CN108526149A - 自进式柔管水射流油管清洗装置 - Google Patents

Abstract

一种自进式柔管水射流油管清洗装置。包括卷筒单元、喷头与支撑单元和油管支撑与上下料单元；所述卷筒单元包括工作滚筒、空心的滚筒端盖轴、链传动单元、带刹车单元、电磁离合器、电机、丝杠支撑单元、丝杠排管机构、旋转接头单元和第一高压软管；所述喷头与支撑单元包括喷头单元和支撑单元；所述油管支撑与上下料单元包括油管上下料固定板、旋转接头单元、V型座油管支撑单元、油管上下料气动调节单元、油管气动夹紧单元、第一油管接头座和第二油管接头座；所述卷筒单元通过支座固定在机架上，喷头单元与支撑单元置于第一油管接头座内；水箱放置在机架的底部。本种装置可以形成自进式旋转射流，无需外力推动，可以节约能耗且清洗效果好。

Description

自进式柔管水射流油管清洗装置

技术领域

本发明涉及一种油管清洗装置，可应用于结垢油管的清洗。

背景技术

油田开发过程中的油管长期受到各种矿物质的污染而结垢，管壁结垢，绣片，结盐，结蜡，稠油堆积等难清洗油管逐年增多，结垢比较严重或清除不及时，常常会影响生产，造成产油量下降，甚至停产。目前国内大部分油田开发已进入高含水期，综合含水可达80%以上，产出介质中的高矿化物质在油管内壁吸附结垢日益严重，油管清洗效率低，废旧油管大量堆积，如江汉油田，其采油厂每年有约40%油管因无法处理而报废。严重的油管结垢问题，给原油开采造成了很大的困难，油管结垢成为制约油田发展的重要因素之一。油管清洗是油管再制造技术的重要工序，也是整个油管再制造和再利用工艺的前提工作，清洗效果的好坏对后续的电镀等工作具有重要影响。所以油管清洗新技术的开发迫在眉睫。高压水射流技术对油管内壁难清洗绣片和污垢有较好的清洗效果，去污能力强，效率高，已被应用于油管清洗工艺中，但目前设备通常为刚性喷杆，且需要电机带动进入油管进行清洗，占地面积大，耗能高。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种自进式柔管水射流油管清洗装置，该种自进式柔管水射流油管清洗装置依靠高压水射流反冲力前进，形成自进式旋转射流，无需外力推动，可以节约能耗且清洗效果好。

本发明的技术方案是：该种自进式柔管水射流油管清洗装置，包括卷筒单元、喷头与支撑单元和油管支撑与上下料单元。

所述卷筒单元包括工作滚筒1、空心的滚筒端盖轴43、链传动单元2、带刹车单元4、电磁离合器6、电机7、丝杠支撑单元8、丝杠排管机构9、旋转接头单元11和第一高压软管15；其中，所述工作滚筒连接与电机相连的电磁离合器，所述带刹车单元的履带与所述工作滚筒的外壁相接触，以实现刹车；所述滚筒端盖轴与丝杠支撑单元通过链传动单元实现同步旋转；所述旋转接头单元包括第三套环44、壳体45和端盖47，所述旋转接头单元与滚筒端盖轴的外侧轴端通过第三套环44定位连接，壳体45和端盖47通过旋转接头用螺栓46连接，壳体45和端盖47的内部环空间隙中置有填料体48，以保持紧密密封；第一高压软管15的一端连接在所述滚筒端盖轴的内侧轴端，第一高压软管15的主体缠绕在所述工作滚筒上，第一高压软管15的另一端穿过丝杠排管机构9后与喷头单元3上的中心管23相连接，当电机工作时，所述卷筒单元用于实现对所述第一高压软管的收放。

本卷筒装置体现出了柔性概念，连接离心泵和旋转接头一段的软管静止不动，旋转接头另一端连接滚筒端盖轴入口，出口处通过管接头连接高压软管，高压软管从工作滚筒边上的孔伸出缠绕上滚筒，高压软管另一端与喷头连接，实现高压水的引入。而软管的收放通过电机带动工作滚筒旋转、链传动及丝杠传动实现。

