆筒；22.旁通油缸；23.旁通活塞杆；24.旁通活塞；25.旁通缸体；26.旁通端盖；27.连接环；28.前挡板；29.压缩弹簧A；30.连杆B；31.刹车片；32.连杆C；33.油箱筒；34.浮动盖；35.外端盖；36.压缩弹簧B；37.弹簧压盖；38.单向阀；39.节流阀。
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对本发明作以下描述。上、下、左、右等位置关系是依据说明书附图1的布局方向来确定的。
筒体12前端安装前端盖20并用螺栓连接，筒体12后端安装后端盖6并用螺栓连接。筒体12后端设置皮碗7并用后端盖6压紧，筒体12后端皮碗7设置轴向通孔用于安装液压管线；同时，筒体12后端皮碗7的轴向通孔将清管器后端介质和旁通阀15连通。前端盖20外安装皮碗7并用前挡板28压紧，螺栓连接前挡板28和前端盖20。前挡板28外端安装连接环27，所述连接环27用于安装挂钩，用挂钩勾住所述连接环27，方便将清管器从收球筒内取出。
两个液压泵2相对布置，液压泵2输入轴穿过液压泵2壳体从两边伸出，所述液压泵2输入轴两端安装滚轮1。两个液压泵2之间设置支撑弹簧3，所述支撑弹簧3将滚轮1压紧在管道内壁。连杆A4一端铰接到液压泵2壳体上，另一端铰接到后端盖6上。
后端盖6外侧安装油箱5，内侧安装刹车油缸8。前端盖20中间位置设置通孔，前端盖20内侧安装旁通阀15，前端盖20外侧设置圆筒21，所述圆筒21内安装旁通油缸22。旁通油缸22的活塞杆连接到旁通阀15的阀芯18，刹车油缸8的活塞杆连接到旁通阀15的阀盖16上。
所述旁通阀15包括阀盖16、阀座17和阀芯18，所述阀座17整体为圆筒形并在中间部位设置槽型孔，阀座17安装到前端盖20上并用螺栓固定，阀座17内设置阀芯18，所述阀芯18整体为带有底座的圆筒形，阀芯18底座设置通气孔。阀座17端部安装阀盖16，所述阀盖16和阀芯18之间设置压缩弹簧A29；更为优化的，阀芯18中间安装弹簧座19，压缩弹簧一端套在所述弹簧座19上。阀盖16外端设置为圆筒形，刹车油缸8的活塞杆连接到阀盖16所述端部圆筒内；更为优化的，刹车油缸8的活塞杆端部连接套筒14，所述套筒14与阀盖16的端部圆筒连接。
所述刹车油缸8包括刹车缸体9、刹车活塞10和刹车活塞杆11，刹车缸体9安装到后端盖6中间位置并用螺栓连接，刹车缸体9内安装刹车活塞10，刹车活塞10连接刹车活塞杆11。刹车活塞杆11伸出刹车油缸8并安装杆套13。
刹车片31为雪橇形，所述刹车片31翘起部分靠近前端盖20。刹车片31设置在筒体12两边的皮碗7之间，连杆B30一端铰接到刹车片31中间位置另一端铰接到筒体12上，连杆C32一端铰接到刹车片31中间位置另一端穿过筒体12的槽型孔并铰接到杆套13上，所述杆套13安装到刹车油缸8的刹车活塞杆11上。
所述旁通油缸22包括旁通活塞杆23、旁通活塞24、旁通缸体25和旁通端盖26，旁通端盖26整体为圆盘形，旁通端盖26设置过流孔，旁通端盖26安装到前端盖20外侧圆筒21内，用前挡板28轴向固定旁通端盖26。旁通缸体25为圆筒形并安装到旁通端盖26中间位置，用焊接方式固定。旁通活塞24设置在旁通缸体25内，旁通活塞24连接旁通活塞杆23，旁通活塞杆23伸出旁通缸体25并与旁通阀15的阀芯18连接，旁通活塞杆23顶在旁通阀15的阀芯18外端。
所述油箱5包括油箱筒33、浮动盖34和外端盖35。油箱筒33整体为带底座的圆筒形，油箱筒33安装到后端盖6外侧中间位置并用螺栓连接。油箱筒33内设置浮动盖34，浮动盖34整体为圆盘形并与油箱筒33之间设置密封圈，浮动盖34和油箱筒33之间储存液压油。浮动盖34在管道内压作用下可以在油箱筒33内滑动，防止油箱筒33因为管道内介质压力而变形，同时浮动盖34轴向滑动可以补偿液压系统的液压油泄漏。油箱筒33外端安装外端盖35并用螺栓连接，外端盖35和浮动盖34之间设置压缩弹簧B36。更为优化的，外端盖35在压缩弹簧B36安装位置设置圆孔，弹簧压盖37安装到外端盖35外侧圆孔对应位置，压缩弹簧顶在弹簧压盖37和浮动盖34之间。
液压泵2吸油口连接到油箱5，液压泵2出油口连接到节流阀39，节流阀39回油口连接到油箱5，节流阀39前端与旁通油缸22和刹车油缸8连接。更为优化的，液压泵2出口位置设置单向阀38。
