一种带自动刹车装置的清管器的制作方法

本发明涉及一种带自动刹车装置的清管器，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，特提供一种带自动刹车装置的清管器。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种带自动刹车装置的清管器，包括滚轮、液压泵、后端盖、皮碗、刹车片、连杆B、连杆C、筒体、前端盖、心轴、刹车油缸、油箱、节流阀，其特征在于：筒体前端安装前端盖后端安装后端盖，筒体两端设置皮碗；刹车片设置在筒体两边的皮碗之间，连杆B一端铰接到刹车片中间位置另一端铰接到筒体上，连杆C一端铰接到刹车片中间位置另一端穿过筒体的槽型孔并铰接到心轴上；心轴设置在前端盖中间位置；筒体内设置刹车油缸，所述刹车油缸的活塞杆与心轴连接；液压泵输入轴穿过液压泵壳体从两边伸出，所述液压泵输入轴两端安装滚轮；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，节流阀前端与刹车油缸连接。

包括连接环，其特征在于：连接环安装在前端盖外端。

包括安装环，其特征在于：刹车油缸固定到安装环上，所述安装环与筒体之间螺钉固定。

所述刹车油缸包括刹车活塞杆、刹车活塞和刹车缸体，刹车缸体固定到安装环上并用螺栓连接，刹车缸体内设置刹车活塞，刹车活塞连接刹车活塞杆，刹车活塞杆连接到心轴。

包括连杆A，其特征在于：连杆A一端连接液压泵，另一端铰接到后端盖上或筒体上。

所述刹车片为雪橇形，刹车片翘起部分靠近前端盖。

包括套筒，其特征在于：套筒设置在前端盖和心轴之间，所述套筒整体为圆筒形并固定到前端盖中间位置，心轴可以在套筒内滑动。

包括支撑油缸、连杆D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，连杆D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连杆D；所述连杆D另一端铰接到液压泵壳体上。

包括单向阀，其特征在于：单向阀设置在液压泵出口位置。

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A；5.后端盖；6.皮碗；7.后挡板；8.刹车片；9.连杆B；10.连杆C；11.筒体；12.前挡板；13.前端盖；14.套筒；15.连接环；16.心轴；17.刹车油缸；18.刹车活塞杆；19.刹车活塞；20.刹车缸体；21.安装环；22.油箱；23.支撑油缸；24.支撑缸体；25.支撑活塞；26.支撑活塞杆；27.杆帽；28.连杆D；29.单向阀；30.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11前端安装前端盖13并用螺栓连接，筒体11后端安装后端盖5并用螺栓连接。筒体11后端设置后挡板7并采用焊接方式固定，所述后挡板7外侧设置皮碗6并用后端盖5压紧，螺栓连接后端盖5和后挡板7。前端盖13外安装皮碗6并用前挡板12固定，螺栓连接前挡板12和前端盖13。前端盖13外端安装连接环15，所述连接环15用于安装挂钩，用挂钩勾住所述连接环15，方便将清管器从收球筒内取出。

刹车片8为雪橇形，所述刹车片8翘起部分靠近前端盖13。刹车片8设置在筒体11两边的皮碗6之间，连杆B9一端铰接到刹车片8中间位置另一端铰接到筒体11上，连杆C10一端铰接到刹车片8中间位置另一端穿过筒体11的槽型孔并铰接到心轴16上。心轴16设置在前端盖13中间位置；更为优化的，前端盖13和心轴16之间设置套筒14，所述套筒14整体为圆筒形并固定到前端盖13中间位置，心轴16可以在套筒14内滑动。

筒体11内设置刹车油缸17，所述刹车油缸17的活塞杆与心轴16连接。刹车油缸17固定到安装环21上，所述安装环21与筒体11之间螺钉固定。所述刹车油缸17包括刹车活塞杆18、刹车活塞19和刹车缸体20，刹车缸体20固定到安装环21上并用螺栓连接，刹车缸体20内设置刹车活塞19，刹车活塞19连接刹车活塞杆18，刹车活塞杆18连接到心轴16。

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A4一端铰接到液压泵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23，所述支撑油缸23的活塞杆外端安装杆帽27，连杆D28一端铰接到液压泵2壳体另一端铰接到杆帽27上。所述支撑油缸23包括支撑缸体24、支撑活塞25和支撑活塞杆26，支撑缸体24固定到后端盖5上并采用螺栓连接，支撑活塞25设置在支撑缸体24内，支撑活塞25连接支撑活塞杆26，支撑活塞杆26外端安装杆帽27。所述杆帽27整体为带底座的圆筒形，杆帽27扣在支撑活塞杆26端部，杆帽27两边设置支耳并安装连杆D28，所述连杆D28另一端铰接到液压泵2壳体上。

油箱22设置在筒体11内，所述油箱22为密封型油箱22。液压泵2吸油口连接到油箱22，液压泵2出油口连接到节流阀30，节流阀30回油口连接到油箱22，节流阀30前端与支撑油缸23和刹车油缸17连接。更为优化的，液压泵2出口位置设置单向阀29。

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30流回油箱22，节流阀30前端压力传递到支撑油缸23和刹车油缸17。支撑油缸23通过连杆D28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23产生的推动力越大，滚轮1越不容易打滑。

刹车油缸17产生的推力通过刹车活塞19和刹车活塞杆18传递到心轴16上，心轴16通过连杆B9和连杆C10使得刹车片8压紧在管道内壁。清管器运行速度提升则节流阀30流量增加，节流阀30产生的节流压力增加，刹车片8与管道之间的压紧力增加，产生的刹车力增加。同理当清管器运行速度降低，刹车片8产生的刹车力降低。这样，清管器运行速度会更加平稳。