CN114850147A - 一种管道自动化除垢及储垢装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管道自动化除垢及储垢装置，属于油气储运管道防护领域。所述装置包括除垢器、储垢器和联轴器；除垢器由破垢机构、切削机构和打磨机构组成，破垢机构多组破垢齿能够对管道内壁的垢进行初步破碎，切削机构通过安装的多个切削刀片对管道内壁的垢进行切削清除，打磨机构的多组打磨块对管道垢物进一步打磨清除；储垢器用以实现对垢物的存储。储垢器在管道内密封活动安装，在后方流体的压力作用下装置整体将向前移动，实现自动化除垢及储垢。本发明装置能够自动对管道内的垢物进行彻底清除，并实现对垢物的存储，便于后期实验分析，且该装置结构简单，操作方便。

Description

一种管道自动化除垢及储垢装置

技术领域

本发明涉及石油管工程技术领域，更具体地说，涉及一种管道自动化除垢及储垢装置。

背景技术

随着油田开采程度加大，注水量升高，采出液综合含水上升，油水井的结垢腐蚀问题一直困扰着油田的正常生产,各种原因引起的管道腐蚀结垢问题也日趋严重。结垢现象的发生，往往造成设备腐蚀损坏、管道堵塞等，从而降低了管道集输的效率、增加了生产成本，输送能耗也急剧增加，使得油气无法正常输送甚至停输，给油气田及下游工业带来巨大的经济损失。目前已经存在大量管道除垢装置，但绝大多数的除垢装置由于通过电池驱动装置，从而使得装置难以在长距离管道进行除垢作业，此外在对天然气和石油管道除垢时由于装置内安装有电池存在一定的安全风险，因此不便于广泛推广。

发明专利CN 112847097 A公开了一种管道除垢机器人。该装置包括前驱动轮组件、机器人本体框架、打磨除垢组件和后支撑轮组件，前驱动轮驱动机器人实现前进后退，磨除垢组件通过除垢电机定子产生旋转磁场驱动除垢电机转子及除垢甩块旋转，打磨管道内壁面，实现除垢作用。但该装置在管道的除垢过程中由于管道距离较长，该装置依靠电池提供动力对管道除垢，将无法长时间运行，故无法广泛推广。

发明专利CN 112809533 B公开了一种油气管道除垢装置。该装置包括外壳，驱动腔、支撑腔、清洁腔和支撑电机，装置通过支撑电机、螺纹轴杆、支撑杆、支撑滚轮和驱动结构之间的相互配合，使得装置可以在不同直径的油气管道内进行作业，通过清洁电机和清洁机构之间的相互配合，使得装置利用摩擦力对管道内壁进行清洁。但该装置的除垢过程中使用电机驱动进行除垢，因此在管道除垢时无法避免用电问题，所以不适合在管道的除垢作业中使用。

发明专利CN 112975755 A公开了管道除垢器。该装置包括：储料腔、储料转接头、旋转轴、轴承套筒、喷头接头、喷头和喷嘴；该装置主要通过喷嘴向管道表面的沉积物喷射混合水溶液，由于混合水溶液中包含有磨料，磨料可以大大增强混合水溶液对管道表面的沉积物的剥离能力，提高了对管道表面的沉积物的清理效果。但是该装置需要在使用过程中外接高压液体，因此无法在管道中进行除垢作业。

因此，如何克服在长距离的管道除垢中因电池电量有限而造成除垢效率低，甚至无法完成除垢作业，成为同行从业人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种管道自动化除垢及储垢装置，其具体技术方案如下：

一种管道自动化除垢及储垢装置，所述除垢及储垢装置安装于管道内部，其包括：除垢器、储垢器和联轴器；所述除垢器通过所述联轴器与所述储垢器连接；

所述除垢器由破垢机构、切削机构和打磨机构组成；

所述破垢机构包括第一中心轴、支撑骨架、三角盘及破垢齿；所述支撑骨架的中心处固定所述第一中心轴，且所述第一中心轴与所述支撑骨架所在平面相垂直；所述支撑骨架外部沿周向均匀分布若干个基座圆套筒；所述基座圆套筒与伸缩机构相连，所述伸缩机构一端位于该所述基座圆套筒中，另一端与所述三角盘固定；所述三角盘靠近管道内壁一侧布置有多个所述破垢齿；以所述三角盘中三角朝外的一端为前端，则所述三角盘的前端及后端分别设置有若干定向轮；

