CN109996614B - 用于远程驱动柔性喷枪进出管道系统的设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种紧凑型柔性喷枪推进装置，其可安装在管端上。该设备包括：驱动机构；自适应支撑件，其可以直接固定到承载驱动机构的管端；远程控制台；以及与驱动机构间隔开的软管收紧鼓。驱动机构包括：驱动辊和从动辊，其间夹持柔性喷枪软管；以及旋转凸轮提升机构，用于线性地提升从动辊以允许插入柔性喷枪软管和使从动辊相对于从动辊降低。

Description

用于远程驱动柔性喷枪进出管道系统的设备
技术领域
本公开涉及高压流体处理系统。特别地，本公开的实施例涉及一种用于将柔性清洁喷枪(lance)和/或软管远程驱动到待清洁管道系统中的设备。
背景技术
在2015年3月12日出版的美国专利公开No.2015/0068563中描述了一种传统的管道投掷装置。这种系统包括用于喷枪软管的卷带盘、喷枪进给马达以及固定在这种情况下为热交换器束的管板的安装框架。
为了清洁管道系统或管束，使用者通常将防退器和防溅护罩安装到待清洁的粗管道或细管道的末端，并将手持式清洁喷枪或软管推入待清洁管道系统中。这要求使用者站在相对靠近防退器的位置，因此处于管道系统的潜在危险的流体回流和碎屑流出路径中。为了使使用者退出飞溅区域，必须架设精巧的框架系统，以在其上安装柔性喷枪进给系统。所需要的是一种简单的轻型设备，用于将单个柔性喷枪和/或软管进给到待清洁管道系统中，该管道系统可快速安装，适用于各种管道系统配置，并且可以从一个与飞溅区隔开一段距离的位置远程操作。
发明内容
根据本公开的自适应柔性喷枪驱动设备直接满足了这种需求。根据本发明的柔性喷枪驱动设备的一个实施例包括：绞盘式管夹组件，用于将定位器臂紧固到待清洁管的开口端附近并与之对齐；T形或L形支撑构件，其有一端可选择地连接到定位器臂；防退器夹头块，其可调节地固定到T形或L形支撑构件的主干，该夹头块具有牵引器侧部和管道侧部；以及牵引器驱动器，其固定到夹头块的牵引器侧部并由其支撑。这些夹头块侧部优选地是对称形状的。牵引器驱动器支撑与驱动器壳体相邻的气动驱动马达和驱动器齿轮箱。
牵引器驱动辊组件和惰辊组件承载在驱动器壳体内。驱动辊组件被固定到从驱动器齿轮箱延伸到壳体中的驱动轴上。惰辊组件由安装在可滑动式惰轴滑板上的壳体内的惰轴平行于支撑驱动辊组件的驱动轴可调节地支撑。惰轴平行于驱动轴延伸出壳体，穿过壳体中的竖向狭槽并通过水平可滑动式偏心板。偏心衬套可旋转地承载在偏心板中。该偏心衬套固定在惰轴上。
偏心衬套沿第一方向的旋转使得惰轴竖向升高惰辊组件在驱动辊组件上方，从而可以在辊组件之间安装或移除柔性喷枪软管。偏心衬套沿相反方向的旋转使得惰轴竖向降低惰辊组件而与驱动辊组件接触，从而在其间捕获柔性喷枪软管。
可滑动式惰轴滑板在其运动中由一对竖向引导件竖向引导，所述竖向引导件形成在或固定在竖向狭槽旁边的壳体侧板上。偏心板在其沿水平方向的运动中由牵引器壳体外表面上的水平引导件引导。径向手柄附接到偏心衬套上，用于沿第一方向和相反方向手动旋转偏心衬套。
定位器臂是一种L形构件，其具有紧固到绞盘夹具组件的短腿和适于沿着待清洁管道的轴线延伸的长腿。定位器臂的长腿装配在T形或L形支撑构件的一端内，并包括一个横孔，用于通过支撑构件和定位器臂的长腿接纳可移除销，以定位与待清洁管道的端部间隔开的支撑构件T或L形支撑构件的主干。
