CN107763001B - 一种用于清管器的双油缸液控旁通阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于清管器的双油缸液控旁通阀，用于管道清管作业，克服现有调速清管器的旁通阀动作不灵敏的缺点。其技术方案：旁通阀前端设置前油缸，旁通阀后端设置后油缸，旁通阀包括弹簧座、中心筒、阀芯，中心筒为圆筒形并设置过流孔，中心筒内安装阀芯和弹簧座，弹簧座和阀芯之间设置压缩弹簧；中心筒端部安装后油缸，后油缸的活塞杆与阀芯连接，前油缸的活塞杆与旁通阀内的弹簧座连接，前油缸内设置压缩弹簧。本发明所述一种用于清管器的双油缸液控旁通阀动作灵敏，应用于调速清管器具有更好的效果。

Description

一种用于清管器的双油缸液控旁通阀

技术领域

本发明涉及一种用于清管器的双油缸液控旁通阀，设置于旁通阀式调速清管器内，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。

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。

专利CN 201611011808.5公布了一种液控旁通阀式调速清管器，该方案采用油缸推动旁通阀的阀芯。正常工作情况下，所述专利的旁通阀处于半开状态，旁通阀内的弹簧处于一定压缩状态，清管器速度变化引起控制油缸压力变化从而克服弹簧推力实现阀芯动作。阀芯的灵敏度直接决定调速效果，由于阀芯内弹簧具有较大基础压缩量，对应的控制油缸缸径相对较大，阀芯动作延迟较为严重。

针对以上问题，研制更为灵敏的液控旁通阀，并且应用到主动控制的调速清管器内具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有清管器液控旁通阀动作不够灵敏的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于清管器的双油缸液控旁通阀，包括旁通阀、前油缸、后油缸，旁通阀前端设置前油缸，旁通阀后端设置后油缸，其特征在于：旁通阀包括弹簧座、中心筒、阀芯，中心筒整体为圆筒形并在中间位置设置过流孔，中心筒内安装阀芯，所述阀芯整体为带底座的圆筒形，阀芯底座中间位置设置通孔，阀芯底座四周设置通孔；中心筒端部安装后油缸，所述后油缸的活塞杆与阀芯连接；中心筒内靠近后油缸位置设置弹簧座，弹簧座和阀芯之间设置压缩弹簧；前油缸的活塞杆与旁通阀内的弹簧座连接，前油缸在其有杆腔内设置压缩弹簧。

包括中心筒，其特征在于：中心筒中间位置设置过流孔，所述过流孔靠近前端油缸部位最窄，过流孔靠近后端油缸部位最宽，过流孔中间部位宽度渐变过渡，可以是直线过渡，也可以是曲线过渡。

包括后油缸，其特征在于：所述后油缸包括后缸体、后活塞、后活塞杆、后底座；后底座中间位置设置圆孔，后底座安装到中心筒端部并用螺栓连接；后缸体为圆筒形并安装到后底座上，后活塞设置在后缸体内，后活塞连接后活塞杆，后活塞杆穿过后底座中心孔并伸入中心筒内，后活塞杆穿过弹簧座中心孔，后活塞杆与阀芯连接。

包括前油缸，其特征在于：所述前油缸包括前缸体、前活塞、前活塞杆、前底座；前缸体整体为圆筒形并安装在前底座上，前活塞设置在前缸体内并安装前活塞杆，前活塞杆穿过前底座向外伸出；前底座和前活塞之间设置压缩弹簧，前底座整体为圆盘形并在四周设置过流孔。

包括桥板和拉杆，其特征在于：桥板整体为圆盘形，桥板设置在前油缸的活塞杆端部；拉杆为细长杆，拉杆连接桥板和弹簧座。

包括隔套，其特征在于：所述隔套整体为圆筒形，并设置在前油缸和旁通阀之间。

本发明具有的有益效果是：（1）在后油缸调节旁通阀开度同时，前油缸与弹簧平衡并推动弹簧座向后油缸方向移动，旁通阀内的弹簧压缩量降低；这样旁通阀阀芯动作更加灵敏，与专利CN 201611011808.5所述方案相比具有显著进步。（2）旁通阀的过流孔宽度渐变，与常规槽孔相比，渐变孔在阀芯相同位移情况下，过流面积变化率显著提高，进一步提高了旁通阀的灵敏度。

