CN107999478A - 一种管道重垢清管器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种管道重垢清管器，高压水流驱动第一涡轮组和第二涡轮组转动，高转速涡轮通过传送轴将动力输入变速组件，通过变速组件变速后，由副轴输出低转速高扭矩的动力，与副轴连接的清管刀组开始旋转工作，清管刀的作用力强，对于重垢管道的清理效果好。此外，弧形闭水弹簧片与管内壁的紧密贴合，以及弹簧片产生的空穴现象，进一步增强清管效果。并且，特定尺寸的清管刀最大外径始终距管壁0.5‑0.8cm，不会发生碰壁和卡堵，可以有效保护清管刀组和管道。

Description

一种管道重垢清管器
技术领域
本申请涉及管道清理技术领域，尤其涉及一种管道重垢清管器。
背景技术
长距离大口径管道在生产装置中的应用越来越广，如输水管线、输油输气管线、电厂输灰管线、燃气管道、矿山的矿浆输送管道等。这些管道在运行一段时间后，输送介质中的成分及其他杂质会不断沉积在管道内壁上，随着时间的延长，管道内壁的结垢会越来越厚，使得管道的输送流量大幅度降低，不仅影响正常的生产，严重时，还会使管道管壁被腐蚀而泄露。因此，管道在使用过程中需要定期清洗。
清管器在油气工业的清洁、检测、维护以及运行中，发挥着重要作用。清管器种类繁多，清扫型清管器根据工作原理分为机械刮削、射流清洗、凝胶清洗等类型。心轴式清管器是清扫型清管器的一种典型结垢，是指含有一根心轴主体并在其轴向分布多个圆板或皮碗。此类清管器可以与管内壁形成多个密封面，这些密封面有着锐利的边界，可以将管内壁的沉积物清除。皮碗与圆板相比，皮碗在管内流体压差的作用下，产生一种向四周扩张趋势，从而与管内壁形成良好密封，并保证皮碗与管壁的过盈量；圆板易在运行中因管壁摩擦与管壁形成缝隙，密封性差。
然而，此类心轴式清管器均是由管内流体的压差驱动，清管器在这种驱动作用下，在管道中向前行进，附带的圆板或皮碗等刮削器具才能与管内壁接触，清理结垢，现有技术中的清管器不能实现对刮削器具的直接驱动，限制了刮削器具的清理能力。
发明内容
本申请提供一种管道重垢清管器，以解决如何直接驱动刮削器具的技术问题。
本申请实施例提供一种管道重垢清管器，包括：首部壳体、清管刀组、变速组件、驱动组件、以及尾部壳体；
所述驱动组件包括第一涡轮组、第二涡轮组、传动轴、轴承组以及数个弧形闭水弹簧片；
所述第一涡轮组和所述第二涡轮组分别包括数只涡轮；所述传动轴穿过所述涡轮的中心孔与所述涡轮键连接；
所述轴承组配合于所述传动轴；所述第一涡轮组和所述第二涡轮组关于所述轴承组对称设置；
所述第一涡轮组中涡轮的半径由所述传动轴的中部向所述传动轴的前端逐渐减小，所述第二涡轮组中涡轮的半径由所述传动轴的中部向所述传动轴的尾端逐渐减小；
数个所述弧形闭水弹簧片包设于所述第一涡轮组和所述第二涡轮组的外部，形成液腔，水流从所述尾部壳体进入所述液腔以驱动所述涡轮；
所述变速组件设于所述首部壳体内部；所述变速组件包括行星齿轮组和副轴；所述行星齿轮组包括行星齿轮和太阳轮；
所述传动轴的前端与所述太阳轮键连接；
所述清管刀组包括至少三只三棱锥状的清管刀；
所述副轴的一端与所述行星齿轮键连接，所述副轴的另一端与所述三棱锥状清管刀的底面螺纹连接。
进一步，所述轴承组包括一对深沟球轴承和轴承座；所述一对深沟球轴承固定于所述轴承座上。
进一步，所述弧形闭水弹簧片包括第一弧形部、直形部以及第二弧形部；所述第一弧形部的固定端与所述直形部的一端相连，所述第一弧形部的自由端与所述首部壳体螺钉连接；所述第二弧形部的固定端与所述直形部的另一端相连，所述第二弧形部的自由端与所述尾部壳体螺钉连接。
进一步，所述第一涡轮组包括三只涡轮；所述第二涡轮组包括三只涡轮。
进一步，所述三棱锥状清管刀的底面的底边向所述底面的中心处凹进，形成曲边；所述三棱锥状清管刀的侧棱向所述三棱锥状清管刀的中心处凹进，形成曲边，以使所述侧棱与所述底边构成的侧面形成向所述三棱锥状清管刀的中心处凹进的曲面。
