CN110665916A - 管道空泡清洗设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道空泡清洗设备，包括：第一供水管、安装套管和空泡发生器，所述空泡发生器包括安装主轴和多个导流片，所述导流片固定在所述安装主轴上，沿水流流动方向，在所述导流片的尾部设置有缺口结构；所述安装主轴设置在所述安装套管的一端部，所述第一供水管与所述安装套管的另一端部连接。通过采用空泡发生器对石油管道内壁的结垢进行清洗，空泡发生器利用流动的水流产生空泡，空泡在石油管道内发生溃灭，利用空泡溃灭产生的冲击力来彻底的清理掉管壁上的结垢，以提高石油管道的清洗效率并优化清洗效果。

Description

管道空泡清洗设备
技术领域
本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种管道空泡清洗设备。
背景技术
目前，在石油开采以及石油输送均需要用到石油管道，石油管道通常为金属管道在长时间使用后，会在管壁上形成较厚的结构，影响石油的正常输送，因此，石油管道需要定期进行清理。中国专利号201821468308.9公开了一种管道清洗装置，主要采用推进电机来驱动旋转杆进入到石油管道内并通过毛刷来清洁石油管道。由于石油管道内的结垢粘度大，清洗过程中，毛刷能够将管壁表层的污垢清理掉，但是，很难清理掉管壁上形成的硬性结垢层，导致石油管道的清洗效果较差。
发明内容
本发明提供一种管道空泡清洗设备，通过空泡发生器在石油管道中产生空泡，利用空泡溃灭产生的冲击力来彻底的清理掉管壁上的结垢，以提高石油管道的清洗效率并优化清洗效果。
本发明提供一种管道空泡清洗设备，包括：第一供水管、安装套管和空泡发生器，所述空泡发生器包括安装主轴和多个导流片，所述导流片固定在所述安装主轴上，沿水流流动方向，在所述导流片的尾部设置有缺口结构；所述安装主轴设置在所述安装套管的一端部，所述第一供水管与所述安装套管的另一端部连接。
进一步的，所述缺口结构部分露在所述安装套管的端口外侧。
进一步的，沿水流流动方向，所述缺口结构的前侧壁朝向后侧弯曲延伸，所述缺口结构的后侧壁朝向前侧弯曲延伸。
进一步的，所述缺口结构的前侧壁的高度尺寸大于所述缺口结构的后侧壁的高度尺寸。
进一步的，所述导流片相对于所述安装主轴的轴线倾斜布置。
进一步的，还包括行走机构；所述行走机构包括轮座和胶轮，所述胶轮可转动的安装在所述轮座上，所述轮座安装在所述安装套管的外管壁上；所述安装套管的外管壁上均匀分布有至少两个所述行走机构。
进一步的，所述行走机构还包括动力驱动模块，所述动力驱动模块包括第二供水管、水轮和减速箱，所述第二供水管固定在所述安装套管的外管壁上，所述水轮位于所述第二供水管中，所述水轮的转轴通过柔性轴与所述减速箱的动力输入轴连接，所述减速箱固定在所述轮座的一侧，所述减速箱的动力输出轴与所述胶轮的轮轴驱动连接。
进一步的，所述安装套管具有第一管段和第二管段，所述第一管段的管径小于所述第二管段的管径，所述第一管段和第二管段的连接处形成倾斜连接面；所述第二供水管安装在所述第一管段上，所述轮座安装在所述第二管段上。
进一步的，所述倾斜连接面上设置有射流水进口，所述第二供水管具有连接在一起的进水管段和出水管段，所述出水管段为锥形管结构并与所述射流水进口密封连接。
进一步的，所述第二供水管中设置有支架，所述支架固定在所述第二供水管的内管壁上，所述水轮的转轴可转动的安装在所述支架上；所述第二供水管的管壁上设置有通孔，所述柔性轴贯穿所述通孔。
通过采用空泡发生器对石油管道内壁的结垢进行清洗，空泡发生器利用流动的水流产生空泡，空泡在石油管道内发生溃灭，利用空泡溃灭产生的冲击力来彻底的清理掉管壁上的结垢，以提高石油管道的清洗效率并优化清洗效果。
附图说明
图1为本发明管道空泡清洗设备实施例一的结构原理图；
图2为图1中A向示意图；
图3为本发明管道空泡清洗设备实施例一中空泡发生器的结构示意图；
图4为本发明管道空泡清洗设备实施例二的结构示意图。
具体实施方式
如图1-图3所示，本实施例管道空泡清洗设备，包括：第一供水管1、安装套管2和空泡发生器3，空泡发生器3包括安装主轴31和多个导流片32，导流片32固定在安装主轴31上，沿水流流动方向，在导流片32的尾部设置有缺口结构33；安装主轴31设置在安装套管2的一端部，第一供水管1与安装套管2的另一端部连接。
