CN105665382A - 一种旋转式旁通阀调速清管器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转式旁通阀调速清管器，能够克服电控旁通阀控制方式的缺点。其技术方案：速度采集轮通过弹簧力和液压力压紧在管道内壁，速度采集轮驱动液压泵，液压泵输出高压油通过节流阀流回油箱，节流阀前端压力引入到环形油缸，环形油缸带动阀芯转动并改变过流面积。本发明所述清管器速度控制器无电器元件，安全可靠，不需要通过蓄电池存储能量，可以用于长距管道清管；可以携带管道检测设备，完成管道检测和清管的工作。

Description

一种旋转式旁通阀调速清管器

技术领域

本发明涉及一种旋转式旁通阀调速清管器。

背景技术

在对油气管道进行清管和检测过程中，一般法规要求清管设备运行速度为3.5～5m/s；管道内检测设备为了获得较佳的检测数据质量，要求设备的运行速度低于5m/s；电磁超声检测设备则要求其运行速度低于2m/s。清管器在通过管道上下坡段、弯曲段、积液、积砂及结垢段时速度变化较大，直接使用常规清管器不能够满足速度控制要求。

现有油气管道清管器速度控制方式为主动控制方式和被动控制方式。

主动控制采用旁通阀控制方式，其技术方案为：用里程轮采集清管器速度或者用加速度传感器获得清管器速度；电控系统对信号处理；通过电机来调整泄流阀的开启程度；再通过泄流阀开度调节清管器前后压差，调整清管器推动力，从而控制清管器运行速度。

被动控制方式是通过调节清管作业中入口端和出口端的介质压力和流量来间接控制清管器速度。因为气体的可压缩性，被动控制方式往往难以达到较好速度控制效果，清管器容易因为速度过大引起冲击，造成清管器和管道损伤等问题。

专利CN201410219086.7公布了一种自动调速清管器，该方案采用半交叉皮带传动，在管道内复杂工况下皮带容易跑偏和打滑，并且该方案速度采集轮通过弹簧拉力和支撑杆实现，总体布局长度较长，难以满足清管器通过管道弯管部分要求。

专利CN201410225525.5公布了一种清管器速度采集装置，该方案采用速度采集轮驱动液压泵的方式，用拉伸弹簧和撑杆将速度采集轮压紧在管道内壁。因此该方案应用在清管器上，清管器整体长度会相对较长，不利于装置通过弯管。

专利CN201410708220.X公布了一种带液压系统的清管器速度控制器，该方案将清管器速度通过液压系统转化为中心质量块的转动，质量块转动产生的离心力对刹车片产生挤压力。该方案质量块和连杆转动，适应于气体管道，对于液体管道，质量块转动阻力较大，速度反馈会受到较大影响。

目前的主动控制方式控制电机消耗电能，清管器自带的蓄电池电量有限，因此长距离管道清管受到限制。另一方面，电控方式的旁通阀控制方案因为考虑管内介质、管道形状等诸多因素而变得复杂。国内旁通阀主动控制方式清管器尚不成熟，国外该类清管器租用价格昂贵，目前国内油气管道清管仍然以被动控制方式为主。因此，研制适用工况更广自动调速清管器具有重要意义和使用前景。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有清管器电控旁通阀泄流控制方式的缺点，并克服质量块转动调节旁通阀方式的缺点，特提供一种旋转式旁通阀调速清管器。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种旋转式旁通阀调速清管器，包括皮碗、后盖板、筒体、油箱、蓄能器、支撑油缸、柱塞、支架、液压泵、速度采集轮、底座、端盖、前盖板、传递架、阀芯、芯轴、环形油缸、节流阀、单向阀，其特征在于：

油箱和蓄能器设置在筒体内，筒体两端设置法兰，筒体一端法兰安装皮碗，皮碗外安装后盖板，用螺栓连接后盖板和筒体法兰；筒体另一端安装端盖，端盖外安装皮碗，皮碗外安装前盖板，用螺栓连接前盖板和筒体法兰；

