充放气自动解卡式管道清管器的制作方法

本发明属于管道系统清管技术领域，具体地，涉及一种充放气自动解卡式管道清管器。

背景技术：

清管器是清理管道的有效工具之一，适用于清洗各种管道，且对管道无腐蚀，相对于化学冲洗和高压水冲洗，具有独特的优势。然而清管器的使用带来了一些问题，其中最容易发生的故障是清管器卡堵。清管器卡堵后定位难度较大，割管或换管将造成巨大的损失，所以如何处理清管器卡堵故障是需要重点探索的课题。

现有的清管器防卡堵技术，主要集中在清管器的反向回收、迎面突击以及自毁三方面。反向回收法一般只适用于管道结构不复杂且较短的管线，且需要配置牵引绳或其他夹持装置。正面突击的方法一般包括尖状物破碎法或高压射流法。但尖状物破碎法极易对管道变形凸起的位置产生伤害，从而导致管道泄漏；高压射流法需要特定的施工设备，只能清理长度较短的管道，且不适合某些特定施工场合。自毁的方式虽可以确保管道解卡后流体正常流通，但无法继续进行清管工作。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种充放气自动解卡式管道清管器，该装置能够在控制模块作用下判断清管器状态，通过气泵实现气瓶对气囊的自动充放气，继而实现清管器卡堵后的自动解卡，不会对管道造成任何伤害，同时能保证清管工作的继续进行，能完成对短型、长型及复杂结构管道的清洗，实现多种管道工况下的清理作业，并能实现多次解卡。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

充放气自动解卡式管道清管器，包括：扶正装置、垫圈、清管器主轴；沿充放气自动解卡式管道清管器前进方向，扶正装置、垫圈、清管器主轴由前向后依次同轴线设置，扶正装置通过垫圈固定于清管器主轴上，清管器主轴为充放气自动解卡式管道清管器主体，充放气自动解卡式管道清管器卡堵后会导致整体倾斜，通过位于扶正装置外侧气囊的充气膨胀过程使其扶正完成自动解卡。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、清管器卡堵处理无需人为干预，控制模块可根据皮碗压力传感器传输的数据判断清管器状态，在确定清管器卡堵后自动实施解卡操作；清管器解卡后可继续完成清洗任务，且不会对管道本身造成任何伤害。

2、清管器解卡之后，控制模块可控制气泵将气囊中的气体输送回气瓶，从而使气囊恢复原始非解卡状态，既不会影响清管器的继续运行，又可以在再次发生卡堵时重复解卡工作，实现多次解卡。

3、解卡过程中控制模块可根据清管器不同卡堵程度控制气囊的充气量，因此，该清管器能完成对短型、长型及复杂结构的管道的清洗，实现多种管道工况下的清理作业。

附图说明

图1是正常清管作业中的充放气自动解卡式管道清管器剖视示意图；

图2是图1中A-A向剖视示意图；

图3是正常清管作业中的充放气自动解卡式管道清管器扶正装置正视示意图；

图4是正常清管作业中的充放气自动解卡式管道清管器扶正装置侧视示意图；

图5是正常清管作业中的充放气自动解卡式管道清管器扶正装置剖向示意图；

图6是解卡作业中的充放气自动解卡式管道清管器剖视示意图；

图7是图6中A-A向剖视示意图；

图8是解卡作业中的充放气自动解卡式管道清管器扶正装置正视示意图；

图9是解卡作业中的充放气自动解卡式管道清管器扶正装置侧视示意图；

图10是解卡作业中的充放气自动解卡式管道清管器扶正装置剖向示意图；

图11是控制模块示意图；

图12是输气结构示意图；

图中：1、扶正装置，2、垫圈，3、清管器主轴，4、气囊，5、气囊压力传感器，6、气囊阀门，7、气囊输气管，8、扶正轮辋，9、控制模块，10、气瓶，11、气瓶阀门，12、气嘴，13、皮碗，14、皮碗压力传感器，15、清管器紧固螺栓，16、微控制单元，17、气泵控制模块，18、气泵，19、气囊紧固螺栓，20、皮碗压板，21、气瓶输气管，22、紧固螺栓螺栓孔。

具体实施方式

如图1至图12所示，充放气自动解卡式管道清管器，包括：扶正装置1、垫圈2、清管器主轴3；沿充放气自动解卡式管道清管器前进方向，扶正装置1、垫圈2、清管器主轴3由前向后依次同轴线设置，扶正装置1通过垫圈2固定于清管器主轴3上，清管器主轴3为充放气自动解卡式管道清管器主体，充放气自动解卡式管道清管器卡堵后会导致整体倾斜，通过位于扶正装置1外侧气囊4的充气膨胀过程使其扶正完成自动解卡。