所述喷头与支撑单元包括喷头单元3和支撑单元30；所述喷头单元3包括中心管23、阻尼圆柱滚子24、外套体25、前转子28、后转子26、角接触球轴承27、锁紧螺母29、支撑机构30、O型密封圈31以及中心管堵封头32；其中，前转子28和后转子26结构相同且均开有空心槽以及与所述空心槽相连通的若干前向、后向及切向喷嘴，所述前向喷嘴用于清洗和去除油管污垢，所述后向喷嘴用于产生反冲力以抵消前向喷嘴产生的轴向作用力，提供喷头自动前进的动力，所述切向喷嘴主要产生切向力带动喷头转子旋转；对应的阻尼圆柱滚子24分别悬嵌在前转子28、后转子26与外套体25间构成阻尼机构，当转子静止不动时，所述阻尼圆柱滚子不与所述外套体接触，当转子开始旋转后，所述阻尼圆柱滚子被带动随之旋转，压紧在所述外套体的内壁上，随转子做移动和绕自身轴线滚动的复合运动。

由于所述阻尼机构是由圆柱滚子悬嵌在转子与外套体间构成，当转子静止不动时，不具有离心力，滚柱与外套体之间没有摩擦力。当转子开始旋转，带动圆柱滚子随之一起旋转，在离心力的作用下，圆柱滚子压紧在外套体内壁上，随转子做移动和绕自身轴线滚动的复合运动。圆柱滚子与套体内壁产生的摩擦阻力，阻碍喷头旋转，达到有效限速，防止转速过高水流雾化而丧失打击力的目的。

所述支撑单元包括由套筒40、第一套环33、第二套环35、第一旋转臂34、第二旋转臂37、固定螺帽36、扭簧41和滚轮42连接后构成的扭簧和旋转臂结构，以实现径向的移动和轴向的旋转，进而调节滚轮位置，保证所述喷头单元能够沿油管中心线平稳前进；所述支撑单元固定在所述喷头单元的中心管外；该支撑单元，用于保证喷头沿油管中心线平稳前进，不会出现碰撞油管内壁的现象；由于油管内壁油污处或者结蜡并不均匀，在进入油管内部的行进过程中，喷头单元可能会卡在油管内部，影响清洗效果。所以采用扭簧和转轴的设计，实现径向的移动和轴向的旋转，调节滚轮位置，保证喷头不被卡住；遇到障碍物可以通过，能顺利向前运动。

所述中心管用来装载所述喷头与支撑单元，所述前转子、后转子分别与所述中心管通过对应的角接触球轴承27连接，所述中心管与前后转子之间采用细小的间隙密封，以使轴孔实现精密配合；所述中心管开有流液口，与所述前转子和后转子上的空心槽相对应，以实现液体流动；所述中心管的一端连接所述第一高压软管，所述中心管的另一端通过中心管堵封头32堵封并用O型密封圈31密封，以防止漏液；所述前转子与后转子旋转时的旋向相反，以抵消旋转产生的扭矩。

中心管与转子喷头采用细小的间隙密封，水流过间隙时形成涡旋，产生一定的流动阻力，平衡部分液体作用于中心管的力，使轴孔实现精密配合。采用两个旋转方向相反的双喷头体设计，喷头体抵消了旋转产生的扭矩，保证设备工作稳定性；转子喷头体上开有前、后及旋转喷嘴，前喷嘴主要起清洗作用，去除前进方向路径上的油管污垢，便于喷头的继续前进作业，后喷嘴产生反冲力，抵消前喷嘴产生的轴向作用力，提供喷头自动前进的动力，旋转喷嘴主要带动喷头转子旋转；设计多处喷嘴增加了清洗面积，保证高压水射流覆盖油管内壁，实现对难清洗油管污垢的高效全面清洗。

