CN1229010A - 改进的清洗组件和新型的清洗双头螺栓 - Google Patents

Abstract

用于管道的组件和可采用该组件的新型的双头螺栓。上述组件包括主体,该主体形成有至少两个空腔,该空腔具有一定的尺寸,上述主体形成有多个通道,每个通道用于接纳其中一个新型的清洗双头螺栓的一部分,在上述主体内部形成至少一个空腔,以便提供与上述双头螺栓中的下掣子相嵌合的底座面。

Description

改进的清洗组件和新型的清洗双头螺栓

本发明涉及清洗管道系统用的组件，本发明特别涉及与上述组件的主体相互锁定的清洗双头螺栓。

在制炼厂中具有放电加热器的管道系统会累积沉积物，该沉积物难于去除，去除时费时，并且去除成本较高。在上述放电加热装置中将烃基过程工作流体加热到下述温度，在该温度下碳趋向以极硬的沉积物的形式烧结于管壁上。这些沉积物会将管到堵住，从而要求过大的泵送力。这些沉积物还使热传递设备和放电加热装置具有不想要的绝缘效果。克服这些热传递和流动阻力所要求的附加能量会使工艺成本增加，会造成设备损坏和管道破裂。由于在管道布置中，具有许多弯曲部、阀、多支管、直径变化部和其它的变化部，从而一般使工艺变得复杂。

上述放电加热装置经常按照一定间距形成有插入式加热器。这些插入式加热器连接有直管中的平行部，以便形成Sim等人的US5698042号专利中所描述的螺旋流动通道，上述专利公开了特定尺寸的清洗组件，该组件也称为从插入式加热器内部穿过的清管器。在插入式加热器内部，管的横截面形状一般从圆形变为矩形或椭圆形，之后再恢复到圆形。

用于清洗这些管道系统和放电加热装置系统的任何方法必须能够将各种几何形状的沉积物去除，在其运动时保持整体性，符合变化部的形状，但是又使管壁不受到破坏。就速度、成本、效果来说可获得的任何清洗效率是突出的。

在管道中采用清管器将生成物分开或使其移动的作法得到了公认。同样，具有多种清洗直管的装置。最近人们开发了清管器，其用于将较硬的沉积物从管道系统中去除，该系统包括多向变化部、直径变化部、其它的管的几何形状变化部。比如，Sivacoe的US5265302号专利给出了一种柱状的，由较低密度的聚合物为主要材料形成的清管器，其具有成整体形成的插座，该插座内具有清洗双头螺栓，该双头螺栓拧入上述插座中。上述Sivacoe的清管器的模制要求在形成清管器之前，在模内，对许多个插座进行复杂的和耗时的定位。在形成清管器主体之后，当清管器通过将每个双头螺栓拧入其中一个插座中的方式进行装配时，还会耗费时间。上述插座形成空隙，该空隙会削弱清管器的结构，从而使清管器具有插座与插座之间的连线分开的倾向。上述插座的尺寸，进而该插座的保持力因它们在清管器主体中形成的上述空隙或间断性而受到限制。当插座较大，进而相互更加靠近时，分开的倾向性增加。当上述清管器受到清洗荷载作用时，有时会将这些插座会完全从清管器主体中拉出。

Sagawa的US4244073号专利或Knapp的US4242771号专利公开了连接清洗双头螺栓的其它的方法，在前一专利中，将倒钩压入其主体由泡沫材料形成的清管器中，在后一专利中，将泡沫体直接浇注于双头螺栓周围。在上述两种情况中，清洗双头螺栓的保持力因泡沫体的较低抵抗力而受到限制。

在US5265302号和US5358573专利中，Sivacoe公开了一种空心端部的类型，该双头螺栓仅仅以适当的距离呈喇叭形展开，并伸入清管器中。上述Sivacoe的清管器的主要结构为实体的柱状体。具有更加展开的空心端部的另一清管器为Urafex III清管器，其可从美国德州Granbury的Ura-Flex Manufacturing公司得到。上述空心端部不用于支承本发明的清洗双头螺栓或与该螺栓相嵌合。反之，Sivacoe和Ura-Flex空心端部的目的在于当以液压方式驱动清管器时，对该清管器提供密封作用。