所述切削机构包括第二中心轴、切削机构骨架、固定盘及切削刀片；所述切削机构骨架的主体为支撑套，所述支撑套的外周面两端各自均匀环绕分布有若干个所述基座圆套筒；所述支撑套的内部设有轴承定位凸起；所述轴承定位凸起的两端分别放置一个滚珠轴承，所述滚珠轴承内套所述第二中心轴；所述第二中心轴穿过所述轴承定位凸起，且其外壁与所述轴承定位凸起的内壁间隙配合；所述第二中心轴的外周面设有外螺纹及卡簧槽，并在对应所述外螺纹处开设有销钉通孔；所述卡簧槽内放置卡簧，所述卡簧限制所述滚珠轴承在所述第二中心轴上轴向移动；所述外螺纹连接开槽锁紧螺母，所述开槽锁紧螺母位于所述支撑套内以及所述滚珠轴承的外侧，且所述开槽锁紧螺母的凹槽中插入销钉；所述销钉穿过所述开槽锁紧螺母并插入所述销钉通孔中，以限制所述开槽锁紧螺母的转动；所述支撑套外周面上的所述基座圆套筒与所述伸缩机构相连；多个所述伸缩机构的一端一一对应位于所述支撑套其中一侧的多个所述基座圆套筒中，另一端与所述固定盘对应相连；所述固定盘设有多个，其数量与所述支撑套对应侧的所述基座圆套筒数量一致；每一所述固定盘的外部均设有一刀刃固定槽；所述刀刃固定槽两侧开设有多个螺纹通孔，中间整体安装有所述切削刀片；所述切削刀片通过螺柱与所述刀刃固定槽进行固定；多个所述伸缩机构的一端一一对应位于所述支撑套另外一侧的多个所述基座圆套筒中，另一端与转向轮对应相连；

所述打磨机构包括第三中心轴、打磨机构骨架、固定底板及打磨块；所述打磨机构骨架的中心处固定所述第三中心轴，且所述第三中心轴与所述打磨机构骨架所在平面相垂直；所述第三中心轴的两端分别为螺纹连接头D和螺纹连接头E；所述螺纹连接头E与所述第二中心轴一端的内螺纹接头连接；所述第二中心轴另一端的内螺纹接头与所述第一中心轴端部的螺纹连接头F相连；所述打磨机构骨架外部沿周向均匀分布若干个所述基座圆套筒，该所述基座圆套筒与所述伸缩机构相连；所述伸缩机构一端位于所述基座圆套筒中，另一端与所述固定底板相连；所述固定底板靠近管道内壁一侧安装有所述打磨块，所述打磨块与管道内壁间隙配合；所述固定底板上紧邻所述打磨块安装位置的其中一端安装有若干所述定向轮；

所述联轴器一端与所述除垢器中的所述螺纹连接头D连接，另一端与所述储垢器端部的联轴器接头连接；

所述储垢器在管道内密封活动安装，在后方流体的压力作用下所述除垢及储垢装置整体将向前移动，实现自动化除垢及储垢。

与现有技术相比，本发明公开了一种管道自动化除垢及储垢装置，优点在于：

(1)本发明公开的除垢及储垢装置，整体置于管道中在后方流体的压力作用下使装置整体将向前移动，避免使用电池造成的无法长时间运行。

(2)本发明公开的除垢器利用破垢机构、切削机构和打磨机构，能够实现自动对管道内壁结垢的彻底清除，避免了因结垢严重无法用普通清管器完成清管作业。

(3)本发明公开的破垢机构、切削机构和打磨机构，均安装有伸缩机构，保证破垢齿、切削刀片和打磨块的自由伸缩，避免硬接触对管道内壁造成损伤。

(4)本发明装置能够自动对管道内的垢物进行彻底清除，并实现对垢物的存储，便于后期实验分析，且该装置结构简单，操作方便。

优选的，所述储垢器为内部中空的筒体，所述筒体一端密封，另一端通过螺柱与端盖相连，所述筒体的两端外周均设有皮碗；所述皮碗通过螺柱与所述筒体相连，且所述皮碗与管道内壁紧贴，形成密封；所述端盖的中心处垂直固定安装有导向筒；所述导向筒内部有螺旋转轴穿过；所述导向筒伸入所述筒体的一端通过螺柱与转轴支撑架相连，所述转轴支撑架远离所述导向筒的一端固定连接有支架底座；所述支架底座中心处朝向所述导向筒的方向设有螺纹连接头A，所述螺纹连接头A外部连接套设压紧螺纹套A，所述压紧螺纹套A中内置两组推力轴承，两组所述推力轴承之间夹住支撑转轴，所述支撑转轴与所述螺旋转轴连接且同步转动，所述螺旋转轴上环绕安装有螺旋叶片；所述导向筒远离所述转轴支撑架的一端设有螺纹连接头B，所述螺纹连接头B外部连接套设压紧螺纹套B；所述压紧螺纹套B内同样设有两组所述推力轴承；两组所述推力轴承之间夹住扇叶转轴一端外部的转轴环；所述螺旋转轴远离所述支撑转轴的一端与所述扇叶转轴连接且同步转动，所述扇叶转轴上安装有扇叶；所述扇叶转轴远离所述螺旋转轴的一端与所述复合转轴连接且同步转动，所述复合转轴上安装有所述扇叶和所述螺旋叶片；所述扇叶转轴连接所述复合转轴一端的外圈环抱有两个半圆支撑环；所述半圆支撑环通过螺柱固定环抱于所述扇叶转轴和所述复合转轴的对应端，将所述扇叶转轴和所述复合转轴进行连接；所述复合转轴远离所述扇叶转轴一端的所述螺旋叶片位于所述联轴器中第一连接架的螺纹连接头C内部；所述复合转轴外部的转轴环被夹于两组推力轴承之间；所述第一连接架的所述螺纹连接头C与压紧螺纹套C进行连接，从而压紧所述复合转轴对应的所述推力轴承。

