专利名称：一种取投球装置和输油管道清蜡投球机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种输油管道原油输送过程中投放清蜡球的技术，特别是一种能
够带压定时自动投球的取投球装置和采用该取投球装置的输油管道清蜡投球机。
背景技术：
开采出来的地下原油中含有大量石蜡，在我国一些油田井口或井场常温输油过程 中，由于原油的温度与地表温度有较大差异，原油会析出石蜡附着在输油管道的内壁上，经 过一段时间的积累，析出的石蜡会使输油管道的原油输送能力大大降低，甚至发生堵塞输 油管道的情况，影响油流速度及正常输油。为解决输油管道结蜡的问题，通常采用输油管 道内定时投放清蜡球的方式对输油管道内壁上的石蜡进行物理清除，每天需要在外输出口 端人工投球至少一次，由于输油管道内的压力大，人工手动投球操作繁琐，而且必须建立旁 路，常常出现投球不及时或欠投等现象，还需要生产管理部门采用按照不同井场、不同日期 给清蜡球编号，不定期抽查投球情况，收球时记录等管理办法。 由于输油管道内的压力大，现有的一些清蜡投球装置往往不能将清蜡球顺利的投 入输油管道，在投球时容易发生蹩压、铲球等问题，而且装置的附件多、体积大、成本高，如 申请号为"200810232328.0"，发明名称为"定时自动投球装置及方法"的中国专利申请公开
了一种向输油管道定时自动投放清蜡球的装置及方法，该装置将球阀阀芯放置在输油管道 中，并将球阀阀芯在原来流向的90度方向上开一个环行洞，通过转动球阀阀芯90度实现投 球清蜡，该装置存在的问题是，当球阀阀芯转动到与输油管道方向相同准备投球之前，容易 将输油管道堵塞，产生蹩压的现象。
实用新型内容本实用新型针对现有技术中人工手动投球操作繁琐，而且必须建立旁路，而现有 的清蜡投球装置容易将输油管道堵塞，常产生蹩压的问题，提供一种新型的取投球装置和 采用该取投球装置的输油管道清蜡投球机，能够实现带压投球，工作时不会蹩压，也不依赖 其它阀门和旁路，可简化操作程序，降低劳动强度，而且具有结构简单，易操作的优点。 本实用新型的技术方案如下 —种取投球装置，与输油管道相连通，其特征在于，包括贮球筒、取投球转子外壳 和在取投球转子外壳内转动的取投球转子，所述贮球筒的顶端密封，其底端与取投球转子 外壳上端固定连接并连通，所述贮球筒具有将清蜡球推向底端的推力结构，取投球转子外 壳下端与输油管道固定连接并连通，取投球转子外壳的上端连通口和下端连通口的直径均 大于等于清蜡球的直径，所述贮球筒的直径大于等于一个清蜡球的直径并小于两个清蜡球 的直径，所述取投球转子包括转子本体和设置在转子本体内、敞口的取投球仓及压力平衡 孔和贯穿取投球转子外壳、与转子本体相连、驱动取投球仓的开口分别朝向贮球筒和输油 管道的转子转轴，所述取投球仓开口朝向贮球筒时该开口与取投球转子外壳的上端连通口 相吻合，所述取投球仓开口朝向输油管道时该开口与取投球转子外壳的下端连通口相吻合，所述取投球仓具有容纳一个清蜡球的空间且敞口处直径略大于清蜡球的直径，所述取 投球转子外壳的下端连通口与转子本体紧密贴合，所述压力平衡孔从所述取投球仓背部贯 穿转子本体与所述取投球仓相通，所述压力平衡孔的直径小于清蜡球的直径，所述取投球
仓开口朝向输油管道并与取投球转子外壳下端连通口相吻合时，压力平衡孔与贮球筒相 通。 所述贮球筒的顶端通过丝堵进行密封，所述贮球筒竖直设置构成将清蜡球推向底 端的推力结构，所述取投球转子外壳的上端连通口和下端连通口均位于贮球筒的纵向轴线 上。 所述贮球筒的顶端通过丝堵进行密封，所述推力结构包括穿过丝堵进入所述贮球