用于清洗放电加热装置或复杂的管道系统的清管器必须具有足够的柔性，以便适应具有较小半径的弯曲部、多支管和加热器。另外其还必须具有足够的刚度，以便对管壁施加清洗力。现有的清洗用清管器一般是浇注成单独的球形或柱状。这些清管器的柔性一般通过改变形成材料，比如聚氨基甲酸乙酯泡沫的密度来调节。作为普通的常识，由实体的(非泡沫)的弹性体，比如聚氨基甲酸乙酯形成的实体柱状或球形清管器的刚度过大，由于所采用的材料的用量的原因，其从经济上是不合算的。Knapp在US4242771号专利的第3栏，第27～30行指出“其范围在10～20磅/立方英尺的泡沫密度一般是可接受的。较高的密度……会使成本增加到不可接受的程度。”

于是，本发明的目的在于提供改进的清洗组件，该组件具有多种用途，具有耐久性，成本较低。

本发明的另一目的在于提供一种上述的清洗组件，该组件容易通过适合选定用途的清洗双头螺栓对主体进行装配。

本发明的还一目的在于提供一种改进的清洗双头螺栓，该双头螺栓带有新型的机构，该机构用于与清洗组件的主体相互锁定。

本发明的再一目的在于提供一种新型的插入工具，该插入工具便于将改进的清洗双头螺栓插入清洗组件的主体中。

本发明包括用于对管道的内表面进行清洗的组件，以及与该组件一起使用的新型的清洗双头螺栓。上述组件包括主体，该主体形成有多个通道，每个通道用于接纳其中一个新型清洗双头螺栓的一部分，并且在上述主体内部形成有至少一个空腔，该空腔用于提供与双头螺栓中的下掣子相嵌合的底座面。

在一个实施例中，上述主体基本呈柱状，其内部形成有两个空腔，该两个空腔由中心腹板相互分开。最好上述主体由非泡沫的弹性体，比如聚氨基甲酸乙酯形成，其肖氏A硬度计的硬度值在55～80的范围内，材料密度在60～1001b/ft³(960～1600kg/m³)。特别是最好上述主体形成至少两排双头螺栓通道，这些通道相互错开，以便使上述清洗双头螺栓相对主体的外部交错。

本发明的另一特征在于用于管道的非球形的组件，其包括主体，该主体具有螺纹牙根直径和主体长度，在每个端部形成有空腔，每个空腔的水力直径至少为螺纹牙根直径的3/8，其中一个空腔的长度至少为主体长度的1/3，而另一空腔的长度至少为主体长度的1/5。最好，每个空腔沿其整个长度的水力直径基本保持均匀。

本发明的再一特征在于清洗双头螺栓，其与清洗组件的主体一起使用，该双头螺栓包括与杆的一端连接的头部，与上述杆的头部相邻从而与上述主体的外部相嵌合的上肩部，与上述杆的另一端连接从而与上述主体的内底座面相嵌合的下掣子。

在优选的实施例中，上述双头螺栓的肩部包括与主体的外部相嵌合的盘状表面，上述掣子包括与主体的内底座面相嵌合的盘状面。最好，上述掣子还包括外表面，其背离上述盘状表面，以便与插入件相嵌合。更优选地，上述外表面形成一个棘爪和凹槽，以便以可释放的方式与上述插入件相互锁定，上述插入件形成一个凹槽和棘爪，以便以可释放的方式与上述双头螺栓相互锁定。上述插入件包括基本呈柱状的插入面，该插入面用于以可滑动的方式与主体中的双头螺栓通道相嵌合，以便有助于将双头螺栓插入上述通道中。