本发明公开的储垢器的主体为中空的筒体，储垢器的一端利用复合转轴、扇叶转轴以及螺旋转轴的转动，能够实现将管道内的垢物自动收集到筒体中，为后期实验分析提供垢物样本。

优选的，所述螺旋转轴由所述螺旋叶片和芯轴组成；所述螺旋叶片固定环绕在所述芯轴上，所述芯轴的两端均设有芯轴凸块；所述支撑转轴的一端通过凹槽与所述芯轴对应端的所述芯轴凸块配合，实现所述支撑转轴与所述螺旋转轴的同步转动；所述螺旋转轴远离所述支撑转轴的一端通过所述芯轴凸块与所述扇叶转轴端部的芯轴凹槽配合，实现所述螺旋转轴与所述扇叶转轴的同步转动；所述螺旋转轴上的所述螺旋叶片的外边缘与所述导向筒的内壁间隙配合。

优选的，所述扇叶转轴包括转轴筒体、转轴环、所述芯轴和所述扇叶；所述芯轴的一端设有所述芯轴凹槽，另一端设有所述芯轴凸块；所述扇叶分为两组沿周向均匀分布于所述芯轴两端，并与套于所述芯轴外部的所述转轴筒体内壁固定连接；所述转轴筒体的端部外周固定安装所述转轴环。

优选的，所述复合转轴包括所述转轴筒体、所述转轴环、所述芯轴、所述扇叶和所述螺旋叶片；所述扇叶与所述转轴筒体内壁固定连接；所述转轴筒体的端部外周固定安装所述转轴环；所述芯轴的一部分位于所述转轴筒体内并与所述扇叶远离所述转轴筒体内壁的一端固定，另一部分固定环绕有所述螺旋叶片；所述螺旋叶片的外边缘与所述第一连接架的所述螺纹连接头C内壁间隙配合。

优选的，所述扇叶转轴和所述复合转轴上的所述转轴筒体远离对应所述转轴环的一端外侧均开设有环形凹槽；所述半圆支撑环内壁具有两组凸起，能够分别与所述扇叶转轴和所述复合转轴上的所述环形凹槽配合；所述半圆支撑环的外侧设置有所述基座圆套筒，该所述基座圆套筒与所述伸缩机构连接，所述伸缩机构一端位于所述基座圆套筒中，另一端与所述转向轮连接。

优选的，所述联轴器由所述第一连接架、所述螺纹连接头C、十字环和第二连接架组成；所述十字环分别连接所述第一连接架和所述第二连接架，并由销钉进行固定；所述联轴器通过所述第一连接架外侧固定的所述螺纹连接头C与所述储垢器端部的所述联轴器接头连接，通过所述第二连接架外侧固定的内螺纹管与所述除垢器中的所述螺纹连接头D连接。

优选的，所述伸缩机构由方形支撑杆、方形套筒、旋转圆筒、弹簧和定位螺柱组成；所述旋转圆筒位于对应所述基座圆套筒内，所述旋转圆筒及所述基座圆套筒的外周均匀对应分布多个定位螺孔；所述定位螺孔与定位螺柱配合限制所述旋转圆筒相对所述基座圆套筒的转动；所述旋转圆筒的上部固定有所述方形套筒；所述方形套筒内设有所述弹簧；所述方形支撑杆一端位于所述方形套筒内并抵于所述弹簧上，另外一端与对应结构相连；所述方形支撑杆在外力作用下在所述方形套筒内伸缩。

优选的，所述切削刀片与水平方向的夹角小于等于45度；相邻两个所述切削刀片与管道内壁接触点的弧长小于等于所述切削刀片的长度。

优选的，所述第一中心轴和所述第三中心轴的外部各自沿周向均匀分布若干个肋板。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的管道自动化除垢及储垢装置在管道内的布置示意图。

图2为本发明实施例提供的除垢器的等轴测示意图。

图3为本发明实施例提供的破垢机构的等轴测示意图。

图4为本发明实施例提供的支撑骨架局部剖视图的等轴测示意图。

图5为本发明实施例提供的切削机构局部剖视图的等轴测示意图。.