端盖为圆盘形，端盖中心设置通孔，端盖中间位置设置至少2个扇形通孔并在端盖圆周方向均匀布置；芯轴一端设置台阶，芯轴另一端设置螺纹，芯轴安装到端盖中心孔内，芯轴端部台阶设置在靠近筒体一侧，芯轴伸出端安装阀芯，芯轴外端部安装螺母并固定阀芯，阀芯与芯轴之间通过键槽方式在圆周方向固定；

环形油缸整体为圆环形，环形油缸通过螺栓固定到端盖内侧，环形油缸包括转环和定环，定环整体为圆环形，定环通过螺栓固定到端盖内侧，定环设置截面为半圆形的环槽；定环外端安装转环，转环整体为圆环形，转环内设置截面为半圆形的环槽；定环的环槽和转环的环槽共同构成一个截面为圆形的环形空间，所述环形空间内设置固定塞和活动塞，活动塞一侧设置压缩弹簧，活动塞另一侧通液压油；转环连接传递架，传递架中心圆盘通过螺栓固定到芯轴端部；转环外安装抱箍，抱箍通过螺栓固定到端盖上；定环和固定塞之间通过螺栓连接；转环和活动塞之间通过螺栓连接；

阀芯包括至少2个扇形挡块，所述扇形挡块安装到阀芯本体圆周方向并均匀布置；

底座安装到筒体中部，底座在筒体上采用径向布置，底座中间设置截面为矩形的槽，支架安装到底座中间的槽内，支架可以在底座中间的槽内沿着筒体的径向滑动；支架上固定液压泵，液压泵输入轴安装速度采集轮；支架下端设置柱塞，柱塞安装到支撑油缸内，支撑油缸固定到底座中间的槽内，支架和底座中间的槽底部之间设置压缩弹簧；

液压泵吸油口连接油箱，液压泵出油口通过单向阀连接到节流阀，节流阀出口连接到油箱；单向阀和节流阀之间设置支撑油缸和环形油缸。

芯轴端部台阶与端盖之间设置角接触球轴承，阀芯与端盖之间设置角接触球轴承。

定环设置截面为半圆形的环形槽，所述环槽两边设置截面为矩形的环槽，所述截面为矩形的环槽内安装密封圈；转环与定环连接部分设置截面为矩形的圆环形凸台，所述凸台与定环两边的环槽相配合。

本发明具有的有益效果是：(1)本发明所述旋转式旁通阀调速清管器无电器元件，安全可靠，不需要通过蓄电池存储能量，可以用于长距管道清管；(2)可以携带管道检测设备，完成管道检测和清管的工作；(3)可以应用于气体管道和液体管道；(4)旋转式旁通阀过流面积大，在冲击产生时候可以最大限度的减小清管器前后端节流压差，从而降低冲击碰撞风险。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为图1的A-A向视图。

图3为图1的B-B向视图。

图4为本发明的局部放大图。

图5为本发明的局部放大图。

图6为本发明的局部放大图。

图7为本发明包括的液压系统原理图。

图中：1.皮碗；2.后盖板；3.筒体；4.油箱；5.蓄能器；6.压缩弹簧A；7.支撑油缸；8.柱塞；9.支架；10.液压泵；11.速度采集轮；12.底座；13.抱箍；14.转环；15.固定塞；16.定环；17.端盖；18.前盖板；19.传递架；20.阀芯；21.角接触球轴承；22.芯轴；23.活动塞；24.压缩弹簧B；25.密封圈；26.活塞螺栓；27.环形油缸；28.节流阀；29.单向阀。

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。下面结合图1、2、3、4、5、6、7对本发明作以下描述。上、下、左、右等位置关系是依据说明书附图1的布局方向来确定的。

如图1所示，油箱4和蓄能器5设置在筒体内，筒体3两端设置法兰，筒体3一端法兰安装皮碗1，皮碗1外安装后盖板2，用螺栓连接后盖板2和筒体3法兰，固定皮碗1。筒体3另一端安装端盖17，端盖17外安装皮碗1，皮碗1外安装前盖板18，用螺栓连接前盖板18和筒体3法兰，固定皮碗1。

