一种液控旁通阀式调速清管器的制作方法

本发明涉及一种液控旁通阀式调速清管器，用于管道清管作业。

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5 m/s；电磁超声检测设备则要求其运行速度低于2 m/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CN 201410708220.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。该方案结构复杂，可行性较低。

专利CN 201610134623.7公布了一种旋转式旁通阀调速清管器，该方案速度采集轮采用径向布置，通过管道三通部位容易卡死。

专利CN 201610015859.9公布了一种清管器液控刹车装置，该方案通过液压系统采集清管器运行速度，并差生一个与速度相关的控制阻力。专利CN 201610013135.0公布了一种清管器刹车装置，该方案采用液压系统采集清管器运行速度，并通过质量块转动产生控制力。上述两种方案中，刹车片持续与管道摩擦，并且与常规清管器器串联使用，增加了整套设备复杂程度。

专利CN 201610013358.7公布了一种旁通阀式调速清管器，该方案速度采集轮设置在清管器中间，轴向滑动旁通阀设置在筒体中间位置，布局上使得中间节流阀过小；同时径向布置的速度采集轮在三通部位容易卡死。

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。

技术实现要素：

本发明的目的：为了克服现有清管器旁通阀泄流控制方式的缺点，并克服现有调速清管器管道内通过性不强的缺点，特提供一种液控旁通阀式调速清管器。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种液控旁通阀式调速清管器，包括滚轮、液压泵、后端盖、皮碗、油箱、中心筒、阀芯、前端盖、筒体、调速油缸、单向阀、节流阀，其特征在于：筒体前端安装前端盖后端安装后端盖，筒体两端分别设置皮碗；中心筒整体为圆筒形并在中间位置设置槽型孔，中心筒设置在筒体内并安装到前端盖上，前端盖中间位置设置通孔；阀芯安装到中心筒内部中间槽型孔位置；中心筒端部安装调速油缸，所述调速油缸的活塞杆与阀芯连接；阀芯和调速油缸之间设置压缩弹簧；液压泵输入轴从液压泵壳体两边伸出并在两端安装滚轮，两个液压泵之间设置支撑弹簧；液压泵设置在后端盖外侧，液压泵连接到后端盖上或者连接到筒体上；油箱设置在筒体内，液压泵吸油口连接到油箱，液压泵出油口连接到节流阀，节流阀回油口连接到油箱，节流阀前端与调速油缸连接； 靠近后端盖的皮碗设置通孔并且筒体中间设置通孔，或者后端盖中间部位设置通孔。

包括连杆，其特征在于：连杆一端连接液压泵，另一端铰接到后端盖上或筒体上。

包括阀芯，其特征在于：所述阀芯整体为带底座的圆筒形，阀芯底座中心位置设置通孔，阀芯底座设置通气孔。

包括调速油缸，其特征在于：所述调速油缸包括调速缸体、调速活塞、调速活塞杆、油缸底座；油缸底座中间位置设置圆孔，油缸底座安装到中心筒端部；调速缸体为圆筒形并安装到油缸底座上；调速活塞设置在调速缸体内，调速活塞连接调速活塞杆，调速活塞杆穿过油缸底座中心孔并在端部连接阀芯；更为优化的，油缸底座和调速活塞杆之间设置密封圈。

包括单向阀，其特征在于：所述单向阀设置在液压泵出口位置。

包括支撑油缸、支撑杆和杆帽，其特征在于：所述支撑油缸设置在后端盖外侧，支撑油缸的活塞杆外端安装杆帽，支撑杆一端铰接到液压泵壳体另一端铰接到杆帽上；节流阀前端引出压力并与支撑油缸连接。

所述支撑油缸包括支撑缸体、支撑活塞、支撑活塞杆，支撑缸体固定到与后端盖上，支撑活塞设置在支撑缸体内，支撑活塞连接支撑活塞杆，支撑活塞杆外端安装杆帽；所述杆帽整体为带底座的圆筒形，杆帽扣在支撑活塞杆端部，杆帽两边设置支耳并安装支撑杆；所述支撑杆另一端铰接到液压泵壳体上。

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）节流阀部分设置在清管器内部，节流阀具有足够空间，可以增大节流阀整体尺寸，降低卡堵风险；（5）滚轮设置在整个装置的后端，滚轮的连杆倾斜布置，这样整个装置在管道内通过性强，在管道三通部位、弯管部位不易卡死。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为本发明的液压系统原理图。