筒内的拉杆、及所述拉杆位于贮球筒内的部分的杆头上依次连接的拉链和配重块。 所述拉杆伸出丝堵外的部分设置一手柄，在丝堵内部的拉杆上设置有拉杆挂钩，
丝堵内设置有与拉杆挂钩匹配的拉沟槽。 所述贮球筒的顶端通过丝堵进行密封，所述推力结构为与所述丝堵位于贮球筒内 的端头相连接的压縮弹簧。 所述转子转轴上连接有实现取投球仓的开口分别定位于取投球转子外壳的上端 连通口和下端连通口的定位装置。 采用上述取投球装置的输油管道清蜡投球机，其特征在于，包括沿输油方向顺次 设置并分别与输油管道相通的压力平衡管和所述取投球装置；所述压力平衡管一端与输油 管道相连通，另一端与取投球装置相连通，所述压力平衡管与取投球装置相连通的部位位 于贮球筒的筒体上。 所述压力平衡管上设置有截止阀，所述贮球筒引出一排空管道，所述排空管道上 设置有排空阀，在所述压力平衡管与取投球装置相连通的部位和取投球转子外壳上端之间 设置有球阀。 所述取投球转子的转子转轴与驱动装置连接，所述转子转轴上连接有实现取投球 仓的开口分别定位于取投球转子外壳的上端连通口和下端连通口的定位装置，所述定位装 置为在驱动装置输出端末端设置的一个凸轮以及在凸轮触及到的驱动装置输出端的外侧 对称设置的两个限位开关，所述两个限位开关均连接驱动装置。 所述驱动装置包括互相连接的减速器、电机和控制器，所述驱动装置输出端为减 速器输出端，所述两个限位开关均连接控制器。 本实用新型的技术效果如下 本实用新型提供的取投球装置，由于在贮球筒底端设置有与输油管道固定连接并 连通的取投球转子外壳，在取投球转子外壳内设置可转动的取投球转子，这样贮球筒并不 是直接与输油管道相连接，也不是单通过阀门控制其内的清蜡球直接进入输油管道内，而 是通过推力机构将清蜡球推向贮球筒底端，在贮球筒底端与取投球仓的开口相通时将清蜡 球送入取投球转子中仅容纳一个清蜡球的取投球仓内，由取投球转子转动将取投球仓开口 对准输油管道将清蜡球投入。该取投球装置与压力平衡装置配合工作，这样不用在输油管 道内设置阀门控制投球，无论取球还是投球均不在输油管道中进行，因此输油管道的高压 对贮球筒取球、投球不影响，不会发生贮球筒与输油管道直接相连时由于投球前造成的输 油管道堵塞而产生的蹩压现象，这样，通过简单的结构实现了现有技术通过众多阀门、旁路管线才能实现的功能。 贮球筒的顶端通过丝堵进行密封，将清蜡球推向贮球筒底端的推力结构可以是将 贮球筒竖直设置，这样结构最为简单，无需设置其它推动部件；推力机构可以是拉杆、拉链 和配重块，这样清蜡球能够在配重块的重力的作用下依次进入贮球筒的底端从而进入取投 球仓，拉链同步跟进配重块，确保取球更方便快速；推力机构为压縮弹簧时，也能通过压縮 弹簧的弹力将清蜡球逐步推向贮球筒底端。 本实用新型提供的输油管道清蜡投球机，能够在取投球转子的作用下，使得取投
球仓与贮球筒相通，此时压力平衡管与压力平衡孔建立了贮球筒与输油管道的压力平衡，
贮球筒中的清蜡球从贮球筒掉入取投球仓，然后取投球转子转动，使得取投球仓与输油管
道相通，清蜡球在自身重力和输油管道中原油流体压力的推动作用下进入到输油管道中，
完成投球动作。本实用新型的输油管道清蜡投球机结构紧凑、体积小，依靠旋转的取投球转
子及其取投球仓这种结构可以做到投球简单快捷、准确无误；取球、投球动作只需要本实用
