CN112157079B - 一种清管器滚轮式冲击抑制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种清管器滚轮式冲击抑制器，用于管道内检测、排液、除垢等清管施工。其技术方案：套筒中间位置设置纵向滑槽并安装内滑套，芯轴设置在套筒内并与内滑套连接；连杆A和连杆B铰接在一起并在所述铰接部位设置刹车片，连杆A安装到套筒上，连杆B安装到内滑套上；刹车片外侧设置滚轮，所述滚轮安装到套筒上；内滑套和连杆A的安装位置之间设置压缩弹簧。本发明作为短接与现有清管器串联，应用方便；通过纯机械结构控制，动作响应迅速，能够限制清管器工具串的加速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种清管器滚轮式冲击抑制器，用于管道内检测、排液、除垢等清管施工。
背景技术
智能清管器对管道进行内检测时，清管器速度需要限制在较低范围内；否则容易造成管道检测不准、清管器与管道弯头冲击等问题。常规清洁型清管作业，同样要求清管器运行较慢，否则容易造成清管效率降低、介质回流等问题。但是由于气体的可压缩性，天然气管道内清管器速度容易产生较大波动。随着管道无损检测技术的发展，出现了一种清管器速度闭环控制技术，主要采用伺服电机对旁通阀进行实时控制，通过调节旁通阀过流量控制清管器速度。现有旁通阀调速方案由于结构限制，阀口开度十分有限（通常限制在管道横截面积的16%以内），难以胜任清管器卡死启动以及起伏管道清管等恶劣工况。
研究发现，输气管道内，清管器卡死启动以及进入下坡段管道时，容易产生速度冲击；主要在于清管器后端憋压不能迅速释放，造成清管器加速度过高，其速度可达到20m/s以上。该类工况下，清管器与管道焊缝、管道弯头发生剧烈碰撞，容易造成清管器损坏；同时对于管道内检测而言，过高的清管器速度会造成缺陷检测和定位不准确。针对清管器速度冲击的问题，有关学者提出了以下刹车控制方案。
专利EP2085155A1公布了一种管道内检测用的设备。其技术方案为：采用多个滚轮采集清管器速度；滚轮贴紧管道内壁滚动前进，并驱动与其固连在一起的液压泵工作，液压泵可以选用径向柱塞泵或者齿轮泵。多个滚轮驱动液压泵工作，高压油液通过节流阀流回到油箱，节流阀前端压力通过控制油缸作用到滚轮上。控制油缸安装在刹车装置中心位置，并靠近滚轮边缘部位，控制油缸的活塞杆端部安装刹车片。在节流阀压力的推动下，刹车片挤压滚轮产生摩擦阻力，通过滚轮传递到管壁上。这样刹车装置整体会产生一个与清管器速度相关的拖拽力，速度越高对应的拖拽力越大，清管器在刹车力作用下运行速度会更加平稳。
专利CN201610013135.0公布了一种清管器刹车装置。其技术方案为：速度采集轮通过液压力压紧在管道内壁，速度采集轮带动液压泵工作，液压马达带动中心质量块转动，质量块离心力通过连杆机构传递到刹车片上产生压紧力，压紧力与清管器运行速度成正比。
专利CN201610015859.9公布了一种清管器液控刹车装置。其技术方案为：其技术方案：速度采集轮通过液压力压紧在管道内壁，速度采集轮驱动液压泵，高压油通过节流阀流回油箱，节流压力传递到中心油缸，油缸推动牵引头，牵引头通过连杆机构对刹车片产生对管道的压紧力，压紧力与清管器运行速度成正比。
专利CN201611017496.9公布了一种带自动刹车装置的清管器。其技术方案为：其技术方案：筒体两端设置皮碗，连杆B一端铰接到刹车片另一端铰接到筒体上，连杆C一端铰接到刹车片另一端穿过筒体的槽型孔并铰接到心轴上；筒体内设置刹车油缸，所述刹车油缸的活塞杆与心轴连接；液压泵输入轴安装滚轮，两个液压泵之间设置支撑弹簧，液压泵设置在筒体后端；油箱设置在筒体内，液压泵吸油口连接到油箱，液压泵出油口连接到节流阀，节流阀回油口连接到油箱，节流阀前端与刹车油缸连接。
上述刹车控制方案，主要采用里程轮驱动液压泵工作，通过液压系统中节流阀建立压力负反馈，从而调节刹车力。该类型刹车方案基于速度反馈特定大小的刹车力，控制存在一定延迟，并且难以适用于加速度较大的工况。主要在于清管器加速度过大，容易造成里程轮打滑，液压系统难以工作；基于速度反馈的刹车力较为有限，难以限制清管器速度剧烈增加的情况。
基于上述背景，本发明提出全新的清管器加速度控制策略，防止清管器产生剧烈的速度冲击；配合现有旁通阀调速方案和刹车调速方案，有望使得起伏管道清管更加高效、可靠，适应我国中缅管道、中俄管道、兰成渝管道、川南输气管道等跨越山区的起伏输气管道清管和检测。
发明内容
本发明的目的：为了克服气体管道中清管器阻力突变以及进入下坡段管道时，产生速度冲击的问题；克服现有清管器刹车方案中里程轮打滑，以及基于速度反馈的刹车力较小，难以适应清管器加速度剧烈变化等问题。