进一步，所述第一弧形部、所述直形部以及所述第二弧形部为一体结构。
进一步，所述清管刀的最大外径距管道内壁的距离为0.5cm-0.8cm。
由以上技术方案可知，本申请提供的管道重垢清管器，高压水流驱动第一涡轮组和第二涡轮组转动，高转速涡轮通过传送轴将动力输入变速组件，通过变速组件变速后，由副轴输出低转速高扭矩的动力，与副轴连接的清管刀组开始旋转工作，清管刀的作用力强，对于重垢管道的清理效果好。此外，弧形闭水弹簧片与管内壁的紧密贴合，以及弹簧片产生的空穴现象，进一步增强清管效果。并且，特定尺寸的清管刀最大外径始终距管壁0.5-0.8cm，不会发生碰壁和卡堵，可以有效保护清管刀组和管道。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请根据一示例性实施例示出的一种管道重垢清管器的外部结构示意图；
图2为本申请根据一示例性实施例示出的一种管道重垢清管器的内部结构示意图；
图3为本申请根据一示例性实施例示出的清管刀的结构示意图；
图4为本申请根据一示例性实施例示出的行星齿轮组结构示意图；
图5为本申请根据一示例性实施例示出的另一种管道重垢清管器的结构示意图；
图6为本申请根据一示例性实施例示出的弧形闭水弹簧片的结构示意图。
图示说明：1-首部壳体；2-清管刀组；3-变速组件；4-驱动组件；5-尾部壳体；41-第一涡轮组；42-第二涡轮组；43-传动轴；44-轴承组；45-弧形闭水弹簧片；431-传动轴中部；432-传动轴前端；433-传动轴尾端；31-行星齿轮组；32-副轴；311-行星齿轮；312-太阳轮；441-深沟球轴承；442-轴承座；451-第一弧形部；452-直形部；453-第二弧形部；21-底边；22-侧棱；23-侧面。
具体实施方式
参阅图1至图6，本申请实施例提供的管道重垢清管器，包括：
首部壳体1、清管刀组2、变速组件3、驱动组件4、以及尾部壳体5；
所述驱动组件4包括第一涡轮组41、第二涡轮组42、传动轴43、轴承组44以及数个弧形闭水弹簧片45；
所述第一涡轮组41和所述第二涡轮组42分别包括数只涡轮；所述传动轴43穿过所述涡轮的中心孔与所述涡轮键连接；
所述轴承组44配合于所述传动轴43；所述第一涡轮组41和所述第二涡轮组42关于所述轴承组44对称设置；
所述第一涡轮组41中涡轮的半径由所述传动轴43的中部431向所述传动轴的前端432逐渐减小，所述第二涡轮组42中涡轮的半径由所述传动轴43的中部431向所述传动轴的尾端433逐渐减小；
数个所述弧形闭水弹簧片45包设于所述第一涡轮组41和所述第二涡轮组42的外部，形成液腔，水流从所述尾部壳体5进入所述液腔以驱动所述涡轮；
所述变速组件3设于所述首部壳体1内部；所述变速组件3包括行星齿轮组31和副轴32；所述行星齿轮组31包括行星齿轮311和太阳轮312；
所述传动轴43的前端432与所述太阳轮312键连接；
所述清管刀组2包括至少三只三棱锥状的清管刀；
所述副轴32的一端与所述行星齿轮311键连接，所述副轴32的另一端与所述三棱锥状的清管刀螺纹连接。
上述结构的管道重垢清管器在工作时，高压清管介质，例如高压水流，从尾部壳体5进入清管器内部，驱动第一涡轮组41以及第二涡轮组42中的涡轮高速转动，由于每只涡轮都与传动轴43键连接，进而高速转动的涡轮带动传动轴43转动，传动轴43进一步带动太阳轮312转动，太阳轮312与行星齿轮311实现变速后，将动力传给副轴32，从而驱动与其连接的清管刀组2转动，其中，每只清管刀既围绕传动轴的轴线进行公转，又在副轴的带动下进行自转，清管刀旋转所切削下来的垢渣被通过第一涡轮组41和第二涡轮组42的高压水流带走，而不会堵塞管道。
另外，数个所述弧形闭水弹簧片45包设于所述第一涡轮组41和所述第二涡轮组42的外部，形成清管器的如图1所示的椭圆外壳。例如，至少16个弧形闭水弹簧片按照圆周阵列的排列方式，紧密排列，包裹在所述第一涡轮组41和所述第二涡轮组42的外部。