对本领域的普通技术人员来说，根据附图和下面的优选实施例的描述，会得出本发明的其它的目的、特征和优点。

图1为本发明的清洗组件的侧视示意图；

图2为图1的剖面图；

图3为本发明的清洗双头螺栓和可拆卸的插入件的侧视示意图

图4为包括具有倾斜面的掣子的本发明的整体式清洗双头螺栓的另一结构的剖面示意图；

图5为具有单独的肩部的多个部件的双头螺栓的又一结构的剖面示意图；

图6为表示凸形腹板的，与图2类似的剖面图。

如图1和2所示，本发明的称为“清管器”的清洗组件10由基本呈柱状的主体11形成。如图2所示，最好在该主体11的每个端部形成空腔12、14以便使该清管器的重量减轻，降低材料成本，并且改善其柔性。当按照与清洗双头螺栓一起使用的方式形成时，每个空腔12、14还带有内底座面，以便接纳本发明的清洗双头螺栓的下掣子。在图1和2中，双头螺栓20以虚线表示，其包括掣子21，该双头螺栓将在后面进行具体描述。

最好上述主体上成整体形成有图1和2中所示的肋22、24、26，以便对管的内表面进行局部密封，从而减少驱动流体的用量，当上述主体通过流体以液压方式驱动时，该流体绕过上述清管器的主体。呈锥状延伸至顶端36，38处的头部32，34中的倾斜面25、27最好有助于组件10通过管道。在清管器主体中钻出或浇铸形成双头螺栓通道，比如孔28、30，使其与空腔12、14连通以便接纳清洗双头螺栓。

当按照将两种流体，比如汽油和柴油燃料分离的方式形成，或者通过将流体从管线中推出流体对管线进行清洗时，可省略双头螺栓通道。最好每个空腔12、14的水力直径D至少为组件主体的螺纹牙根直径R的3/8，特别是最好至少为上述螺纹牙根直径R的1/2，其中以等于或小于上述螺纹牙根直径R的3/4为最佳。最好，至少一个空腔的长度L至少为主体长度B的1/3，而另一空腔的长度L至少为主体长度B的1/5。特别是最好每个空腔的长度L至少为上述主体长度B的1/3，其中以至少为上述主体长度B的3/8为最佳。上述水力直径D定义为空腔的(4)(面积/周长)。最好，上述主体11由后面将要具体描述的非泡沫弹性体形成，总长度B与最大直径G之比在1.5～1.75的范围内，如图6所示，该主体包括头部，该头部呈锥状延伸至位于主体的每个端部处的顶端，上述总长度与头部长度之比在5～10的范围内。

在优选结构中，图3所示的清洗双头螺栓40包括头部42、上肩部44、杆46和下掣子48。该头部42包括用于保持后面将要描述的清洗插入件的插座41。上述双头螺栓这样设置，以便在清管器的空腔内部，使下掣子48的表面50与底座面相嵌合，使上肩部44的表面52与清管器的外表面上的外部相嵌合，使杆46与作为双头螺栓通道的通孔的壁相嵌合。

为了将双头螺栓与清管器主体连接，采用锥形件54将双头螺栓压入双头螺栓通道中，该锥形件54包括单独表面56，以便在掣子48周围将清管器主体撑开；之后，上述清管器主体返回至其原有位置，以便将双头螺栓锁定就位。上述锥形件54包括棘爪58，在此结构中，该棘爪插入相应的凹槽60中，从而锥形件表面62与掣子表面64相嵌合。

最好上述双头螺栓沿径向绕上述清管器，成多排定位，其中在清管器的每个端部至少具有一排。上述双头螺栓通道相互错开，以便当从任何一端观看时，所有的双头螺栓按照等间距沿清管器的外缘间隔开。最好当从端部观看时，每个双头螺栓顶端稍稍与相邻的顶端重叠。

具有本发明结构的清管器主体允许每个双头螺栓作为快速压入清管器主体中的单独部件制作。上述清管器可通过下述双头螺栓快速和经济地装配，该双头螺栓包括根据特定清洗情况选择的所需的清洗表面。上述清管器主体模本身简单，从而消除了对插座进行定位所要求的部件和劳力。位于清洗双头螺栓的一端的上述掣子和肩部可大于位于空腔内的接近接触的相邻的掣子的点处的普通埋入式插座，因为它们不在清管器主体中产生单独空隙。上述较大的直径提供更加牢固的锚固机构。上述通孔较小，因为上述杆不要求螺纹形式，因此上述通孔在清管器结构中形成较小的间断性，并且产生较小的分隔倾向。位于清管器的端部处的空腔使所采用的材料用量减少，从而实现成本节省。上述特征会形成较牢固的清管器，其要求较少的制造材料和操作，从而使成本进一步节省。