所述油管支撑与上下料单元包括油管上下料固定板10、V型座油管支撑单元12、油管上下料气动调节单元13、油管气动夹紧单元14、第一油管接头座5和第二油管接头座21；油管上下料固定板10、V型座油管支撑单元12、油管上下料气动调节单元13及油管气动夹紧单元14均匀分布并固定在机架20上；待清洗油管19放在V型座油管支撑单元12上，通过油管气动夹紧单元14夹紧，所述第一油管接头座和第二油管接头座分别固定放置在机架上的两端，所述第一油管接头座和第二油管接头座的轴心线需要与待清洗油管19的轴心线重合。

其中，所述油管上下料固定板10上用于放置已清洗油管和待清洗油管，所述油管上下料气动调节单元13用于完成对清洗完油管的提取和未清洗油管的下放；待清洗油管下放至V型座油管支撑单元12，油管气动夹紧单元14将其夹紧，完成清洗准备工作；所述第一油管接头座内的一端具有台肩用于防止所述喷头与支撑单元从油管接头座内脱出；所述第二油管接头座的端部开有导液槽，所述导液槽的开口位于水箱22的上端，以实现清洗液可流入所述水箱内。V形座支撑和气动夹紧装置是为了将油管固定，保证油管在清洗过程中的稳定性。气动调节上下料装置是为了实现油管上下料自动化。

所述卷筒单元通过支座固定在机架20上，喷头单元3与支撑单元30置于第一油管接头座5内；水箱22放置在所述机架的底部，油管上下料气动调节单元13的气缸槽放在水箱的相对支撑位置上，油管气动夹紧单元14放在机架20的支撑板相对位置上；第三高压软管17的一端连接水箱22的出液口，另一端连接高压泵18的入口；第二高压软管16的一端连接高压泵18的出口，另一端连接在所述旋转接头单元的端盖47上。

本发明具有如下有益效果：本种清洗装置，用高压软管代替刚性喷杆，采用液力驱动旋转双喷头，抵消了扭矩，保证软管稳定工作，节约占地空间、成本低、降低能耗并大大提升了清洗自动化程度，提高了清洗效率，实现了对难清洗污垢的高效清洗，为难清洗油管的清洗和再制造提供了有效的技术手段，具有广大的应用前景。另外，本种清洗装置增加了清洗面积，去污能力强，不污染环境对不同类型的污物都能实现一次彻底清除，并且可有效去除难溶或不溶的特殊有机垢。

附图说明：

图1是本发明外观三维图；

图2是单元主俯视结构图；

图3是本发明喷头单元外观图；

图4是本发明喷头单元纵向局部剖视图；

图5是本发明支撑单元外观图；

图6是本发明支撑单元局部爆炸图；

图7是本发明卷筒单元外观图；

图8是本发明卷筒单元局部剖视外观图；

图9是本发明卷筒单元纵向局部剖视图；

图10是本发明油管支撑单元外观图；

图11是本发明油管夹紧单元外观图；

图12是本发明油管上下料单元外观图；

图13是本发明油管上下料固定板外观图；

图14是本发明油管接头座外观局部剖视图。

1-工作滚筒；2-链传动单元；3-喷头单元；4-带刹车单元；5-第一油管接头座；6-电磁离合器； 7-电机；8-丝杠支撑单元；9-丝杠排管机构；10-油管上下料固定板；11-旋转接头单元；12-V型座油管支撑单元；13-油管上下料气动调节单元；14-油管气动夹紧单元；15-第一高压软管；16-第二高压软管；17-第三高压软管；18-高压泵；19-油管；20-机架；21-第二油管接头座；22-水箱；23-中心管；24-阻尼圆柱滚子；25-外套体；26-后转子；27-角接触球轴承；28-前转子；29-锁紧螺母；30-支撑机构；31-O型密封圈；32-中心管堵封头；33-第一套环；34-第一旋转臂；35-第二套环；36-固定螺帽；37-第二旋转臂；38-连接螺栓；39-固定螺母；40-套筒；41-扭簧；42-滚轮；43-滚筒端盖轴；44-第三套环；45-壳体；46-旋转接头用螺栓；47-端盖；48-填料体。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本种自进式柔性管水射流油管清洗装置分为三个部分，分别为卷筒单元、喷头与支撑单元、油管支撑与上下料单元。