在本申请中，由数个闭水弹簧片形成的椭圆形外壳的外径略大于管道内径，这使得清管器在进入管道后，由于弹簧片的弹性作用，可以使清管器与管道内壁紧密贴合，同时，保持清管器始终处于管道中央，即清管器的中轴线与管道的中轴线一致。由于清管器能够始终沿管道中轴线移动，因此，特定尺寸的清管刀最大外径始终距管壁0.5-0.8cm，不会发生碰壁和卡堵，可以有效保护清管刀组和管道。同时，也是由于弹性作用，弹簧片紧贴管壁，可清除附着在管壁上的约0.5cm的盐垢，并且，弧形闭水弹簧片产生的空穴现象，进一步加强清管效果。
在液流中，当某点压力低于液体所在温度下的空气分离压时，原来溶于液体中的气体会分离出来产生气泡，这就叫空穴现象。当压力进一步减小而低于液体的饱和蒸汽压时,液体就迅速汽化形成大量蒸汽气泡，使空穴现象更为严重，从而使液流呈不连续状态。
当液压系统中出现空穴现象时，大量的气泡破坏了液流的连续性。当大量气泡随着液流到压力较高的部位时，气泡在高压下迅速破裂，并又凝结成液体，使体积突然减小而形成真空，周围高压水迅速流过来补充。
在本申请中，由于弧形闭水弹簧片的作用，这一过程发生在弹簧片和管壁附件，由于过程时间极短，液体质点高速碰撞，产生局部高温，冲击压力高达几百兆帕，并产生强烈的振动和噪声，因此，可以起到清管作用。
需要说明的是，由于涡轮组比单个涡轮能够提供更大的转矩，更大的驱动力，因此，本申请实施例采用两个涡轮组，而不是单个涡轮。值得注意的是，在本实施例中，所述第一涡轮组41中涡轮的半径由所述传动轴43的中部431向所述传动轴的前端432逐渐减小，所述第二涡轮组42中涡轮的半径由所述传动轴43的中部431向所述传动轴的尾端433逐渐减小；这种布置涡轮的方式，可以在驱动作用发生的起始阶段，高压水流先带动直径较小的涡轮转动，再逐步带动其他直径较大的涡轮，使清管器更易于启动。
在本申请中，清管刀组的变速组件的带动下，同时绕传动轴线公转及自转，还需说明的是，本申请实施例所述的清管刀组2包括至少三只清管刀，三只清管刀的分布方式如图5所示。采用三只清管刀，并使其按图5所示分布，可以使其平稳转动，转动过程中，棱边覆盖整个平面。
由上述实施例可知，本申请提供的管道重垢清管器，高压水流驱动第一涡轮组和第二涡轮组转动，高转速涡轮通过传送轴将动力输入变速组件，通过变速组件变速后，由副轴输出低转速高扭矩的动力，与副轴连接的清管刀组开始旋转工作，清管刀的作用力强，对于重垢管道的清理效果好。此外，弧形闭水弹簧片与管内壁的紧密贴合，以及弹簧片产生的空穴现象，进一步增强清管效果。并且，特定尺寸的清管刀最大外径始终距管壁0.5-0.8cm，不会发生碰壁和卡堵，可以有效保护清管刀组和管道。
在上述实施例基础上，所述轴承组44包括一对深沟球轴承441和轴承座442；所述一对深沟球轴承441固定于所述轴承座442上。
在本实施例中，在传动轴43的中部设置轴承组，来支撑传动轴43旋转，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。轴承座442则用于固定轴承，增强清管器的结构稳定性。
进一步地，所述弧形闭水弹簧片45包括第一弧形部451、直形部452以及第二弧形部453；所述第一弧形部451的固定端与所述直形部452的一端相连，所述第一弧形部451的自由端与所述首部壳体1螺钉连接；所述第二弧形部453的固定端与所述直形部452的另一端相连，所述第二弧形部453的自由端与所述尾部壳体5螺钉连接。
在本实施例中，由数个闭水弹簧片形成的椭圆形外壳的外径略大于管道内径，这使得清管器在进入管道后，由于弹簧片的弹性作用，可以使清管器与管道内壁紧密贴合，同时，保持清管器始终处于管道中央，即清管器的中轴线与管道的中轴线一致。同时，也是由于弹性作用，弹簧片紧贴管壁，可清除附着在管壁上的约0.5cm的盐垢，并且，弧形闭水弹簧片产生的空穴现象，进一步加强清管效果。
