CN116199349B - 阻垢剂自适应投药装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提出一种阻垢剂自适应投药装置，解决非循环输送管路中阻垢剂添加过程中的，无法实现无源控制给药，以及多组分断续可控给药的问题。本方案可利用旁路流动介质实现自驱动给药，可适应于无源给药的场景，同时本方案的给药方式为周期性间歇给药，其周期频率与通过不完全齿齿分布以及旁路流量进行调节设置，可适用于非循环输送管路的断续性给药，给药过程间隔可控，在满足上述工作条件的情况下，本方案同时可实现多组分同时或间隔给药方式，同时也可与现有加药系统进行联合使用，可扩展性强。

Description

阻垢剂自适应投药装置

技术领域

本发明涉及阻垢剂添加设备，尤其涉及阻垢剂自适应投药装置。

背景技术

阻垢剂具有能够分散或阻止流体介质中无机盐、有机物在管道、容器中沉淀、结垢的功能，以维持管道、容器健康运行。阻垢剂加药系统是用于阻垢剂自动加药的装置，其核心装置包括配药容器、搅拌装置、以及计量泵、输药管等，由配药容器、搅拌装置实现自动加药、配药生成待输送药液，由计量泵控制配药过程中以及输送药液到管路系统的药物量。上述阻垢剂加药系统可称之为有源控制型，其配药过程和加药过程均需要外部指令进行加药。

中国专利：一种油田撬装化管道自动加药装置，申请号为CN202011012546.0，利用管道中的流体带动刮板转动，无需外加动力，依靠管道流体驱动加药柱塞向下运动，进而药剂经药剂出口挤入管线。上述加药装置可称之为无源控制型，其加药过程无需外部指令进行主动加药。无源控制型对于加药量要求不严格，缺乏工业自动化控制装置场景特别适用，如户外管道系统等情形。上述专利利用流体动力驱动凸轮机构，利用凸轮远端的挤压作用实现加药，但是上述装置使用过程中加药量不能进行主动干预，而且对于多组分加药，例如当同时需要加入抗氧组分、缓蚀组分、金属钝化组分时则无法满足需求，通常情况下多组分加药仍然依赖于传统的加药系统进行配比后，由计量泵经输药管道泵入管路系统。

传统的加药系统对于封闭循环管路可以通过向管路系统中注入阻垢剂后，随循环介质循环阻垢剂扩散至整个管路系统，但是对于长距离非循环管路，如输送管路，单次加药的阻垢剂会随输送介质逐渐稀释，只有通过持续给药方式才能奏效。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种阻垢剂自适应投药装置，解决非循环输送管路中阻垢剂添加过程中的，无法实现无源控制给药，以及多组分断续可控给药的问题。

其技术方案是，包括主管路和与主管路连通的旁路，所述旁路两端分别与主管路连通，所述旁路的进液端设置流量控制阀，其特征在于，还位于流量控制阀后与流量控制阀串联的断续给药机构，所述断续给药机构被配置设有向旁路内给药的至少一个给药口，各所述给药口由旁路内流动介质驱动形成向旁路内间隔给药的结构，各所述给药口对应设置一相对旁路空间固定的环状结构的固定环，还包括与各给药口一一对应的转动部，各转动部包括与固定环外壁紧贴的弧形部，各所述转动部的弧形部及所述固定环处分别设置漏药孔，当各所述转动部的弧形部相对所述固定环转动致使漏药孔时，各所述漏药孔正对实现药液注入旁路内，各所述转动部与固定环之间设置复位机构，所述复位机构用于迫使转动部回转至封闭状态阻挡药液注入的结构；所述给药口还包括与外界连通的进药口，所述进药口处设置弹性进药阀，所述弹性进药阀被配置为配合弧形部，当弧形部转动至漏药孔正对时所述弹性进药阀连通旁路与储药罐，当弧形部转动至漏药孔错位时所述弹性进药阀封闭旁路与储药罐；所述断续给药机构包括设置在旁路通道内的水力驱动件，所述水力驱动件受旁路流动介质形成的推力旋转，所述水力驱动件周期性介入或驱动转动部转动形成漏药孔周期性接通或封闭的结构。

在上述或一些实施例中，固定连接一通心设置的环状的齿轮环，所述齿轮环由螺旋桨带动转动，所述齿轮环啮合传动一相对旁路位置固定的不完全齿轮，所述不完全齿轮传动啮合转动部，形成所述不完全齿轮周期性啮合驱动转动部的结构以配合弧形部、固定环处漏液口间歇性开合的结构。

