专利名称：用于管道检测的设备和装配方法
技术领域：
本公开涉及用于管道检测的设备，更尤其地涉及用于管道(例如油或气体管道)的在线(in-line)检测的设备。本公开还涉及用于管道检测设备的装配方法。
背景技术：
已知在许多应用中，包括各种高压应用中，使用电气线性促动器。一个这种应用是 在诸如US2010/0212747中公开的管道检测设备上的速度控制系统的一部分。在该情况下，电气线性促动器浸在油中，油用来保护电气线性促动器不受碎片和腐蚀性物质的影响。然而，电气线性促动器浸在油中产生一些问题。例如，油在低温环境中变得粘稠并且效率低。电气线性促动器中经常使用的带刷直流马达的类型具有电刷电流限制，如果马达用在粘度太高的油中，电刷电流限制能够被超出。电气线性促动器浸在油中产生的更多问题由气穴困在系统中的可能性所导致。在停止工作时，这种气穴可能迅速膨胀并且爆炸，从而增加了操作电气线性促动器的那些人受伤的风险。本公开克服或者减轻了上述问题中的一个或者多个，或者与已知管道检测设备相关的其它缺点或问题。
发明内容
本公开提供用于管道检测的设备，其具有在线检测工具的形式，在线检测工具包括通道和流量控制阀组件，管道流体能够通过通道流过工具，流量控制阀组件具有能够在开启位置与关闭位置之间移动的阀部件，用于控制管道流体流通过通道的速率，工具还包括电气线性促动器组件，用于控制阀部件从关闭位置到开启位置的移动，其中，阀组件包括流体填充的腔室并且电气线性促动器组件位于所述腔室内，其中，电气线性促动器组件包括马达，用于提供阀部件的动力推动的操作，并且其中，电气线性促动器组件限定流动路径，以允许流体从腔室流过马达。本公开还提供了管道检测设备的装配方法，包括如下步骤提供在线检测工具，其包括通道和流量控制阀组件，管道流体能够通过通道流过工具，流量控制阀组件具有能够在开启位置与关闭位置之间移动的阀部件，用于控制管道流体流通过通道的速率，工具还包括电气线性促动器组件，其具有马达，用于控制阀部件从关闭位置到开启位置的移动；将电气线性促动器组件设置在阀组件中的腔室中；并且在电气线性促动器组件内提供流动路径，用于来自腔室的流体流流过马达。本公开还提供用于管道检测的设备，其具有在线检测工具的形式，在线检测工具包括通道和流量控制阀组件，管道流体能够通过通道流过工具，流量控制阀组件具有能够在开启位置与关闭位置之间移动的阀部件，用于控制管道流体流通过通道的速率，工具还包括电气线性促动器组件，用于控制阀部件从关闭位置到开启位置的移动，其中，阀组件包括流体填充的腔室并且电气线性促动器组件位于所述腔室内，并且其中，腔室填充有Nyswitcho 3x 油。
并入并且构成说明书的一部分的附图示出了一个或者多个实施例，并且和说明书一起解释了这些实施例。在附图中图I是通过流量控制阀的示意截面图，示出了根据本公开的示范实施例的电气线性促动器；图2是图I的电气线性促动器的示意侧视图；图3是用于图I和图2的实施例的马达的示意局部视图；图4是用于图I和图3的实施例的编码器的示意局部视图。
具体实施例方式示范实施例的以下描述参考附图。不同附图中的相同附图标记指示相同或类似元件。以下详细描述并不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。贯穿本公开提到“示范实施例”、“实施例”或者其变型意味着关于实施例描述的特定特征、结构或特性包括在公开的本主题的至少一个实施例中。因此，贯穿本公开在各种地方短语“在示范实施例中”、“在实施例中”或者其变型的出现不必指相同实施例。而且，具体特征、结构或特性可以以任何适当方式结合于一个或多个实施例中。首先，参照图1，管道检测设备或“清管器(pig)”(仅仅它的部分大体标记为8)包括用于控制管道内的设备8的速度的阀组件10，设备在管道内移动。设备8限定通道9，管道流体能够通过通道9流过设备8。阀组件10包括能够在开启位置与关闭位置之间移动的阀部件12，由此控制管道流体流通过通道9的速率。阀部件12附连到具有纵向轴线A的活塞14。活塞14容纳在密封腔室16内。活塞14具有中心孔18，电气线性促动器组件20插入在中心孔18中。组件20容纳在腔室16内并且连接到活塞14，使得组件20的操作沿轴线A在腔室16内移动活塞14。图2中更详细地示出了组件20。组件20包括沿轴线A布置的齿轮箱30、马达24，编码器26和心轴28。组件20限定通过齿轮箱30、马达24和编码器26的流体流动路径，在图2中指示为箭头X。该流动路径允许流体由进口 46(下文更详细地描述)从腔室16流进组件20，并且通过出口 49 (下文更详细地描述)返回到腔室16。心轴28在其远端具有螺纹部分30，以提供活塞14与组件20之间的连接。马达24的运行导致心轴28旋转。齿轮箱30包括齿轮系(未示出)，其控制心轴28由马达24驱动的速度。齿轮箱限定柱形壳体31。