附图说明

图1为本发明的一种实施方式对应的结构简图。

图2为本发明的结构简图。

图3为本发明所述中心筒的结构简图。

图4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；5.后端盖；6.后皮碗；7.油箱；8.后缸体；9.后活塞；10.后活塞杆；11.后底座；12.弹簧座；13.中心筒；14.拉杆；15.后弹簧；16.阀芯；17.筒体；18.前皮碗；19.隔套；20.前端盖；21.挡板；22.连接环；23.前缸体；24.前活塞；25.前活塞杆；26.前弹簧；27.前底座；28.桥板；29.支撑缸体；30.支撑活塞；31.支撑活塞杆；32.杆帽；33.支撑杆；34.前油缸；35.旁通阀；36.后油缸；37.支撑油缸；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1~4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17前端安装前端盖20并用螺栓连接，筒体17后端安装后端盖5并用螺栓连接。筒体17后端设置后皮碗6并用后端盖5压紧固定。前端盖20外安装前皮碗18并用挡板21固定，螺栓连接挡板21和前端盖20。挡板21外端安装连接环22，所述连接环22用于安装挂钩，用挂钩勾住所述连接环22，方便将清管器从收球筒内取出。

旁通阀35设置在筒体17内并安装到前端盖20中心位置，旁通阀35前端设置前油缸34，旁通阀35后端设置后油缸36。旁通阀35包括弹簧座12、中心筒13、阀芯16。中心筒13整体为圆筒形并在中间位置设置过流孔孔，中心筒13设置在筒体17内并安装到前端盖20中间位置，前端盖20中间位置设置通孔。中心筒13内安装阀芯16，所述阀芯16整体为带底座的圆筒形，阀芯16底座中间位置设置通孔，阀芯16底座四周设置通孔，阀芯16安装到中心筒13中间槽型孔位置。中心筒13内靠近后油缸36位置设置弹簧座12，弹簧座12和阀芯16之间设置后弹簧15，所述后弹簧15为压缩弹簧。中心筒13端部安装后油缸36，所述后油缸36的活塞杆与阀芯16连接。中心筒13中间位置设置过流孔，所述过流孔的宽度渐变，所述过流孔靠近前端油缸部位最窄，过流孔靠近后端油缸部位最宽，过流孔中间部位宽度渐变过渡，可以是直线过渡，也可以是曲线过渡。

前油缸34的活塞杆与旁通阀35内的弹簧座12连接，前油缸34端部设置桥板28，用拉杆14连接桥板28和弹簧座12，所述拉杆14穿过阀芯16。桥板28整体为圆盘形，桥板28设置在前油缸34的活塞杆端部；拉杆14为细长杆，拉杆14连接桥板28和弹簧座12。

所述后油缸36包括后缸体8、后活塞9、后活塞杆10、后底座11。后底座11中间位置设置圆孔，后底座11安装到中心筒13端部并用螺栓连接。后缸体8为圆筒形并安装到后底座11上，采用焊接方式固定。后活塞9设置在后缸体8内，后活塞9连接后活塞杆10，后活塞杆10穿过后底座11中心孔并伸入中心筒13内，后活塞杆10穿过弹簧座12中心孔，后活塞杆10与阀芯16连接并采用螺母固定。后底座11和后活塞杆10之间设置密封圈。

所述前油缸34包括前缸体23、前活塞24、前活塞杆25、前底座27。前缸体23整体为圆筒形并安装在前底座27上，前活塞24设置在前缸体23内并安装前活塞杆25，前活塞杆25穿过前底座27向外伸出。前底座27和前活塞24之间设置前弹簧26，所述前弹簧26为压缩弹簧，前底座27整体为圆盘形并在四周设置过流孔。前底座27和旁通阀35之间设置隔套19，所述隔套19整体为圆筒形，所述隔套19主要是为了增加旁通阀35和前油缸34之间的流通空间，使流道更加顺畅。

