CN109759400B - 基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器，包括：密封皮碗、电磁加热装置、清管器主轴。密封皮碗由具有形状记忆特性的聚合物材料制成，在特定温度条件下可以产生变形；密封皮碗与电磁加热装置紧密贴合，通过紧固螺栓固定在清管器主轴上；清管器主轴为基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器主体。基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器发生卡堵后，电磁加热装置加热密封皮碗，密封皮碗在形状记忆特性驱动下产生变形，皮碗与管道之间摩擦阻力降低使其完成自动解卡。本发明的清管器在确定卡堵后自动实施解卡操作，无需人为干预，解卡后可继续完成清洗任务，且不会对管道本身造成任何伤害。
Description
技术领域
本发明属于管道作业技术领域，具体地，涉及一种基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器。
背景技术
清管器是目前最为经济高效的管道内清洁工具，其适用于清洗各种类型的管道。然而采用清管器进行清管作业具有较高的风险，其中最容易发生的故障是清管器卡堵。清管器卡堵后定位难度较大，救援成本高。一般采用反向吹扫或割管等方式解决清管器卡堵问题，将造成巨大的损失，所以如何处理清管器卡堵故障是需要重点探索的课题。
现有的清管器防卡堵技术，主要集中在清管器的反向回收、迎面突击以及自毁三方面。反向回收法一般采用结构形式较为简单的双向清管器，不适用复杂工况下的清管作业。正面突击的方法一般包括尖状物破碎法或高压射流法。但尖状物破碎法极易对管道变形凸起的位置产生伤害，从而导致管道泄漏；高压射流法需要特定的射流装置，其射流孔开度控制较为困难，且不适合某些特定施工场合。自毁的方式虽可以确保管道解卡后流体正常流通，但无法继续进行清管工作。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器，该装置能够在控制模块监测下判断清管器状态。若判定在管道变径或凹陷处发生卡堵现象，通过电磁加热装置对密封皮碗进行加热，密封皮碗由形状记忆聚合物制成，在特定的温度条件下发生变形，从而减小清管器前进阻力，继而实现清管器卡堵后的自动解卡。此过程不会对管道造成任何伤害，同时能保证清管工作的继续进行，能完成对变径管道以及多凹陷管道等复杂结构管道的清洗，实现多种管道工况下的清理作业，并能实现多次解卡。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器，包括：密封皮碗、电磁加热装置、清管器主轴；密封皮碗由具有形状记忆特性的聚合物材料制成，其在特定的温度条件下可以产生变形。密封皮碗与电磁加热装置紧密贴合，通过紧固螺栓固定于清管器主轴上，清管器主轴为基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器主体。基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器遇到变径管道或凹陷管道发生卡堵后，通过电磁加热装置加热密封皮碗，密封皮碗在形状记忆特性驱动下产生变形，密封皮碗与管道之间摩擦阻力降低使其完成自动解卡。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、清管器卡堵处理无需人为干预，控制模块可根据清管器前后压力传感器以及速度传感器传输的数据判断清管器的运行状态，在确定清管器卡堵后自动实施解卡操作；清管器解卡后可继续完成清洗任务，且不会对管道本身造成任何伤害。
2、清管器解卡之后，控制模块可控制电磁加热装置断电，密封皮碗在形状记忆特性驱动下完全恢复原始状态，既不会影响清管器的继续运行，又可以在再次发生卡堵时重复解卡工作，实现多次解卡。
3、由于密封皮碗的形状记忆特性，在特定的温度下，皮碗能够长时间保持特定的形状。因此，该清管器能完成长距离的变径管道以及凹陷距离较长管道的清洗，实现多种管道工况下的清理作业。
4、清管器结构形式简单，无需复杂的机械结构，可以大幅减小清管器自身重量，并且可以有效的避免清管器在处理卡堵事故中，由于机械结构失效使清管器不能完成解卡作业，而滞留在管道中。
附图说明
图1是正常清管作业中的基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器剖视示意图；
图2是图1中A-A向剖视示意图；
图3是基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器头部盖板视示意图；
图4是基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器尾部正视示意图；
图5是基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器右侧皮碗夹板正视示意图；
图6是基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器右侧皮碗夹板剖视示意图；
图7是图6的分层展示示意图；
图8是解卡作业中的基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器单个密封皮碗剖面示意图；