在上述或一些实施例中，所述弹性进药阀包括一由弹性件驱动向旁路中心处伸出的弹性塞，所述弹性塞的一端与所述弧形部漏药口配合形成至少部分进入伸入漏药口的结构，还包括一注药管，所述注药管一端与外部储药罐连通，所述注药管另一端与弹性塞处设置的注入孔配合，形成所述弹性塞伸入漏药口则注入孔连通注药管形成注药，所述弹性塞受压缩回则注入孔与注药管之间密封形成注药结束的结构。

在上述或一些实施例中，所述断续给药机构包括一空心筒状结构的固定筒，所述固定筒的一端设置向外凸出的凸缘部，所述凸缘部设置轴向凹陷的滑槽，各所述转动部为条状结构，包括插入滑槽内的滑动端，所述转动部内侧面与空心筒外壁匹配形成可绕所述固定筒轴心转动的结构，对应的所述凸缘部外周面处设置与滑槽连通的狭缝，所述狭缝处用于弧形插片穿入并插入所述滑动端处插接槽处的结构，所述弧形插片一端与插接槽插接固定并随转动部转动，所述狭缝设置一弧形钢丝并贯穿弹簧，所述弹簧布置于所述弧形部的两端，形成弧形部转动复位的复位机构。

在上述或一些实施例中，还包括多个间隔设置的限位块，各所述限位块通过紧固螺钉固定安装于固定筒处且位于所述转动部的两侧，各所述限位块下端面与所述凸缘部上端面之间形成所述转动部转动的通道，所述限位块上端向轴心处延伸形成用于安装所述不完全齿轮的固定臂。

在上述或一些实施例中，所述螺旋桨、不完全齿轮、齿轮环均为非金属材料，所述螺旋桨的叶片的最远端处延伸形成突出的限位片设置部分与所述限位块形成间隙配合的圆周部，对应的所述限位片处固定设有叶片磁性块，所述限位块外周面处设置与对应的所述限位块的端处向内延伸形成超出限位片外边沿处的限位凸起，所述限位凸起处设置与所述叶片磁性块磁性相反的弧形磁块，形成所述叶片与弧形磁块在相斥磁力作用下非接触配合的结构。

在上述或一些实施例中，所述不完全齿轮包括多个，多个所述不完全齿轮圆周分布在所述齿轮环外周，各所述不完全齿轮均通过与相邻限位块延伸出的固定臂连接，各所述不完全齿轮分别对应一转动部，各转动部分别对应一弹性进药阀，各所述弹性进药阀连通所述储药罐。

在上述或一些实施例中，还包括外筒，各所述弹性进药阀固定安装于所述外筒处，对应的所述外筒处设置一盘状配药盒，所述配药盒设置有用于配药的配药腔，所述配药盒通过管路连通各弹性进药阀，所述配药盒与各组分储药罐连通。

在上述或一些实施例中，还包括与弹性进药阀连通的射流器，所述射流器的进液口通过高压泵连通一组分储药罐，所述射流器的负压室通过管路连通二组分储药罐，各储药罐的出液口处分别设置计量泵。

本方案可利用旁路流动介质实现自驱动给药，可适应于无源给药的场景，同时本方案的给药方式为周期性间歇给药，其周期频率与通过不完全齿齿分布以及旁路流量进行调节设置，可适用于非循环输送管路的断续性给药，给药过程间隔可控，在满足上述工作条件的情况下，本方案同时可实现多组分同时或间隔给药方式，打破了必须依赖自动化给药系统实现多组分给药的限制，且本方案实现功耗低，可适用于广泛的给药管路环境中，同时也可与现有加药系统进行联合使用，可扩展性强。

说明书附图

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2为图1中A部分的放大示意图。

图3为图1中B部分的放大示意图。

图4为本发明中断续给药机构示意图。

图5为本发明中C部分的放大示意图。

图6为本发明中转动部的结构示意图。

图7为本发明中固定筒的结构示意图。

图8为本发明中螺旋桨冲击面的结构示意图。

图9为本发明中断续给药机构主视图。

图10为图9中部分剖视图。

图11为本发明另一实施例的结构示意图。

图12为图10中断续给药机构结构示意图。

图13为图12中断续给药机构中转动部结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

非循环输送管道，如石油输送管道，水利输送管道等，不同于循环式管路系统，可直接将药液注入循环管路，阻垢剂随介质循环流动，肺循环管路的加药装置要想是的阻垢剂起到效果，必然得想办法将阻垢剂分散到整个管路内，特别是当阻垢剂多种组分时。传统的加药系统均为计量泵700配合电磁阀向管路系统中加药，如若采用传统加药系统，其频繁开断对于控制系统负载极大，实践中难以实施。

