CN110792873A - 一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置 - Google Patents

一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，包括执行块、卡瓦、卡瓦连杆、挤压碗、封堵橡胶、泵座、承压头、液压油管接头、活塞杆、活塞、活塞缸、回弹滑轮、液压泵、控制终端、二位三通电磁阀。本发明实现了卡瓦具有两个开度，且实现了卡瓦撑开时与管道内壁为平行状态，使得其相互接触时为面接触，从而可增大管道智能封堵机器人减速过程的摩擦力，也可增大其锁定过程的锚定力，实现了管道智能封堵机器人先减速后锚定的需求，同时，本发明可有助于管道智能封堵机器精确定位和减小对管道及本体冲击损伤的作用。

Description

一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置
技术领域
本发明属于油气管道抢修封堵技术领域，具体涉及一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置。
背景技术
管道运输是石油天然气最经济、最合理的运输方式。目前，我国已形成多个油气区域管网，而且随着能源工业的快速发展，我国油气管道建设将继续得到长足的发展。随着我国管道铺设长度的增加和服役年限的增长，需要对管道进行有计划的维护。在维护过程中，不可避免地会采用管道封堵技术来封隔管道内部的输送介质。目前广泛使用带压开孔封堵技术对维修管道进行封堵作业，该技术除工艺较复杂以外，影响管道正常输送的时间也较长。同时，带压开孔封堵作业的封堵压力远低于管道的正常输送压力，所以有必要突破封堵器自开孔处进入管道进行封堵的结构限制，研究能够承受更高管内压力的管道内部封堵技术。管内高压智能封堵技术是20世纪90年代发展起来的一项新型封堵技术，封堵器从清管器的发球端进入，在管道介质的推动下向前运动，到达欲封堵管段时，在超低频电磁脉冲信号（ELF）的控制下，启动微型液压系统实现刹车并封堵。作业完成后在ELF信号的控制下自动解封，继续在管内介质推动下直至收球端取出。这样的管内高压智能封堵所需作业时间更短，作业完成后不会在管道上留下任何其他附加装置，减少了故障点，大大降低维修成本和减少维修时间。
目前，国外的管内智能封堵技术已经处于成熟阶段，如美国T-D-Williamson公司的Smartplug和英国STATS Group公司的Tecnoplug。然而，国外公司对该技术实行技术封锁，只提供技术工程服务，且服务费用昂贵。随着我国管道工业的快速发展，特别是海底管道铺设长度的不断增加，对管内智能封堵技术的需求越来越迫切。为了解决我国管道快速维修和压力测试问题，加快管内高压智能封堵技术及工具的研究势在必行，而管道封堵机构便是其中不可或缺的一环。
当前大量的管道智能封堵机器人液动锁定机构没有良好的锁定性能，导致封堵效果的不可靠。管道智能封堵机器人在减速时对管道内壁容易造成划伤，甚至产生火花从而引发严重事故。管道智能封堵机器人本身在管道内运动时，摩擦较大，管道智能封堵机器人需要较长的时间才能到达目标工作点。
针对目前现有的管道智能封堵机器人及油气管道抢修封堵的需求，亟需发明一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，可实现可靠的管道封堵效果；减少了管道智能封堵机器人对管道内壁的损伤；控制了管道智能封堵机器人的减速过程，达到了管道智能封堵机器人安全减速定位的效果；降低了管道智能封堵机器人在管道内运动时的阻力，缩短了管道智能封堵机器人到达目标工作点的时间。
发明内容
（一）解决的技术问题
本发明在于封堵油气运输管道，使管道维修作业得以安全进行，提供了一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置。该机构的卡瓦连杆与卡瓦连接，提高了卡瓦与管道内壁的接触面积，使管道智能封堵机器人有良好的锁定性能；利用液压系统，控制卡瓦的开度，达到了控制管道智能封堵机器人减速过程的目的，达到了管道智能封堵机器人安全减速定位的效果；利用弹力滑轮，减小管道智能封堵机器人在管道内运动时的摩擦力，缩短了管道智能封堵机器人到达目标工作点的时间。
（二）技术方案
一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，其特征在于：包括执行块（1）、活塞杆螺钉（2）、连杆卡销（3）、卡瓦连杆（4）、卡瓦（5）、挤压碗（6）、封堵橡胶（7）、泵座（8）、泵座螺栓（9）、泵罩螺栓（10）、承压头（11）、液压油管接头（12）、活塞杆螺帽（13）、活塞杆（14）、活塞（15）、活塞缸（16）、螺杆（17）、活塞缸盖（18）、弹簧（19）、回弹滑轮（20）、泵罩（21）、液压泵（22）、控制终端（23）、电池（24）、二位三通电磁阀（25）、储油罐（26），所述执行块（1）位于机构的最右端，承压头（11）通过间隙配合设置在执行块（1）左端，承压头（11）与执行块（1）之间还有弹簧（19）支撑，活塞杆（14）通过活塞杆螺钉（2）固定在执行块（1）左端，活塞缸（16）通过活塞杆螺帽（13）固定在活塞杆（14）的左端，活塞缸（16）通过活塞缸盖（18）和螺杆（17）固定在承压头（11）右端，泵座（8）通过泵座螺栓（9）固定在承压头（11）左端，封堵橡胶（7）安装在泵座（8）右端与承压头（11）的外环侧，挤压碗（6）安装在封堵橡胶（7）的右端与外环侧，卡瓦（5）通过连杆卡销（3）和卡瓦连杆（4）连接在执行块（1）左端并位于挤压碗（6）外环侧，回弹滑轮（20）设置在执行块（1）外环侧。
进一步的，所述液压泵（22）、电池（24）、二位三通电磁阀（25）、储油罐（26）设置在泵座（8）左端，控制终端（23）设置在二位三通电磁阀（25）左端。