图9是解卡作业中的基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器剖面示意图；
图10是控制模块示意图；
图中：1、密封皮碗，2、电磁加热装置，3、清管器主轴，4、清管器紧固螺栓，5A、左侧皮碗夹板，5B、右侧皮碗夹板，6A、头部流体压力传感器，6B、尾部流体压力传感器，7、清管器前盖板，8、清管器速度传感器，9、控制模块，10、电磁加热器，11、绝热垫圈，12、导线，13、电池，14、紧固螺栓螺栓孔。
具体实施方式
如图1至图10所示，基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器，包括：密封皮碗1、电磁加热装置2、清管器主轴3；密封皮碗1由具有形状记忆特性聚合物材料制成，其在特定的温度条件下可以产生变形。密封皮碗1与电磁加热装置2紧密贴合，通过紧固螺栓4固定于清管器主轴3上，清管器主轴3为基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器主体。基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器遇到变径管道或凹陷管道发生卡堵后，通过电磁加热装置2加热密封皮碗1，密封皮碗1在形状记忆特性驱动下产生变形，密封皮碗1与管道之间摩擦阻力降低使其完成自动解卡。
如图1、图2、图9所示，清管器主轴3为空腔式结构，清管器主轴3外壁上固定设置四个密封皮碗1，每两个密封皮碗1为一组，共有两组，第一组密封皮碗1安装在清管器主轴3的前端，第二组密封皮碗1安装在清管器主轴3的尾端；密封皮碗1在正常工作状态下外径相对于待清洗管道内径有一定过盈量，一般为2％-5％，可实现清管器与管壁之间的密封，并对管道内积液和固体杂质进行推送清扫；左侧皮碗夹板5A、右侧皮碗夹板5B设置在清管器主轴3的外壁上，位于密封皮碗1两侧，通过清管器紧固螺栓4将密封皮碗1夹紧，并固定在清管器主体3外壁上，以对密封皮碗1进行支撑。
头部流体压力传感器6A安装在清管器前盖板7外壁，尾部流体压力传感器6B安装在清管器主轴3尾部外壁，用于采集运行过程中清管器前后流体压力数据。
清管器速度传感器8安装在清管器主轴3内的控制模块9上，用于采集清管器的运行速度数据。
电磁加热装置2包括电磁加热器10、绝热垫圈11、导线12；沿基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器前进方向，电磁加热器10、绝热垫圈11通过清管器紧固螺栓4依次向后固定在右侧皮碗夹板5B上；电磁加热器10与密封皮碗1紧密接触，在清管器卡堵状态下，导线12通电，电磁加热装器10对密封皮碗进行加热；绝热垫圈11用于阻断电磁加热装器与外界环境进行热交换。
如图1、图2、图9所示，电池13设置于清管器主轴3内，用于控制模块9以及电磁加热器10供电；控制模块9设置于电池13前端，控制模块9用于采集头部流体压力传感器6A、尾部流体压力传感器6B以及速度传感器8数据，分析清管器运行状态；控制模块9通过导线与电磁加热器相连，控制电磁加热器10的开关，进而控制密封皮碗1变形。
本发明工作原理如下：
基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器在变径管道或凹陷管道中推进时，在管道变径处或凹陷处密封元件与管道之间摩擦阻力增大，此时易导致清管器发生卡堵，从而清管器速度为零，清管器前后流体压力差升高。通过前盖板7上的头部流体压力传感器6A以及尾部压力传感器6B传递给控制模块9压力数据差值将会增高。通过清管器速度传感器8传递给控制模块9的速度数据将会减小。控制模块9通过数据分析，判断清管器处于卡堵状态后，控制模块9控制电池13向电磁加热器10提供电能，电磁加热器10生热，加热密封皮碗1至特定温度。在特定的温度条件下，密封皮碗1在形状记忆特性驱动下，密封皮碗1变形，密封皮碗1与管道内壁间贴合的紧密程度减小，从而密封皮碗与管道间的摩擦阻力减小，在输送介质的推动作用下，清管器实现再次启动。
清管器再启动之后，头部流体压力传感器6A和尾部压力传感器6B传递至控制模块9的压力数据差值逐渐减小，清管器速度传感器8传递至控制模块9的速度数据逐渐增加，控制模块9判断清管器再启动，并控制电池13通过导线12向电磁加热器10提供电能逐渐减小，电磁加热器10温度逐渐降低，密封皮碗1由于形状记忆特性作用下逐渐恢复原始状态。最终，清管器恢复正常清管状态。当再次发生卡堵时，将重复上述过程。
Claims (2)
1.一种基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器，包括：密封皮碗、电磁加热装置、清管器主轴；其特征在于：基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器的密封皮碗由具有形状记忆特性聚合物材料制成，其在特定的温度条件下可以产生变形；密封皮碗与电磁加热装置紧密贴合，通过紧固螺栓固定于清管器主轴上，清管器主轴为基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器主体；基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器遇到变径管道或凹陷管道发生卡堵后，通过电磁加热装置加热密封皮碗，密封皮碗在形状记忆特性驱动下产生变形，皮碗与管道之间摩擦阻力降低使其完成自动解卡；