理想的方案是可设置一断续给药机构300，由断续给药机构300向管路中周期性加药，且断续给药机构300由流动介质自行驱动。本方案中包括主管路100和与主管路100连通的旁路200，旁路200两端分别与主管路100连通，旁路200的进液端设置流量控制阀800，流量控制阀800实现对流经旁路200的流量控制，断续给药机构300位于流量控制阀800后与流量控制阀800串联，断续给药机构300被配置设有向旁路200内给药的给药口，给药口一个或多个根据进药组分的设置进行相应设置。

所述断续给药机构300包括一空心筒状结构的固定筒301，所述固定筒301的一端设置向外凸出的凸缘部302，所述凸缘部302设置轴向凹陷的滑槽303，转动部304设置为一个或多个，数量与给药口数量一一对应，各所述转动部304为条状结构，同时各给药口由旁路200内流动介质驱动形成向旁路200内间隔给药的结构，各所述给药口对应设置一相对旁路200空间固定的环状结构的固定环，也即固定筒301的部分，还包括与各给药口一一对应的转动部304，各转动部304包括与固定环外壁紧贴的弧形部，各所述转动部304的弧形部及所述固定环处分别设置漏药孔305，当各所述转动部的弧形部相对所述固定环转动致使漏药孔305时，各弧形部和固定环上的漏药孔(305)正对实现药液注入旁路200内，各所述转动部304与固定环之间设置复位机构，所述复位机构用于迫使转动部304回转至封闭状态阻挡药液注入的结构；

转动部304一端包括插入滑槽303内的滑动端306，所述转动部304内侧面与空心筒外壁匹配形成可绕所述固定筒301轴心转动的结构，对应的所述凸缘部302外周面处设置与滑槽303连通的狭缝307，所述狭缝307处用于弧形插片308穿入并插入所述滑动端306处插接槽处的结构，所述弧形插片308一端与插接槽插接固定并随转动部304转动，所述狭缝307设置一弧形钢丝并贯穿弹簧309，所述弹簧309布置于所述弧形部的两端，形成弧形部转动复位的复位机构。

还包括多个间隔设置的限位块310，当多个转动部304时，限位块310与转动部304相隔设置，各所述限位块310通过紧固螺钉固定安装于固定筒301处且位于所述转动部304的两侧，各所述限位块310下端面与所述凸缘部302上端面之间形成所述转动部304转动的通道，所述限位块310上端向轴心处延伸形成用于安装所述不完全齿轮312的固定臂311，固定臂311处通过轴承与不完全齿轮312连接，为了降低不完全齿对流动介质的阻挡，所述不完全齿轮312也未环状结构。在一实施例中，所述不完全齿轮312包括两段关于齿轮圆心对称分布的齿段，也即不完全齿轮312转动一周啮合转动转动部304两次。本方案中不完全齿轮312的齿段分布可用于调节转动部304转动周期也即给药口的开启频率。

给药口还包括与外界连通的进药口，所述进药口处设置弹性进药阀400，所述弹性进药阀400被配置为配合弧形部，当弧形部转动至漏药孔305正对时所述弹性进药阀400连通旁路200与储药罐，当形部和固定环上的漏药孔(305)错位时所述弹性进药阀400进药封闭旁路200与储药罐；所述断续给药机构300包括设置在旁路200通道内的水力驱动件，所述水力驱动件受旁路200流动介质形成的推力旋转，所述水力驱动件周期性介入或驱动转动部304转动形成漏药孔305周期性接通或封闭的结构。

在上述或一些实施例中，固定连接一通心设置的环状的齿轮环313，所述齿轮环由螺旋桨314带动转动，所述齿轮环313啮合传动一相对旁路200位置固定的不完全齿轮312，所述不完全齿轮312传动啮合转动部304，形成所述不完全齿轮312周期性啮合驱动转动部304的结构以配合弧形部、固定环处漏液口间歇性开合的结构。