图6为本发明实施例提供的切削机构骨架局部剖视图的等轴测示意图。

图7为本发明实施例提供的第二中心轴局部剖视图的等轴测示意图。

图8为本发明实施例提供的打磨机构局部剖视图的等轴测示意图。

图9为本发明实施例提供的伸缩机构局部剖视图的等轴测示意图。

图10为本发明实施例提供的储垢器局部剖视图的等轴测示意图。

图11为本发明实施例提供的储垢器中A部分的局部放大图。

图12为本发明实施例提供的螺旋转轴的等轴测示意图。

图13为本发明实施例提供的扇叶转轴局部剖视图的等轴测示意图。

图14为本发明实施例提供的复合转轴局部剖视图的等轴测示意图。

图15为本发明实施例提供的联轴器的等轴测示意图。

图16为本发明实施例提供的切削刀片夹角、长度及两个切削刀片相距弧长示意图。

附图中：1-除垢器；2-储垢器；3-联轴器；4-管道；5-破垢机构；6-切削机构；7-打磨机构；8-支撑骨架；9-定向轮；10-三角盘；11-破垢齿；12-第一中心轴；13-肋板；14-基座圆套筒；15-第二中心轴；16-切削机构骨架；17-转向轮；18-固定盘；19-支撑套；20-轴承定位凸起；21-滚珠轴承；22-外螺纹；23卡簧槽；24-销钉通孔；25-卡簧；26-开槽锁紧螺母；27-销钉；28-刀刃固定槽；29-切削刀片；30-打磨机构骨架；31-固定底板；32-打磨块；33-第三中心轴；34-螺纹连接头D；35-螺纹连接头E；36-伸缩机构；37-方形支撑杆；38-方形套筒；39-旋转圆筒；40-弹簧；41-定位螺柱；42-定位螺孔；43-筒体；44-端盖；45-皮碗；46-导向筒；47-螺旋转轴；48-转轴支撑架；49-支架底座；50-螺纹连接头A；51-压紧螺纹套A；52-推力轴承；53-支撑转轴；54-芯轴凸块；55-螺纹连接头B；56-压紧螺纹套B；57-扇叶转轴；58-半圆支撑环；59-复合转轴；60-螺旋叶片；61-第一连接架；62-螺纹连接头C；63-转轴环；64-压紧螺纹套C；65-十字环；66-第二连接架；67-内螺纹管；68-芯轴；69-转轴筒体；70-扇叶；71-环形凹槽；72-芯轴凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

如图1-图14所示，本发明提供的一种管道自动化除垢及储垢装置，包括：除垢器1、储垢器2和联轴器3；除垢器1通过联轴器3与储垢器2连接；

参照图1所示，该除垢及储垢装置安装于管道4内部，图1中箭头所指方向为装置的运动方向。

其中：

参照图2所示，除垢器由破垢机构5、切削机构6和打磨机构7组成；

参照图3和4所示，破垢机构5包括第一中心轴12、支撑骨架8、三角盘10及破垢齿11；支撑骨架8的中心处固定第一中心轴12，且第一中心轴12与支撑骨架8所在平面相垂直；支撑骨架8外部沿周向均匀分布若干个基座圆套筒14；基座圆套筒14与伸缩机构36相连，伸缩机构36一端位于该基座圆套筒14中，另一端与三角盘10固定；三角盘10靠近管道4内壁一侧布置有多个破垢齿11；以三角盘10中三角朝外的一端为前端，则三角盘10的前端及后端分别设置有若干定向轮9；

参照图5-7所示，切削机构6包括第二中心轴15、切削机构骨架16、固定盘18及切削刀片29；切削机构骨架16的主体为支撑套19，支撑套19的外周面两端各自均匀环绕分布有若干个基座圆套筒14；支撑套19的内部设有轴承定位凸起20；轴承定位凸起20的两端分别放置一个滚珠轴承21，滚珠轴承21内套第二中心轴15；第二中心轴15穿过轴承定位凸起20，且其外壁与轴承定位凸起20的内壁间隙配合；第二中心轴15的外周面设有外螺纹22及卡簧槽23，并在对应外螺纹22处开设有销钉通孔24；卡簧槽23内放置卡簧25，卡簧限制滚珠轴承21在第二中心轴15上轴向移动；外螺纹22连接开槽锁紧螺母26，开槽锁紧螺母26位于支撑套19内以及滚珠轴承21的外侧，且开槽锁紧螺母26的凹槽中插入销钉27；销钉27穿过开槽锁紧螺母26并插入销钉通孔24中，以限制开槽锁紧螺母26的转动；支撑套19外周面上的基座圆套筒14与伸缩机构36相连；多个伸缩机构36的一端一一对应位于支撑套19其中一侧的多个基座圆套筒14中，另一端与固定盘18对应相连；固定盘18设有多个，其数量与支撑套19对应侧的基座圆套筒14数量一致；每一固定盘18的外部均设有一刀刃固定槽28；刀刃固定槽28两侧开设有多个螺纹通孔，中间整体安装有切削刀片29；切削刀片29通过螺柱与刀刃固定槽28进行固定；多个伸缩机构36的一端一一对应位于支撑套19另外一侧的多个基座圆套筒14中，另一端与转向轮17对应相连；

参照图8和9所示，打磨机构7包括第三中心轴33、打磨机构骨架30、固定底板31及打磨块32；打磨机构骨架30的中心处固定第三中心轴33，且第三中心轴33与打磨机构骨架30所在平面相垂直；第三中心轴33的两端分别为螺纹连接头D34和螺纹连接头E35；螺纹连接头E35与第二中心轴15一端的内螺纹接头连接；第二中心轴15另一端的内螺纹接头与第一中心轴12端部的螺纹连接头F相连；打磨机构骨架30外部沿周向均匀分布若干个基座圆套筒14，该基座圆套筒14与伸缩机构36相连；伸缩机构36一端位于基座圆套筒14中，另一端与固定底板31相连；固定底板31靠近管道4内壁一侧安装有打磨块32，打磨块32与管道4内壁间隙配合；固定底板31上紧邻打磨块32安装位置的其中一端安装有若干定向轮9；