如图1所示，端盖17为圆盘形，端盖17中心设置通孔，端盖17中间位置设置4个扇形通孔，并在端盖17圆周方向均匀布置。芯轴22一端设置台阶，芯轴22另一端设置螺纹，芯轴22安装到端盖17中心孔内，芯轴22端部台阶设置在靠近筒体3一侧，芯轴22伸出端安装阀芯20，芯轴22外端部安装螺母并固定阀芯20，阀芯20与芯轴22之间通过键槽方式在圆周方向固定。芯轴22端部台阶与端盖17之间设置角接触球轴承21，阀芯20与端盖17之间设置角接触球轴承21。

如图1、图2所示，定环16整体为圆环形，定环16通过螺栓固定到端盖17内侧，定环16设置截面为半圆形的环槽。定环16外端安装转环14，转环14整体为圆环形，转环14内设置截面为半圆形的环槽。定环16的环槽和转环14的环槽共同构成一个截面为圆形的环形空间，转环14和定环16共同构成环形油缸27。所述环形空间内内设置3个固定塞15并在定环16圆周方向均匀布置，所述环形空间内设置3个活动塞23并在定环16圆周方向均匀布置。活动塞23一侧设置压缩弹簧B24，活动塞23另一侧通液压油。转环14连接传递架19，传递架19中心圆盘通过螺栓固定到芯轴22端部。转环14外安装抱箍13，3个抱箍13在转环14圆周方向均匀布置，抱箍13通过螺栓固定到端盖17上。抱箍13能够压紧转环14，防止定环16和转环14之间的液压油泄漏。

如图3所示，端盖17中间位置设置4个扇形通孔，并在端盖17圆周方向均匀布置。阀芯20包括4个扇形挡块，所述扇形挡块安装到阀芯20本体圆周方向并均匀布置。阀芯20转动可以改变端盖17中间扇形通孔的过流面积。端盖17中间位置设置的扇形通孔面积小于阀芯20的扇形挡块面积，在一定情况下，阀芯20可以完全关闭端盖17中间的扇形通孔。

如图4所示，底座12安装到筒体3中部，底座12在筒体3上采用径向布置。底座12中间设置截面为矩形的槽，支架9安装到底座12中间的槽内，支架9可以在底座12中间的槽内沿着筒体3的径向滑动。支架9上固定液压泵10，液压泵10输入轴安装速度采集轮11，速度采集轮11旋转带动液压泵10工作。支架9下端设置柱塞8，柱塞8安装到支撑油缸6内，支撑油缸6固定到底座12中间的槽内。支架9和底座12中间的槽底部之间设置压缩弹簧A6。

如图5、图2所示，定环16的截面为半圆形的环形槽，所述环槽两边设置截面为矩形的环槽，所述截面为矩形的环槽内安装密封圈25。转环14与定环16连接部分设置截面为矩形的圆环形凸台，所述凸台与定环16两边的环槽相配合。这样，能够防止定环16和转环14构成的环形腔内的液压油泄漏。定环16和固定塞15之间通过活塞螺栓26连接，3个固定塞15固定不动，将定环16和转环14之间的环形空间分割成3部分。

如图6所示，转环14和活动塞23之间通过活塞螺栓26连接，活动塞23在定环16与转环14之间形成的环形空间内滑动，这样活动塞23可以带动转环14转动。

如图7所示，液压泵10吸油口连接油箱4，液压泵10出油口通过单向阀29连接到节流阀28，节流阀28出口连接到油箱4。单向阀29和节流阀28之间设置支撑油缸6和环形油缸27。液压泵10旋转，将油箱4内的液压油增压后输送到支撑油缸6、环形油缸27和节流阀28，液压油通过节流阀28流回到油箱4内。节流阀28前端产生节流压力，并传递到支撑油缸6和环形油缸27。