进一步地，所述第一涡轮组41包括三只涡轮；所述第二涡轮组42包括三只涡轮。
进一步地，所述三棱锥状清管刀的底面的底边21向所述底面的中心处凹进，形成曲边；所述三棱锥状清管刀的侧棱22向所述三棱锥状清管刀的中心处凹进，形成曲边，以使所述侧棱与所述底边构成的侧面23形成向所述三棱锥状清管刀的中心处凹进的曲面。
进一步地，所述第一弧形部451、所述直形部452以及所述第二弧形部453为一体结构。
在本实施例中，将弧形闭水弹簧片加工成一体结构，进一步增强清管器机械结构的稳定性。
进一步地，所述清管刀的最大外径距管道内壁的距离为0.5cm-0.8cm。特定尺寸的清管刀最大外径始终距管壁0.5-0.8cm，不会发生碰壁和卡堵，可以有效保护清管刀组和管道。
由上述实施例可知，本申请提供的管道重垢清管器，高压水流驱动第一涡轮组和第二涡轮组转动，高转速涡轮通过传送轴将动力输入变速组件，通过变速组件变速后，由副轴输出低转速高扭矩的动力，与副轴连接的清管刀组开始旋转工作，清管刀的作用力强，对于重垢管道的清理效果好。此外，弧形闭水弹簧片与管内壁的紧密贴合，以及弹簧片产生的空穴现象，进一步增强清管效果。并且，特定尺寸的清管刀最大外径始终距管壁0.5-0.8cm，不会发生碰壁和卡堵，可以有效保护清管刀组和管道。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (7)

1.一种管道重垢清管器，其特征在于，包括：首部壳体、清管刀组、变速组件、驱动组件、以及尾部壳体；
所述驱动组件包括第一涡轮组、第二涡轮组、传动轴、轴承组以及数个弧形闭水弹簧片；
所述第一涡轮组和所述第二涡轮组分别包括数只涡轮；所述传动轴穿过所述涡轮的中心孔与所述涡轮键连接；
所述轴承组配合于所述传动轴；所述第一涡轮组和所述第二涡轮组关于所述轴承组对称设置；
所述第一涡轮组中涡轮的半径由所述传动轴的中部向所述传动轴的前端逐渐减小，所述第二涡轮组中涡轮的半径由所述传动轴的中部向所述传动轴的尾端逐渐减小；
数个所述弧形闭水弹簧片包设于所述第一涡轮组和所述第二涡轮组的外部，形成液腔，水流从所述尾部壳体进入所述液腔以驱动所述涡轮；
所述变速组件设于所述首部壳体内部；所述变速组件包括行星齿轮组和副轴；所述行星齿轮组包括行星齿轮和太阳轮；
所述传动轴的前端与所述太阳轮键连接；
所述清管刀组包括至少三只三棱锥状的清管刀；
所述副轴的一端与所述行星齿轮键连接，所述副轴的另一端与所述三棱锥状清管刀的底面螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的管道重垢清管器，其特征在于，所述轴承组包括一对深沟球轴承和轴承座；所述一对深沟球轴承固定于所述轴承座上。
3.根据权利要求1所述的管道重垢清管器，其特征在于，所述弧形闭水弹簧片包括第一弧形部、直形部以及第二弧形部；所述第一弧形部的固定端与所述直形部的一端相连，所述第一弧形部的自由端与所述首部壳体螺钉连接；所述第二弧形部的固定端与所述直形部的另一端相连，所述第二弧形部的自由端与所述尾部壳体螺钉连接。
4.根据权利要求1所述的管道重垢清管器，其特征在于，所述第一涡轮组包括三只涡轮；所述第二涡轮组包括三只涡轮。
5.根据权利要求1所述的管道重垢清管器，其特征在于，所述三棱锥状清管刀的底面的底边向所述底面的中心处凹进，形成曲边；所述三棱锥状清管刀的侧棱向所述三棱锥状清管刀的中心处凹进，形成曲边，以使所述侧棱与所述底边构成的侧面形成向所述三棱锥状清管刀的中心处凹进的曲面。
6.根据权利要求3所述的管道重垢清管器，其特征在于，所述第一弧形部、所述直形部以及所述第二弧形部为一体结构。
7.根据权利要求1所述的管道重垢清管器，其特征在于，所述清管刀的最大外径距管道内壁的距离为0.5cm-0.8cm。
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