联轴器3一端与除垢器1中的螺纹连接头D34连接，另一端与储垢器2端部的联轴器接头连接；

储垢器2在管道4内密封活动安装，在后方流体的压力作用下除垢及储垢装置整体将向前移动，实现自动化除垢及储垢。

本发明中破垢机构5多组破垢齿11能够对管道内壁的垢进行初步破碎，切削机构6通过安装的多个切削刀片29对管道内壁的垢进行切削清除，打磨机构7的多组打磨块32对管道垢物进一步打磨清除。

进一步地，如图3所示，定向轮9能够使装置在通过管道弯曲处时，利用定向轮9接触管道4内壁使伸缩机构36收缩，避免打磨块32或破垢齿11对管道4内壁造成损坏。

进一步地，第一中心轴12和第三中心轴33的外部各自沿周向均匀分布若干个肋板13，以提高刚度。

参照图10-14所示，储垢器2为内部中空的筒体43，筒体43一端密封，另一端通过螺柱与端盖44相连，筒体43的两端外周均设有皮碗45；皮碗45通过螺柱与筒体43相连，且皮碗45与管道4内壁紧贴，形成密封；端盖44的中心处垂直固定安装有导向筒46；导向筒46内部有螺旋转轴47穿过；导向筒46伸入筒体43的一端通过螺柱与转轴支撑架48相连，转轴支撑架48远离导向筒46的一端固定连接有支架底座49；支架底座49中心处朝向导向筒46的方向设有螺纹连接头A50，螺纹连接头A50外部连接套设压紧螺纹套A51，压紧螺纹套A51中内置两组推力轴承52，两组推力轴承52之间夹住支撑转轴53，支撑转轴53与螺旋转轴47连接且同步转动，螺旋转轴47上环绕安装有螺旋叶片60；导向筒46远离转轴支撑架48的一端设有螺纹连接头B55，螺纹连接头B55外部连接套设压紧螺纹套B56；压紧螺纹套B56内同样设有两组推力轴承52；两组推力轴承52之间夹住扇叶转轴57一端外部的转轴环63；螺旋转轴47远离支撑转轴53的一端与扇叶转轴57连接且同步转动，扇叶转轴57上安装有扇叶70；扇叶转轴57远离螺旋转轴47的一端与复合转轴59连接且同步转动，复合转轴59上安装有扇叶70和螺旋叶片60；扇叶转轴57连接复合转轴59一端的外圈环抱有两个半圆支撑环58；半圆支撑环58通过螺柱固定环抱于扇叶转轴57和复合转轴59的对应端，将扇叶转轴57和复合转轴59进行连接；复合转轴59远离扇叶转轴57一端的螺旋叶片60位于联轴器3中第一连接架61的螺纹连接头C62内部；复合转轴59外部的转轴环63被夹于两组推力轴承52之间；第一连接架61的螺纹连接头C62与压紧螺纹套C64进行连接，从而压紧复合转轴59对应的推力轴承52。

储垢器主体为内部中空的筒体，储垢器安装的复合转轴、扇叶转轴和螺旋转轴通过连接作为一个整体旋转，使管道内被清理下来的垢物在螺旋叶片及扇叶的带动下，进入储垢器的筒体内，从而实现对垢物的存储。

进一步地，如图12所示，螺旋转轴47由螺旋叶片60和芯轴68组成；螺旋叶片60固定环绕在芯轴68上，芯轴68的两端均设有芯轴凸块54；支撑转轴53的一端通过凹槽与芯轴68对应端的芯轴凸块54配合，实现支撑转轴53与螺旋转轴47的同步转动；螺旋转轴47远离支撑转轴53的一端通过芯轴凸块54与扇叶转轴57端部的芯轴凹槽72配合，实现螺旋转轴47与扇叶转轴57的同步转动；螺旋转轴47上的螺旋叶片60的外边缘与导向筒46的内壁间隙配合。

进一步地，如图13所示，扇叶转轴57包括转轴筒体69、转轴环63、芯轴68和扇叶70；芯轴68的一端设有芯轴凹槽72，另一端设有芯轴凸块54；扇叶70分为两组沿周向均匀分布于芯轴68两端，并与套于芯轴68外部的转轴筒体69内壁固定连接；转轴筒体69的端部外周固定安装转轴环63。

进一步地，如图14所示，复合转轴59包括转轴筒体69、转轴环63、芯轴68、扇叶70和螺旋叶片60；扇叶70与转轴筒体69内壁固定连接；转轴筒体的端部外周固定安装转轴环63；芯轴68的一部分位于转轴筒体69内并与扇叶远离转轴筒体69内壁的一端固定70，另一部分固定环绕有螺旋叶片60；螺旋叶片的外边缘与第一连接架61的螺纹连接头C62内壁间隙配合。

进一步地，如图10所示，扇叶转轴57和复合转轴59上的转轴筒体69远离对应转轴环63的一端外侧均开设有环形凹槽71；半圆支撑环58内壁具有两组凸起，能够分别与扇叶转轴57和复合转轴59上的环形凹槽71配合，进而通过螺柱固定环抱于扇叶转轴57和复合转轴59的对应端，将扇叶转轴57和复合转轴59进行连接；半圆支撑环58的外侧设置有基座圆套筒14，该基座圆套筒14与伸缩机构36连接，伸缩机构36一端位于基座圆套筒14中，另一端与转向轮17连接。

