一种间歇式清管器的制作方法

本发明属于原油管道清管器领域，具体涉及一种能够避免清管过程因管壁结蜡严重形成蜡塞导致卡堵的间歇式清管器。

背景技术：

含蜡原油管道运行过程不可避免地会产生结蜡，造成输送能力降低，甚至可能导致凝管停输事故，清管技术的广泛应用在一定程度上解决了这一问题。为了满足工业需求，目前已有多种不同类型的清管器，基本都是依靠输送介质压力推动清管器前进，并通过皮碗或球体的密封加强清管效果。上述传统清管方法，清管器行走速度与介质速度相当，造成清管速度过快，清管器前端所清除的蜡及其他杂物无法及时排走，极易堆积聚集形成蜡塞，造成清管器卡堵，给管道运行带来极大风险。据了解，严重时蜡塞甚至长达数百米，导致管道堵塞停输，产生巨大经济损失。

专利200410037605.4公开了一种解堵式清管器，该清管器由脉冲等离子体发生装置和常规清管器组合而成，在进行一般清垢作业的同时，一旦遇到堵塞以至清管器不能前进时，可以由传感器感知并作出反应，启动发生装置产生脉冲等离子体，从而在介质中引发强大的冲击波，由冲击波产生的冲击力实现清垢解堵，直至清管器得以继续前行，再次进行清垢作业为止。上述解堵式清管器所用常规清管器，依靠密封皮碗或刮板进行刮削，前后截面不流通，不利于前端清除的污垢的排放，影响解堵效果。

专利200910172282.2公开了一种由清扫型清管器和发生装置组成的原油管线砂、蜡高压射流清管器，该清管器作业时由介质推动向前行走，当管道内的砂、蜡聚集的地方阻挡住了清管器的行进时，清管器后部流体对清管器的压力增大，当增大到一定值时，阀球就会被向前推动，高压的流体通过内筒末端筒壁上开的槽进入清管器内部，推动阀头向前运动，阀头上的孔与喷射头射孔后部的孔重合，高压介质通过射孔喷出，清理污垢，并将污垢带走。上述清管器对于硬质大块蜡垢的清理效果有限，且原油中可能含有的杂物易造成喷射头射孔损坏或堵塞。

专利cn201320430388.x公开了一种旋流清管器，该清管器壳体外圆周为螺旋流道结构，壳体一侧连接设有导流孔的刮蜡板，另一侧端面有导流口，介质通过导流孔进入清管器的壳体与管道内壁组成的螺旋流道，通过高速冲刷作用，清除管壁残余杂质，最后通过另一侧导流口，将清管器前端的堆积蜡垢冲散，达到防止卡堵的目的。上述清管器作业时，由于流通截面小且封闭，冲刷下的残余杂质易造成螺旋流道或导流孔堵塞，影响清管器正常作业。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种间歇式清管器。该清管器不仅能够有效清除管内结蜡及其他杂物，而且通过逐步推进清除方式避免蜡垢及杂物的堆积，有效防止清管器卡堵。

本发明的技术方案包括以下内容：

一种间歇式清管器，包括刮削器、涡轮、电磁铁、电源及电源控制模块；其中，

所述的刮削器包括刮削器芯轴和套装并固定于刮削器芯轴上的若干个中空式框架，若干个中空式框架均匀分布于芯轴环向；在中空式框架的外沿上（不包括底）安装有若干刮削刀片；

所述的涡轮包括转子底板和涡轮叶片，叶片在转子底板圆周方向均匀分布，转子底板为中心开口结构，涡轮转子内环插置在该开口并同转子底板固定连接；

所述的电磁铁包括定子内环和电磁铁外环，电磁铁外环通过肋片固定在定子内环上，所述的定子内环的一侧端面与电源及电源控制模块固定连接。

所述的刮削器芯轴与涡轮转子内环同轴（共轴），且二者之间为固定连接；所述的涡轮转子内环通过轴承与（涡轮）定子内环配合连接。

本发明的清管器中，所述的涡轮叶片的片数一般为3～10片，优选3～6片。若干叶片在转子底板沿圆周方向均匀布置。

其中所述的刮削器的个数为一个以上。当刮削器为两个以上时，所述两个以上的刮削器相邻设置，分别套装并固定于刮削器芯轴上。

其中，所述中空式框架的纵剖面（即顺着刮削器芯轴截面）为矩形切去一角后形成的五边形，其中切角为贴近管壁的直角边与刮削器外侧（前端）直角边的夹角。

所述的刮削器芯轴和涡轮转子内环之间可以采用常规的固定方式进行连接，优选采用可拆卸连接，如可以采用键和销配合进行连接和固定。

所述的涡轮转子底板的外径略小于待清理管道的内径。涡轮转子底板的外径一般可以为管道内径的80%～90%，实际应用时不限于此。涡轮转子内环伸出部分通过轴承与涡轮定子内环连接。

所述的涡轮定子外环为电磁铁环，电磁铁环通过若干根肋片固定于定子内环上。电磁铁环的外径与待清理管道的内径相当。实际应用时不限于此种形式，如可以通过定子内环上的多根肋片分别固定多个电磁铁块。