轴承防护件46从齿轮箱壳体31移除，从而提供开孔或进口 48，其使齿轮箱壳体31与腔室16流体连通，并且允许流体从腔室16流进齿轮箱30。在该实施例中，齿轮箱30和心轴28是诸如由英国Finchampstead的Maxon MotorUK以零件号363976的名义制造的那些齿轮箱和心轴。马达24具有柱形马达壳体23，其具有连接到齿轮箱壳体31的第一端34和连接到编码器26的第二端36。马达24包括定子25，其限定电枢(未示出)可在其中操作的孔。马达壳体23与齿轮箱壳体31之间的连接限定流动路径，用于流体从齿轮箱壳体进入马达壳体，即，进入定子25的孔 在该示范实施例中，马达24是带有石墨电刷(未示出)的带刷直流马达，石墨电刷旨在抗腐蚀。石墨电刷具有相对低的电流容量，并且因此具有2A的电流限制。在该实施例中，马达24是诸如由英国Finchampstead的Maxon Motor UK以零件号323890的名义制造的马达。轴承防护件50从马达第一端34移除，从而提供开孔52，其使马达24与腔室14流体连接。马达壳体23的第二端36在图3中示出并且限定了盘形端壁37。端壁37包括两个开孔38，两个开孔在端壁37的边缘与中心点之间约一半的点处间隔开。开孔38各限定出口，用于流体流从马达壳体23例如进入编码器26中。在该示范实施例中，编码器26 (图4中所示)是诸如由英国Finchampstead的Maxon Motor UK以零件号228452的名义制造的编码器的一个。编码器26具有柱形壳体27，其具有第一端40、第二端42和侧壁44。第一端40包括两个开孔46，其对应于并且对齐马达端壁37的开孔38。编码器壳体27由此布置成与马达24流体连通，从而允许流体从马达24流到编码器26。侧壁44限定两个径向开孔49，它们与两个开孔46连接，从而使编码器壳体27与腔室16流体连通，并且从而允许流体从编码器26与腔室16之间通过。在该示范实施例中，可在马达24和编码器26中钻制开孔38、46、49。在使用管道检测工具之前，腔室16和孔18填充有低粘性油。然后，促动器组件20必须起动。马达24和齿轮箱30的操作充当泵，并且油被从腔室16通过齿轮箱30的开孔48抽进组件20中。油经由开孔50、38、46、49沿着在图2中指示为箭头X的流动路径流过齿轮箱30、马达24和编码器26，从而填充组件20并且由此消除任何气穴。在使用中，油自由地经由孔49返回腔室16。该配置能使组件在从管道收回后安全地停止使用。在该实施例中，使用的低粘性油是Nyswitcho 3x油，由瑞典斯德哥尔摩的Nynas生产。Nyswitcho 3x通常用作开关设备油。然而,试验表明，该特定的油非常好地适合用于与管道检测相关的严苛操作环境中。特别地，就低粘度和高氧化稳定性方面而言，已经发现该油在低温中运行良好。低粘性油减少组件20中的摩擦，降低功耗并且增大电池寿命，并且从而增大管道检测范围。然而，试验表明，使用Nyswitcho 3x开关设备油允许组件20在宽的温度范围，例如从_30°C到70°C的温度，以及在高达220巴的压力下令人满意地操作。试验表明，其它低粘性油不能同样好地运行，并且可能导致超出石墨电刷上的2A的电流限制，特别在低至-10°C的温度中操作时。这归因于那些低粘性油在这样的温度下增大的粘度，这导致所需的扭矩水平增大。当用Nyswitcho 3x油操作系统时,不会超出石墨电刷上的2A的电流限制，因为NySWitch03x的低粘度性质意味着需要最小的扭矩。流过起动的马达24的油确保所有气体从系统中排空，从而减小由于停止工作时迅速膨胀的气体的爆炸而产生的受伤的风险。包括所描述的部件或类似部件的现有电气线性促动器组件能够通过轴承防护件的移除和孔的钻制而容易地修改，从而制造本文中所述的示范实施例。在可选实施例中，可使用可选低粘性油。可使用带有不同材料的电刷的可选直流马达。开孔可在马达和编码器的不同区域中钻制。可提供更多的开孔。
所公开的电气线性促动器除了用于管道检测外，还可用于应用，尤其是高压应用。本书面描述利用实例以公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统并实施任何合并的方法。本发明的专利保护范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质差别的等效结构元件，则这些其它实例预期在权 利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于管道检测的设备，其具有在线检测工具的形式，所述在线检测工具包括通道和流量控制阀组件，管道流体能够通过所述通道流过所述工具，所述流量控制阀组件具有能够在开启位置与关闭位置之间移动的阀部件，用于控制管道流体流通过所述通道的速率，所述工具还包括电气线性促动器组件，用于控制所述阀部件从所述关闭位置到所述开启位置的移动，其中，所述阀组件包括流体填充的腔室并且所述电气线性促动器组件位于所述腔室内，其中，所述电气线性促动器组件包括马达，用于提供所述阀部件的动力推动的操作，并且其中，所述电气线性促动器组件限定流动路径，以允许流体从所述腔室流过所述马达。