进一步地，如图15所示，联轴器由第一连接架61、螺纹连接头C62、十字环65和第二连接架66组成；十字环分别连接第一连接架61和第二连接架66，并由销钉进行固定；联轴器3通过第一连接架61外侧固定的螺纹连接头C62与储垢器2端部的联轴器接头连接，通过第二连接架66外侧固定的内螺纹管67与除垢器1中的螺纹连接头D34连接。

进一步地，如图9所示，伸缩机构36由方形支撑杆37、方形套筒38、旋转圆筒39、弹簧40和定位螺柱41组成；旋转圆筒39位于对应基座圆套筒14内，旋转圆筒39及基座圆套筒14的外周均匀对应分布多个定位螺孔42；定位螺孔42与定位螺柱41配合限制旋转圆筒39相对基座圆套筒14的转动；旋转圆筒39的上部固定有方形套筒38；方形套筒38内设有弹簧40；方形支撑杆37一端位于方形套筒38内并抵于弹簧40上，另外一端与对应结构相连；方形支撑杆37在外力作用下在方形套筒38内伸缩。

进一步地，如图16所示，切削刀片29与水平方向的夹角θ小于等于45度；相邻两个切削刀片29与管道4内壁接触点的弧长φ，应小于等于切削刀片29的长度L。

此外，本发明还提供了上述管道自动化除垢及储垢装置的操作方法，具体步骤如下：

a、在管道外将除垢器的破垢机构、切削机构和打磨机构依次进行连接，通过定位螺柱调整各个转向轮，使各个转向轮与管道轴线的夹角为45度；将连接好的除垢器与联轴器的第二连接架的内螺纹管进行连接；

b、将复合转轴和推力轴承，通过压紧螺纹套C与联轴器的第一连接架进行连接；

c、将储垢器的筒体、皮碗、端盖进行组装，并将螺旋转轴置于导向筒中，之后将扇叶转轴的一端插入螺旋转轴的一端，通过凹槽与凸块的配合使两者可以同步运动；将压紧螺纹套B与螺纹连接头B相连，从而压紧扇叶转轴；

d、将半圆支撑环通过螺柱固定环抱于扇叶转轴和复合转轴一端，确保半圆支撑环的凸起完全嵌入环形凹槽中；通过定位螺柱调整各个转向轮，使各个转向轮与管道轴线的夹角为45度；

e、完成上述组装后，将组装好的装置整体置于管道中，由于储垢器的皮碗在管道内形成密封，从而在后方流体的压力作用下装置整体将向前移动，破垢机构最先对管道内壁的垢进行破碎，而切削机构在转向轮的带动下开始旋转，切削刀片对破碎后残留的垢进行切削，打磨机构进一步对管道内壁的垢进行打磨清除；半圆支撑环随着转向轮的转动开始旋转，与此同时扇叶转轴、复合转轴和螺旋转轴也开始转动，当管道内被清理的垢落于联轴器的第一连接架之间时，在螺旋叶片的旋转作用下垢物将被带入复合转轴内，进而通过复合转轴、扇叶转轴和导向筒的内部通道进入储垢器中，从而完成储垢。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种管道自动化除垢及储垢装置，其特征在于，所述除垢及储垢装置安装于管道(4)内部，其包括：除垢器(1)、储垢器(2)和联轴器(3)；所述除垢器(1)通过所述联轴器(3)与所述储垢器(2)连接；

所述除垢器(1)由破垢机构(5)、切削机构(6)和打磨机构(7)组成；

所述破垢机构(5)包括第一中心轴(12)、支撑骨架(8)、三角盘(10)及破垢齿(11)；所述支撑骨架(8)的中心处固定所述第一中心轴(12)，且所述第一中心轴(12)与所述支撑骨架(8)所在平面相垂直；所述支撑骨架(8)外部沿周向均匀分布若干个基座圆套筒(14)；所述基座圆套筒(14)与伸缩机构(36)相连，所述伸缩机构(36)一端位于该所述基座圆套筒(14)中，另一端与所述三角盘(10)固定；所述三角盘(10)靠近管道(4)内壁一侧布置有多个所述破垢齿(11)；以所述三角盘(10)中三角朝外的一端为前端，则所述三角盘(10)的前端及后端分别设置有若干定向轮(9)；