图中：1.滚轮；2.液压泵；3.支撑弹簧；4.连杆；5.后端盖；6.皮碗；7.油箱；8.调速缸体；9.调速活塞；10.调速活塞杆；11.油缸底座；12.中心筒；13.阀芯；14.前挡板；15.前端盖；16.连接环；17.压缩弹簧；18.筒体；19.支撑缸体；20.支撑活塞；21.支撑活塞杆；22.杆帽；23.支撑杆；24.调速油缸；25.支撑油缸；26.单向阀；27.节流阀。

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。

筒体18前端安装前端盖15并用螺栓连接，筒体18后端安装后端盖5并用螺栓连接。筒体18后端设置皮碗6并用后端盖5压紧固定。前端盖15外安装皮碗6并用前挡板14固定，螺栓连接前挡板14和筒体18。前端盖15外端安装连接环16，所述连接环16用于安装挂钩，用挂钩勾住所述连接环16，方便将清管器从收球筒内取出。

中心筒12整体为圆筒形并在中间位置设置槽型孔，中心筒12设置在筒体18内并安装到前端盖15中间位置，前端盖15中间位置设置通孔。中心筒12内安装阀芯13，所述阀芯13整体为带底座的圆筒形，阀芯13底座中间位置设置通孔，阀芯13底座设置通气孔，阀芯13安装到中心筒12中间槽型孔位置。中心筒12端部安装调速油缸24，所述调速油缸24的活塞杆连接到阀芯13中间位置。阀芯13和调速油缸24之间设置压缩弹簧17。

所述调速油缸24包括调速缸体8、调速活塞9、调速活塞杆10、油缸底座11。油缸底座11中间位置设置圆孔，油缸底座11安装到中心筒12端部并用螺栓连接。调速缸体8为圆筒形并安装到油缸底座11上，采用焊接方式固定。调速活塞9设置在调速缸体8内，调速活塞9连接调速活塞杆10，调速活塞杆10穿过油缸底座11中心孔并伸入中心筒12内，调速活塞杆10端部与阀芯13连接并采用螺母固定。油缸底座11和调速活塞杆10之间设置密封圈。

两个液压泵2相对布置，液压泵2输入轴穿过液压泵2壳体从两边伸出，所述液压泵2输入轴两端安装滚轮1。两个液压泵2之间设置支撑弹簧3，所述支撑弹簧3将滚轮1压紧在管道内壁。连杆4一端铰接到液压泵2壳体上，另一端铰接到后端盖5上。

后端盖5外侧中间位置设置支撑油缸25，所述支撑油缸25的活塞杆外端安装杆帽22，支撑杆23一端铰接到液压泵2壳体另一端铰接到杆帽22上。所述支撑油缸25包括支撑缸体19、支撑活塞20、支撑活塞杆21，支撑缸体19固定到后端盖5上并采用螺栓连接，支撑活塞20设置在支撑缸体19内，支撑活塞20连接支撑活塞杆21，支撑活塞杆21外端安装杆帽22。所述杆帽22整体为带底座的圆筒形，杆帽22扣在支撑活塞杆21端部，杆帽22两边设置支耳并安装支撑杆23。所述支撑杆23另一端铰接到液压泵2壳体上。

油箱7设置在筒体18内，所述油箱7为密封型油箱。液压泵2吸油口连接到油箱7，液压泵2出油口连接到节流阀27，节流阀27回油口连接到油箱7，节流阀27前端与调速油缸24和支撑油缸25连接。更为优化的，液压泵2出口位置设置单向阀26。

为方便清管器后端介质和中心筒12节流口连通，靠近后端盖5的皮碗6设置过流孔，并且筒体18中间设置过流孔。或者后端盖5中间部位设置过流孔。

本发明的工作原理是：滚轮1通过支撑弹簧3压紧在管道内壁，清管器在前后介质压差推动下在管道内运行，滚轮1驱动液压泵2工作，液压泵2输出的高压油液经过节流阀27流回油箱7，节流阀27前端压力传递到支撑油缸25和调速油缸24。支撑油缸25通过支撑杆23撑开两个液压泵2，液压泵2两边的滚轮1与管道内壁之间的接触力增加，降低打滑风险。清管器运行速度越大，支撑油缸25产生的推动力越大，滚轮1越不容易打滑。

清管器运行速度提升则节流阀27流量增加，节流阀27产生的节流压力增加，调速油缸24产生的拉力和压缩弹簧17产生的弹性力平衡，阀芯13向调速油缸24方向滑动，中心筒12的槽型孔开度增大，所述槽型孔产生的节流效应降低。同理当清管器运行速度降低，节流阀27产生的压力降低，阀芯13右移，中心筒12槽型孔的开度降低产生的节流效应增加。这样，清管器运行速度会更加平稳。