清管器主轴为空腔式结构，清管器主轴外壁上固定设置四个密封皮碗，每两个密封皮碗为一组，共有两组，第一组密封皮碗安装在清管器主轴的前端，第二组密封皮碗安装在清管器主轴的尾端；密封皮碗在正常工作状态下外径相对于待清洗管道内径有2％-5％的过盈量，可实现清管器与管壁之间的密封，并对管道内积液和固体杂质进行推送清扫；左侧皮碗夹板、右侧皮碗夹板设置在清管器主轴的外壁上，位于密封皮碗两侧，通过清管器紧固螺栓将密封皮碗夹紧，并固定在清管器主体外壁上，以对密封皮碗进行支撑；
头部流体压力传感器安装在清管器前盖板外壁，尾部流体压力传感器安装在清管器主轴尾部外壁，用于采集运行过程中清管器前后流体压力数据；
清管器速度传感器安装在清管器主轴内的控制模块上，用于采集清管器的运行速度数据；
电磁加热装置包括电磁加热器、绝热垫圈、导线；沿基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器前进方向，电磁加热器、绝热垫圈通过清管器紧固螺栓依次向后固定在皮碗夹板上；电磁加热器与密封皮碗紧密接触，在清管器卡堵状态下，导线通电，电磁加热器对密封皮碗进行加热；绝热垫圈用于阻断电磁加热器与外界环境进行热交换。
2.根据权利要求1所述的基于形状记忆聚合物密封皮碗的自解堵管道清管器，其特征在于：电池设置于清管器主轴内，用于控制模块以及电磁加热器供电；控制模块设置于电池前端，控制模块用于采集头部流体压力传感器、尾部流体压力传感器以及速度传感器数据，分析清管器运行状态；控制模块通过导线与电磁加热器相连，控制电磁加热器的温度大小，进而控制每个密封皮碗变形。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2149452A1 (en) * | 1994-06-21 | 1995-12-22 | James F. Echols | Method and apparatus for cleaning tubes of heat exchangers |
| US6308363B1 (en) * | 1998-06-23 | 2001-10-30 | Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Modular multisize bidirection scraping device |
| US8491722B2 (en) * | 2007-09-24 | 2013-07-23 | Cokebusters Ltd | Pipeline pigs |
| CN103846259A (zh) * | 2014-02-17 | 2014-06-11 | 浙江海洋学院 | 一种新型机械式清洗装置 |
| CN104511461A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 中国海洋石油总公司 | 防卡堵喷气式射流清管器 |
| CN106238421A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-12-21 | 中国石油大学(华东) | 水汽转换自动解卡式管道清管器 |
| CN207343413U (zh) * | 2017-07-26 | 2018-05-11 | 四川汇枫渤晖石化设备有限公司 | 一种皮碗清管器 |
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Patent Citations (8)
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|---|---|---|---|---|
| CA2149452A1 (en) * | 1994-06-21 | 1995-12-22 | James F. Echols | Method and apparatus for cleaning tubes of heat exchangers |
| US6308363B1 (en) * | 1998-06-23 | 2001-10-30 | Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Modular multisize bidirection scraping device |
| US8491722B2 (en) * | 2007-09-24 | 2013-07-23 | Cokebusters Ltd | Pipeline pigs |
| CN104511461A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 中国海洋石油总公司 | 防卡堵喷气式射流清管器 |
| CN103846259A (zh) * | 2014-02-17 | 2014-06-11 | 浙江海洋学院 | 一种新型机械式清洗装置 |
| CN106238421A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-12-21 | 中国石油大学(华东) | 水汽转换自动解卡式管道清管器 |
| CN207343413U (zh) * | 2017-07-26 | 2018-05-11 | 四川汇枫渤晖石化设备有限公司 | 一种皮碗清管器 |
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