2.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述电气线性促动器组件具有第一端和第二端，其中，在所述第一端处提供进口并且在所述第二端处提供出口，并且所述电气线性促动器组件限定流动路径，用于流体从所述腔室通过所述进口流进并且通过所述出口流回所述腔室。
3.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述马达包括定子主体并且包括流体通路，其从所述马达的外部延伸通过所述定子主体。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述马达包括用于接收轴承防护件的开孔，所述开孔构造成允许来自所述腔室的流体进入所述定子主体。
5.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述电气线性促动器包括联接到所述马达的输出轴的齿轮箱，其中，所述齿轮箱限定与所述马达流体连通的壳体并且具有用于允许来自所述腔室的流体进入所述齿轮箱的进口。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述齿轮箱壳体包括用于接收轴承防护件的开孔，所述开孔构造成允许来自所述腔室的流体进入所述齿轮箱壳体。
7.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述电气线性促动器包括安装在所述马达的一端的编码器，其中，所述编码器限定壳体，并且其中，所述编码器安装成与所述马达流体连通，以允许来自所述腔室的流体流过所述马达并且进入所述编码器壳体。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述编码器壳体包括出口，以允许来自所述马达的流体通过所述编码器并且返回所述腔室。
9.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述马达限定壳体并且包括出口，以使流体从所述马达壳体再循环到所述腔室。
10.根据权利要求I所述的设备，其特征在于，所述腔室填充有低粘性油。
11.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述低粘性油是Nyswitcho3X变压器油。
12.—种管道检测设备的装配方法，包括如下步骤提供在线检测工具，其包括通道和流量控制阀组件，管道流体能够通过所述通道流过所述工具，所述流量控制阀组件具有能够在开启位置与关闭位置之间移动的阀部件，用于控制管道流体流通过所述通道的速率，所述工具还包括电气线性促动器组件，其具有马达，用于控制所述阀部件从所述关闭位置到所述开启位置的移动；将所述电气线性促动器组件设置在所述阀组件中的腔室中；并且在所述电气线性促动器组件内提供流动路径，用于来自所述腔室的流体流流过所述马达。
13.根据权利要求12所述的装配方法，其特征在于，还包括如下步骤为所述电气线性促动器组件提供在第一端处的进口和在第二端处的出口，以限定流动路径，用于流体从所述腔室通过所述进口流进并且通过所述出口流回所述腔室。
14.根据权利要求13所述的装配方法，其特征在于，包括如下步骤利用低粘性油填充所述腔室，并且起动所述马达以导致来自所述腔室的流体流进入所述马达。
15.一种用于管道检测的设备，其具有在线检测工具的形式，所述在线检测工具包括通道和流量控制阀组件，管道流体能够通过所述通道流过所述工具，所述流量控制阀组件具有能够在开启位置与关闭位置之间移动的阀部件，用于控制管道流体流通过所述通道的速率，所述工具还包括电气线性促动器组件，用于控制所述阀部件从所述关闭位置到所述开启位置的移动，其中，所述阀组件包括流体填充的腔室并且所述电气线性促动器组件位于所述腔室内，并且其中，所述腔室填充有Nyswitcho 3x油。
全文摘要
本发明涉及用于管道检测的设备和装配方法。一种在线检测工具包括通道，管道流体能够通过通道流过工具。阀部件控制通过通道的流的速率。电气线性促动器组件控制阀部件的移动。促动器组件位于流体填充的腔室中。促动器组件包括用于提供阀部件的动力推动的操作的马达并且限定流动路径，以允许来自腔室的流体流过马达。腔室填充有低粘性油。
文档编号F16K31/04GK102620112SQ20121007709
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月10日 优先权日2011年1月10日
发明者L·J·富塞尔, R·P·哈维 申请人:Pii有限公司