进一步的，所述液压油管接头（12）分别安装在打通泵座（8）和承压头（11）的液压线路、活塞缸（16）右端液压线路、液压泵（22）、二位三通电磁阀（25）、储油罐（26）上，泵罩（21）通过泵罩螺栓（10）固定在泵座（8）左端。
进一步的，在管道智能封堵机器人减速定位时，随着管道智能封堵机器人速度越来越小，液压系统控制所述卡瓦（5）的开度逐渐增大，从而达到管道智能封堵机器人安全减速定位和减小对管道内壁损伤的效果。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，具备以下有益效果：
1、提高了卡瓦与管道内壁的接触面积，从而可增大管道智能封堵机器人减速过程的摩擦力，也可增大其锁定过程的锚定力，实现了管道智能封堵机器人先减速后锚定的需求，
2、利用液压系统，控制卡瓦的开度，从而控制了管道智能封堵机器人的减速过程，达到了管道智能封堵机器人安全减速定位和减小对管道内壁损伤的效果。
3、利用弹力滑轮，减小管道智能封堵机器人在管道内运动时的摩擦力，缩短了管道智能封堵机器人到达目标工作点的时间。
附图说明
附图1：管道智能封堵机器人液动减速锁定装置主视图
附图2：管道智能封堵机器人液动减速锁定装置正视图
附图3：管道智能封堵机器人液动减速锁定装置右视图
附图4：管道智能封堵机器人液动减速锁定装置左视图
附图5：管道智能封堵机器人液动减速锁定装置锁定封堵结构剖视图
附图6：管道智能封堵机器人液动减速锁定装置泵罩内部图1
附图7：管道智能封堵机器人液动减速锁定装置泵罩内部图2
1-执行块；2-活塞杆螺钉；3-连杆卡销；4-卡瓦连杆；5-卡瓦；6-挤压碗；7-封堵橡胶；8-泵座；9-泵座螺栓；10-泵罩螺栓；11-承压头；12-液压油管接头；13-活塞杆螺帽；14-活塞杆；15-活塞；16-活塞缸；17-螺杆；18-活塞缸盖；19-弹簧；20-回弹滑轮；21-泵罩；22-液压泵；23-控制终端；24-电池；25-二位三通电磁阀；26-储油罐。
具体实施方式
如附图1-7所示，一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，其特征在于：包括执行块（1）、活塞杆螺钉（2）、连杆卡销（3）、卡瓦连杆（4）、卡瓦（5）、挤压碗（6）、封堵橡胶（7）、泵座（8）、泵座螺栓（9）、泵罩螺栓（10）、承压头（11）、液压油管接头（12）、活塞杆螺帽（13）、活塞杆（14）、活塞（15）、活塞缸（16）、螺杆（17）、活塞缸盖（18）、弹簧（19）、回弹滑轮（20）、泵罩（21）、液压泵（22）、控制终端（23）、电池（24）、二位三通电磁阀（25）、储油罐（26），所述执行块（1）位于机构的最右端，承压头（11）通过间隙配合设置在执行块（1）左端，承压头（11）与执行块（1）之间还有弹簧（19）支撑，活塞杆（14）通过活塞杆螺钉（2）固定在执行块（1）左端，活塞缸（16）通过活塞杆螺帽（13）固定在活塞杆（14）的左端，活塞缸（16）通过活塞缸盖（18）和螺杆（17）固定在承压头（11）右端，泵座（8）通过泵座螺栓（9）固定在承压头（11）左端，封堵橡胶（7）安装在泵座（8）右端与承压头（11）的外环侧，挤压碗（6）安装在封堵橡胶（7）的右端与外环侧，卡瓦（5）通过连杆卡销（3）和卡瓦连杆（4）连接在执行块（1）左端并位于挤压碗（6）外环侧，回弹滑轮（20）设置在执行块（1）外环侧。
如附图5-7所示，一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，其特征在于：所述液压泵（22）、电池（24）、二位三通电磁阀（25）、储油罐（26）设置在泵座（8）左端，控制终端（23）设置在二位三通电磁阀（25）左端。
如附图5-7所示，一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，其特征在于：所述液压油管接头（12）分别安装在打通泵座（8）和承压头（11）的液压线路、活塞缸（16）右端液压线路、液压泵（22）、二位三通电磁阀（25）、储油罐（26）上，泵罩（21）通过泵罩螺栓（10）固定在泵座（8）左端。
如附图1所示，一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，其特征在于：在管道智能封堵机器人减速定位时，随着管道智能封堵机器人速度越来越小，液压系统控制所述卡瓦（5）的开度逐渐增大。
在管道智能封堵机器人减速阶段时，控制终端（23）控制二位三通电磁阀（25），使得液压泵（22）将储油罐（26）的液体打入活塞缸（16）的右侧，从而使活塞缸盖（18）向右移动，带动挤压碗（6）向右移动，卡瓦（5）沿着挤压碗（6）的斜面向上移动，直至接触到管道内壁，在此过程中，卡瓦（5）的锯齿面一直平行于管道内壁，管道智能封堵机器人的在管道内的移动速度越小，活塞缸（16）的右侧的液压越高，卡瓦（5）的开度就越大，卡瓦（5）对管道内壁的摩擦力就越大。这样管道智能封堵机器人得以缓慢减速，减小了卡瓦（5）对管道内壁的划伤，更是避免了封堵器在过快减速时，卡瓦摩擦管道内壁可能引起的火花，从而避免了重大事故的发生。
在管道智能封堵机器人封堵阶段时，卡瓦（5）的开度还要增大到一定时，使得管道智能封堵机器人可靠地锁定在管道内，此时活塞缸（16）的右侧继续加压，泵座（8）继续向右运动，挤压碗（6）不动，挤压封堵橡胶（7）变形填满管道内壁，达到封堵管道的目的。
在管道智能封堵机器人解封阶段时，控制终端（23）控制二位三通电磁阀（25），使得液压泵（22）将储油罐（26）的液体打入活塞缸（16）的左侧，从而使活塞缸盖（18）向左移动，带动泵座（8）向左移动，封堵橡胶（7）逐渐恢复原形，随后带动挤压碗（6）向左移动，卡瓦（5）沿着挤压碗（6）的斜面向下移动，直至卡瓦（5）不再接触管道内壁。
封堵器在管道内移动的时候，回弹滑轮（20）由于其内部弹簧的推力作用，即使管径在不同的地方有些许的变化，回弹滑轮（20）也能够一直紧贴管道内壁，从而减小了封堵器在管道内移动时的摩擦力，缩短了管道智能封堵机器人到达目标工作点的时间。

