CN112170395B - 一种清管器液控加速度控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种清管器液控加速度控制器，用于管道内检测、排液、除垢等清管施工。其技术方案：径向油缸设置在中心油缸的径向位置，径向油缸的活塞杆远离中心油缸向外伸出，径向油缸靠近中心油缸一侧通入液压油；中心油缸的有杆腔内设置压缩弹簧并通入液压油，中心油缸的液压油和径向油缸的液压油连通，中心油缸的活塞杆穿过其缸盖向外伸出。本发明通过中心油缸和径向油缸驱动摩擦头工作，油缸的作用力通过大小油缸的配合进行放大，能够有效防止清管器产生速度冲击。

Description

一种清管器液控加速度控制器
技术领域
本发明涉及一种清管器液控加速度控制器，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为有限，难以适应清管器加速度剧烈变化等问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下。
一种清管器液控加速度控制器，包括中心油缸、径向油缸，其特征在于：径向油缸设置在中心油缸的径向位置，径向油缸的活塞杆远离中心油缸向外伸出，径向油缸靠近中心油缸一侧通入液压油；中心油缸的有杆腔内设置压缩弹簧并通入液压油，中心油缸的液压油和径向油缸的液压油连通，中心油缸的活塞杆穿过其缸盖向外伸出。
还包括摩擦头，其特征在于：所述摩擦头设置在径向油缸的活塞杆伸出端的端部。
还包括挂钩，其特征在于：所述挂钩安装到中心油缸的活塞杆伸出端的端部，并且中心油缸在其活塞杆伸出端相对的一侧设置挂钩。
还包括基座，其特征在于：径向油缸的缸体和中心油缸的缸体合并为基座，所述基座为一体式结构；基座中心位置设置轴向通孔用于安装中心油缸的活塞、活塞杆，基座径向设置沉孔并安装径向油缸的活塞和活塞杆，基座所述轴向通孔与所述径向沉孔联通。
3个径向油缸在中心油缸圆周方向中心对称布置。
径向油缸缸径是中心油缸缸径的0.4~4倍。
径向油缸的有杆腔内设置压缩弹簧，或者径向油缸的无杆腔内设置压缩弹簧。
中心油缸内的活塞杆上套装压缩弹簧。
径向油缸的缸盖上设置通气孔，所述通气孔将径向油缸的有杆腔与外界连通。
本发明具有的有益效果是：（1）本发明通过中心油缸和径向油缸驱动摩擦头工作，油缸的作用力通过大小油缸的配合进行放大，能够得到足够大的刹车力，能够有效抑制清管器组件速度冲击；（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）本发明能够作为短接与现有清管器串联，适应常规清洁型清管器、带旁通孔的清洁型清管器、管道内检测器等多种类型的清管器，应用范围广泛。
附图说明
图1为本发明的零件装配原理图。
图2为本发明的结构简图。
图3为本发明的径向剖视图。
图4为本发明的轴向剖视图。
图5为本发明所述基座的结构简图。
图中：1.挂钩；2.中心活塞；3.中心活塞杆；4.中心弹簧；5.中心缸盖；6.基座；7.径向活塞；8.径向活塞杆；9.径向弹簧；10.径向缸盖；11.摩擦头。
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、前、后、内、外等位置关系是依据说明书附图1的布局方向来确定的。
多个径向油缸设置在中心油缸的径向位置，径向油缸的活塞杆远离中心油缸向外伸出，径向油缸靠近中心油缸一侧通入液压油。3个径向油缸在中心油缸圆周方向中心对称布置。
中心油缸内的活塞杆上套装压缩弹簧，中心油缸的活塞杆腔室通入液压油；中心油缸的液压油和径向油缸的液压油连通；中心油缸的活塞杆穿过其缸盖向外伸出。为保证径向油缸具有足够的推力，径向油缸缸径是中心油缸缸径的0.4~4倍。
径向油缸包括径向活塞7、径向活塞杆8、径向弹簧9和径向缸盖10，中心油缸包括中心活塞2、中心活塞杆3、中心弹簧4和中心缸盖5。
径向油缸的缸体和中心油缸的缸体合并为基座6，所述基座6为一体式结构，基座6中间设置中心油缸，基座6径向设置径向油缸。基座6中心位置设置轴向通孔用于安装中心活塞2和中心活塞杆3，基座6径向设置沉孔并安装径向活塞7和径向活塞杆8，基座6所述轴向通孔与所述径向沉孔联通。
中心活塞杆3一端安装中心活塞2，另一端穿过中心缸盖5向外伸出，所述中心缸盖5与基座6螺栓连接；中心活塞2与中心缸盖5之间设置中心弹簧4，所述中心弹簧4为压缩弹簧并套在中心活塞杆3上。中心活塞杆3伸出端的端部安装挂钩1并用销钉固定，基座6在中心活塞杆3伸出端的反方向一侧设置挂钩1。
径向油缸的有杆腔内设置压缩弹簧。径向活塞杆8一端安装径向活塞7，另一端穿过径向缸盖10向外伸出，所述径向缸盖10与基座6螺栓连接；径向活塞7与径向缸盖10之间设置径向弹簧9，所述径向弹簧9为压缩弹簧并套在径向活塞杆8上。径向活塞7伸出端的端部设置沉孔并安装摩擦头11。径向缸盖10上设置通气孔，所述通气孔将径向油缸的有杆腔与外界连通。
本发明的原理是：清管器后端携带本发明所述装置，清管器工具串平稳运行时候，本发明所述装置及后端携带设备产生的阻力与中心弹簧4的推力平衡；在中心弹簧4的作用下，平稳运行时摩擦头11不与管道接触，或者与管道之间的压紧力很小。当清管器工具串加速度达到一定程度，清管器后端工具串的惯性力通过基座6作用到中心弹簧4，中心油缸内压力升高并传递到径向油缸内；径向油缸内的液压油作用力依次通过径向活塞7、径向活塞杆8传递到摩擦头11，转化成摩擦头11的径向压紧力。这样，清管器加速度越大，摩擦头11与管道之间的挤压力越大，从而使得清管器组件的加速度降低。