可选地，根据本发明的设备的示例性实施例可以被视为用于将柔性喷枪进给到待清洁管道中的牵引器驱动设备，该牵引器驱动设备包括：牵引器驱动器壳体，其具有固定侧，气动驱动马达和驱动器齿轮箱固定在该固定侧上；牵引器驱动辊组件和惰辊组件，其承载在驱动器壳体内。驱动辊组件固定在从驱动器齿轮箱伸入壳体内的驱动轴上，并且惰辊组件由安装在可滑动惰轴滑板上的壳体内的惰轴平行于支撑驱动辊组件的驱动轴可调节地支撑。惰轴通过壳体中的竖向狭槽并通过水平可滑动式偏心板平行于驱动轴延伸出壳体。可旋转地承载在偏心板中的偏心衬套通过可松开式手动螺栓固定在惰轴上。手动螺栓的松开允许偏心衬套旋转。偏心衬套沿第一方向的旋转使得惰轴将惰辊组件竖向升高到驱动辊组件上方，并且偏心衬套沿相反方向的旋转使得惰轴竖向降低惰辊组件而与驱动辊组件接触。
可选地，本公开的示例性实施例可以被视为用于将柔性喷枪进给到待清洁管道中的牵引器驱动设备，其包括：牵引器驱动器壳体，其具有气动驱动马达和驱动器齿轮箱固定到其上的固定侧；以及牵引器驱动辊组件和惰辊组件，其承载在驱动器壳体内。驱动和惰辊组件每个都包括花键毂、花键齿轮和花键辊。花键齿轮和辊可移除地固定在花键毂上。驱动辊组件固定在从驱动器齿轮箱伸入壳体内的驱动轴上，而惰辊组件由安装在可滑动惰轴滑板上的壳体内的惰轴平行于支撑驱动辊组件的驱动轴可调节地支撑。惰轴通过壳体中的竖向狭槽并通过水平可滑动式偏心板平行于驱动轴延伸出壳体，并且偏心衬套可旋转地承载在偏心板中，该偏心板固定在惰轴上，并固定在手动螺栓上。当松开手动螺栓时，偏心衬套沿第一方向的旋转使惰轴竖向升高惰辊组件到驱动辊组件上方，并且偏心衬套沿相反方向的旋转使惰轴竖向降低惰辊组件到驱动辊组件接触。可滑动式惰轴滑板由竖向狭槽旁边的一对竖向引导件竖向引导，而偏心板沿牵引器壳体外表面上的水平引导件引导。
通过结合附图阅读以下详细描述，本公开的实施例的其他特征、优点和特征将变得显而易见。
附图说明
图1是固定到待清洁管道上的根据本公开的示例性设备的左透视图。
图2是图1所示的设备的右透视图。
图3是图2所示的设备的局部透视图，侧壁打开以允许更换辊。
图4是惰辊组件的单独分解透视图。
图5是驱动辊组件的单独分解透视图。
图6是示例性远程控制台的透视图。
图7是图1中所示的牵引器的左透视图，分解视图中的各个部分和惰辊与驱动辊组件完全接合。
图8是图7中的左透视图，但惰辊组件脱开。
具体实施方式
在图1中的左透视图中示出了根据本公开的示例性设备100，其固定在示例性管道104的管凸缘102后面。该设备100在图2中以右透视图示出。根据待清洁的特定管道104的端部周围的环境不同，该设备100可以构造成与图1和图2中具体示出的配置不同。该示例性实施例中的设备100包括将支撑管定位器臂140紧固到管道104的绞盘管夹持组件120、紧固到定位器臂140的牵引器支撑构件144、柔性喷枪牵引器106和紧固到支撑构件144和牵引器106的防退器夹头块108。设备100将柔性喷枪110引导通过牵引器106和防退器夹头块108进出管道104。
绞盘管夹具组件120具有V形块焊接件122，其包括由两个辊杆126间隔开的第一和第二V形板124，优选地在板124和杆126之间具有焊接幅材。编织带128的一端通过金属“J”板130固定到其中一个辊杆126上。带128的另一端经过另一个辊杆126并且到达通过螺栓固定到V形块焊接件122的棘轮系紧绞盘134的轴132上。
铰接管夹136用螺栓固定到V形块焊接板124中的一个上。该管夹136接纳并可调节地将L形定位器臂140的一条支腿138固定到绞盘管V形块焊接件122上。L形定位器臂140定位在夹具136中，使得定位器臂140的另一条支腿142优选地平行于或以一定的离轴角度对齐并且与管道104的中心轴线间隔开。绞盘管夹组件120重量轻并且可以快速移除并且以最小的难度重新附接到待清洁的不同管道104。