新型一套装置不依赖其它众多阀门和旁路，可以简化操作程序，降低劳动强度。 压力平衡管上设置有截止阀，贮球筒引出一排空管道，排空管道上设置有排空阀，
压力平衡管与取投球装置相连通的部位和取投球转子外壳上端之间设置有球阀，当贮球筒
中需要填装清蜡球时，能够通过排空阀、球阀和截止阀的开启与关闭起到卸压排液的作用，
增强操作时的安全性能。 取投球转子的转子转轴与驱动装置连接，在驱动装置输出端的末端设置一个凸轮 和两个限位开关作为定位装置，各限位开关均连接驱动装置，从而实现在线自动取投球。
图1为本实用新型的输油管道清蜡投球机的优选实施例的结构示意图； 图2为图1所示的输油管道清蜡投球机的投球状态的结构示意图； 图3为图1所示的输油管道清蜡投球机的装球状态的结构示意图； 图4为取投球转子与驱动装置连接的结构示意图； 图5为本实用新型的输油管道清蜡投球机的另一优选实施例的结构示意图。 图中各标号列示如下 1-输油管道；2_取投球转子；3_取投球仓；4_取投球转子外壳；5_球阀；6_贮球 筒；7-丝堵；8-拉杆；9-挂钩槽；10-拉杆挂钩；11_手柄；12_密封圈；13_限位环；14-拉 链；15-配重块；16-清蜡球；17-压力平衡管；18-压力平衡孔；19-截止阀；20_排空阀； 21-法兰；22-转子转轴；23-连轴器；24-减速器；25-电机；26-销轴；27-凸轮；28-限位 开关；29-控制器；30-压縮弹簧；31-转子本体。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行说明。图1为本实用新型的输油管道清蜡投球机 的优选实施例的结构示意图，该输油管道清蜡投球机，包括沿输油方向顺次设置并分别与 输油管道1相通的压力平衡管17和取投球装置，取投球装置包括贮球筒6、取投球转子外壳 4和在取投球转子外壳4内转动的取投球转子2，贮球筒6的顶端通过丝堵7进行密封，贮 球筒6的底端与取投球转子外壳4上端固定连接并连通，取投球转子外壳4下端与输油管道1固定连接并连通，取投球转子外壳4的上端连通口和下端连通口的直径均大于等于清 蜡球16的直径，贮球筒6用于存放清蜡球16，该贮球筒6的直径大于等于一个清蜡球的直 径并小于两个清蜡球的直径16，优选为略大于清蜡球直径，取投球转子2包括转子本体31 、 敞口的取投球仓3、压力平衡孔18和转子转轴22(可见图4所示的取投球转子与驱动装置 连接的结构示意图)，其中，转子本体31与取投球转子外壳4的下端连通口紧密贴合，取投 球仓3和压力平衡孔18均设置在转子本体31内，取投球仓3具有容纳一个清蜡球16的空 间且敞口处直径略大于清蜡球16的直径，取投球仓3的后端加工有直径小于清蜡球的直径 的压力平衡孔18，压力平衡孔18从取投球仓3背部贯穿转子本体31与取投球仓3相通， 转子转轴22贯穿取投球转子外壳4、与转子本体31相连，取投球转子2绕自身的转子转轴 22旋转，转子转轴22驱动取投球仓3的开口分别朝向贮球筒6并与取投球转子外壳4的上 端连通口相吻合以及朝向输油管道1并与取投球转子外壳4的下端连通口相吻合，当取投 球仓3开口朝向输油管道1并与取投球转子外壳4的下端连通口相吻合时，压力平衡孔18 与贮球筒6相通。压力平衡管17 —端与输油管道1相连通，另一端与贮球筒6的筒体相连 通。 