在上述或一些实施例中，所述弹性进药阀400包括一由弹性件驱动向旁路200中心处伸出的弹性塞401，所述弹性塞401的一端与所述弧形部漏药口配合形成至少部分进入伸入漏药口的结构，还包括一注药管402，所述注药管402一端与外部储药罐连通，所述注药管402另一端与弹性塞处设置的注入孔配合，形成所述弹性塞401伸入漏药口则注入孔连通注药管402形成注药，所述弹性塞401受压缩回则注入孔与注药管402之间密封形成注药结束的结构。

在上述或一些实施例中，所述螺旋桨314、不完全齿轮312、齿轮环均为非金属材料，优选地均采用轻质材料，作为一种实现方案可使用树脂通过3D打印技术制作，所述螺旋桨314的叶片的最远端处延伸形成突出的限位片设置部分与所述限位块310形成间隙配合的圆周部，该限位片可采用自润滑结特性的尼龙材料制作，对应的所述限位片处固定设有叶片磁性块，所述限位块310外周面处设置与对应的所述限位块310的端处向内延伸形成超出限位片外边沿处的限位凸起，所述限位凸起处设置与所述叶片磁性块磁性相反的弧形磁块，形成所述叶片与弧形磁块在相斥磁力作用下非接触配合的结构。

在上述或一些实施例中，所述不完全齿轮312包括多个，多个所述不完全齿轮312圆周分布在所述齿轮环外周，各所述不完全齿轮312均通过与相邻限位块310延伸出的固定臂311连接，各所述不完全齿轮312分别对应一转动部304，各转动部304分别对应一弹性进药阀400，各所述弹性进药阀400连通所述储药罐。

在上述或一些实施例中，还包括外筒315，各所述弹性进药阀400固定安装于所述外筒315处，对应的所述外筒315处设置一盘状配药盒316，所述配药盒316设置有用于配药的配药腔317，所述配药盒316通过管路连通各弹性进药阀400，所述配药盒316与各组分储药罐连通。

在上述或一些实施例中，还包括与弹性进药阀400连通的射流器500，所述射流器500的进液口通过高压泵600连通一组分储药罐，所述射流器500的负压室通过管路连通二组分储药罐，各储药罐的出液口处分别设置计量泵700。如图1所示虚线框部分，

本方案可利用旁路200流动介质实现自驱动给药，可适应于无源给药的场景，同时本方案的给药方式为周期性间歇给药，其周期频率与通过不完全齿齿分布以及旁路200流量进行调节设置，可适用于非循环输送管路的断续性给药，给药过程间隔可控，在满足上述工作条件的情况下，本方案同时可实现多组分同时或间隔给药方式，打破了必须依赖自动化给药系统实现多组分给药的限制，且本方案实现功耗低，可适用于广泛的给药管路环境中，同时也可与现有加药系统进行联合使用，可扩展性强。

Claims (7)

1.阻垢剂自适应投药装置，包括主管路（100）和与主管路（100）连通的旁路（200），所述旁路（200）两端分别与主管路（100）连通，所述旁路（200）的进液端设置流量控制阀（800），其特征在于，还位于流量控制阀（800）后与流量控制阀（800）串联的断续给药机构（300），所述断续给药机构（300）被配置设有向旁路（200）内给药的至少一个给药口，各所述给药口由旁路（200）内流动介质驱动，形成向旁路（200）内间隔给药的结构，各所述给药口对应设置一相对旁路（200）空间固定的环状结构的固定环，还包括与各给药口一一对应的转动部（304），各转动部（304）包括与固定环外壁紧贴的弧形部，各所述转动部（304）的弧形部及所述固定环处分别设置漏药孔（305），当各所述转动部的弧形部相对所述固定环转动致使弧形部和固定环上的漏药孔(305)正对时，弧形部和固定环上的漏药孔(305)正对实现药液注入旁路（200）内，各所述转动部（304）与固定环之间设置复位机构，所述复位机构用于迫使转动部（304）回转至弧形部和固定环上的漏药孔相互错位，形成实现封闭状态阻挡药液注入的结构；所述给药口还包括与外界连通的进药口，所述进药口处设置弹性进药阀（400），所述弹性进药阀（400）被配置为配合弧形部，当弧形部转动至漏药孔（305）正对时所述弹性进药阀（400）连通旁路（200）与储药罐，当弧形部转动至弧形部和固定环上的漏药孔(305)错位时所述弹性进药阀（400）封闭旁路（200）与储药罐；所述断续给药机构（300）包括设置在旁路（200）通道内的水力驱动件，所述水力驱动件受旁路（200）流动介质形成的推力旋转，所述水力驱动件周期性介入或驱动转动部（304）转动形成漏药孔（305）周期性接通或封闭的结构，固定连接一通心设置的环状的齿轮环（313），所述齿轮环由螺旋桨（314）带动转动，所述齿轮环（313）啮合传动一相对旁路（200）位置固定的不完全齿轮（312），所述不完全齿轮（312）传动啮合转动部（304），形成所述不完全齿轮（312）周期性啮合驱动转动部（304）的结构以配合弧形部、固定环处漏液口间歇性开合的结构，所述弹性进药阀（400）包括一由弹性件驱动向旁路（200）中心处伸出的弹性塞（401），所述弹性塞（401）的一端与所述弧形部漏药口配合形成至少部分进入伸入漏药口的结构，还包括一注药管（402），所述注药管（402）一端与外部储药罐连通，所述注药管（402）另一端与弹性塞处设置的注入孔配合，形成所述弹性塞（401）伸入漏药口则注入孔连通注药管（402）形成注药，所述弹性塞（401）受压缩回则注入孔与注药管（402）之间密封形成注药结束的结构。

