CN109290310A - 用于不同孔径管道内壁清理的旋刀式清管器及清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可用于不同孔径的管道内壁清理的旋刀式清管器及清理装置，包括锥形刀具、旋刀片和刀杆、弹性装置；所述的锥形刀具与刀杆的一端相连，刀杆的另一端通过电机以及传动轴驱动，实现杆体的旋转；所述的旋刀片沿着刀杆的侧面圆周分布，旋刀片与所述刀杆之间通过摆动销连接，旋刀片可绕所述刀杆摆动，摆动销为刀片的旋转中心，所述的弹性装置一端连接旋刀片，另一端连接与刀杆，弹性装置可驱动旋刀片在刀杆的径向方向伸缩，实现不同孔径管道内壁的清理。

Description

用于不同孔径管道内壁清理的旋刀式清管器及清理装置

技术领域

本发明涉及一种管道内壁清理技术，特别涉及一种可用于不同孔径管道内壁清理的旋刀式清管器及包括该清管器的清理装置。

背景技术

管道在工业生产和民用部门都有着广泛的应用，对于水、石油、燃气等流体采用管道方式运送具有方便、快捷、成本低等多种优点，特别是在远距离输送过程中更能显示出它的优势。但在长期使用过程中在管道内壁上会沉积或形成污垢。如在输水管道的内壁会形成水垢或黏泥垢，在输油管道的内壁会形成油垢或基蜡，在工业的输气管道中也会形成结焦积碳等污垢，这些污垢沉积在管道中大大增加了流体在输送过程中的阻力，不仅使传输效率降低而且使输送流体所需的动力能耗也大大增加。再者，长期使用的管道，管内的油泥、锈垢固化造成原管径变小；管内淤泥沉淀产生硫化氢气体造成环境污染并易引起燃爆；管道内的异物不定期清除会造成管道堵塞，管道在原材料钢管、钢板、不锈钢等在轧制时会形成轧皮；管道在制造、储运及安装过程中会形成铁锈、焊渣和为防腐涂覆在管道上的油质防锈剂，尘土、砂子、水泥、保温材料等杂质。

清理管道根据结构的具体情况不同可采用多种方法：

1、化学清洗：使用酸、碱或表面活性剂等化学药剂的水溶液进行管线的闭路循环清洗，对管道进行临时的改造，用临时管道和循环泵站从管道的两头进行循环化学清洗。该技术具有灵活性强，对管道形状无要求，速度快，清洗彻底等特点。

2、高压水清洗：采用50Mpa以上的高压水射流，对管道内表面污垢进行高压水射流剥离清洗。也可以使用超声波或其他物理方法将污垢从管壁上剥离而去除，该技术主要用于短距离管道，并且管道直径必须大于50cm以上。该技术具有速度快，成本低等特点。

3、PIG清管：PIG工业清管技术是依靠泵推动流体产生的推动力驱动PIG(清管器)在管内向前推动，将堆积在管线内的污垢排出管外，从而达到清洗的目的。该技术被广泛用于各类工艺管道、油田输油输汽管道等清洗工程，特别是对于长距离输送流体的管道清洗，具有其他技术无法替代的优势。

但是由于化学清洗腐蚀性强，对环境污染大，物理清洗方式虽然高效、无腐蚀、安全、环保，但是高压水射流对管道要求高，pig清管器能排出长管道内的体积小、较易清理的污垢，但是对于管道堵塞和体积较大、较坚硬的污垢，pig清管器却无能为力。因此，急需一种合理有效的组合清理装置来实现清理不同大小、不同硬度的污垢的目的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种可用于不同孔径管道内壁的旋刀式清理装置，该装置首次提出旋刀式清管器的设计，并与pig清管器结合，由旋刀式清管器清理管道堵塞以及较坚硬难去除的污垢，由pig清管器清理油泥、灰尘、碎屑等易处理污垢，可有效清理不同类型管道，旋刀式清管器采用曲柄-悬摆结构，且pig清管器是由高聚氨酯发泡体制成，弹性高，因此在一定程度上可适用于不同直径的管道清理，并提高管道清理质量。