贮球筒6可以竖直设置或倾斜设置，取投球装置中的贮球筒6具有将清蜡球推向 贮球筒6的底端的推力结构，本实施例中贮球筒6竖直设置构成将清蜡球推向底端的第一 个推力结构，此时取投球转子外壳4的上端连通口和下端连通口均位于贮球筒6的纵向轴 线上；该实施例还具有第二个推力机构，包括穿过丝堵7进入贮球筒内6的拉杆8、及拉杆8 位于贮球筒6内的部分的杆头上依次连接的限位环13、拉链14和配重块15，限位环13经 过拉链14控制配重块15。拉杆8伸出丝堵7外的部分设置一手柄ll，该手柄11与拉杆8 自成一体，在丝堵7内部的拉杆8上设置有拉杆挂钩10，丝堵7内设置有密封圈12以及与 拉杆挂钩10匹配的拉沟槽9。 压力平衡管17上设置有截止阀19，贮球筒6引出一排空管道，本实施例是在截止 阀出口连接管上引出一排空管道，排空管道上设置有排空阀20，在压力平衡管17与贮球筒 6的筒体相连通的部位和取投球转子外壳4上端之间设置有球阀5。取投球转子2的转子转 轴22上连接有实现取投球仓3的开口分别定位于取投球转子外壳4的上端连通口和下端 连通口的定位装置，该定位装置可以是在转子转轴上且在取投球转子外壳以外的部分对称 设置的两个标记，这两个标记均竖直时，取投球转子停止转动，进行取投球的操作；此外也 可以将这两个标记替换为两个孔，即通过在转子转轴上穿通孔进行标记；还可以实现在线 自动投球，如图4所示的取投球转子与驱动装置连接的结构示意图，图4中的驱动装置包括 互相连接的减速器24、电机25和控制器29，针对贮球筒竖直设置，取投球转子2为一个可 以180°回转的圆柱状转子，取投球转子2的转子转轴22通过连轴器23与减速器24的输 出端连接，且转子转轴22和减速器24的输出端分别在连轴器23中以销轴26固定，定位装 置为在减速器24输出端的转轴的末端上设置一个凸轮27以及在凸轮27触及到的减速器 24输出端的外侧对称设置两个限位开关28，两个限位开关均连接控制器29，本实施例的驱 动装置中的电机为防爆电机，控制器29可以选择可编程逻辑控制器PLC，定位装置作为电 器执行元件，通过旋转的凸轮触动限位开关，限位开关发出指令给PLC， PLC控制电机停止， 故取投球转子停止转动，PLC过预定时间后再次给出取投球指令并控制电机转动，故取投球 转子恢复转动，在定位装置的作用下能实现贮球筒、取投球仓、压力平衡孔和输油管道依次贯通从而实现取球的定位以及实现贮球筒、压力平衡孔、取投球仓和输油管道依次贯通从 而实现投球的定位。 下面结合图1-3对本实用新型的输油管道清蜡投球机的工作过程进行描述。 输油管道清蜡投球机通过法兰21接入现场的输油管道l，贮球筒6竖直设置，旋 紧丝堵7、将手柄11转动90°从而将拉杆挂钩10挂在挂钩槽9中，关闭排空阀20，开启球 阀5和截止阀19，贮球筒6、取投球仓3、压力平衡孔18、输油管道1和压力平衡管17依次 贯通，压力平衡管17与压力平衡孔18建立了贮球筒6与输油管道1的压力平衡。 取球时如图1所示，驱动装置按照预设的时间给出取球指令后，驱动取投球转子2 在取投球转子外壳4中回转180° ，取投球仓3从正对输油管道1的方向回到正对贮球筒 6的方向，由于取投球仓3正对贮球筒6，在配重块15的重力作用及清蜡球16自身的重力 作用下，一个清蜡球16从贮球筒6中进入取投球仓3中，这时拉链14同步跟进配重块15。 当然，该实施例中的拉杆、限位环、拉链和配重块也可以用与丝堵7位于贮球筒6内的端头 相连接的压縮弹簧来代替，此时手柄、拉杆挂钩以及挂钩槽均可取消，如图5所示的本实用 新型的输油管道清蜡投球机的另一优选实施例的结构示意图，该实施例中通过压縮弹簧30 压縮的弹力将清蜡球向下压入到贮球筒6的底端。 