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4一端铰接到液压泵2壳体上，另一端铰接到后端盖5上。

后端盖5外侧中间位置设置支撑油缸37，所述支撑油缸37的活塞杆外端安装杆帽32，支撑杆33一端铰接到液压泵2壳体另一端铰接到杆帽32上。所述支撑油缸37包括支撑缸体29、支撑活塞30、支撑活塞杆31，支撑缸体29固定到后端盖5上并采用螺栓连接，支撑活塞30设置在支撑缸体29内，支撑活塞30连接支撑活塞杆31，支撑活塞杆31外端安装杆帽32。所述杆帽32整体为带底座的圆筒形，杆帽32扣在支撑活塞杆31端部，杆帽32两边设置支耳并安装支撑杆33。所述支撑杆33另一端铰接到液压泵2壳体上。

油箱7设置在筒体17内，所述油箱7为密封型油箱7。液压泵2吸油口连接到油箱7，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7，节流阀39前端与前油缸34、后油缸36和支撑油缸37连接。液压泵2出口位置设置单向阀38。

为方便清管器后端介质和中心筒13节流口连通，靠近后端盖5的后皮碗6设置过流孔，并且筒体17中间设置过流孔。或者后端盖5中间部位设置过流孔。

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7，节流阀39前端压力传递到支撑油缸37、前油缸34和后油缸36。支撑油缸37通过支撑杆33撑开两个液压泵2，液压泵2两边的滚轮1与管道内壁之间的接触力增加，降低打滑风险。清管器运行速度越大，支撑油缸37产生的推动力越大，滚轮1越不容易打滑。

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，后油缸36产生的拉力和后弹簧15产生的弹性力平衡，阀芯16向后油缸36方向滑动；同时，前油缸34与前弹簧26平衡并推动弹簧座12向后油缸36方向移动，旁通阀35内的后弹簧15压缩量降低。在前油缸34和后油缸36的作用下，中心筒13的槽型孔开度增大，所述槽型孔产生的节流效应降低。同理当清管器运行速度降低，节流阀39产生的压力降低，阀芯16右移，中心筒13槽型孔的开度降低产生的节流效应增加。这样，清管器运行速度会更加平稳。

Claims (6)

1.一种用于清管器的双油缸液控旁通阀，包括旁通阀、前油缸、后油缸，旁通阀前端设置前油缸，旁通阀后端设置后油缸，其特征在于：旁通阀包括弹簧座、中心筒、阀芯，中心筒整体为圆筒形并在中间位置设置过流孔，中心筒内安装阀芯，所述阀芯整体为带底座的圆筒形，阀芯的底座设置通孔；中心筒端部安装后油缸，所述后油缸的活塞杆与阀芯连接；中心筒内靠近后油缸位置设置弹簧座，弹簧座和阀芯之间设置压缩弹簧；前油缸的活塞杆与旁通阀内的弹簧座连接，前油缸在其有杆腔内设置压缩弹簧。

2.根据权利要求1所述一种用于清管器的双油缸液控旁通阀，包括中心筒，其特征在于：中心筒中间位置设置过流孔，所述过流孔靠近前端油缸部位最窄，过流孔靠近后端油缸部位最宽，过流孔中间部位宽度渐变过渡，可以是直线过渡，也可以是曲线过渡。

3.根据权利要求1所述一种用于清管器的双油缸液控旁通阀，包括后油缸，其特征在于：所述后油缸包括后缸体、后活塞、后活塞杆、后底座；后底座中间位置设置圆孔，后底座安装到中心筒端部；后缸体为圆筒形并安装到后底座上，后活塞设置在后缸体内，后活塞连接后活塞杆，后活塞杆穿过后底座中心孔并伸入中心筒内，后活塞杆与阀芯连接。

4.根据权利要求1所述一种用于清管器的双油缸液控旁通阀，包括前油缸，其特征在于：所述前油缸包括前缸体、前活塞、前活塞杆、前底座；前缸体整体为圆筒形并安装在前底座上，前活塞设置在前缸体内并安装前活塞杆，前活塞杆穿过前底座向外伸出；前底座和前活塞之间设置压缩弹簧，前底座整体为圆盘形并在四周设置过流孔。

5.根据权利要求1所述一种用于清管器的双油缸液控旁通阀，包括桥板和拉杆，其特征在于：桥板整体为圆盘形，桥板设置在前油缸的活塞杆端部；拉杆为细长杆，拉杆连接桥板和弹簧座。

6.根据权利要求1所述一种用于清管器的双油缸液控旁通阀，包括隔套，其特征在于：所述隔套整体为圆筒形，并设置在前油缸和旁通阀之间。