CN110605285A - 一种蜂窝结构皮碗 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝结构皮碗，包括筒形内圆环和与内圆环底部连接并向外延伸的外圆环，所述外圆环与内圆环之间设有蜂窝柱状结构。该蜂窝结构皮碗在保持一定支撑性能的同时最大化地提高皮碗强度。同时在耐磨性能方面和皮碗摩擦发热量上也比普通皮碗更为优越。在石油天然气管道清管检测用途上，蜂窝状结构皮碗比普通皮碗的清管能力更高效；且支撑力比普通皮碗要高很多，可以省去管道内检测器的支撑轮结构，使检测器的结构设计更为简单。

Description

一种蜂窝结构皮碗

技术领域

本发明属于能源及运输方面的石油天然气长输管道清管及检测领域，具体涉及一种用于清管器的蜂窝结构皮碗。

背景技术

清管器是在石油、天然气管道清除杂物作业中，用于对管道具有高效清除杂物的设备。在管道内检测器设备上，不仅具有较好的密封性能，并且能够提供较高的支撑能力，可省去检测器的支撑轮结构，简化检测设备的结构。清管器主要分为三类，分别是橡胶清管球、泡沫塑料清管器和皮碗清管器。

皮碗清管器是比较常用的一种管道清理工具，主要由发射架、和围绕发射架固定连接的前后两道橡胶皮碗组成。其清污原理是通过清管器上下游压差使皮碗张开，刮走污物。皮碗清管器利用皮碗裙边对管道约4％的过盈量与管壁紧贴达到密封，两道皮碗形成两道密封环，由其前后的气压差推动整个清管器前进。皮碗清管器具有结构简单、密封性能好、对污物的清除效果好、运行距离长等优点，但是也存在一些不足：

国内外在对石油、天然气管道进行清管作业中，由于清管器的皮碗材质是聚氨酯弹性体，且结构简单。往往因为管道的变形、杂物等的影响，皮碗不但会严重变形、严重磨损，清管器骨架也会受到不同程度的损伤，影响清管器的通过性能，从而不能达到一个很好的清管效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种不易变形、密封能力强、支撑力更高的皮碗，进而能够保护清管器、延长清管器使用寿命、提高运行里程。

本发明提供的一种蜂窝结构皮碗，包括筒形内圆环和与内圆环底部连接并向外延伸的外圆环，所述外圆环与内圆环之间设有蜂窝柱状结构。

蜂窝的六边形结构互相支撑，依靠机械构造提供形状维持能力，依靠皮碗材料的弹性提供变形缓冲能力，使皮碗达到一个加固、不易变形、从而提高皮碗的密封能力，提高皮碗支撑力的效果。

优选的，上述蜂窝结构皮碗中，所述内圆环、外圆环和蜂窝柱状结构一体成型。一体成型相比于拼接其抗形变能力更好。

优选的，上述蜂窝结构皮碗中，所述内圆环、外圆环和蜂窝柱状结构的材质均为聚氨酯。聚氨酯是制作皮碗的优良材料，其弹性特征可以提供良好的形变缓冲能力，有利于提高密封性能和支撑效果。

优选的，上述蜂窝结构皮碗中，所述内圆环上开设均匀布置的通孔。通孔贯通整个内圆环，便于将皮碗固定于中心骨架法兰上。

优选的，上述蜂窝结构皮碗中，所述蜂窝柱状结构的截面为相互连接的正六边形。这种仿生学结构的六边形口全朝向一边，有着优秀的几何力学性能。各边相互支撑，依靠机械构造提供形状维持能力。

本发明还提供了一种皮碗清管器，其包括以上任一所述的蜂窝结构皮碗。

优选的，上述皮碗清管器中，包括中心骨架法兰和蜂窝结构皮碗，所述蜂窝结构皮碗内圆环上设置通孔，利用螺栓和锁紧螺母将至少两个蜂窝结构皮碗紧固连接在中心骨架法兰上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明针对管道清除杂物等过程的工艺要求，综合考虑了工作环境、清管效果等因素，采用具有优秀几何力学性能的蜂窝状皮碗结构，使皮碗达到一个加固、不易变形、增强皮碗支撑力的作用。实现了节省清管次数，提高了清洁效果的目的；减少了皮碗的磨损程度、提高了清管器的运行里程及通过能力；降低了清管器在管道中的偏磨现象、延长了清管器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例蜂窝结构皮碗的顶面结构示意图；

图2为图1的纵向剖面结构示意图；

图3为现有的皮碗清管器纵向剖面结构示意图；

图4为本发明实施例安装有蜂窝结构皮碗的清管器纵向剖面结构示意图；

图5为现有清管器清管扫线作业后皮碗状态，左图显示皮碗撕裂，右图显示皮碗折断；

图6为现有清管器清管扫线作业后的皮碗状态，显示皮碗发生溶解；

图7为本发明实施例清管器清管扫线作业发球时的皮碗状态；

图8为图7收球时的皮碗状态。

图中：

1.外圆环 2.内圆环 3.蜂窝柱状结构 4.蜂窝结构皮碗最大径尺寸。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细地解释和说明，以使本领域技术人员能够更好地理解本发明并予以实施。