在图2所示的输油管道清蜡投球机的投球状态的结构示意图中，输油管道清蜡投 球机与图1中的工况相同，驱动装置按照预设的时间在取球结束后给出投球指令，取投球 转子2在取投球转子外壳4中再次回转180° ，取投球仓3从正对贮球筒6的方向回到正对 输油管道1的方向，并携带了一个清蜡球16 ;此时取投球仓中的清蜡球16在竖直方向上受 到的压力平衡，因取投球仓刚好容纳一个清蜡球16的空间且敞口处直径略大于清蜡球16 的直径，故清蜡球16会有一部分从取投球仓开口处露出，清蜡球16在自身重力和输油管 道1中原油流体压力的推动作用下进入输油管道l，完成投球动作，电机断电等待下一次指 令。 图3为该输油管道清蜡投球机的装球状态的结构示意图，即为向贮球筒6中填装 清蜡球16时的结构示意图，当输油管道清蜡投球机需要填装清蜡球16时，依次关闭截止阀 19、将手柄11反转90° ，使拉杆挂钩10与挂钩槽9脱离，拉杆8在贮球筒6中的压力的冲 顶作用下自动弹起，把配重块15带出球阀5，因为密封圈12和限位环13的作用不会有流体 泄露，拉杆8也不会窜出，配重块15最大可以达到限位环13的位置，关闭球阀5，开启排空 阀20，卸压排液确认后，拧开丝堵7装球；装球结束后依次拧紧丝堵7，将手柄11反转90° 挂上拉杆挂钩IO，关闭排空阀20，开启球阀5和截止阀19。取投球转子2由电机和减速器 驱动，用可编程控制器及电气执行元件控制，实现在线自动投球，可与上位机通讯实现远程 监控。 当贮球筒竖直设置时，取投球转子利用180°回转分别取球和投球；当贮球筒倾
斜设置时，取投球转子回转其它角度分别实现取投球。本实用新型的输油管道清蜡投球机 结构紧凑、体积小，依靠回转的取投球转子及其取投球仓这种结构可以做到投球简单快捷、
准确无误；投球动作只需要本实用新型一套装置不依赖其它阀门和旁路，也不存在蹩压或 堵塞现象，可以简化操作程序，降低劳动强度；与驱动装置和电气执行元件控制配合使用， 实现本地自动投球和远程监控，极大地提高油田投球清蜡工作的管理水平。 应当指出，以上所述具体实施方式
可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创 造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改 或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵 盖在本发明创造专利的保护范围当中。
权利要求一种取投球装置，与输油管道相连通，其特征在于，包括贮球筒、取投球转子外壳和在取投球转子外壳内转动的取投球转子，所述贮球筒的顶端密封，其底端与取投球转子外壳上端固定连接并连通，所述贮球筒具有将清蜡球推向底端的推力结构，取投球转子外壳下端与输油管道固定连接并连通，取投球转子外壳的上端连通口和下端连通口的直径均大于等于清蜡球的直径，所述贮球筒的直径大于等于一个清蜡球的直径并小于两个清蜡球的直径，所述取投球转子包括转子本体和设置在转子本体内、敞口的取投球仓及压力平衡孔和贯穿取投球转子外壳、与转子本体相连、驱动取投球仓的开口分别朝向贮球筒和输油管道的转子转轴，所述取投球仓开口朝向贮球筒时该开口与取投球转子外壳的上端连通口相吻合，所述取投球仓开口朝向输油管道时该开口与取投球转子外壳的下端连通口相吻合，所述取投球仓具有容纳一个清蜡球的空间且敞口处直径略大于清蜡球的直径，所述取投球转子外壳的下端连通口与转子本体紧密贴合，所述压力平衡孔从所述取投球仓背部贯穿转子本体与所述取投球仓相通，所述压力平衡孔的直径小于清蜡球的直径，所述取投球仓开口朝向输油管道并与取投球转子外壳下端连通口相吻合时，压力平衡孔与贮球筒相通。