所述切削机构(6)包括第二中心轴(15)、切削机构骨架(16)、固定盘(18)及切削刀片(29)；所述切削机构骨架(16)的主体为支撑套(19)，所述支撑套(19)的外周面两端各自均匀环绕分布有若干个所述基座圆套筒(14)；所述支撑套(19)的内部设有轴承定位凸起(20)；所述轴承定位凸起(20)的两端分别放置一个滚珠轴承(21)，所述滚珠轴承(21)内套所述第二中心轴(15)；所述第二中心轴(15)穿过所述轴承定位凸起(20)，且其外壁与所述轴承定位凸起(20)的内壁间隙配合；所述第二中心轴(15)的外周面设有外螺纹(22)及卡簧槽(23)，并在对应所述外螺纹(22)处开设有销钉通孔(24)；所述卡簧槽(23)内放置卡簧(25)，所述卡簧限制所述滚珠轴承(21)在所述第二中心轴(15)上轴向移动；所述外螺纹(22)连接开槽锁紧螺母(26)，所述开槽锁紧螺母(26)位于所述支撑套(19)内以及所述滚珠轴承(21)的外侧，且所述开槽锁紧螺母(26)的凹槽中插入销钉(27)；所述销钉(27)穿过所述开槽锁紧螺母(26)并插入所述销钉通孔(24)中，以限制所述开槽锁紧螺母(26)的转动；所述支撑套(19)外周面上的所述基座圆套筒(14)与所述伸缩机构(36)相连；多个所述伸缩机构(36)的一端一一对应位于所述支撑套(19)其中一侧的多个所述基座圆套筒(14)中，另一端与所述固定盘(18)对应相连；所述固定盘(18)设有多个，其数量与所述支撑套(19)对应侧的所述基座圆套筒(14)数量一致；每一所述固定盘(18)的外部均设有一刀刃固定槽(28)；所述刀刃固定槽(28)两侧开设有多个螺纹通孔，中间整体安装有所述切削刀片(29)；所述切削刀片(29)通过螺柱与所述刀刃固定槽(28)进行固定；多个所述伸缩机构(36)的一端一一对应位于所述支撑套(19)另外一侧的多个所述基座圆套筒(14)中，另一端与转向轮(17)对应相连；

所述打磨机构(7)包括第三中心轴(33)、打磨机构骨架(30)、固定底板(31)及打磨块(32)；所述打磨机构骨架(30)的中心处固定所述第三中心轴(33)，且所述第三中心轴(33)与所述打磨机构骨架(30)所在平面相垂直；所述第三中心轴(33)的两端分别为螺纹连接头D(34)和螺纹连接头E(35)；所述螺纹连接头E(35)与所述第二中心轴(15)一端的内螺纹接头连接；所述第二中心轴(15)另一端的内螺纹接头与所述第一中心轴(12)端部的螺纹连接头F相连；所述打磨机构骨架(30)外部沿周向均匀分布若干个所述基座圆套筒(14)，该所述基座圆套筒(14)与所述伸缩机构(36)相连；所述伸缩机构(36)一端位于所述基座圆套筒(14)中，另一端与所述固定底板(31)相连；所述固定底板(31)靠近管道(4)内壁一侧安装有所述打磨块(32)，所述打磨块(32)与管道(4)内壁间隙配合；所述固定底板(31)上紧邻所述打磨块(32)安装位置的其中一端安装有若干所述定向轮(9)；

所述联轴器(3)一端与所述除垢器(1)中的所述螺纹连接头D(34)连接，另一端与所述储垢器(2)端部的联轴器接头连接；

所述储垢器(2)在管道(4)内密封活动安装，在后方流体的压力作用下所述除垢及储垢装置整体将向前移动。

2.根据权利要求1所述的一种管道自动化除垢及储垢装置，其特征在于，所述储垢器(2)为内部中空的筒体(43)，所述筒体(43)一端密封，另一端通过螺柱与端盖(44)相连，所述筒体(43)的两端外周均设有皮碗(45)；所述皮碗(45)通过螺柱与所述筒体(43)相连，且所述皮碗(45)与管道(4)内壁紧贴，形成密封；所述端盖(44)的中心处垂直固定安装有导向筒(46)；所述导向筒(46)内部有螺旋转轴(47)穿过；所述导向筒(46)伸入所述筒体(43)的一端通过螺柱与转轴支撑架(48)相连，所述转轴支撑架(48)远离所述导向筒(46)的一端固定连接有支架底座(49)；所述支架底座(49)中心处朝向所述导向筒(46)的方向设有螺纹连接头A(50)，所述螺纹连接头A(50)外部连接套设压紧螺纹套A(51)，所述压紧螺纹套A(51)中内置两组推力轴承(52)，两组所述推力轴承(52)之间夹住支撑转轴(53)，所述支撑转轴(53)与所述螺旋转轴(47)连接且同步转动，所述螺旋转轴(47)上环绕安装有螺旋叶片(60)；所述导向筒(46)远离所述转轴支撑架(48)的一端设有螺纹连接头B(55)，所述螺纹连接头B(55)外部连接套设压紧螺纹套B(56)；所述压紧螺纹套B(56)内同样设有两组所述推力轴承(52)；两组所述推力轴承(52)之间夹住扇叶转轴(57)一端外部的转轴环(63)；所述螺旋转轴(47)远离所述支撑转轴(53)的一端与所述扇叶转轴(57)连接且同步转动，所述扇叶转轴(57)上安装有扇叶(70)；所述扇叶转轴(57)远离所述螺旋转轴(47)的一端与所述复合转轴(59)连接且同步转动，所述复合转轴(59)上安装有所述扇叶(70)和所述螺旋叶片(60)；所述扇叶转轴(57)连接所述复合转轴(59)一端的外圈环抱有两个半圆支撑环(58)；所述半圆支撑环(58)通过螺柱固定环抱于所述扇叶转轴(57)和所述复合转轴(59)的对应端，将所述扇叶转轴(57)和所述复合转轴(59)进行连接；所述复合转轴(59)远离所述扇叶转轴(57)一端的所述螺旋叶片(60)位于所述联轴器(3)中第一连接架(61)的螺纹连接头C(62)内部；所述复合转轴(59)外部的转轴环(63)被夹于两组推力轴承(52)之间；所述第一连接架(61)的所述螺纹连接头C(62)与压紧螺纹套C(64)进行连接，从而压紧所述复合转轴(59)对应的所述推力轴承(52)。