如图1结合图2所示，本种清洗装置是将卷筒单元通过支座固定在机架20，油管上下料固定板10、V型座油管支撑单元12、油管上下料气动调节单元13及油管气动夹紧单元14均匀分布并固定在机架上；待清洗油管19放在V型座油管支撑单元12上，通过油管气动夹紧单元14夹紧，第一油管接头座5和第二油管接头座21固定放置在机架20上，与待清洗油管19保持同轴心；喷头单元3与支撑单元30放在油管接头座5上做清洗油管19准备；水箱22放置在机架底部，油管上下料气动调节单元13的气缸槽放在水箱的相对支撑位置上，油管气动夹紧单元14放在机架20的支撑板相对位置上，第三高压软管17一端连接水箱22的出液口，另一端连接高压泵18的入口，第二高压软管16一端连接高压泵18出口，另一端连接卷筒单元的旋转接头单元11的入口上，第一高压软管15的一端连接在与旋转接头单元11相连的卷筒单元的滚筒端盖轴43上，另一端与喷头单元3的入口相连。

如图3结合图4、图5、图6所示，所述喷头与支撑单元主要包括中心管23、阻尼圆柱滚子24、外套体25、后转子26、角接触球轴承27、前转子28、锁紧螺母29、支撑单元30、O型密封圈31、中心管堵封头32等；所述喷头的中心管23用来装载转子喷头及支撑单元30，前、后转子28、26与中心管通过角接触球轴承27连接，中心管与前后转子采用细小的间隙密封，使轴孔实现精密配合；中心管开有流液口，与转子的空心槽对应，方便流液；中心管23一端连接第一高压软管15，另一端通过中心管堵封头32堵封并用O型密封圈31密封，防止漏液；前后转子旋转时旋向相反，抵消了旋转产生的扭矩，保证设备工作稳定性；转子上开有前、后及旋转喷嘴，前喷嘴主要起清洗作用，去除油管污垢，便于喷头的继续前进作业，后喷嘴产生反冲力，抵消前喷嘴产生的轴向作用力，提供喷头自动前进的动力，旋转喷嘴主要带动喷头转子旋转；阻尼圆柱滚子24悬嵌在前、后转子28、26与外套体25间构成阻尼机构，当转子静止不动时，圆柱滚子24不与外套体25接触，不具有离心力，转子开始旋转后，带动圆柱滚子随之一起旋转，在离心力的作用下，圆柱滚子24压紧在外套体25内壁上，随转子做移动和绕自身轴线滚动的复合运动。所述喷头的支撑单元30主要由套筒40、第一套环33、第二套环35、第一旋转臂34、第二旋转臂37、固定螺帽36、扭簧41和滚轮42组成；采用扭簧和旋转臂的设计，实现径向的移动和轴向的旋转，进而调节滚轮位置，保证喷头不被卡住，沿油管中心线平稳前进。

如图7结合图8、图9所示，所述卷筒单元主要包括工作滚筒1、滚筒端盖轴43、链传动单元2、带刹车单元4、电磁离合器6、电机7、丝杠支撑单元8、丝杠排管机构9、旋转接头单元11和第一高压软管15；工作滚筒1连接与电机7相连的电磁离合器6，带刹车单元4的履带与滚筒外壁相接触，实现刹车；滚筒端盖轴43与丝杠支撑单元8通过链传动单元2实现同步旋转，链轮与之连接通过平键完成；旋转接头单元11与滚筒端盖轴43的一轴端通过第三套环44定位连接，壳体45和端盖47通过旋转接头用螺栓46连接，留有一定的间隙是为了让填料体48始终保持紧密密封，设计旋转接头单元保证了第二高压软管16和第三高压软管17不随卷筒旋转转而发生扭曲；第一高压软管15一端连接与旋转接头单元11相连，通过工作滚筒1开的侧壁孔缠绕在滚筒上，再通过丝杠排管机构9与喷头单元3连接，当电机工作时，卷筒单元可实现软管的收放工作。

