CN110434113A - 气液驱动清洗装置 - Google Patents

Abstract

一种气液驱动清洗装置，其包括气体动力单元，气体动力单元连接有气体缓冲器，两者之间还设有空气过滤器，气体缓冲器上设有气液指示器，气体缓冲器后端连接有气体流量控制器，气体流量控制器包括自动液体平衡装置和流量控制阀，其下腔通过流量控制阀连接扭矩放大器，扭矩放大器排气口设置气体降噪器，扭矩放大器通过同步驱动器连接液动往复增压器，液动往复增压器进液口通过水管与水源连接，其出液口通过三通一端与自动液体平衡装置具有上腔连接，三通另一端连接有液动压力水鼓，液动压力水鼓末端与高压喷射器连接，高压喷射器具有喷射器开关板和喷头，所述的喷头的喷口角度可调。其操作性、安全性、经济型和适用性都非常的好。

Description

气液驱动清洗装置

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，尤其提供一种气液驱动清洗装置。

背景技术

目前在钻井施工现场，经常需要对各种钻井设备，比如钻井平台、钻井生活平台、油田钻井钻杆等进行维护保养或修理，同时去除各种具有腐蚀性的液体，减小对各种部件的损害，这就需要对上述装置设备进行清洗。但现有的清洗设备一般均有电力或油等能源来驱动，其在恶劣潮湿的环境中经常会发生事故，比如火灾，其会造成重大的人员财产损失。对此，中石化石油工程技术服务有限公司于2016年06月27日申请的专利201620641878.8公开了一种仅仅利用气液驱动的石油钻井用清洗机。其主要利用往复式气缸和柱塞泵等设备来控制液体的喷射，其只能通过气泵的阀门和两通气控阀来控制喷头的关停，在喷头管道较长的情况下，无法利用喷射部件来控制气源的关闭，其操作不便，另外，其中利用的大量的液压控制元件，在使用过程中安全性不高，经常会出现各种问题，使用寿命较短；而且其喷口为固定，其适用范围较窄。

发明内容

本发明解决上述技术问题，提供一种气液驱动清洗装置，其操作性、安全性、经济型和适用性都非常的好。

本发明解决技术问题采用的技术方案：

一种气液驱动清洗装置，其包括气体动力单元，气体动力单元连接有气体缓冲器，两者之间还设有空气过滤器，气体缓冲器上设有气液指示器，气体缓冲器后端连接有气体流量控制器，气体流量控制器包括自动液体平衡装置和流量控制阀，所述的自动液体平衡装置包括壳体，壳体内具有空腔，空腔内设有活塞，活塞将空腔分割成上腔和下腔，活塞一侧设有活塞杆，活塞杆另一端设有水压头，活塞两侧的壳体上还设有进气口和出气口，进气口设有气压头，进气口和出气口由活塞控制导通或断通，其下腔通过流量控制阀连接扭矩放大器，扭矩放大器排气口设置气体降噪器，扭矩放大器通过同步驱动器连接液动往复增压器，液动往复增压器进液口通过水管与水源连接，其出液口通过三通一端与自动液体平衡装置具有上腔连接，三通另一端连接有液动压力水鼓，液动压力水鼓末端与高压喷射器连接，高压喷射器具有喷射器开关板和喷头，所述的喷头的喷口角度可调。

上述的扭矩放大器包括定子，定子内设有偏心转子，转子周向上间隔设置多个插槽，插槽内设有叶片，转子的偏心通过叶片伸出插槽不同长度形成，定子上具有排气口和进气口。

上述的液动往复增压器包括泵体，泵体内底部设有曲轴连杆，曲轴连杆与外界的曲轴连接，泵体内曲轴连杆上部设有柱塞连杆，柱塞连杆上设有柱塞，柱塞上部通过单向阀设有中部进水口和两侧出水口，且进出水口处的单向阀的方向相反。