最好本发明的清管器主体由非泡沫的弹性体，比如聚氨基甲酸乙酯形成，其肖氏A硬度计的硬度值在55～80的范围内，最好在65～70的范围内。固体的聚氨基甲酸乙酯的密度在60～100lb/ft.³(960～1600kg/m³)的范围内，最好为80lb/ft.³(1280kg/m³)。就本发明人的最大知识范围来说，与上述情况相对，普通的清管器的最高泡沫密度为401b/ft.³。本发明所采用的较密的材料抵抗局部挠曲，并且进一步促进清洗双头螺栓的锚固。同时，上述空腔使整个清管器的形状按照适应弯头和减小管直径的所需方式变形。也可采用其它的清管器主体形状，比如球形或多面体状。

本发明的清管器的外部的优选实施例与Sims等人的US5698042号专利相一致，在这里引用该专利供参考之用，其形状如图6所示。空腔92、94的直径在3/4～4英寸(19～114mm)的范围内。位于清管器的中心处的腹板96的厚度必须足够大以便抵抗清管器的驱动压力，但是该厚度是有限的，因为正如上述专利中所描述的，清管器的整个长度与直径保持固定的比值，腹板厚度的增加会使双头螺栓排数减少。腹板厚度在1/2～1英寸(13～38mm)的范围内变化。优选的设计包括凸形腹板96，如图6所示，其具有弧形间距98、100。腹板96中的厚度较小部102、104为掣子106、108、110、112留出间隙，同时腹板96中的凸面114增加了驱动流体压力的抵抗性。上述设计为清洗双头螺栓的掣子留出间隙，同时使用于抵抗驱动压力的腹板的厚度增加。腹板的典型的凸形尺寸为：在壁处的厚度为1英寸，在8英寸的清管器的中心处的厚度为2.1英寸。上述腹板可与清管器的一端错开，以便接纳另一排清洗销。在较小的清管器尺寸中，下掣子之间的阻挡可通过下述方式稍稍释放，该方式为：如图4和5所示，在下掣子的底部边缘处，切出45°的斜面。

管的清洗通过本领域的公知方法，或通过Peggy Sims的US5607513号专利所描述的方法进行，在这里引用该US5607513号专利供参考之用。本发明的清管器无需特殊的方法。

最好，采用碳素钢坯料等级的材料加工形成上述双头螺栓，上述材料容易进行机加工，可进行热处理，允许进行顶部嵌入件的钎焊接。可接受的材料为称为“STRESSPROOF”的车削坯料等级的材料，上述名称为“La Salle Steel”公司的注册商标，其一般可从供应商，比如指定代号为C1144的“Bethlehem Steel”公司买到。下面的尺寸信息是关于其外侧主体直径在2～8英寸的范围内的清管器的。清洗销的下掣子的直径在1/2～0.70英寸(13～18mm)的范围内。杆的直径在3/16～5/16英寸(4.7～8mm)。在给定的清管器中，上述掣子的厚度为1/8英寸(3.2mm)。上肩部和下掣子的直径一般相同。上述双头螺栓的顶部的高度是这样设定的，从而上述双头螺栓的顶端高出清管器主体1/8英寸。每个双头螺栓的基部开设有较浅的，深度为1/8英寸的凹槽，这样可与图3所示的插入件临时相互锁定。上述清管器放置于形成有固定槽的固定件中。该清管器通过位于双头螺栓通道的入口处的锥形插入件固定。采用手扳压机对双头螺栓施加压力。上述插入件是在重力作用下分开的，其掉入清管器的空腔内，在后面的销插入中重新使用。最好将另一部件在头部上滑动，使其与上肩部嵌合，该另一部件包括其一端封闭的柱状套筒以便形成座。当手扳压机施加插入压力时，上述套筒对上述头部提供保护，提供对双头螺栓施加作用力的稳定的表面。