2.根据权利要求1所述的阻垢剂自适应投药装置，其特征在于，所述断续给药机构（300）包括一空心筒状结构的固定筒（301），所述固定筒（301）的一端设置向外凸出的凸缘部（302），所述凸缘部（302）设置轴向凹陷的滑槽（303），各所述转动部（304）为条状结构，包括插入滑槽（303）内的滑动端（306），所述转动部（304）内侧面与空心筒外壁匹配形成可绕所述固定筒（301）轴心转动的结构，对应的所述凸缘部（302）外周面处设置与滑槽（303）连通的狭缝（307），所述狭缝（307）处用于弧形插片（308）穿入并插入所述滑动端（306）处插接槽处的结构，所述弧形插片（308）一端与插接槽插接固定并随转动部（304）转动，所述狭缝（307）设置一弧形钢丝并贯穿弹簧（309），所述弹簧（309）布置于所述弧形部的两端，形成弧形部转动复位的复位机构。

3.根据权利要求2所述的阻垢剂自适应投药装置，其特征在于，还包括多个间隔设置的限位块（310），各所述限位块（310）通过紧固螺钉固定安装于固定筒（301）处且位于所述转动部（304）的两侧，各所述限位块（310）下端面与所述凸缘部（302）上端面之间形成所述转动部（304）转动的通道，所述限位块（310）上端向轴心处延伸形成用于安装所述不完全齿轮（312）的固定臂（311）。

4.根据权利要求3所述的阻垢剂自适应投药装置，其特征在于，所述螺旋桨（314）、不完全齿轮（312）、齿轮环均为非金属材料，所述螺旋桨（314）的叶片的最远端处延伸形成突出的限位片设置部分与所述限位块（310）形成间隙配合的圆周部，对应的所述限位片处固定设有叶片磁性块，所述限位块（310）外周面处设置与对应的所述限位块（310）的端处向内延伸形成超出限位片外边沿处的限位凸起，所述限位凸起处设置与所述叶片磁性块磁性相反的弧形磁块，形成所述叶片与弧形磁块在相斥磁力作用下非接触配合的结构。

5.根据权利要求4所述的阻垢剂自适应投药装置，其特征在于，所述不完全齿轮（312）包括多个，多个所述不完全齿轮（312）圆周分布在所述齿轮环外周，各所述不完全齿轮（312）均通过与相邻限位块（310）延伸出的固定臂（311）连接，各所述不完全齿轮（312）分别对应一转动部（304），各转动部（304）分别对应一弹性进药阀（400），各所述弹性进药阀（400）连通所述储药罐。

6.根据权利要求5所述的阻垢剂自适应投药装置，其特征在于，还包括外筒（315），各所述弹性进药阀（400）固定安装于所述外筒（315）处，对应的所述外筒（315）处设置一盘状配药盒（316），所述配药盒（316）设置有用于配药的配药腔（317），所述配药盒（316）通过管路连通各弹性进药阀（400），所述配药盒（316）与各组分储药罐连通。

7.根据权利要求6所述的阻垢剂自适应投药装置，其特征在于，还包括与弹性进药阀（400）连通的射流器（500），所述射流器（500）的进液口通过高压泵（600）连通一组分储药罐，所述射流器（500）的负压室通过管路连通二组分储药罐，各储药罐的出液口处分别设置计量泵（700）。