上述的喷头的喷口可调角度为0-40°，当角度为0时为直线形出水，当角度为非0时为扇形出水。

上述的喷头的喷口角度为可选择的0°、15°、25°或40°。

上述本装置中各连接管线端部均设有快速连接头，不同部件之间用快速接头连接。

上述的气液指示器为压力表。

上述的气体流量控制器还包括水气分离器，其位于气体缓冲器后端的管线上。

上述所述的高压喷射器前端的管线上设有液动压力水鼓，其用于将过长的管线缠绕在液动压力水鼓上。

上述的气体缓冲器包括壳体，壳体两端具有气体入口和气体出口，其用于存储来自气体动力单元的气体；所述的气体动力单元包括高压空气泵。

本发明的有益效果：

1、为保证本装置安全及使用方便，专门设计通过压力差来控制整体开关的自动液体平衡装置，使得下压高压喷射器开关板即扭矩放大器工作，带动整体工作；释放高压喷射器开关板停止供气，扭矩放大器停止，装置停止工作，本装置各部分皆为防爆等级，安全可靠，使用自动液体平衡装置来实现通过高压喷射器的开关来控制整台装置，不必通过关闭气动单元来停止装置工作，可以在喷射附近即可控制装置关停；

2、本发明以空气为动力源，以水为介质，通过扭矩放大器带动液动往复增压器，当液动往复增压器运转时，曲轴通过连杆带动柱塞活动，使得柱塞在液动往复增压器内部产生轴向冲程，加上进出水单向阀，使得液动往复增压器内液体能够快速的向一个方向传送；

3、喷射头的具有可调或可选择性，直线冲洗：直线出水压力集中，冲击力强，适合清洗轮毂、缝隙；扇形冲洗：压力大，面积宽，冲洗机身，效率更高；大扇形冲洗：出水面积大，适合近距离清洗作业；

4、因为本装置为气体驱动，其扭矩放大器会产生较大噪音，特此设计了气体降噪器，使其噪音大大降低；且本装置无油、无电驱动，喷射介质也经过高精度过滤后喷出，不会产生废气和污水污染环境；

5、本装置各管线皆为快速连接头连接，可随工作距离加减管线，有水即可工作，无需电、无需油，无复杂的操作过程，可长时间连续使用；

6、液动压力水鼓利用液压操作旋转可将较长的管线缠绕在水鼓上，可以对各种管线进行集约化管理，而且便于其伸缩；

7、气体缓冲器的使用可以让使用的泵等需要电力或其他能源气体动力单元中放置在安全的位置，给气体缓冲器内先储存需利用的高压气体，进一步增加了其安全性；

8、水气分离器的设置，将高压空气内的水分离掉，放置水进入并留在自动液体平衡装置内而造成其控制的误差及其使用寿命缩短；

9、气液指示器实时显示液动往复增压器出水口的压力，及气体缓冲器内压力状况，使用时可按照气液指示器所显示的数值，正常使用，也可通过气液指示器观察压力是否出现异常时，及时维修。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是自动液体平衡装置的结构示意图；

