CN106641575B

CN106641575B - 一种旁通阀式自动调速清管器

Info

Publication number: CN106641575B
Application number: CN201611010353.5A
Authority: CN
Inventors: 梁政; 何虹钢; 张梁
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2016-11-19
Filing date: 2016-11-19
Publication date: 2018-04-27
Anticipated expiration: 2036-11-19
Also published as: CN106641575A

Abstract

本发明涉及一种旁通阀式自动调速清管器，用于管道清管作业，克服现有调速清管器管道内通过性不强的缺点。其技术方案：液压泵两边安装滚轮，两个液压泵之间设置支撑弹簧，筒体两边安装前端盖和后端盖并安装皮碗，液压泵通过连杆安装到清管器后端，液压马达通过心轴带动质量块转动，质量块通过连杆与滑套连接，滑套安装到中心筒的槽型孔位置，中心筒安装到前端盖上。本发明所述清管器速度控制器无电器元件，安全可靠；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。

Description

一种旁通阀式自动调速清管器

技术领域

本发明涉及一种旁通阀式自动调速清管器，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，特提供一种旁通阀式自动调速清管器。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种旁通阀式自动调速清管器，包括滚轮、液压泵、油箱、液压马达、连杆B、质量块、连杆C、筒体、滑套、中心筒、皮碗、前端盖、心轴、后端盖、其特征在于：筒体一端安装前端盖另一端安装后端盖，筒体两端设置皮碗；后端盖外侧中心位置安装液压马达，后端盖中心位置安装心轴，心轴与液压马达的输出轴连接；后端盖外侧设置油箱，所述油箱通过支架固定到后端盖上；靠近后端盖的皮碗设置过流孔并且筒体中间设置过流孔，或者后端盖设置过流孔；液压泵设置在后端盖外侧，液压泵输入轴穿过液压泵壳体从两边伸出，所述液压泵输入轴两端安装滚轮；两个液压泵之间设置支撑弹簧；液压泵吸油口连接到油箱，液压泵出油口连接到液压马达进油口，液压马达出油口连接到油箱；中心筒整体为圆筒形并在中间位置设置槽形孔，中心筒安装到前端盖中心孔内；中心筒中间位置安装滑套；中心筒位于筒体内的端部和滑套之间设置压缩弹簧；质量块设置在筒体内，至少两个质量块对称布置，连杆B一端铰接到质量块另一端铰接到心轴，连杆C一端铰接到质量块另一端铰接到滑套上。

包括封头和轴承座，其特征在于：封头设置在中心筒位于筒体内的端部，滑套和所述封头之间设置压缩弹簧；滑套和压缩弹簧之间设置轴承座，所述轴承座与滑套之间设置推力轴承。

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。

所包括连接环，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。

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。

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3为本发明所述油箱结构简图。

图中：1.滚轮；2.液压泵；3.支撑弹簧；4.连杆A；5.油箱；6.支架；7.液压马达；8.压盖；9.连杆B；10.质量块；11.连杆C；12.筒体；13.滑套；14.中心筒；15.皮碗；16.前挡板；17.前端盖；18.连接环；19.轴承座；20.压缩弹簧A；21.封头；22.心轴；23.后端盖；24.后挡板；25.单向阀；26.油箱筒；27.外端盖；28.浮动盖；29.压缩弹簧B；30.弹簧压盖。

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12一端安装前端盖17另一端安装后端盖23并采用螺栓连接，后端盖23外安装皮碗15并用后挡板24固定，螺栓连接后挡板24和后端盖23。前端盖17外安装皮碗15并用前挡板16固定，前挡板16和前端盖17之间用螺栓连接。后端盖23设置过流孔。前端盖17端部安装连接环18，所述连接环18用于安装挂钩，用挂钩勾住连接环18，方便将整个装置从收球筒内拖出。后端盖23外侧中心位置安装液压马达7，后端盖23中心位置安装心轴22，所述心轴22与液压马达7的输出轴连接，心轴22与后端盖23之间设置轴承。心轴22一端设置台阶另一端设置外螺纹，压盖8通过心轴22所述外螺纹固定到心轴22上，压盖8和心轴22的台阶将心轴22轴向固定在后端盖23中心位置。后端盖23外侧设置油箱5，所述油箱5通过支架6固定到后端盖23上。