本发明采用的技术方案如下：

一种可用于不同孔径的管道内壁清理的旋刀式清理装置，包括锥形刀具、旋刀片和刀杆、弹性装置；所述的锥形刀具与刀杆的一端相连，刀杆的另一端通过电机以及传动轴驱动，实现杆体的旋转；所述的旋刀片沿着刀杆的侧面圆周分布，旋刀片与所述刀杆之间通过摆动销连接，旋刀片可绕所述刀杆摆动，摆动销为刀片的旋转中心，所述的弹性装置一端连接旋刀片，另一端连接与刀杆，弹性装置可驱动旋刀片在刀杆的径向方向伸缩，实现不同孔径管道内壁的清理。

进一步的，所述的锥形刀具的圆锥面上有多列沿圆锥面分布的刀齿，齿高5mm。

进一步的，所述锥形刀具与所述刀杆之间为平键过盈配合。

进一步的，所述锥形刀具圆锥底部圆的直径不超过所述旋刀片外圆弧直径。

进一步的，所述刀片外圆面上设有刀齿，所述刀齿的高度为刀片厚度的2/5。

进一步的，所述刀杆上装有弹簧座，复位弹簧一端固定在弹簧座上，另一端勾挂在旋刀片上。

进一步的，所述弹簧安装后初始状态为拉伸状态，此时，旋刀片受弹簧拉力最初为收紧状态。

本发明还提供了一种管道清理装置，包括前面所述的旋刀式清管器。

进一步的，所述的管道清理装置，包括前面所述的旋刀式清管器，旋刀式清管器的电机与电池置于聚氨脂发泡体中，整体作为一个pig清管器I；pig清管器I之后还设有pig清管器II；其中在pig清管器II中内置信号发射器，信号发射器与一个信号接收器通讯，信号接收器连接到计算机，通过管道整体模型的模拟，以确定管道清理装置整体在管道中的位置。

进一步的，在所述的pig清管器II的后面还设有pig清管器III。

进一步的，pig清管器I与pig清管器II之间的空间内用于充填清水，pig清管器II与pig清管器III之间的空间内用于充填洗涤剂，以去除物理方法无法清理干净的油污等。在pig清管器III后的空间用于填充清水。

进一步的，所述电机通过传动轴驱动旋刀式清管器的刀杆顺时针转动，电机和电池最大直径不超过所述旋刀片外圆弧直径。

进一步的，所述pig清管器是由高聚氨酯发泡体制成的炮弹形状清管器，并且表面涂有强度高、耐磨性好、柔性好、耐溶性好的聚氨酯弹性体。聚氨酯弹性体表面附有钢丝刷。Pig清管器可根据管道直径进行替换，最大直径不低于旋刀片外圆弧直径。

进一步的，本发明的一种可用于不同孔径的组合结构管道清理装置的使用方法，如下：

1)进行管道清理作业时，先将旋刀式清管器和与之相连的传动轴和内置电机与电池的pig清管器放入管道口，其后充入清水，再将内置信号发射器的pig清管器放入管道口，充入洗涤剂，再将最后一个pig清管器放入管道口。

2)启动电机后，通过传动轴驱动刀杆顺时针高速转动，旋刀片在离心力的作用下绕摆动销向外张开，并紧贴在管道内壁上，由多个片旋刀片上的众多刀齿去除较大较硬的污垢；当组合结构装置在压送流体的推动下，移动至管道堵塞处时，由前段的锥形刀具在堵塞处钻出小孔并穿过，再由后面的旋刀片清理内壁残留。

3)Pig清管器柔性和耐磨性都比较好，将其压缩后放入管道中，自动恢复形状后其外壁会与管道内壁紧密贴合，押送流体推动清理装置整体移动的时候，pig清管器可以清理管道内壁细小的残渣或污垢。

4)清管器之间的洗洁精用于去除管道内的油污，再由后一段的清水冲洗干净。

5)清理作业完成后，旋刀式清管器停止转动，旋刀片上的离心力消失，在复位弹簧的作用下，旋刀片缩回，包紧在刀杆上，便于旋刀式清管器退出管道。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)旋刀式清管器前段的锥形刀具可以在堵塞处钻出小孔并穿过，再由后面的旋刀片清理内壁残留，可用于管道堵塞，并且可清理体积较大、较坚硬的污垢。