图3是扭矩放大器的结构示意图；

图4是液动往复增压器的主视图；

图5是图4在C-C处的剖视图；

图6是液动往复增压器结构示意图；

图7是液动压力水鼓的结构示意图；

图8是气体缓冲器的结构示意图。

具体实施方式

实施例，参照附图1-2，一种气液驱动清洗装置，其包括气体动力单元3，气体动力单元连接有气体缓冲器11，两者之间还设有空气过滤器4，气体缓冲器上设有气液指示器10，气体缓冲器后端连接有气体流量控制器9，气体流量控制器包括自动液体平衡装置12和流量控制阀13，所述的自动液体平衡装置包括壳体123，壳体内具有空腔，空腔内设有活塞124，活塞将空腔分割成上腔121和下腔122，活塞一侧设有活塞杆125，活塞杆另一端设有水压头126，活塞两侧的壳体上还设有进气口127和出气口128，进气口设有气压头129，进气口和出气口由活塞控制导通或断通，其下腔通过流量控制阀连接扭矩放大器8，扭矩放大器排气口设置气体降噪器5，扭矩放大器通过同步驱动器7连接液动往复增压器6，液动往复增压器进液口通过水管与水源14连接，其出液口通过三通一端与自动液体平衡装置具有上腔连接，其上也可以设置气液指示器，三通另一端连接有液动压力水鼓2，液动压力水鼓末端与高压喷射器1连接，高压喷射器具有喷射器开关板15和喷头16，所述的喷头的喷口角度可调。

优选地，所述的气液指示器为压力表，实时显示液动往复增压器出水口的压力，及气体缓冲器内压力状况，使用时可按照气液指示器所显示的数值，正常使用，也可通过气液指示器观察压力不或出现异常时，及时维修。

如图3，所述的扭矩放大器包括定子81，定子内设有偏心转子82，转子周向上间隔设置多个插槽83，插槽内设有叶片84，转子的偏心通过叶片伸出插槽不同长度形成，定子上具有排气口85和进气口86。

扭矩放大器是指将压缩空气的压力能转换为旋转的机械能的装置，一般作为更复杂装置或机器的旋转动力源。压缩空气从进气口进入，作用在工作室两侧的叶片上，由于转子偏心安装，气压作用在两侧叶片上产生的转矩差，使转子按逆时针方向旋转，当偏心转子转动时，工作室容积发生变化，在相邻工作室的叶片上产生压力差，利用该压力差推动转子转动，作功后的气体从排气口排出，若改变压缩空气输入方向，即可改变转子的转向。参数：功率4KW耗气量109L/s转速：3000r/min。

如图4-6，所述的液动往复增压器为三个柱塞的增压器，其包括泵体61，泵体内底部设有曲轴连杆62，曲轴连杆与外界的曲轴63连接，泵体内曲轴连杆上部设有柱塞连杆64，柱塞连杆上设有柱塞(65)，柱塞上部通过单向阀设有中部进水口66和两侧出水口67，且进出水口处的单向阀的方向相反。

当液动往复增压器运转时，曲轴通过连杆带动柱塞活动，使得柱塞在液动往复增压器内部产生轴向冲程，加上进出水单向阀，使得液动往复增压器内液体能够快速的向一个方向传送。柱塞泵以一个柱塞为原理介绍，一个柱塞泵上有两个单向阀，并且方向相反，柱塞向一个方向运动时缸内出现负压，这时一个单向阀打开液体被吸入缸内，柱塞向另一个方向运动时，将液体压缩后另一个单向阀被打开，被吸入缸内的液体被排出。这种工作方式连续运动后就形成了连续供水。参数：流量：14L/min压力：16bar转速：1450r/min。

优选地，所述的喷头的喷口可调角度为0-40°，当角度为0时为直线形出水，当角度为非0时为扇形出水。更优选地，所述的喷头的喷口角度为可选择的0°、15°、25°或40°。

本装置中各连接管线端部均设有快速连接头，不同部件之间用快速接头连接。

所述的气体流量控制器还包括水气分离器17，其位于气体缓冲器后端的管线上。

如图7，所述的高压喷射器前端的管线上设有液动压力水鼓2，其用于将过长的管线缠绕在液动压力水鼓上，避免一般卷轴因管线重叠、缠绕而产生的制动。

如图8，所述的气体缓冲器包括壳体111，壳体两端具有气体入口112和气体出口113，其用于存储来自气体动力单元的气体；所述的气体动力单元包括高压空气泵。

本发明工作原理：以气动单元为动力源，以水为介质，通过扭矩放大器带动液动往复增压器，当液动往复增压器运转时，曲轴通过连杆带动柱塞活动，使得柱塞在液动往复增压器内部产生轴向冲程，加上进出水单向阀，使得液动往复增压器内液体能够快速的向一个方向传送。将液体通过高压喷射器喷射出去。