如图1、图2、图6、图7所示，清管器主轴3为空腔式结构，清管器主轴3外壁上固定设置四个皮碗13，每两个皮碗13为一组，共有两组，第一组皮碗13套在清管器主轴3的前端，第二组皮碗13套在清管器主轴3的尾端；皮碗13外径相对于待清洗管道内径有一定过盈量，一般为2％-5％，可实现清管器与管壁之间的密封，并对管道内积液和固体杂质进行推送清扫；皮碗压板20设置在清管器主轴3的外壁上，位于皮碗13之后，皮碗13通过清管器紧固螺栓15固定在皮碗压板30上，以对皮碗13进行支撑。

皮碗压力传感器14均匀分布于皮碗13外围，用于采集清管器运行过程中皮碗13的压力数据。

如图1、图2、图6、图7所示，气瓶10设置于清管器主轴3内，内部装有压缩气体；气瓶输气管21设置于气瓶10前端，用于气瓶10内压缩气体的输送；气瓶阀门11设置于气瓶输气管21上；气嘴12设置于气瓶10后端，用于为气瓶10补充气体。

垫圈2由橡胶材料制成，用于支撑扶正装置1，缓冲扶正装置1对皮碗13的挤压作用。

扶正装置1包括扶正轮辋8、气囊4、控制模块9，其直径小于待清理管道直径，正常清管作业时不会影响清管器的运动；

扶正轮辋8为整体钢制结构，是扶正装置1装配和支撑的基础；

六个气囊4通过气囊紧固螺栓19固定于扶正轮辋8外壁一侧，并沿圆周均匀分布；气囊4背离扶正装置1中心的一侧分布有气囊压力传感器5，用于采集清管器运行过程中气囊4的压力数据；靠近扶正装置1中心的一侧设有气囊输气管7，气囊输气管7上设置有气囊阀门6；

控制模块9由扶正轮辋8固定在扶正装置1的中心，与扶正装置1同轴；控制模块9包括：微控制单元16、气泵控制模块17、气泵18，三者依次相连；

微控制单元16通过信号传输装置分别与气囊阀门6、气瓶阀门11、气囊压力传感器5、气瓶压力传感器14相连，可接收皮碗压力传感器14传递的皮碗13压力数据及气囊压力传感器5传递的气囊4压力数据，并根据该数据判断清管器是否卡堵，继而控制解卡操作的触发或停止；

气泵控制模块17在微控制单元16的命令下可控制气泵8工作状态的触发与停止；

气泵18前端连接气囊输气管7，后端连接气瓶输气管21；气泵18处于工作状态且气囊阀门6与气瓶阀门11同时打开时，压缩气体可依次通过气瓶10、气瓶输气管21、气泵18、气囊输气管7，最终到达气囊4，实现气瓶10对气囊4的气体传输。

本发明工作原理如下：

充放气自动解卡式管道清管器在管道中推进时，会由于管道变形、过弯等原因出现卡堵，此时易导致清管器本体的倾斜，从而使某一位置处的皮碗13与管壁之间不再密封，该皮碗13上的皮碗压力传感器14传递给控制模块9的皮碗13压力数据将会随之减小。控制模块9中的微控制单元16根据皮碗13压力数据信号判断清管器卡堵状态及压力异常的皮碗13位置之后，就会分别向气泵控制模块19、气瓶阀门11及压力异常皮碗13对应位置处的气囊4的气囊阀门6传输充气控制信号，气泵控制模块17接收到充气控制信号后，气泵18开始充气工作。气瓶阀门11与气囊阀门6依次打开，气泵18将气瓶10中的压缩气体依次通过气瓶阀门11和气囊阀门6传输至压力异常皮碗13对应位置处的气囊4中。随着充气量增大，该气囊4逐渐膨胀，对倾斜的清管器有一定的牵引扶正作用。此后，随着输送介质的继续灌注，清管器背压持续增大，在气囊4的牵引扶正以及输送介质的推动双重作用下，倾斜的清管器逐渐恢复原位，原压力异常位置处的皮碗13与管壁恢复密封状态，同时，皮碗压力传感器14传递的皮碗13压力数据恢复正常。此后，背压继续增大，直到克服清管器运动阻力，实现其再启动。

清管器再启动之后，所有皮碗压力传感器14传递至控制模块9的皮碗13压力数据均为正常值，控制模块9中的微控制单元16就会分别传输给气泵控制模块17、气瓶阀门11及气囊阀门6放气控制信号，气泵控制模块17接收到放气控制信号后，气泵18开始放气作业，将气囊4中的气体通过依次通过气囊阀门6和气瓶阀门11输回至气瓶10中。当气囊压力传感器5传递给控制模块9的气囊4压力数据达到设定值时，控制模块9会分别向气泵控制模块17、气瓶阀门11及气囊阀门6传输停止工作信号，气泵控制模块17控制气泵18停止工作，气瓶阀门11及气囊阀门6关闭，清管器恢复正常清管状态。当再次发生卡堵时，将重复上述过程。