一种清管器滚轮式冲击抑制器，包括套筒、内滑套、芯轴、连杆A、连杆B、刹车片和滚轮，其特征在于：套筒中间位置设置纵向滑槽并安装内滑套，芯轴设置在套筒内并与内滑套连接；连杆A和连杆B铰接在一起并在所述铰接部位设置刹车片，连杆A安装到套筒上，连杆B安装到内滑套上；刹车片外侧设置滚轮，所述滚轮安装到套筒上；内滑套和连杆A的安装位置之间设置压缩弹簧。
包括调节环，其特征在于：所述调节环整体为圆环形并安装在套筒上，采用螺纹连接；内滑套和连杆A之间的压缩弹簧端部设置调节环，所述压缩弹簧一端顶在内滑套上另一端顶在调节环上。
还包括外滑套、连杆C和连杆D，其特征在于：连杆C和连杆D铰接到一起并在铰接部位安装滚轮，连杆C安装到外滑套上，连杆D安装到套筒上；外滑套整体为圆筒形并套在套筒上，套筒端部和外滑套之间设置压缩弹簧。
三个滚轮在芯轴圆周方向均匀布置。芯轴外端安装挂钩，套筒远离芯轴的一端设置挂钩。
本发明具有的有益效果是：（1）本发明作为短接与现有清管器串联，应用方便；（2）不带电控设备，容易满足油气管道防爆施工要求，清管器组件收发球作业更加简单；（3）本发明通过纯机械结构控制，动作响应迅速，控制力与清管器加速度之间响应延迟小；（4）本发明刹车片不与管道直接接触，滚轮在管道内壁滚动，对管道内壁摩擦磨损较小。
附图说明
图1为本发明的零件装配图。
图2为本发明的结构简图。
图3为图2的仰视图。
图中：1.挂钩；2.销钉；3.调节环；4.内弹簧；5.套筒；6.芯轴；7.连杆A；8.刹车片；9.连杆B；10.内滑套；13.外弹簧；14.外滑套；15.连杆C；16.滚轮；17.连杆D。
具体实施方式
本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图2的布局方向来确定的。
套筒5整体为圆筒形，套筒5中间位置设置内滑套10，套筒5内安装芯轴6。内滑套10整体为圆筒形并与芯轴6连接，套筒5在内滑套10安装位置设置纵向滑槽，内滑套10可沿着套筒5纵向滑槽滑动。连杆A 7和连杆B 9铰接在一起并在所述铰接部位设置刹车片8，连杆A7安装到套筒5上并采用铰接，连杆B 9安装到内滑套10上并采用铰接。内弹簧4套在套筒5上并设置在内滑套10和连杆A 7安装位置之间。内弹簧4一端顶在内滑套10端部，另一端顶在调节环3端部，所述调节环3与套筒5螺纹连接，通过旋转调节环3，调整内弹簧4的预压缩量。
3个刹车片8在套筒5圆周方向均匀布置，滚轮16设置在刹车片8外侧；连杆C 15和连杆D 17铰接到一起并在铰接部位安装滚轮16，连杆C 15安装到外滑套14上并采用铰接，连杆D 17安装到套筒5上并采用铰接；所述外滑套14整体为圆筒形并套在套筒5上，外滑套14端部安装外弹簧13；所述外弹簧13为压缩弹簧并设置在套筒5端部和外滑套14之间，外弹簧13推动外滑套14从而撑开滚轮16。在外弹簧13的作用下，3个滚轮16撑开并压紧在管道内壁，起到支撑作用。
为方便安装，内滑套10与芯轴6通过销轴连接，所述销轴设置在套筒5的纵向滑槽内。
芯轴6外端安装挂钩1并用销钉2固定，与之对应套筒5另一端安装挂钩1并用销钉2固定，所述挂钩1用以连接清管器、检测器等管内设备。
本发明的原理是：清管器后端携带本发明所述加速度控制器，清管器工具串平稳运行时候，加速度控制器后端阻力与内弹簧4的推力平衡；在内弹簧4的作用下，平稳运行时刹车片8不与滚轮16接触。当清管器加速度达到一定程度，芯轴6拖动内滑套10克服内弹簧4的推力而运动，从而迅速撑开刹车片8，刹车片8挤压滚轮16内侧产生刹车力。这样，清管器加速度越大，刹车片8与滚轮16之间的挤压力越大，从而使得清管器组件的加速度降低。
Claims (5)
1.一种清管器滚轮式冲击抑制器，包括套筒、内滑套、芯轴、连杆A、连杆B、刹车片和滚轮，其特征在于：套筒中间位置设置纵向滑槽并安装内滑套，芯轴设置在套筒内并与内滑套连接；连杆A和连杆B铰接在一起并在所述铰接部位设置刹车片，连杆A安装到套筒上并采用铰接，连杆B安装到内滑套上并采用铰接；刹车片外侧设置滚轮，所述滚轮安装到套筒上；内滑套和连杆A的安装位置之间设置压缩弹簧；芯轴外端安装挂钩，所述挂钩用以连接清管器或检测器。
2.根据权利要求1所述一种清管器滚轮式冲击抑制器，包括调节环，其特征在于：所述调节环整体为圆环形并安装在套筒上，采用螺纹连接；内滑套和连杆A之间的压缩弹簧端部设置调节环，所述压缩弹簧一端顶在内滑套上另一端顶在调节环上。
3.根据权利要求1所述一种清管器滚轮式冲击抑制器，还包括外滑套、连杆C和连杆D，其特征在于：连杆C和连杆D铰接到一起并在铰接部位安装滚轮，连杆C安装到外滑套上并采用铰接，连杆D安装到套筒上并采用铰接；外滑套整体为圆筒形并套在套筒上，套筒端部和外滑套之间设置压缩弹簧。
4.根据权利要求1所述一种清管器滚轮式冲击抑制器，其特征在于：3个滚轮在芯轴圆周方向均匀布置。
5.根据权利要求1所述一种清管器滚轮式冲击抑制器，其特征在于：套筒远离芯轴的一端设置挂钩。
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