其中，所述的电源及电源控制模块可以通过螺栓固定在定子内环末端。

作为进一步优选，所述刮削器是一个轴上带有中空式框架的刮削装置，框架外沿上安装多个刮削刀片，刀片可采用硬质聚氨酯材料制成，但不限于该材质。

作为进一步优选，所述刮削刀片有一定深度，且相邻刀片间设有一定间距，刀刃前半部分设有一定倾斜度，该倾斜度一般为15°～30°。

作为进一步优选，所述中空式框架外沿安装上刀片后，最大外径不小于管道内径，并保证1%～3%的过盈量。

作为进一步优选，所述电磁铁环作为涡轮定子外环，外径与管道内径相当，电磁铁外环由肋片固定于定子内环上。

作为进一步优选，所述电源控制模块要求能够设定电源放电时间间隔，时间间隔根据管道结蜡情况设定，也可以在前端安装传感装置控制电源的通断电。

本发明提供的间歇式清管器作业时，整个装置在管输介质推动下往前行走，涡轮转子在介质冲击作用下转动，带动刮削器转动，刮削器框架外沿上若干个小型刀片同时刮削管壁蜡层。清管一段时间后，电源放电，电磁铁通电产生磁性，吸附在管壁上，整个装置停止行走，前方刮削下来的蜡或其他杂物随管输介质流走。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：刮削器往前行走的同时，涡轮转子在管道内流体的作用下发生旋转，带动多个小型刮削刀片同时刮削，其效果是刮削下来的蜡垢或其他杂物颗粒较小，便于随着介质流走，同时刀片间留有一定间隙有利于碎屑的排放；流体介质在涡轮叶片离心力作用下向四周甩出，可以同时冲刷管壁，达到进一步清洗管壁的效果；刮削一段时间后，电源通电，电磁铁产生磁性吸附管壁，装置停止行走，其效果是刮削下来的污垢有足够的时间流走，而不会在清管器前方聚集造成堵塞。

附图说明

图1为本发明间歇式清管器的整体剖视图。

图2为图1中刮削器正视图。

图3为图1中aa剖视图。

图4为图1中bb剖视图。

图5为图1中cc剖视图。

图6为本发明中刮削刀片示意图。

图中各标记如下：1——刮削刀片；2——中空式框架；3——刮削器芯轴；4——涡轮转子底板；5——涡轮转子叶片；6——涡轮转子内环；7——电磁铁外环；8——定子肋片；9——定子内环；10——电源及电源控制模块；11——键；12——销；13——轴承。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于此实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供的一种间歇式清管器，包括刮削器100、涡轮200、电磁铁300、电源及电源控制模块400。

其中，刮削器100包括刮削器芯轴3和套装并固定在刮削器芯轴上的中空式框架2。中空式框架纵剖面（即顺着刮削器芯轴截面）为矩形切去一角后形成的五边形，其中切角为贴近且平行于管壁的直角边与刮削器外侧直角边的夹角，若干个中空式框架均匀分布于芯轴环向（圆周方向）；在中空式框架的外沿上（不包括底）安装有若干刮削刀片1。

涡轮200包括转子底板4和涡轮转子叶片5，叶片5在转子底板圆周方向均匀分布，转子底板中心为开口结构，涡轮转子内环6插置在该开口并同转子底板4固定连接。涡轮转子底板4上分布有3～6片叶片5，且在圆周方向均匀布置。

所述的刮削器芯轴3与涡轮转子内环6同轴（共轴），且二者之间为固定连接。图1中，刮削器芯轴3与涡轮转子内环6（靠近转子底板的一端）通过键11和销12进行连接和固定。

电磁铁300包括定子内环9和电磁铁外环7，电磁铁外环7通过若干（3根以上）定子肋片8与定子内环9固定连接。实际应用时不限于此种形式，如可以通过定子内环上的多根肋片分别固定多个电磁铁块。

所述定子内环的的末端一般通过螺栓与电源及电源控制模块10固定连接。所述的涡轮转子内环6与定子内环9通过轴承13形成动连接。

本发明的清管器中，所述的涡轮叶片的数量一般为3～10片，优选3～6片。若干叶片在转子底板沿圆周方向均匀布置。

本发明的清管器中可以只设置一组刮削器100，也可以设置两组以上的刮削器。两组以上的刮削器顺序套装并固定在刮削器芯轴3上。

所述的涡轮转子底板4的外径略小于待清理管道的内径。涡轮转子底板的外径一般可以为管道内径的80%～90%，实际应用时不限于此。涡轮转子内环6伸出部分通过轴承12与定子内环9连接。

刮削器芯轴3上一般可以套装固定多个中空式框架2，多个中空式框架彼此间隔一定距离，且均与刮削器3为固定连接。中空式框架2的圆周外沿安装多个刮削刀片1。刮削刀片1的深度一般可以为管道内径的8%～10%，相邻的刮削刀片1间设置一定间隙，间隙大小为刀片深度的30%～60%。每个中空式框架2上的刮削刀片1尽量交错布置，使其不在一个圆周上。安装刮削刀片1后的刮削器外径不小于管道内径，可有1%～3%的过盈量。刮削刀片的刀刃前半部分设置一定倾斜角，所述倾斜角一般设置为15°～30°。

所述的刮削刀片1可以采用本领域的常用材质制成，如可以采用硬质聚氨酯材料。应该注意，实际应用中刮削器具体结构不限于此实施例，如中空式框架个数、刮削刀片深度、相邻刮削刀片间隙大小、刀片材料、刀刃形式等均不限于上述形式。

本发明的间歇式清管器的工作过程为：间歇式清管器在管道中作业时，整个清管装置在管输介质推动下往前行走，涡轮转子在介质冲击作用下转动，带动刮削器转动，其效果是，框架上若干个小型刀片逐步推进式刮削管壁蜡层，使刮削下来的蜡垢颗粒度较小，且便于流走。与此同时，介质在涡轮叶片离心力作用下向四周甩出，对管壁起到一定冲刷作用，可以进一步清洗管道内壁留存的蜡。清管一段时间后，电源自动放电，电磁铁产生磁性吸附在管壁上，整个装置停止行走，前方刮削下来的蜡或其他杂物随介质流走。一段时间后，电源停止放电，电磁铁失去磁性，整个清管装置继续向前推进实现刮蜡。