上述销可成整体形成插入件，但是当具有大量的双头螺栓时，在清管器的中心处会产生阻挡。如图4所示，最好双头螺栓70中的杆72、肩部74和掣子76作为一个部件制成。在另一结构中，头部75成整体成形，或由不同的材料形成，并且与肩部连接。作为替换方式，上述双头螺栓由两个部件制成，这两个部件从双头螺栓通道的任何一端插入，并且固定在一起，这两个部件，比如为螺栓和螺母。

图5表示双头螺栓80的还一结构。杆82和头部85由一个部件形成，同时掣子86单独加工形成或浇注形成，在将由聚合物形成的环84，比如商标TEFLON聚合物垫片向上滑动而通过杆端部83以便压靠于头部85的底侧上后，将其与杆端部83焊接或通过钎焊方式固定。如图5所示，在掣子86内部形成有凹槽87，如果需要增加上述凹槽的深度，则在杆端部83内部形成凹槽。

图中所示的掣子76、86带有倾斜边缘79、89以便有助于实现向双头螺栓通道的插入，并且可采用直径较小的插入件。在通过障碍物S过程中，上述清管器产生变形时，上述倾斜面还使相邻双头螺栓中的掣子76和86之间的阻挡减小。最好掣子76、86为呈盘状的圆形件，但是其可呈其它的几何形状，比如矩形或椭圆形。

如图4和5所示，用于对中等硬度的沉积物进行清洗的低成本的清洗插入件78、88与头部75、85成整体形成，对其进行热处理，使其洛氏C硬度在45-50的范围内，以便增加耐磨性。用于进行更加有效清洗的插入件包括内焊式碳化钨嵌入件。一种变换实例采用碳化钨的齿状的井式顶端，该顶端一般用于模拟机器人夹持手指。上述钨材料可通过本领域的普通方法，喷涂在顶表面上以便具有较长的耐磨性。为了将较软的沉积物去除，整个双头螺栓可由非金属材料，比如尼龙或其它的聚合物材料形成。

仅仅是为了方便起见，在一幅或多幅图中表示了本发明的特征，因为按照本发明，每个特征可与其它的特征相结合。本领域的普通技术人员会想到其它的实施例，该其它的实施例应落入权利要求请求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种清洗管道的内表面的组件，其包括主体，该主体形成有多个通道，每个通道用于接纳清洗双头螺栓的一部分，在上述主体的内部形成有至少一个空腔，该空腔用于提供与双头螺栓中的下掣子相嵌合的底座面。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于上述主体基本呈柱状。

3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于在上述主体内部形成有两个空腔，该空腔通过中间腹板相互分开。

4.根据权利要求1所述的组件，其特征在于其还包括多个清洗双头螺栓，每个双头螺栓包括与杆的一端连接的头部，靠近上述头部而与上述主体中的外部相嵌合的上肩部；与杆的另一端连接的下掣子，该下掣子与上述主体的底座面相嵌合。

5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于上述主体由非泡沫弹性体形成。

6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于上述弹性体为聚氨基甲酸乙酯。

7.根据权利要求5所述的组件，其特征在于上述弹性体的肖氏A硬度计的硬度值在55～80的范围内，材料密度在60～1001b/ft³(960～1600kg/m³)。

8.根据权利要求1所述的组件，其特征在于上述主体形成有至少两排通道，该通道相互错开，以便使清洗双头螺栓相对上述主体的外部交错。

9.一种管道用的非球形组件，其包括主体，该主体具有螺纹牙根直径和主体长度，其每个端部形成有空腔，每个空腔的水力直径至少为上述螺纹牙根直径的3/8，其中一个空腔的长度至少为主体长度的1/3，而另一空腔的长度至少为主体长度的1/5。

10.一种清洗组件的主体用的清洗双头螺栓，该双头螺栓包括与杆的一端连接的头部，靠近上述头部而与上述主体的外部相嵌合的上肩部，与上述杆的另一端连接的下掣子，其与上述主体的内底座面相嵌合。

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