本发明的工作原理是：

速度采集轮11通过压缩弹簧A6和支撑油缸6压紧在管道内壁，清管器在前后压差作用下向前运动，速度采集轮11旋转带动液压泵10工作。液压油经过节流阀28之后流回到油箱4，节流阀28前端产生节流压力传递到支撑油缸6和环形油缸27。环形油缸27内活动塞23带动转环14克服压缩弹簧B24的推力旋转，转环14通过传递架19和芯轴22带动阀芯20旋转。

清管器运行速度增加带动速度采集轮11转速增加，速度采集轮11驱动液压泵10工作，液压泵10转速越高所以节流阀28流量增加，因此节流阀28前端产生的节流压力增加，从而引起环形油缸27内压力增加，活动塞23通过中间机构使得阀芯20开度增加，从而降低清管器前后端节流压力，清管器速度会随之降低。

同理，当清管器速度降低时候，阀芯20开度会减小，清管器前后端节流压力增加，清管器速度会随之升高。这样，清管器运行速度会更加平稳。

Claims (3)

1.一种旋转式旁通阀调速清管器，包括皮碗、后盖板、筒体、油箱、蓄能器、支撑油缸、柱塞、支架、液压泵、速度采集轮、底座、端盖、前盖板、传递架、阀芯、芯轴、环形油缸、节流阀、单向阀，其特征在于：

油箱和蓄能器设置在筒体内，筒体两端设置法兰，筒体一端法兰安装皮碗，皮碗外安装后盖板，用螺栓连接后盖板和筒体法兰；筒体另一端安装端盖，端盖外安装皮碗，皮碗外安装前盖板，用螺栓连接前盖板和筒体法兰；

端盖为圆盘形，端盖中心设置通孔，端盖中间位置设置至少2个扇形通孔并在端盖圆周方向均匀布置；芯轴一端设置台阶，芯轴另一端设置螺纹，芯轴安装到端盖中心孔内，芯轴端部台阶设置在靠近筒体一侧，芯轴伸出端安装阀芯，芯轴外端部安装螺母并固定阀芯，阀芯与芯轴之间通过键槽方式在圆周方向固定；

环形油缸整体为圆环形，环形油缸通过螺栓固定到端盖内侧，环形油缸包括转环和定环，定环整体为圆环形，定环通过螺栓固定到端盖内侧，定环设置截面为半圆形的环槽；定环外端安装转环，转环整体为圆环形，转环内设置截面为半圆形的环槽；定环的环槽和转环的环槽共同构成一个截面为圆形的环形空间，所述环形空间内设置固定塞和活动塞，活动塞一侧设置压缩弹簧，活动塞另一侧通液压油；转环连接传递架，传递架中心圆盘通过螺栓固定到芯轴端部；转环外安装抱箍，抱箍通过螺栓固定到端盖上；定环和固定塞之间通过螺栓连接；转环和活动塞之间通过螺栓连接；

阀芯包括至少2个扇形挡块，所述扇形挡块安装到阀芯本体圆周方向并均匀布置；

底座安装到筒体中部，底座在筒体上采用径向布置，底座中间设置截面为矩形的槽，支架安装到底座中间的槽内，支架可以在底座中间的槽内沿着筒体的径向滑动；支架上固定液压泵，液压泵输入轴安装速度采集轮；支架下端设置柱塞，柱塞安装到支撑油缸内，支撑油缸固定到底座中间的槽内，支架和底座中间的槽底部之间设置压缩弹簧；

液压泵吸油口连接油箱，液压泵出油口通过单向阀连接到节流阀，节流阀出口连接到油箱；单向阀和节流阀之间设置支撑油缸和环形油缸。

2.根据权利要求1所述一种旋转式旁通阀调速清管器，其特征在于：芯轴端部台阶与端盖之间设置角接触球轴承，阀芯与端盖之间设置角接触球轴承。

3.根据权利要求1所述一种旋转式旁通阀调速清管器，其特征在于：定环设置截面为半圆形的环形槽，所述环槽两边设置截面为矩形的环槽，所述截面为矩形的环槽内安装密封圈；转环与定环连接部分设置截面为矩形的圆环形凸台，所述凸台与定环两边的环槽相配合。