Claims (6)

1.一种清管器液控加速度控制器，包括中心油缸、径向油缸，其特征在于：径向油缸设置在中心油缸的径向位置，径向油缸的活塞杆远离中心油缸向外伸出，径向油缸靠近中心油缸一侧通入液压油；中心油缸的有杆腔内设置压缩弹簧并通入液压油，中心油缸的液压油和径向油缸的液压油连通，中心油缸的活塞杆穿过其缸盖向外伸出；
还包括摩擦头，其特征在于：所述摩擦头设置在径向油缸的活塞杆伸出端的端部；
还包括挂钩，其特征在于：所述挂钩安装到中心油缸的活塞杆伸出端的端部，所述挂钩用以连接清管器；
径向油缸缸径是中心油缸缸径的0.4~4倍；
径向油缸的有杆腔内设置压缩弹簧，或者径向油缸的无杆腔内设置压缩弹簧。
2.根据权利要求1所述一种清管器液控加速度控制器，特征在于：中心油缸在其活塞杆伸出端相对的一侧设置挂钩。
3.根据权利要求1所述一种清管器液控加速度控制器，还包括基座，其特征在于：径向油缸的缸体和中心油缸的缸体合并为基座，所述基座为一体式结构；基座中心位置设置轴向通孔用于安装中心油缸的活塞、活塞杆，基座径向设置沉孔并安装径向油缸的活塞和活塞杆，基座所述轴向通孔与所述沉孔联通。
4.根据权利要求1所述一种清管器液控加速度控制器，其特征在于：3个径向油缸在中心油缸圆周方向中心对称布置。
5.根据权利要求1所述一种清管器液控加速度控制器，其特征在于：中心油缸内的活塞杆上套装压缩弹簧。
6.根据权利要求1所述一种清管器液控加速度控制器，其特征在于：径向油缸的缸盖上设置通气孔，所述通气孔将径向油缸的有杆腔与外界连通。
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