由于本申请中的气体可以直接采用空气，扭矩放大器的出气口的气体可以通过气体降噪器直接排入大气。

本申请喷嘴排除的废弃水根据需要可以进行净化回收利用，如果清洗处的清洗水充足，而且被清洗的设备仅仅是泥水，此时可以的废水可以直接排放，如果清洗的废水中存在油或其他具有污染性质的物质，需要将废水进行净化处理，具体包括沉淀池，清洗的水先收集到沉淀池，沉淀池内加入相应的化学去污物质，让其凝结，然后对其进行过滤，过滤的固体液体部分再次进行净化处理，直到其满足排放标准位置，对其过滤得到的渣根据具体情况处理，比如深埋，比如重新利用。上述的过滤可以先采用混凝土初步过滤，然后再采用活性炭进行二次过滤，沉淀池上方可设置搅拌装置加速凝结反应速度。

自动液体平衡装置：原理：通过压力差作用其内部活塞上下活动来控制气体动力单元的进入。功能：使用自动液体平衡装置来实现通过高压喷射器的开关来控制整台装置，不必通过关闭气动单元来停止装置工作。工作方式：下压高压喷射器开关板，自动液体平衡装置上部密封腔压力减小，气压将活塞顶起，气体动力单元经过进入扭矩放大器，使其工作，带动液动往复增压器，将水喷射出去，松开高压喷射器开关板，上部密封腔压力增大，使得活塞下移，下部气体通道关闭，扭矩放大器停止工作，装置也停止工作。

本申请的使用说明：

1、液动往复增压器与扭矩放大器通过同步驱动器连接。曲轴即可顺时针也可逆时针方向转动。

2、供水系统需要连接到液动往复增压器进水口，只能将液动往复增压器与经过大流量液体过滤器过滤的清洁水源连接到一起。出水口连接三通短接，一端与通过液动压力水鼓与高压喷射器连接，另一端与自动液体平衡装置上部连接。

3、连接进气管。将气体动力单元与高密度空气过滤器连接，再经气体缓冲装置及高流量水气分离器与自动液体平衡装置下压腔连接，输出端与扭矩放大器连接，排出气体通过气体降噪器排出大气中。

4、开始工作前检查大流量液体过滤器是否有障碍物，高流量水气分离器是否缺油。检查空气软管及接头是否有松动及漏气，防止气体动力单元压力不够，扭矩转换器达不到最大功率。

5、喷射头的选择：直线冲洗：直线出水压力集中，冲击力强，适合清洗轮毂、缝隙。扇形冲洗：压力大，面积宽，冲洗机身，效率更高。大扇形冲洗：出水面积大，适合近距离清洗作业。

6、打开气体动力单元，气体径高密度空气过滤器进入气体缓冲器观察气液指示器当与气动单元气压一致时，可通过调节气体流量控制器来调整气体流量，从而改变高压喷射器喷射出液体压力。

7、调试好后，即可正式开展工作。按下高压喷射器开关板自动液体平衡装置内压力得以释放，平衡芯(活塞)打开，气道开通，扭矩放大器运转，径同步驱动器带动液动往复增压器运转。将液体快速且高压喷射出来，达到清洗目的，远处清洗作业时，可加长水枪与泵头间连接管线。

8、若较长时间不使用或清洗工作结束后，关闭气动单元，排空装置内气体，关闭气体流量控制器，拆卸管线，切不可带压拆除管线。以下为排空的两种方法：可通过气体缓冲器下排气阀排气；通过高压喷射器将多余气体开孔。

本发明使用注意事项

1、高流量水气分离器要定时检查、更换，分离器内置润滑油若已减少时，需及时补充，润滑油的供应不充分时，就会产生马达寿命缩短、零件的损伤事故，建议用油：透平1号油ISOVG32；