2)旋刀式清管器采用曲柄-悬摆结构，通过传动轴驱动刀杆顺时针高速转动，旋刀片在离心力的作用下绕摆动销向外张开，并紧贴在管道内壁上，对内壁的清理更加彻底，并且管道内径不同，旋刀片绕摆动销张开的角度也不同，管道内径越大，张开角度越大。

3)刀杆中端装有弹簧座，复位弹簧一段固定在弹簧座上，另一端勾挂在旋刀片上。旋刀式清管器停止转动时，旋刀片上的离心力消失，在复位弹簧的作用下，旋刀片缩回，包紧在刀杆上，便于旋刀式清管器退出管道。

4)pig清管器与旋刀式清管器结合，可有效清理不同类型的管道污垢，清理更彻底。

5)pig清管器之间分别充入清水与清洁剂，可有效洗涤内壁，去除油垢、碎屑等物理清理方式的残留物。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明中旋刀式清管器侧视图；

图2为本发明中旋刀式清管器后视图；

图3为本发明中旋刀式清管器三维图；

图4为组合结构管道清理装置整体示意图；

图中，1、锥形刀具；2、旋刀片；3、摆动销；4、刀杆；5、复位弹簧；6、刀齿。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中由于化学清洗腐蚀性强，对环境污染大，物理清洗方式虽然高效、无腐蚀、安全、环保，但是高压水射流对管道要求高，pig清管器能排出长管道内的体积小、较易清理的污垢，但是对于管道堵塞和体积较大、较坚硬的污垢，pig清管器却无能为力。因此，为了解决如上的技术问题，急需一种合理有效的组合清理装置来实现清理不同大小、不同硬度的污垢的目的。

实施例1

可用于不同孔径的管道内壁清理的旋刀式清管器，由锥形刀具，旋刀片和刀杆组成，所述的锥形刀具与刀杆的一端相连，刀杆的另一端通过电机以及传动轴驱动，实现杆体的旋转；所述的旋刀片沿着刀杆的圆周侧面分布；旋刀片与所述刀杆之间通过摆动销连接，旋刀片可绕所述刀杆摆动，摆动销为刀片的旋转中心，所述的弹性装置一端连接旋刀片，另一端连接与刀杆，弹性装置可驱动旋刀片在刀杆的径向方向伸缩，实现不同孔径管道内壁的清理。如图1所示，旋刀式清管器包括前端的锥形刀具1、旋刀片2、摆动销3和刀杆4，锥形刀具1与刀杆4的一端通过平键过盈配合。旋刀片2与刀杆4之间通过摆动销3连接，旋刀片2可绕所述刀杆4摆动，摆动销3为旋刀片2的旋转中心，该模型可看做曲柄-悬摆装置；具体的，在图1-3中所示的，旋刀片2包括三个，三个旋刀片2沿刀杆的圆周方向均匀设置；具体的旋刀片的个数可以根据实际需要进行设置。

进一步的，旋刀片厚度不超过5mm，刀片外圆面上密布刀齿，高度为2mm。

旋刀片的整体结构为弧形结构。

如图2所示，复位弹簧5一段固定在刀杆4上，另一端勾挂在旋刀片2的内侧。复位弹簧5安装后的初始状态为拉伸状态，此时，旋刀片2受复位弹簧5的拉力最初为收紧状态。

启动电机后，通过传动轴驱动刀杆4顺时针高速转动，旋刀片2在离心力的作用下绕摆动销3向外张开，并紧贴在管道内壁上，由三片旋刀片2上的众多刀齿6去除较大较硬的污垢。当组合结构装置在压送流体的推动下，移动至管道堵塞处时，由前段的锥形刀具1在堵塞处钻出小孔并穿过，再由后面的旋刀片2清理内壁残留。清理作业完成后，旋刀式清管器停止转动，旋刀片2上的离心力消失，在复位弹簧5的作用下，旋刀片2缩回，包紧在刀杆4上，便于旋刀式清管器退出管道。