在实际使用过程中，安装套管2插入到石油管道中。第一供水管1与外部供水设备连接，通过外部供水设备提供一定压力的水流，水流经过第一供水管1进入到安装套管2中继续流动。安装套管2中的水流最终流到空泡发生器3处，水流将经由导流片32导向并沿着导流片32的表面流动。当水流流动到缺口结构33处时，由于水流流速较快并会在缺口结构33处产生瞬间失压，在缺口结构33区域内的低压作用下，而当液体内的静压力突然下降到低于同一温度下液体的蒸气压时，在液体内就会形成大量的空泡，这样，便可以使得水流流经缺口结构33区域内形成大量的空泡。而空泡随着水流继续流动离开缺口结构33，此时，而空泡群进入较高压力的区域，使得空泡外部压力恢复，空泡由于压力恢复将发生溃灭。空泡的溃灭使气泡内所储存的势能转变成较小体积内流体的功能，使水流内形成流体冲击波。而由于空泡发生器3安装在安装套管2的出水口端部位置处，通过缺口结构33产生的空泡将输出至安装套管2的外部。空泡发生溃灭的区域在石油管道内，空泡溃灭后在液体中将产生瞬间高压射流，引起液体介质的强烈震动，这样，便可以利用空泡溃灭来清洁石油管道内壁的结垢。
优选地，为了有效的避免空泡对安装套管2造成空泡腐坏，则缺口结构33部分露在安装套管2的端口外侧。这样，水流经由缺口结构33所产生的空泡能够快速的跟随水流流出所述安装套筒，使得空泡在安装套管2的外部发生溃灭，以确保所述安装套筒内不会发生空泡溃灭的现象，实现良好的保护安装套管2。
其中，为了产生足够的空泡并使得空泡朝向石油管道的内壁方向输送，则沿水流流动方向，缺口结构33的前侧壁331朝向后侧弯曲延伸，缺口结构33的后侧壁332朝向前侧弯曲延伸。具体的，水流流到缺口结构33处，先经由前侧壁331的导向，在前侧壁331在缺口结构33中形成的弧形面能够有效的增大缺口结构33的面积，从而更好的产生负压以获得更多的空泡。而产生的空泡经由后侧壁332所形成的弧形面导向，空泡将朝向石油管道的内壁方向流动，以使得更多的空泡在石油管道内壁上的结垢处发生溃灭，从而更有利于提高清洁效率。而缺口结构33的前侧壁331的高度尺寸大于缺口结构33的后侧壁332的高度尺寸，这样，利用较高的前侧壁331可以产生较多的空泡，而较矮的后侧壁332在满足导向空泡流动的同时，可以减少对水流所产生的水阻，以引导水流携带空泡顺畅的朝向石油管道的内壁方向流动。
进一步的，为了均匀的分布空泡，则可以导流片32相对于安装主轴31的轴线倾斜布置，多片倾斜布置的导流片32能够导向水流高速偏转转流动。这样，经由空泡发生器3输出的水流将旋转流出，而空泡将跟随水流一同旋转，从而使得石油管道的内壁均匀分布空泡，以获得更好的清洗效果。
另外，为了方便将空泡发生器3安装在安装套管2中，则在安装套管2的一端部设置有支架21，支架21可以采用多根杆以焊接的方式固定在所述第二供水管的内管壁上，而安装主轴31则焊接在支架21上。支架21一方面能够满足空泡发生器3的安装要求，另一方面还不会对水流产生过大的水阻。优选地，支架21焊接在缺口结构33的前侧，以避免产生的空泡对支架21造成气蚀破坏。
实施例二
基于上述技术方案，如图4所示，为了满足在较长石油管道100内移动的要求，还包括行走机构4；行走机构4包括轮座41和胶轮42，胶轮42可转动的安装在轮座41上，轮座41安装在安装套管2的外管壁上；安装套管2的外管壁上均匀分布有至少两个行走机构4。具体的，将安装套管2放入到石油管道100中后，通过多个行走机构4将安装套管2支撑悬空在石油管道100中。同时，行走机构4能够支撑安装套管2在石油管道100内移动，以确保安装套管2能在石油管道100中居中移动。这样，即便针对较长的石油管道100进行清洗，深入到石油管道100中的安装套管2能够始终保持在石油管道100居中布置，使得从安装套管2中输出的空泡能够均匀的分布在石油管道100的内壁，减少空泡分布不均而造成清洗效果不理想的现象发生。同时，也可以避免因安装套管2偏心而出现释放的空泡过于靠近石油管道100的内壁溃灭而出现气蚀破坏的现象，有效的提高了使用可靠性。
优选地，为了实现管道空泡清洗设备能主动移动，则行走机构4还包括动力驱动模块43，动力驱动模块43包括第二供水管431、水轮432和减速箱433，第二供水管431固定在安装套管2的外管壁上，水轮432位于第二供水管431中，水轮432的转轴通过柔性轴434与减速箱433的动力输入轴连接，减速箱433固定在轮座41的一侧，减速箱433的动力输出轴与胶轮42的轮轴驱动连接。具体的，在石油管道100内进行清洗的过程中，通过动力驱动模块43能够实现主动移动，并通过控制第二供水管431内的水压和水流速度来控制管道空泡清洗设备的移动速度。具体为：外部供水进入到第二供水管431内，水流将驱动水轮432转动，转动的水轮将通过柔性轴434带动减速箱433运行，最终，通过减速箱433将动力传递给胶轮42的轮轴，以实现胶轮42动力转动。