牵引器支撑构件144可调节地紧固到定位器臂140的支腿142。该牵引器支撑构件144可以是T形焊接管，其具有结合顶管道148的主干146，顶管道148可调节地在定位器臂140的支腿142上滑动并且可以经由可移除销152固定在可选择的孔位置150处。将牵引器支撑构件144的主干146紧固到牵引器106上的另一个管夹具136用螺栓固定到防退器夹头块108上。
防退器夹头块108是实心金属体，优选地由铝制成，具有穿过牵引器侧部162、夹头接纳部164和管道侧部166的中心通道。块108的牵引器和管道侧部162和166是半圆形的并且优选地是对称形状的。C形牵引器侧半圆形帽168用螺栓固定到牵引器侧部，以捕获牵引器106的出口配件170(见图7)。管道侧帽172用螺栓固定到块108的管道侧部166上，以捕获通向防溅护罩176的喷枪引导管174，该防溅护罩176面向待清洁管道104。可移除U形夹头160显示为安装在夹头接纳部164中。该夹头160是安全装置，其具有紧密配合在柔性喷枪软管110上的开口，使得其允许喷枪软管110自由通过但是接合喷嘴的一部分或靠近喷嘴的另一配件(未示出)以防止喷枪110的进一步或不需要的回撤。每种喷枪尺寸需要不同尺寸的夹头160。保持销161插入夹头块108的夹头接纳部164中，以将夹头160保持在适当位置。
防溅护罩176可以是圆形板178，其中中心管道174被捕获在面向待清洁管道104的凸缘102的夹头块108的管道侧部166中。可替换地，防溅护罩176可以具有不同的构造，例如用于将牵引器安装到螺栓式凸缘上的四分之一圆板180或其他有助于防止清洁水/流体和碎屑飞溅回被清洁管道的设计。因此圆形板178仅仅是示例性的。
分别在图3、7和8所示的牵引器驱动器106包括大致矩形的牵引器驱动器壳体202，其优选地具有固定到前壁206和后壁208的固定侧壁204，并且优选地是蛤壳式侧壁210，其可枢转地附接到前壁206和后壁208的下角部。驱动马达212和齿轮箱214紧固到固定侧壁204。齿轮箱214包括驱动轴(未示出)，其通过穿过固定侧壁204的开口横向延伸出齿轮箱214，进入壳体202垂直于侧壁204的内部。
每一面壁204、206、208和210都可以由诸如铝之类的轻质金属板材料制成。可选地，可以使用其他材料，例如具有必要结构强度和刚度的钢、不锈钢、结构塑料或玻璃纤维板材料。例如，固定侧壁204可以由铝制成，而前、后和蛤壳壁可以由复合纤维材料制成。壳体202的后壁208支撑入口短管212。壳体202的前壁206支撑出口短管配件170，该出口短管配件170又固定到夹头块108的牵引器侧部162。因此，在图1-8中所示的实施例100中，夹头块108完全支撑牵引器106。反过来，夹头块108由牵引器支撑构件144支撑，牵引器支撑构件144通过绞盘管夹持组件120悬臂支撑在管道104上。因此，最小化设备100的重量是重要的考虑因素并且对于便携性是很重要的。整个设备100减去绞盘管夹组件120的重量目前小于30磅。在一些应用中，可能不需要绞盘管夹组件120和支撑件140和144。例如，防溅护罩176可以用直接安装在管道凸缘102和牵引器108上的板代替并且夹头块108固定在该板或其他支撑构件上。
驱动轴齿轮箱214和流体驱动马达212固定到壳体202的固定壁204的外侧。在所示实施例中，驱动马达212是双向气动马达。替代地，驱动马达212可以是液压马达或电动马达。然而，通常优选气动马达。齿轮箱214提供适合于所涉及的任务的减速比，并且例如可以是5:1、10:1或大约20:1，以便向驱动辊组件218提供适当的扭矩以使设备100操作以适当地驱动柔性喷枪110进出管道104。驱动辊组件218和惰辊组件分别示于图4和5中。