如图2结合图1、图10、图11、图12、图13、图14所示，所述油管支撑与上下料单元包括油管上下料固定板10、旋转接头单元11、V型座油管支撑单元12、油管上下料气动调节单元13、油管气动夹紧单元14、第一油管接头座5和第二油管接头座21；油管上下料固定板10上分别放置一些已清洗油管和待清洗油管，当清洗完一根油管之后，油管上下料气动调节单元13开始工作，可同时完成刚刚清洗完油管的提取和未清洗油管的下放；待清洗油管下放至V型座油管支撑单元12，油管气动夹紧单元14将其夹紧，完成清洗准备工作；第一油管接头座和第二油管接头座是为了放置喷头单元3，第一油管接头座其中一端的台肩是为了防止喷头单元3掉落而不能实现自动化清洗，内部管轴与待清洗油管19同轴心保证喷头单元3顺利进入油管19；第二油管接头座的端部设计是为了防止积液，让液体流回水箱22；每次清洗前喷头单元3都位于第一油管接头座处，清洗进给段完成时喷头单元3位于第二油管接头座21处。

下面简述一下本发明的工作原理：

油管清洗作业分进给段和回收段两部分。进给段：开启电机正向旋转，高压软管在滚筒、链传动及丝杠传动作用下随着喷头前进；水箱中的水由高压泵引出，经高压泵加压后，高压水由柔管进入喷头体，最终由前、后喷嘴和旋转喷嘴喷出成为高压旋转水射流。在水射流冲击作用力下实现自进式清洗。进料软管通过旋转接头与卷筒相连接，这样保证卷筒旋转的时候，不会带动进料软管旋转扭曲。回收段：开启电机反向旋转，电机产生的拉力大于高压水射流产生的反冲力，将软管收回，使得喷头退出油管，停留在接管中，同时实现对油管的二次清洗。

工作过程如下：（1）开启电源，水箱22中的水经第三高压软管17由高压泵18引出，经加压后，高压水进入与高压泵18连接的第二高压软管16；流进与之连接的旋转接头单元11，再流进与旋转接头连接的第一高压软管15；开启电机7正向旋转，第一高压软管在工作滚筒1、链传动单元2及丝杠传动单元8、9作用下随着喷头单元3前进；高压水经第一软管进入喷头单元3，最终由前转子28和后转子26的前、后喷嘴和旋转喷嘴喷出成为高压旋转水射流；同时随着旋转，阻尼圆柱滚子24在离心力作用下紧贴外套体25内壁产生摩擦力，阻碍转子的旋转，限制转速保证射流水不发生雾化，从而在水射流冲击作用力下实现自进式清洗。（2）回收段：开启电机7反向旋转，电机产生的拉力大于高压水射流产生的反冲力，将第一高压软管收回，使得喷头退出油管，停留在接管中，同时实现对油管的二次清洗。

Claims (1)

1.一种自进式柔管水射流油管清洗装置，包括卷筒单元、喷头与支撑单元和油管支撑与上下料单元，其特征在于：

所述卷筒单元包括工作滚筒、空心的滚筒端盖轴、链传动单元、带刹车单元、电磁离合器、电机、丝杠支撑单元、丝杠排管机构、旋转接头单元和第一高压软管；其中，所述工作滚筒连接与电机相连的电磁离合器，所述带刹车单元的履带与所述工作滚筒的外壁相接触，以实现刹车；所述滚筒端盖轴与丝杠支撑单元通过链传动单元实现同步旋转；所述旋转接头单元包括第三套环、壳体和端盖，所述旋转接头单元与滚筒端盖轴的外侧轴端通过第三套环定位连接，壳体和端盖通过旋转接头用螺栓连接，壳体和端盖的内部环空间隙中置有填料体，以保持紧密密封；第一高压软管的一端连接在所述滚筒端盖轴的内侧轴端，第一高压软管的主体缠绕在所述工作滚筒上，第一高压软管的另一端穿过丝杠排管机构后与喷头单元上的中心管相连接，当电机工作时，所述卷筒单元用于实现对所述第一高压软管的收放；