进一步的，为了方便组装，安装套管2具有第一管段201和第二管段202，第一管段201的管径小于第二管段202的管径，第一管段201和第二管段的连接处形成倾斜连接面203；第二供水管431安装在第一管段201上，轮座41安装在第二管段202上。具体的，第一管段201的管径较大以满足空泡发生器32的安装要求，而第二管段202的管径较小，可以在第二管段202的外部安装第二供水管431。而第二管段202的内部安装空泡发生器3，外部则安装轮座41，以确保轮座41上的胶轮42能够良好的支撑住安装套管2，并确保空泡发生器3位于石油管道100的中心线位置处。
而为了充分利用水资源来产生更多的空泡，则倾斜连接面203上设置有射流水进口204，第二供水管431具有连接在一起的进水管段4301和出水管段4302，出水管段4302为锥形管结构并与射流水进口204密封连接。具体的，通过将出水管段4302设计为锥形管结构，使得从出水管段4302输出的水形成高速的水流并从射流水进口204射入到安装套管2中。而由于射流水进口204设置在倾斜连接面203上，从射流水进口204引入的水流将朝向空泡发生器3方向流动，进而进一步的加速安装套管2中的水流速度；更重要的是，高速水流经由射流水进口204射入到安装套管2中，将引起安装套管2中的水产生涡流，而涡流将进一步的增强在缺口结构33出产生空泡的能力，进而获得更多的空泡。而对于第二供水管431的管壁上可以设置有通孔（未图示），柔性轴434密封贯穿所述通孔，具体的，柔性轴434与通孔的连接部位形成动密封，以避免水从通孔中外泄，而动密封的方式可以参考现有技术中的常见动密封形式，在此不做限制和赘述。

Claims (10)

1.一种管道空泡清洗设备，其特征在于，包括：第一供水管、安装套管和空泡发生器，所述空泡发生器包括安装主轴和多个导流片，所述导流片固定在所述安装主轴上，沿水流流动方向，在所述导流片的尾部设置有缺口结构；所述安装主轴设置在所述安装套管的一端部，所述第一供水管与所述安装套管的另一端部连接。
2.根据权利要求1所述的管道空泡清洗设备，其特征在于，所述缺口结构部分露在所述安装套管的端口外侧。
3.根据权利要求2所述的管道空泡清洗设备，其特征在于，沿水流流动方向，所述缺口结构的前侧壁朝向后侧弯曲延伸，所述缺口结构的后侧壁朝向前侧弯曲延伸。
4.根据权利要求3所述的管道空泡清洗设备，其特征在于，所述缺口结构的前侧壁的高度尺寸大于所述缺口结构的后侧壁的高度尺寸。
5.根据权利要求1所述的管道空泡清洗设备，其特征在于，所述导流片相对于所述安装主轴的轴线倾斜布置。
6.根据权利要求1所述的管道空泡清洗设备，其特征在于，还包括行走机构；所述行走机构包括轮座和胶轮，所述胶轮可转动的安装在所述轮座上，所述轮座安装在所述安装套管的外管壁上；所述安装套管的外管壁上均匀分布有至少两个所述行走机构。
7.根据权利要求6所述的管道空泡清洗设备，其特征在于，所述行走机构还包括动力驱动模块，所述动力驱动模块包括第二供水管、水轮和减速箱，所述第二供水管固定在所述安装套管的外管壁上，所述水轮位于所述第二供水管中，所述水轮的转轴通过柔性轴与所述减速箱的动力输入轴连接，所述减速箱固定在所述轮座的一侧，所述减速箱的动力输出轴与所述胶轮的轮轴驱动连接。
8.根据权利要求7所述的管道空泡清洗设备，其特征在于，所述安装套管具有第一管段和第二管段，所述第一管段的管径小于所述第二管段的管径，所述第一管段和第二管段的连接处形成倾斜连接面；所述第二供水管安装在所述第一管段上，所述轮座安装在所述第二管段上。
9.根据权利要求8所述的管道空泡清洗设备，其特征在于，所述倾斜连接面上设置有射流水进口，所述第二供水管具有连接在一起的进水管段和出水管段，所述出水管段为锥形管结构并与所述射流水进口密封连接。
10.根据权利要求7所述的管道空泡清洗设备，其特征在于，所述第二供水管中设置有支架，所述支架固定在所述第二供水管的内管壁上，所述水轮的转轴可转动的安装在所述支架上；所述第二供水管的管壁上设置有通孔，所述柔性轴贯穿所述通孔。
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