2. 根据权利要求1所述的取投球装置，其特征在于，所述贮球筒的顶端通过丝堵进行 密封，所述贮球筒竖直设置构成将清蜡球推向底端的推力结构，所述取投球转子外壳的上 端连通口和下端连通口均位于贮球筒的纵向轴线上。
3. 根据权利要求1所述的取投球装置，其特征在于，所述贮球筒的顶端通过丝堵进行 密封，所述推力结构包括穿过丝堵进入所述贮球筒内的拉杆、及所述拉杆位于贮球筒内的 部分的杆头上依次连接的拉链和配重块。
4 根据权利要求3所述的取投球装置，其特征在于，所述拉杆伸出丝堵外的部分设置 一手柄，在丝堵内部的拉杆上设置有拉杆挂钩，丝堵内设置有与拉杆挂钩匹配的拉沟槽。
5. 根据权利要求1所述的取投球装置，其特征在于，所述贮球筒的顶端通过丝堵进行 密封，所述推力结构为与所述丝堵位于贮球筒内的端头相连接的压縮弹簧。
6. 根据权利要求1所述的取投球装置，其特征在于，所述转子转轴上连接有实现取投 球仓的开口分别定位于取投球转子外壳的上端连通口和下端连通口的定位装置。
7. 采用权利要求1至6之一所述取投球装置的输油管道清蜡投球机，其特征在于，包括 沿输油方向顺次设置并分别与输油管道相通的压力平衡管和所述取投球装置；所述压力平 衡管一端与输油管道相连通，另一端与取投球装置相连通，所述压力平衡管与取投球装置 相连通的部位位于贮球筒的筒体上。
8. 根据权利要求7所述的输油管道清蜡投球机，其特征在于，所述压力平衡管上设置 有截止阀，所述贮球筒引出一排空管道，所述排空管道上设置有排空阀，在所述压力平衡管 与取投球装置相连通的部位和取投球转子外壳上端之间设置有球阀。
9. 根据权利要求7或8所述的输油管道清蜡投球机，其特征在于，所述取投球转子的转 子转轴与驱动装置连接，所述转子转轴上连接有实现取投球仓的开口分别定位于取投球转 子外壳的上端连通口和下端连通口的定位装置，所述定位装置为在驱动装置输出端末端设 置的一个凸轮以及在凸轮触及到的驱动装置输出端的外侧对称设置的两个限位开关，所述 两个限位开关均连接驱动装置。
10. 根据权利要求9所述的输油管道清蜡投球机，其特征在于，所述驱动装置包括互相 连接的减速器、电机和控制器，所述驱动装置输出端为减速器输出端，所述两个限位开关均连接控制器。
专利摘要本实用新型涉及一种取投球装置和输油管道清蜡投球机，该取投球装置与输油管道相连通，包括贮球筒、取投球转子外壳和在取投球转子外壳内转动的取投球转子，贮球筒的顶端密封，其底端与取投球转子外壳上端固定连接并连通，贮球筒具有将清蜡球推向底端的推力结构，取投球转子外壳下端与输油管道固定连接并连通，取投球转子包括转子本体、取投球仓、压力平衡孔和转子转轴，取投球仓具有容纳一个清蜡球的空间且敞口处直径略大于清蜡球的直径，压力平衡孔从取投球仓背部贯穿转子本体与取投球仓相通。本实用新型的取投球装置能够实现带压自动投球，工作时不会蹩压，也不依赖其它阀门和旁路，具有结构简单，易操作的优点。
文档编号B08B13/00GK201482781SQ20092022238
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者丑世龙, 仲庭祥, 刘广峰, 康乐, 王建军, 王永全, 田树宝, 蒲新阳, 顾岱鸿, 魏明 申请人:北京众博达石油科技有限公司;中国石油大学(北京)