3.根据权利要求2所述的一种管道自动化除垢及储垢装置，其特征在于，所述螺旋转轴(47)由所述螺旋叶片(60)和芯轴(68)组成；所述螺旋叶片(60)固定环绕在所述芯轴(68)上，所述芯轴(68)的两端均设有芯轴凸块(54)；所述支撑转轴(53)的一端通过凹槽与所述芯轴(68)对应端的所述芯轴凸块(54)配合，实现所述支撑转轴(53)与所述螺旋转轴(47)的同步转动；所述螺旋转轴(47)远离所述支撑转轴(53)的一端通过所述芯轴凸块(54)与所述扇叶转轴(57)端部的芯轴凹槽(72)配合，实现所述螺旋转轴(47)与所述扇叶转轴(57)的同步转动；所述螺旋转轴(47)上的所述螺旋叶片(60)的外边缘与所述导向筒(46)的内壁间隙配合。

4.根据权利要求3所述的一种管道自动化除垢及储垢装置，其特征在于，所述扇叶转轴(57)包括转轴筒体(69)、转轴环(63)、所述芯轴(68)和所述扇叶(70)；所述芯轴(68)的一端设有所述芯轴凹槽(72)，另一端设有所述芯轴凸块(54)；所述扇叶(70)分为两组沿周向均匀分布于所述芯轴(68)两端，并与套于所述芯轴(68)外部的所述转轴筒体(69)内壁固定连接；所述转轴筒体(69)的端部外周固定安装所述转轴环(63)。

5.根据权利要求4所述的一种管道自动化除垢及储垢装置，其特征在于，所述复合转轴(59)包括所述转轴筒体(69)、所述转轴环(63)、所述芯轴(68)、所述扇叶(70)和所述螺旋叶片(60)；所述扇叶(70)与所述转轴筒体(69)内壁固定连接；所述转轴筒体的端部外周固定安装所述转轴环(63)；所述芯轴(68)的一部分位于所述转轴筒体(69)内并与所述扇叶远离所述转轴筒体(69)内壁的一端固定(70)，另一部分固定环绕有所述螺旋叶片(60)；所述螺旋叶片的外边缘与所述第一连接架(61)的所述螺纹连接头C(62)内壁间隙配合。

6.根据权利要求5所述的一种管道自动化除垢及储垢装置，其特征在于，所述扇叶转轴(57)和所述复合转轴(59)上的所述转轴筒体(69)远离对应所述转轴环(63)的一端外侧均开设有环形凹槽(71)；所述半圆支撑环(58)内壁具有两组凸起，能够分别与所述扇叶转轴(57)和所述复合转轴(59)上的所述环形凹槽(71)配合；所述半圆支撑环(58)的外侧设置有所述基座圆套筒(14)，该所述基座圆套筒(14)与所述伸缩机构(36)连接，所述伸缩机构(36)一端位于所述基座圆套筒(14)中，另一端与所述转向轮(17)连接。

7.根据权利要求2所述的一种管道自动化除垢及储垢装置，其特征在于，所述联轴器(3)由所述第一连接架(61)、所述螺纹连接头C(62)、十字环(65)和第二连接架(66)组成；所述十字环分别连接所述第一连接架(61)和所述第二连接架(66)，并由销钉进行固定；所述联轴器(3)通过所述第一连接架(61)外侧固定的所述螺纹连接头C(62)与所述储垢器(2)端部的所述联轴器接头连接，通过所述第二连接架(66)外侧固定的内螺纹管(67)与所述除垢器(1)中的所述螺纹连接头D(34)连接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种管道自动化除垢及储垢装置，其特征在于，所述伸缩机构(36)由方形支撑杆(37)、方形套筒(38)、旋转圆筒(39)、弹簧(40)和定位螺柱(41)组成；所述旋转圆筒(39)位于对应所述基座圆套筒(14)内，所述旋转圆筒(39)及所述基座圆套筒(14)的外周均匀对应分布多个定位螺孔(42)；所述定位螺孔(42)与定位螺柱(41)配合限制所述旋转圆筒(39)相对所述基座圆套筒(14)的转动；所述旋转圆筒(39)的上部固定有所述方形套筒(38)；所述方形套筒(38)内设有所述弹簧(40)；所述方形支撑杆(37)一端位于所述方形套筒(38)内并抵于所述弹簧(40)上，另外一端与对应结构相连；所述方形支撑杆(37)在外力作用下在所述方形套筒(38)内伸缩。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种管道自动化除垢及储垢装置，其特征在于，所述切削刀片(29)与水平方向的夹角小于等于45度；相邻两个所述切削刀片(29)与管道(4)内壁接触点的弧长小于等于所述切削刀片(29)的长度。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的一种管道自动化除垢及储垢装置，其特征在于，所述第一中心轴(12)和所述第三中心轴(33)的外部各自沿周向均匀分布若干个肋板(13)。

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