惰辊组件220由壳体202中的固定壁204可滑动地承载在驱动辊组件218的上方。如下面更详细地说明的那样，该惰辊组件220可以手动上下垂直移动，以在辊组件218和220之间捕获或松开柔性喷枪110。
驱动辊组件218具有驱动花键毂222，其经由键槽216键接到壳体202内的齿轮箱驱动轴(在花键毂222内延伸但在所示图中不可见)上。花键齿轮224和花键负载辊226依次安装在驱动花键毂222上。然后，花键毂222和面板228经由螺栓230固定在轴上。
惰辊组件220具有花键惰毂232，以将紧接有面板和螺栓230的花键齿轮234和花键负载辊236安装在花键惰毂232上。花键惰毂232用螺栓固定到由惰轴240支撑的惰轮支承板238，使得毂232与支承板238一起在惰轴240上的轴承上自由旋转。该惰轴240具有在一端固定在其上的矩形滑板242。惰轴240的另一端承载轴承、支承板238和花键惰毂232。
花键毂222和232各自具有相同的外部形状，具有一个盘形端壁244和围绕其圆柱形外表面间隔开的5个等间距圆形花键246。花键负载辊226和236以及花键齿轮224和234具有与花键毂222和232的外表面形状互补的内部形状。可以在毂222和232上提供任何数量的花键246。因此，5个等间距花键仅仅是示例性的。它们被设置成防止负载辊和花键齿轮在毂上的滑动。
花键负载辊226和236各自具有外部半圆形凹槽，其半径与特定范围的柔性喷枪110软管直径相匹配。例如，对于尺寸为4/2、6/2和8/4的常规聚合物喷枪，直径分别为0.34英寸、0.46英寸和0.58英寸。因此，0.46英寸的辊适用于0.39至.50英寸O.D的软管。
现在转向在图7和8中所示的牵引器106，固定侧壁204显示为透明的。如在图7中可以看到的那样，一对凸起的垂直内部引导件254形成在固定侧壁204的内表面上，与竖向狭槽248隔开并平行。水平凸起引导件252形成在侧壁204的外表面中，延伸越过竖向狭槽248。
惰辊组件220通过竖向狭槽248固定到壳体202的固定侧壁204上，所述竖向狭槽248经由偏心衬套250间隔在驱动轴上方，偏心衬套250通过手动螺栓256联接到惰轴240上的滑板242。手螺栓256穿过偏心衬套250、水平滑板258、穿过竖向狭槽248并进入惰轴240的端部上的矩形滑板242。当手动螺栓256被拧紧时，惰辊组件220牢固地固定并固定到牵引器106的壳体202的固定侧壁204上。松开手螺栓256允许惰辊组件220垂直调节。
偏心衬套250是圆柱形实心体，其具有可旋转地承载在水平滑板258中的凹入式圆形端部。手动螺栓256轴向穿过偏心衬套250偏离中心，使得当手动螺栓256松开时，衬套250的旋转使手动螺栓256围绕偏心衬套250的中心以弧形升高。偏心衬套250具有径向延伸手柄260。该手柄260用于当手动螺栓256松开时将惰轮组件220从驱动辊组件218竖向升高到如图8所示的位置，以便在负载辊226和236之间插入和/或移除柔性喷枪110。
尽管手柄260的旋转导致偏心衬套250以弧形旋转，但是手动螺栓256被约束为仅竖向地远离或朝向驱动轴216移动。这种受约束的运动是由于滑板242在竖向引导件254之间的受约束运动以及偏心水平滑板258相对于水平引导件252的受约束运动。最终结果是手柄260的旋转使得手动螺栓256仅竖向地朝向和远离驱动轴214移动。