Claims (4)

1.一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，其特征在于：包括执行块（1）、活塞杆螺钉（2）、连杆卡销（3）、卡瓦连杆（4）、卡瓦（5）、挤压碗（6）、封堵橡胶（7）、泵座（8）、泵座螺栓（9）、泵罩螺栓（10）、承压头（11）、液压油管接头（12）、活塞杆螺帽（13）、活塞杆（14）、活塞（15）、活塞缸（16）、螺杆（17）、活塞缸盖（18）、弹簧（19）、回弹滑轮（20）、泵罩（21）、液压泵（22）、控制终端（23）、电池（24）、二位三通电磁阀（25）、储油罐（26），所述执行块（1）位于机构的最右端，承压头（11）通过间隙配合设置在执行块（1）左端，承压头（11）与执行块（1）之间还有弹簧（19）支撑，活塞杆（14）通过活塞杆螺钉（2）固定在执行块（1）左端，活塞缸（16）通过活塞杆螺帽（13）固定在活塞杆（14）的左端，活塞缸（16）通过活塞缸盖（18）和螺杆（17）固定在承压头（11）右端，泵座（8）通过泵座螺栓（9）固定在承压头（11）左端，封堵橡胶（7）安装在泵座（8）右端与承压头（11）的外环侧，挤压碗（6）安装在封堵橡胶（7）的右端与外环侧，卡瓦（5）通过连杆卡销（3）和卡瓦连杆（4）连接在执行块（1）左端并位于挤压碗（6）外环侧，回弹滑轮（20）设置在执行块（1）外环侧。
2.一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，其特征在于：所述液压泵（22）、电池（24）、二位三通电磁阀（25）、储油罐（26）设置在泵座（8）左端，控制终端（23）设置在二位三通电磁阀（25）左端。
3.一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，其特征在于：所述液压油管接头（12）分别安装在打通泵座（8）和承压头（11）的液压线路、活塞缸（16）右端液压线路、液压泵（22）、二位三通电磁阀（25）、储油罐（26）上，泵罩（21）通过泵罩螺栓（10）固定在泵座（8）左端。
4.一种管道智能封堵机器人液动减速锁定装置，其特征在于：在管道智能封堵机器人减速定位时，随着管道智能封堵机器人速度越来越小，液压系统控制所述卡瓦（5）的开度逐渐增大。
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