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，另一端铰接到后挡板24上。液压泵2吸油口连接到油箱5，所述油箱5为密封型油箱。液压泵2出油口连接到液压马达7进油口，液压马达7出油口连接到油箱5，液压泵2和液压马达7之间设置单向阀25。

中心筒14整体为圆筒形并在中间位置设置槽形孔，中心筒14安装到前端盖17中心孔内，中心筒14与前端盖17之间设置密封圈，中心筒14与前端盖17之间用螺钉固定。中心筒14中间位置安装滑套13，所述滑套13沿着中心筒14轴向滑动可以改变中心筒14中间位置的槽型孔的开度。中心筒14端部安装封头21，滑套13和所述封头21之间设置压缩弹簧A20。更为优化的，滑套13和压缩弹簧A20之间设置轴承座19，所述轴承座19与滑套13之间设置推力轴承。

质量块10设置在筒体12内，两个质量块10对称布置，连杆B9一端铰接到质量块10另一端铰接到心轴22，连杆C11一端铰接到质量块10另一端铰接到滑套13上。

所述油箱5包括油箱筒26、外端盖27和浮动盖28。油箱筒26整体为带底座的圆筒形，油箱筒26安装到后端盖6外侧中间位置并用螺栓连接。油箱筒26内设置浮动盖28，浮动盖28整体为圆盘形并与油箱筒26之间设置密封圈，浮动盖28和油箱筒26之间储存液压油。浮动盖28在管道内压作用下可以在油箱筒26内滑动，防止油箱筒26因为管道内介质压力而变形，同时浮动盖28轴向滑动可以补偿液压系统的液压油泄漏。油箱筒26外端安装外端盖27并用螺栓连接，外端盖27和浮动盖28之间设置压缩弹簧B29。更为优化的，外端盖27在压缩弹簧B29安装位置设置圆孔，弹簧压盖30安装到外端盖27外侧圆孔对应位置，压缩弹簧B29顶在弹簧压盖30和浮动盖28之间。

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输出的高压油液驱动液压马达7转动，液压马达7转动通过心轴22、连杆B9和连杆C11带动质量块10转动。质量块10转动速度与清管器运行速度成正比，质量块10转动产生的离心力通过连杆C11和滑套13与压缩弹簧A20的弹性力平衡。

清管器运行速度提升则质量块10产生离心力增加，滑套13相对中心筒14往左滑动，中心筒14的槽型孔开度增加，从而中心筒14的槽型孔产生的节流压差降低。同理，当清管器速度降低，滑套13相对于中心筒14往右移，中心筒14的槽型孔的节流效应增加。这样，清管器运行速度会更加平稳。

Claims

1.一种旁通阀式自动调速清管器，包括滚轮、液压泵、油箱、液压马达、连杆B、质量块、连杆C、筒体、滑套、中心筒、皮碗、前端盖、心轴、后端盖、其特征在于：筒体一端安装前端盖另一端安装后端盖，筒体两端设置皮碗；后端盖外侧中心位置安装液压马达，后端盖中心位置安装心轴，心轴与液压马达的输出轴连接；后端盖外侧设置油箱，所述油箱通过支架固定到后端盖上；靠近后端盖的皮碗设置过流孔并且筒体中间设置过流孔，或者后端盖设置过流孔；液压泵设置在后端盖外侧，液压泵输入轴穿过液压泵壳体从两边伸出，所述液压泵输入轴两端安装滚轮；两个液压泵之间设置支撑弹簧；液压泵吸油口连接到油箱，液压泵出油口连接到液压马达进油口，液压马达出油口连接到油箱；中心筒整体为圆筒形并在中间位置设置槽形孔，中心筒安装到前端盖中心孔内；中心筒中间位置安装滑套；中心筒位于筒体内的端部和滑套之间设置压缩弹簧；质量块设置在筒体内，至少两个质量块对称布置，连杆B一端铰接到质量块另一端铰接到心轴，连杆C一端铰接到质量块另一端铰接到滑套上。

2.根据权利要求1所述一种旁通阀式自动调速清管器，包括封头和轴承座，其特征在于：封头设置在中心筒位于筒体内的端部，滑套和所述压缩弹簧之间设置轴承座，所述轴承座与滑套之间设置推力轴承。

3.根据权利要求1所述一种旁通阀式自动调速清管器，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。

4.根据权利要求3所述一种旁通阀式自动调速清管器，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。

5.根据权利要求1所述一种旁通阀式自动调速清管器，所包括连接环，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。