本发明的工作原理是：滚轮1通过支撑弹簧3压紧在管道内壁，清管器在前后介质压差推动下在管道内运行，滚轮1驱动液压泵2工作，液压泵2输出的高压油液经过节流阀39流回油箱5，节流阀39前端压力传递到旁通油缸22和刹车油缸8。
刹车油缸8产生的推力通过刹车活塞10、刹车活塞杆11、杆套13和连杆C32传递到刹车片31上，刹车片31压紧在管道内壁。清管器运行速度提升则节流阀39流量增加，节流阀39产生的节流压力增加，刹车片31与管道之间的压紧力增加，产生的刹车力增加。同理，当清管器运行速度降低，刹车片31产生的刹车力降低。这样，清管器运行速度会更加平稳。
旁通油缸22产生的推力通过旁通活塞24、旁通活塞杆23，作用到阀芯18，阀芯18的压缩弹簧A29的弹簧力与旁通油缸22推力平衡。当清管器运行速度提升则节流阀39流量增加，节流阀39产生的节流压力增加，旁通油缸22推动阀芯18往左滑动，阀座17的节流口开度增加，节流阀39节流效应降低。同理，当清管器速度降低，节流阀39开度降低，节流阀39的节流效应增强。这样，清管器运行速度会更加平稳。

Claims (10)

1.一种组合式调速清管器，包括滚轮、液压泵、油箱、后端盖、皮碗、刹车油缸、筒体、杆套、旁通阀、前端盖、旁通油缸、连杆B、刹车片、连杆C、单向阀、节流阀，其特征在于：
筒体前端安装前端盖后端安装后端盖，筒体两端设置皮碗；筒体后端的皮碗设置轴向过流孔或者后端盖设置轴向过流孔；液压泵输入轴安装滚轮，两个液压泵之间设置支撑弹簧；液压泵设置在后端盖外侧，液压泵连接到后端盖上或者连接到筒体上；
后端盖外侧安装油箱，后端盖内侧安装刹车油缸；前端盖中间设置通孔，前端盖内侧安装旁通阀，前端盖外侧设置旁通油缸；旁通油缸的活塞杆连接到旁通阀的阀芯；
刹车片设置在筒体两端的皮碗之间，连杆B一端铰接到刹车片上另一端铰接到筒体上，连杆C一端铰接到刹车片上另一端穿过筒体的槽型孔并铰接到杆套上，所述杆套安装到刹车油缸的活塞杆上；
液压泵吸油口连接到油箱，液压泵出油口连接到节流阀，节流阀回油口连接到油箱，节流阀前端与旁通油缸和刹车油缸连接。
2.根据权利要求1所述一种组合式调速清管器，包括连接环，其特征在于：连接环设置在前端盖外侧；连接环安装到前端盖上或者安装到前端盖对应的皮碗外侧挡板上。
3.根据权利要求1所述一种组合式调速清管器，包括连杆A，其特征在于：连杆A一端连接液压泵，另一端铰接到后端盖上或筒体上。
4.根据权利要求1所述一种组合式调速清管器，其特征在于：所述旁通阀包括阀盖、阀座和阀芯；所述阀座整体为圆筒形并在中间部位设置槽型孔，阀座安装到前端盖上；阀座内设置阀芯，所述阀芯整体为圆筒形；阀座端部安装阀盖，所述阀盖和阀芯之间设置压缩弹簧。
5.根据权利要求4所述一种组合式调速清管器，包括套筒，其特征在于：所述套筒整体为圆筒形，套筒与刹车油缸的活塞杆端部螺纹连接；所述阀盖外端设置为圆筒形，套筒与阀盖的端部圆筒配合；更为优化的，套筒与阀盖之间设置压缩弹簧。
6.根据权利要求1所述一种组合式调速清管器，其特征在于：所述刹车油缸包括刹车缸体、刹车活塞和刹车活塞杆，刹车缸体安装到后端盖中间位置，刹车缸体内安装刹车活塞，刹车活塞连接刹车活塞杆；刹车活塞杆伸出刹车油缸并安装杆套。
7.根据权利要求1所述一种组合式调速清管器，其特征在于：所述刹车片为雪橇形，刹车片翘起部分靠近前端盖。
8.根据权利要求1所述一种组合式调速清管器，其特征在于：所述旁通油缸包括旁通活塞杆、旁通活塞、旁通缸体和旁通端盖；旁通端盖整体为圆盘形，旁通端盖设置过流孔，旁通端盖安装到前端盖外侧圆筒内；旁通缸体为圆筒形并安装到旁通端盖中间位置；旁通活塞设置在旁通缸体内，旁通活塞连接旁通活塞杆，旁通活塞杆伸出旁通缸体并与旁通阀的阀芯连接，旁通活塞杆顶在阀芯端部。
9.根据权利要求1所述一种组合式调速清管器，其特征在于：所述油箱包括油箱筒、浮动盖和外端盖；油箱筒整体为带底座的圆筒形，油箱筒安装到后端盖外侧；油箱筒内设置浮动盖，所述浮动盖整体为圆盘形并与油箱筒之间设置密封，浮动盖和油箱筒之间储存液压油；油箱筒外端安装外端盖，外端盖和浮动盖之间设置压缩弹簧。
10.根据权利要求9所述一种组合式调速清管器，包括弹簧压盖，其特征在于：外端盖在压缩弹簧安装位置设置圆孔，弹簧压盖安装到外端盖外侧圆孔对应位置，压缩弹簧顶在弹簧压盖和浮动盖之间。
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