如图3所示，锥形刀具1圆锥底部圆的直径不超过旋刀片2外圆弧直径，这样，旋刀式清管器所能进入的最低孔径为旋刀片2外圆弧直径。

实施例2

一种组合管道内壁清理装置，包括实施例1中所述的旋刀式清管器电机与电池置于聚氨脂发泡体中，整体作为一个pig清管器，在该pig清管器后还设置两个pig清管器，三个清管器之间的空腔分分别用于盛装为清水、洗涤剂、清水，其中一个pig清管器中内置信号发射器，信号发射器与一个信号接收器通讯，信号接收器连接到计算机，通过管道整体模型的模拟，以确定管道清理装置整体在管道中的位置。

进一步的，所述pig清管器是由高聚氨酯发泡体制成的炮弹形状清管器，并且表面涂有强度高、耐磨性好、柔性好、耐溶性好的聚氨酯弹性体。聚氨酯弹性体表面附有钢丝刷。Pig清管器可根据管道直径进行替换，最大直径不低于旋刀片外圆弧直径。

进行管道清理作业时，先将旋刀式清管器、传动轴和内置电机与电池的pig清管器放入管道口，在其后充入清水，再将内置信号发射器的pig清管器放入管道口，充入洗涤剂，再将最后一个pig清管器放入管道口。压送流体提供压强，使整套组合结构可沿管道内壁向前不断运动。信号发射器发射位置信号，信号通过接收器传递到计算机中，再利用管道的模拟，来时刻监测组合结构管道清理装置的实时位置。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于不同孔径的管道内壁清理的旋刀式清管器，其特征在于，包括锥形刀具、旋刀片和刀杆、弹性装置；所述的锥形刀具与刀杆的一端相连，刀杆的另一端通过电机以及传动轴驱动，实现杆体的旋转；所述的旋刀片沿着刀杆的侧面圆周分布，旋刀片与所述刀杆之间通过摆动销连接，旋刀片可绕所述刀杆摆动，摆动销为刀片的旋转中心，所述的弹性装置一端连接旋刀片，另一端连接与刀杆，弹性装置可驱动旋刀片在刀杆的径向方向伸缩，实现不同孔径管道内壁的清理。

2.如权利要求1所述的用于不同孔径的管道内壁清理的旋刀式清管器，其特征在于，所述的锥形刀具的圆锥面上有多列沿圆锥面分布的刀齿。

3.如权利要求1所述的用于不同孔径的管道内壁清理的旋刀式清管器，其特征在于，所述锥形刀具圆锥底部圆的直径不超过所述旋刀片外圆弧直径。

4.如权利要求1所述的用于不同孔径的管道内壁清理的旋刀式清管器，其特征在于，所述刀片外圆面上设有刀齿，所述刀齿的高度为刀片厚度的2/5。

5.如权利要求1所述的用于不同孔径的管道内壁清理的旋刀式清管器，其特征在于，所述弹簧安装后初始状态为拉伸状态，此时，旋刀片受弹簧拉力最初为收紧状态。

6.一种管道内壁清理装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的旋刀式清管器。

7.如权利要求6所述的管道清理装置，其特征在于，旋刀式清管器的电机与电池置于聚氨脂发泡体中，整体作为一个pig清管器I；pig清管器I之后还设有pig清管器II；其中在pig清管器II中内置信号发射器，信号发射器与一个信号接收器通讯，信号接收器连接到计算机。

8.如权利要求7所述的管道清理装置，其特征在于，在所述的pig清管器II的后面还设有pig清管器III。

9.如权利要求7所述的管道清理装置，其特征在于，pig清管器I与pig清管器II之间的空间内用于充填清水，pig清管器II与pig清管器III之间的空间内用于充填洗涤剂，以去除物理方法无法清理干净的油污等。在pig清管器III后的空间用于填充清水。

10.如权利要求7所述的管道清理装置，其特征在于，所述电机通过传动轴驱动旋刀式清管器的刀杆顺时针转动，电机和电池最大直径不超过所述旋刀片外圆弧直径。