为了升高惰辊组件220，使用者首先松开手螺栓256。然后，使用者抓住手柄260并逆时针旋转手柄260，以使惰辊组件220与驱动辊组件218脱离。当手柄260旋转时，水平滑板258向左滑动，并且滑板242在内部竖向引导件254之间上升，直到手动螺栓256处于其最高点。在该位置，惰辊组件220完全脱离驱动辊组件218，并且可以在辊226和236之间插入或移除喷枪110。手柄260的顺时针旋转使过程反转，并且惰辊组件220下降到与驱动辊组件218完全接触。然后拧紧手螺栓256以保持惰辊组件定位。
例如，驱动辊和惰辊的直径优选为约3.75英寸，并且根据操作中牵引器106的牵引条件或多或少地一起压制。在某些应用中，最好是最大化牵引力。在其他情况下，希望允许容易的滑动。这种减小的牵引力可以减少软管因摩擦热而造成的损坏，并避免如果当软管遇到障碍时处于压缩状态而过载时扭结。通过更宽松的抓握，设备100更加自由运行且更灵敏，这允许在轻推力条件下进行更好的操作员控制并且适应所使用的软管OD的范围。
对于给定的软管尺寸，辊槽的U形横截面的半径略小于软管直径的一半。例如，以大约3.90英寸轴间距(在驱动轴和惰辊轴240之间)进行前四点接触。驱动和惰辊材料优选为95硬度的聚氨酯。辊变形随着轴间距减小到约3.70英寸而发展。在该间距处，软管上的完全接触区的接触压力和长度增加到约一个软管直径。
图6中所示的远程控制台270涉及从一安全距离之外向牵引器106的驱动马达212供应气动压力，该安全距离通常距离管道104和设备100的位置10米或更远。远程控制台270具有用于牵引器106的方向控制器272(前进和后退)和用于远程关闭向柔性喷枪110供应高压水的排放阀控制杆274。远程控制台270可以很紧凑，可以戴在使用者的脖子上，也可以固定在地板支撑件276或其他结构上。还可以提供合适的喷枪软管卷取筒或卷带盘以输出、接纳和恢复喷枪软管。
可以对上述装置进行许多改变。例如，引导件252和254可以是紧固到平板侧壁的材料条带，也可以模制到或压印到侧壁204中。作为替代，滑板242和258可以形成有肋，所述肋在偏心衬套250的旋转期间在侧壁204中形成的相应通道或凹槽中滑动。因此，根据本文描述的特征和益处的所有这些变化、替代品和等同物都落入本公开的范围内。在不脱离由以下权利要求及其等同物限定的本公开的精神和广泛范围的情况下，可以引入这样的改变和替代。

Claims (18)

1.一种用于将柔性喷枪可逆地驱动到待清洁管道系统中的设备，该设备包括：
绞盘管夹具组件，其用于将定位器臂固定到待清洁管道的开口端附近；
T形或L形支撑构件，其一端可选择性地附接到定位器臂；
防退器夹头块，其能可调节地固定在T形或L形支撑构件的主干上，夹头块具有牵引器侧部和管道侧部；
牵引器驱动器，其固定到夹头块的牵引器侧部并由其支撑，牵引器驱动器支撑与驱动器壳体相邻的驱动器齿轮箱和气动驱动马达；
承载在牵引器驱动器壳体内的惰辊组件和牵引器驱动辊组件，其中驱动辊组件固定在从驱动器齿轮箱伸入牵引器驱动器壳体内的驱动轴上并且惰辊组件由安装在可滑动式惰轴滑板上的牵引器驱动器壳体内的惰轴可调节地支撑而平行于支撑驱动辊组件的驱动轴，其中惰轴通过牵引器驱动器壳体中的竖向狭槽并通过水平可滑动式偏心板平行于驱动轴延伸出牵引器驱动器壳体，并且偏心衬套可旋转地承载在固定在惰轴上的偏心板上，其中偏心衬套沿第一方向的旋转使惰轴将惰辊组件竖向升高到驱动辊组件上方，而偏心衬套沿相反方向的旋转使惰轴竖向降低惰辊组件而与驱动辊组件接触。