2、在液动往复增压器处位于水平位置和冷却状态的情况下检查油位。通过液位计检查油量，每200小时换一次机油，建议使用CD15W-40机油，正确使用机油对装置使用寿命非常重要；

3、如遇寒冷天气有结冰时或长时期不用时，应将机内省水排尽，方法是将进水管离开水槽，开机脱水转1分钟左右，同时拆下进水管与出水管以排尽管中省水。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (10)

1.一种气液驱动清洗装置，其特征在于：其包括气体动力单元(3)，气体动力单元连接有气体缓冲器(11)，两者之间还设有空气过滤器(4)，气体缓冲器上设有气液指示器(10)，气体缓冲器后端连接有气体流量控制器(9)，气体流量控制器包括自动液体平衡装置(12)和流量控制阀(13)，所述的自动液体平衡装置包括壳体(123)，壳体内具有空腔，空腔内设有活塞(124)，活塞将空腔分割成上腔(121)和下腔(122)，活塞一侧设有活塞杆(125)，活塞杆另一端设有水压头(126)，活塞两侧的壳体上还设有进气口(127)和出气口(128)，进气口设有气压头(129)，进气口和出气口由活塞控制导通或断通，其下腔通过流量控制阀连接扭矩放大器(8)，扭矩放大器排气口设置气体降噪器(5)，扭矩放大器通过同步驱动器(7)连接液动往复增压器(6)，液动往复增压器进液口通过水管与水源(14)连接，其出液口通过三通一端与自动液体平衡装置具有上腔连接，三通另一端连接有液动压力水鼓(2)，液动压力水鼓末端与高压喷射器(1)连接，高压喷射器具有喷射器开关板(15)和喷头(16)，所述的喷头的喷口角度可调。

2.根据权利要求1所述的气液驱动清洗装置，其特征在于：所述的扭矩放大器包括定子(81)，定子内设有偏心转子(82)，转子周向上间隔设置多个插槽(83)，插槽内设有叶片(84)，转子的偏心通过叶片伸出插槽不同长度形成，定子上具有排气口(85)和进气口(86)。

3.根据权利要求1或2所述的气液驱动清洗装置，其特征在于：所述的液动往复增压器包括泵体(61)，泵体内底部设有曲轴连杆(62)，曲轴连杆与外界的曲轴(63)连接，泵体内曲轴连杆上部设有柱塞连杆(64)，柱塞连杆上设有柱塞(65)，柱塞上部通过单向阀设有中部进水口(66)和两侧出水口(67)，且进出水口处的单向阀的方向相反。

4.根据权利要求1所述的气液驱动清洗装置，其特征在于：所述的喷头的喷口可调角度为0-40°，当角度为0时为直线形出水，当角度为非0时为扇形出水。

5.根据权利要求4所述的气液驱动清洗装置，其特征在于：所述的喷头的喷口角度为可选择的0°、15°、25°或40°。

6.根据权利要求1所述的气液驱动清洗装置，其特征在于：本装置中各连接管线端部均设有快速连接头，不同部件之间用快速接头连接。

7.根据权利要求1所述的气液驱动清洗装置，其特征在于：所述的气液指示器为压力表。

8.根据权利要求1所述的气液驱动清洗装置，其特征在于：所述的气体流量控制器还包括水气分离器(17)，其位于气体缓冲器后端的管线上。

9.根据权利要求1所述的气液驱动清洗装置，其特征在于：所述的高压喷射器前端的管线上设有液动压力水鼓(2)，其用于将过长的管线缠绕在液动压力水鼓上。

10.根据权利要求1所述的气液驱动清洗装置，其特征在于：所述的气体缓冲器包括壳体(111)，壳体两端具有气体入口(112)和气体出口(113)，其用于存储来自气体动力单元的气体；所述的气体动力单元包括高压空气泵。