CN112207096B - 一种清管器速度冲击抑制机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种清管器速度冲击抑制机构,用于管道内检测、排液、除垢等清管施工。其技术方案:内滑套套在套筒外,套筒内安装芯轴,内滑套整体为圆筒形并与芯轴通过套筒纵向滑槽连接;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;内弹簧套在套筒上并设置在内滑套和连杆A安装位置之间;套筒安装皮碗。本发明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速度冲击抑制机构,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。
一种清管器速度冲击抑制机构,包括套筒、内滑套、芯轴、连杆A、连杆B、刹车片,其特征在于:套筒整体为圆筒形,套筒一端设置圆盘形支座,套筒另一端设置纵向滑槽,套筒中间靠近所述圆盘形支座位置设置径向布置的铰支座;内滑套套在套筒外,套筒内安装芯轴,内滑套整体为圆筒形并与芯轴通过套筒纵向滑槽连接;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;内弹簧套在套筒上并设置在内滑套和连杆A安装位置之间;套筒圆盘形支座安装皮碗并用挡环固定,挡环与套筒的圆盘形支座之间螺栓连接。
所述皮碗为花瓣形,皮碗边缘位置向刹车片方向倾斜。
3个刹车片在套筒圆周方向对称布置,张开后的刹车片与管道内壁接触;所述刹车片固定到连杆A端部或者连杆B端部。
套筒所述纵向滑槽数量为3,且在套筒圆周方向均匀布置;3个套筒所述铰支座分别与套筒的所述纵向滑槽对齐。
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。
还包括卡套和锁紧环,其特征在于:内滑套与芯轴通过销轴连接,所述销轴设置在套筒的纵向滑槽内;内滑套外安装卡套,所述卡套为带三抓的圆筒结构,卡套与内滑套的铰支座配合并卡紧销轴;卡套外端设置锁紧环,所述锁紧环与内滑套螺纹连接并固定卡套。
本发明具有的有益效果是:(1)本发明通过纯机械结构控制,通过前端清管器拖动其前行,对清管器加速度变化反应灵敏;(2)与常规智能清管器相比,本发明不带电控设备,满足安全防爆要求;(3)本发明作为短接与现有清管器串联,可以应用于常规清洁型清管器,以及智能型清管器等各类型的清管施工。
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的局部剖视图。
图4为本发明所述套筒结构简图。
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;11.卡套;12.锁紧环;13.皮碗;14.挡环。
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2的布局方向来确定的。
套筒5整体为圆筒形,套筒5一端设置圆盘形支座,套筒5另一端设置纵向滑槽,套筒5中间靠近所述圆盘形支座位置设置径向布置的铰支座。套筒5所述纵向滑槽数量为3,且在套筒5圆周方向均匀布置;3个套筒5所述铰支座分别与套筒5的所述纵向滑槽对齐。
套筒5在其纵向滑槽位置设置内滑套10,内滑套10套在套筒5外,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,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,所述刹车片8固定到连杆A 7端部或者连杆B 9端部;连杆A 7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。
套筒5圆盘形支座安装皮碗13并用挡环14固定,挡环14与套筒5的圆盘形支座之间螺栓连接。所述皮碗13为花瓣形的蝶形皮碗13,所述皮碗13边缘位置向刹车片8方向倾斜。
3个刹车片8在套筒5圆周方向中心对称布置,刹车片8张开后能够自动对中,张开后的刹车片8与管道内壁接触。
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。为防止所述销轴滑脱,内滑套10外安装卡套11;所述卡套11为带三抓的圆筒结构,卡套11与内滑套10的三个铰支座配合并卡紧销轴。卡套11外端设置锁紧环12,所述锁紧环12与内滑套10螺纹连接并固定卡套11。
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,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挤压管道内壁产生刹车力。这样,清管器加速度越大,刹车片8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)
1.一种清管器速度冲击抑制机构,包括套筒、内滑套、芯轴、连杆A、连杆B、刹车片,其特征在于:套筒整体为圆筒形,套筒一端设置圆盘形支座,套筒另一端设置纵向滑槽,套筒中间靠近所述圆盘形支座位置设置径向布置的铰支座;内滑套套在套筒外,套筒内安装芯轴,内滑套整体为圆筒形并与芯轴通过套筒纵向滑槽连接;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;内弹簧套在套筒上并设置在内滑套和连杆A安装位置之间;套筒圆盘形支座安装皮碗并用挡环固定,挡环与套筒的圆盘形支座之间螺栓连接;芯轴外端安装挂钩,所述挂钩用以连接清管器。
2.根据权利要求1所述一种清管器速度冲击抑制机构,其特征在于:所述皮碗为花瓣形,皮碗边缘位置向刹车片方向倾斜。
3.根据权利要求1所述一种清管器速度冲击抑制机构,其特征在于:3个刹车片在套筒圆周方向对称布置,张开后的刹车片与管道内壁接触;所述刹车片固定到连杆A端部或者连杆B端部。
4.根据权利要求1所述一种清管器速度冲击抑制机构,其特征在于:套筒所述纵向滑槽数量为3,且在套筒圆周方向均匀布置;3个套筒所述铰支座分别与套筒的所述纵向滑槽对齐。
5.根据权利要求1所述一种清管器速度冲击抑制机构,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。
6.根据权利要求1所述一种清管器速度冲击抑制机构,还包括卡套和锁紧环,其特征在于:内滑套与芯轴通过销轴连接,所述销轴设置在套筒的纵向滑槽内;内滑套外安装卡套,所述卡套为带三抓的圆筒结构,卡套与内滑套的铰支座配合并卡紧销轴;卡套外端设置锁紧环,所述锁紧环与内滑套螺纹连接并固定卡套。
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