所述喷头与支撑单元包括喷头单元和支撑单元；

所述喷头单元包括中心管、阻尼圆柱滚子、外套体、前转子、后转子、角接触球轴承、锁紧螺母、支撑机构、O型密封圈以及中心管堵封头；其中，前转子和后转子结构相同且均开有空心槽以及与所述空心槽相连通的若干前向、后向及切向喷嘴，所述前向喷嘴用于清洗和去除油管污垢，所述后向喷嘴用于产生反冲力以抵消前向喷嘴产生的轴向作用力，提供喷头自动前进的动力，所述切向喷嘴主要产生切向力带动喷头转子旋转；对应的阻尼圆柱滚子分别悬嵌在前转子、后转子与外套体间构成阻尼机构，当转子静止不动时，所述阻尼圆柱滚子不与所述外套体接触，当转子开始旋转后，所述阻尼圆柱滚子被带动随之旋转，压紧在所述外套体的内壁上，随转子做移动和绕自身轴线滚动的复合运动；

所述支撑单元包括由套筒、第一套环、第二套环、第一旋转臂、第二旋转臂、固定螺帽、扭簧和滚轮连接后构成的扭簧和旋转臂结构，以实现径向的移动和轴向的旋转，进而调节滚轮位置，保证所述喷头单元能够沿油管中心线平稳前进；所述支撑单元固定在所述喷头单元的中心管外；

所述中心管用来装载所述喷头与支撑单元，所述前转子、后转子分别与所述中心管通过对应的角接触球轴承连接，所述中心管与前后转子之间采用细小的间隙密封，以使轴孔实现精密配合；所述中心管开有流液口，与所述前转子和后转子上的空心槽相对应，以实现液体流动；所述中心管的一端连接所述第一高压软管，所述中心管的另一端通过中心管堵封头堵封并用O型密封圈密封，以防止漏液；所述前转子与后转子旋转时的旋向相反，以抵消旋转产生的扭矩；

所述油管支撑与上下料单元包括油管上下料固定板、V型座油管支撑单元、油管上下料气动调节单元、油管气动夹紧单元、第一油管接头座和第二油管接头座；油管上下料固定板、V型座油管支撑单元、油管上下料气动调节单元及油管气动夹紧单元均匀分布并固定在机架上；待清洗油管放在V型座油管支撑单元上，通过油管气动夹紧单元夹紧，所述第一油管接头座和第二油管接头座分别固定放置在机架上的两端，所述第一油管接头座和第二油管接头座的轴心线需要与待清洗油管的轴心线重合；

其中，所述油管上下料固定板上用于放置已清洗油管和待清洗油管，所述油管上下料气动调节单元用于完成对清洗完油管的提取和未清洗油管的下放；待清洗油管下放至V型座油管支撑单元，油管气动夹紧单元将其夹紧，完成清洗准备工作；所述第一油管接头座内的一端具有台肩用于防止所述喷头与支撑单元从油管接头座内脱出；所述第二油管接头座的端部开有导液槽，所述导液槽的开口位于水箱的上端，以实现清洗液可流入所述水箱内；

所述卷筒单元通过支座固定在机架上，喷头单元与支撑单元置于第一油管接头座内；水箱放置在所述机架的底部，油管上下料气动调节单元的气缸槽放在水箱的相对支撑位置上，油管气动夹紧单元放在机架的支撑板相对位置上；第三高压软管的一端连接水箱的出液口，另一端连接高压泵的入口；第二高压软管的一端连接高压泵的出口，另一端连接在所述旋转接头单元的端盖上。