请参考图1和图2，作为一个实施例，提供了一种蜂窝结构皮碗，包括均由聚氨酯材料制成的筒形内圆环和与内圆环底部连接并向外延伸的外圆环，所述外圆环与内圆环之间设有蜂窝柱状结构。

该蜂窝结构皮碗的外圆环1为实心结构，具有一定厚度，和管道内壁相接触，在清管器运行过程中与管道内壁之间产生摩擦力，保证皮碗的耐磨性能。内圆环2也是实心结构，内圆环2上开设均匀布置的通孔(图中未示出)，主要作用是通过螺栓和锁紧螺母的紧固连接将蜂窝状皮碗和中心骨架法兰紧固的组合在一起，使蜂窝结构皮碗具有较高的支撑力。蜂窝柱状结构3处于外圆环1与内圆环2之间，蜂窝柱状结构3的截面为正六边形形状。蜂窝的六边形结构互相支撑，依靠机械构造提供形状维持能力，依靠聚氨酯材料的弹性提供变形缓冲能力，达到降低振动、提高皮碗强度的作用。蜂窝结构皮碗的最大径尺寸4，通常与管道外径相等，是使清管器在管道清管作业过程中提供严实密封，不漏气的有力保障。

以上蜂窝结构皮碗设计的优势在于，保持一定支撑性能的同时最大化地提高皮碗强度。同时在耐磨性能方面和皮碗摩擦发热量上也比普通皮碗更为优越。在石油天然气管道清管检测用途上，蜂窝状结构皮碗比普通皮碗的清管能力更高效；且支撑力比普通皮碗要高很多，可以省去管道内检测器的支撑轮结构，使检测器的结构设计更为简单。

参见图4，至少两个上述蜂窝结构皮碗与中心骨架法兰结合固定可以组成清管器的主体结构，图3展示了改进前现有的清管器主体结构，是由四个碗型皮碗和四个隔离皮碗固定安装在中心骨架上组成。

相比于现有的清管器主体结构，本发明改进后的清管器主体结构由两个蜂窝结构皮碗替代了以前四个碗型皮碗+四个隔离皮碗，使清管器结构更加紧凑。

二者重量对比如下表所示：

蜂窝结构皮碗的重量正好等于2个碗型皮碗+2个隔离皮碗的重量，但由于新结构的清管器所用中心骨架变小，故清管器总重量相应变小。在蜂窝结构皮碗支撑力增大的情况下，清管器的总重量减小，对降低清管器的偏磨现象更有优势。

选用现有结构皮碗以及本发明蜂窝结构皮碗，进行现场清管通球试验，试验结果对比如下：

①第一种现有结构皮碗：现场清管扫线作业，管道规格φ323.9，运行距离120Km,收球后发现清管器皮碗发生撕裂、折断现象，如图5所示。

②第二种现有结构皮碗：现场清管扫线作业，管道规格φ406.4，运行距离150Km,收球后发现清管器皮碗发生溶解现象，相邻皮碗发生撕裂，如图6所示。

普通清管器皮碗结构简单，支撑力薄弱，强度低。因为管道的变形、杂物多等的影响，影响了清管器的通过性能；这种状态下皮碗会发生严重变形、偏磨等现象，从而造成皮碗的撕裂。在由于管道里程数较大的情况下，皮碗支撑力的不足引起皮碗偏磨现场严重，摩擦发热量增大，从而造成皮碗的溶解现象。

③本发明实施例蜂窝结构皮碗：管径φ323.9mm，试验距离：80km。收球后清管器完好，磨损均匀，无偏磨现象，参见图8。图7为发球时的皮碗状态。

可见，本发明改进后的蜂窝状结构皮碗清管器，运行里程数要比普通皮碗清管器大大提高；改进后的蜂窝结构皮碗支撑力增大，不会发生偏磨现象，可以在很大程度上提高管道清管效率。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种蜂窝结构皮碗，包括筒形内圆环和与内圆环底部连接并向外延伸的外圆环，其特征在于，所述外圆环与内圆环之间设有蜂窝柱状结构。

2.根据权利要求1所述的蜂窝结构皮碗，其特征在于，所述内圆环、外圆环和蜂窝柱状结构一体成型。

3.根据权利要求1所述的蜂窝结构皮碗，其特征在于，所述内圆环、外圆环和蜂窝柱状结构的材质均为聚氨酯。

4.根据权利要求1所述的蜂窝结构皮碗，其特征在于，所述内圆环上开设均匀布置的通孔。

5.根据权利要求1所述的蜂窝结构皮碗，其特征在于，所述蜂窝柱状结构的截面为相互连接的正六边形。

6.一种皮碗清管器，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的蜂窝结构皮碗。

7.根据权利要求6所述的皮碗清管器，其特征在于，包括中心骨架法兰和蜂窝结构皮碗，所述蜂窝结构皮碗内圆环上设置通孔，利用螺栓和锁紧螺母将至少两个蜂窝结构皮碗紧固连接在中心骨架法兰上。