2.根据权利要求1所述的设备，其中可滑动式惰轴滑板由竖向狭槽旁边的一对竖向引导件竖向引导，并且偏心板沿牵引器驱动器壳体的外表面上的水平引导件被引导。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括附接到偏心衬套上的径向手柄，用于在第一方向和相反方向上手动转动偏心衬套。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述定位器臂是L形构件，其具有固定到所述夹具组件的短腿和适于沿着待清洁管道的轴线延伸或与其成一定角度延伸的长腿。
5.根据权利要求4所述的设备，其中定位器臂的长腿安装在T形或L形支撑构件的一端内，并包括一横孔，用于通过支撑构件和定位器臂的长腿接纳可移除的销钉，以将T形或L形支撑构件的主干定位成与待清洁管道的端部间隔开。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括固定在夹头块的管道侧部的防溅护罩。
7.根据权利要求6所述的设备，其中防溅护罩包括固定在夹头块的管道侧部上的主干上的平盘。
8.根据权利要求1所述的设备，其中驱动辊组件和惰辊组件每个都包括花键毂、花键齿轮和花键辊，并且花键齿轮和花键辊可移除地固定在花键毂上。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述牵引器驱动器壳体具有：固定侧壁，所述固定侧壁固定到相对的端壁，每个端壁支撑一软管引导管；以及与所述固定侧壁相对的可打开侧壁，并且所述软管引导管中的一个能固定到所述夹头块的牵引器侧部上。
10.根据权利要求9所述的设备，其中竖向狭槽位于固定侧壁中，并且固定侧壁具有与竖向狭槽平行且间隔开的竖向引导件，用于引导惰轴滑板的运动。
11.根据权利要求10所述的设备，其中固定侧壁的外表面具有一水平引导件，用于引导偏心板的水平移动。
12.一种牵引器驱动设备，用于将柔性喷枪送入待清洁管道中，该牵引器驱动设备包括：
牵引器驱动器壳体，其具有固定侧，气动驱动马达和驱动器齿轮箱固定在该固定侧上；以及
承载在牵引器驱动器壳体内的惰辊组件和牵引器驱动辊组件，其中驱动辊组件固定在从驱动器齿轮箱伸入牵引器驱动器壳体内的驱动轴上，而惰辊组件由安装在可滑动式惰轴滑板上的牵引器驱动器壳体内的惰轴可调节地支撑而平行于支撑驱动辊组件的驱动轴，其中惰轴通过牵引器驱动器壳体中的竖向狭槽并通过水平可滑动式偏心板平行于驱动轴延伸出牵引器驱动器壳体，并且偏心衬套可旋转地承载在固定在惰轴上的偏心板上，其中偏心衬套沿第一方向的旋转使惰轴将惰辊组件竖向升高到驱动辊组件上方，而偏心衬套沿相反方向的旋转使惰轴竖向降低惰辊组件而与驱动辊组件接触。
13.根据权利要求12所述的设备，其中驱动辊组件包括固定在驱动轴上的花键毂、花键齿轮和紧靠固定在轴上的面板而安装在花键毂上的花键辊。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述惰辊组件包括固定在惰轴上的另一个花键毂、安装在所述另一个花键毂上的另一个花键齿轮、紧靠固定在花键毂上的另一个面板而安装在所述另一个花键毂上的另一个花键辊。
15.根据权利要求12所述的设备，其中可滑动式惰轴滑板由竖向狭槽旁边的一对竖向引导件竖向引导，并且偏心板沿牵引器驱动器壳体外表面上的水平引导件被引导。
16.根据权利要求12所述的设备，还包括连接在偏心衬套上的径向手柄，用于沿第一方向和相反方向手动转动偏心衬套。
17.根据权利要求12所述的设备，其中驱动辊组件和惰辊组件每个都包括花键毂、花键齿轮和花键辊，并且花键齿轮和花键辊可移除地固定在花键毂上。
18.根据权利要求17所述的设备，其中每个花键毂具有围绕毂等距间隔的奇数个花键。
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