用于气体长输管道的清管器的制作方法

本发明涉及天然气集输管道领域，特别涉及一种用于气体长输管道的清管器。

背景技术：

随着天然气等气体长输管道的长期运行，其内不可避免地累积有污物、积液、粉尘、颗粒等杂质，影响气体长输管道的投产运行、日常维护和检测。通过清管器可以清理气体长输管道内的杂质，为其投产运行、日常维护和检测提供了一个清洁的管道环境。基于上述可知，提供一种用于气体长输管道的清管器是十分必要的。

相关技术提供了一种清管器，该清管器包括：实心骨架、分别套装于实心骨架前部和后部的两个皮碗、设置于两个皮碗之间的多个钢丝刷。皮碗的外缘与气体长输管道的内壁过盈配合，钢丝刷与气体长输管道的内壁相抵。在清管作业过程中，随着气体的推动，清管器在气体长输管道内运动，皮碗和钢丝刷刮削气体长输管道内壁上的杂质，起到清管作用。

发明人发现相关技术至少存在以下问题：

在清管器清管作业中，随着清管器前端所推动的杂质量的增多，会造成皮碗磨损，导致清管效果变差，甚至使清管器发生卡堵。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种用于气体长输管道的清管器，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种用于气体长输管道的清管器，所述清管器包括：中空骨架、吹扫喷头、前导向刮削组件、后导向刮削组件、多个支流管、多个文丘里吸管；

所述中空骨架的前端设置所述吹扫喷头，后端设置有多个过流孔，中部缩径；

所述前导向刮削组件和所述后导向刮削组件分别套装于所述中空骨架的前部和后部；

所述支流管的后端固定于所述中空骨架上，且连通至所述后导向刮削组件的后端，前端延伸至所述前导向刮削组件的后端，且向外弯曲；

所述文丘里吸管的前端与所述中空骨架的中部连通，后端延伸至所述后导向刮削组件的前端，且向外弯曲；

多个所述支流管和多个所述文丘里吸管间隔且均匀地布设于所述中空骨架的周向。

在一种可能的设计中，所述清管器还包括：第一端与所述支流管的前端连通的喷嘴；

所述喷嘴的第一端呈圆管状结构，第二端呈椭圆管状结构；

所述喷嘴的外壁由第一端至第二端圆滑过渡，且周长逐渐减小；

所述喷嘴的内壁呈向轴线凸起的弧形结构。

在一种可能的设计中，所述清管器还包括：第一端与所述文丘里吸管的后端连通的吸头；

所述吸头的第一端呈圆管状结构，第二端呈椭圆管状结构；

所述吸头的外壁由第一端至第二端圆滑过渡，且周长逐渐减小；

所述吸头的内壁呈背离轴向凸起的弧形结构。

在一种可能的设计中，所述前导向刮削组件和所述后导向刮削组件均包括：由前至后顺次设置的导向支撑板、隔板、皮碗；

所述导向支撑板的外缘上设置有与目标气体长输管道的内壁上的螺旋焊缝相适配的螺旋线；

所述皮碗的外缘与目标气体长输管道的内壁过盈配合，所述皮碗的开口朝后。

在一种可能的设计中，所述皮碗包括：平直的环形碗底、筒状的碗壁；

所述碗底与所述碗壁之间圆滑过渡连接；

所述碗壁的外侧设置有与所述目标气体长输管道的内壁过盈配合的过盈部。

在一种可能的设计中，所述中空骨架包括：由前至后顺次连通的前段骨架、缩径段、后段骨架、以及分别设置于所述前段骨架和所述后段骨架上的前限位台阶和后限位台阶；

所述前段骨架的内径由前至后逐渐减小；

所述缩径段的内径由前至后逐渐增大；

所述后段骨架的内径由前至后逐渐增大，且所述缩径段的后端内径比所述后段骨架的前端内径大，所述缩径段与所述后段骨架之间形成环形台阶，所述文丘里吸管的前端与所述环形台阶连通；

所述前导向刮削组件和所述后导向刮削组件分别套装于所述前限位台阶和所述后限位台阶上。

在一种可能的设计中，所述前导向刮削组件和所述后导向刮削组件均通过法兰和螺栓组件分别固定于所述前限位台阶和所述后限位台阶上。

在一种可能的设计中，所述吹扫喷头上设置有多个连通所述中空骨架的喷孔；

多个所述喷孔的轴线由后至前逐渐偏离所述中空骨架的轴线。

在一种可能的设计中，所述清管器还包括：设置于所述中空骨架前端的防撞头，且所述防撞头套装于所述吹扫喷头上。

在一种可能的设计中，所述清管器还包括：定位发射机；

所述定位发射机设置于所述中空骨架的后端。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的用于气体长输管道的清管器，通过在中空骨架的前端设置吹扫喷头，后端设置多个过流孔，便于在气体的推动作用下，吹扫前方的管段。通过设置多个支流管和多个文丘里吸管，以对前导向刮削组件和后导向刮削组件之间管段上的粉尘、颗粒等杂质进行吹扫和抽吸。该清管器能够对前导向刮削组件与后刮削组件之间管段上的粉尘、颗粒等杂质进行吹扫和抽吸，对前方管段进行吹扫，并配合前导向刮削组件和后导向刮削组件对目标气体长输管道内壁的杂质进行刮削清理，能够有效地对目标气体长输管道内的粉尘、颗粒等杂质进行清洗，提高了清洗效率，避免清管器发生卡堵。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-1是本发明实施例提供的清管器的结构示意图；

图1-2是本发明实施例提供的清管器的前视图；

图1-3是本发明实施例提供的清管器的后视图；

图2是本发明实施例提供的用于气体长输管道的清管器的剖视图；

图3-1是本发明实施例提供的喷嘴的俯视图；

图3-2是本发明实施例提供的喷嘴的剖视图；

图4-1是本发明实施例提供的吸头的俯视图；

图4-2是本发明实施例提供的吸头的剖视图；

图5是本发明实施例提供的导向支撑板的结构示意图；

图6-1是本发明实施例提供的皮碗的结构示意图；

图6-2是本发明实施例提供的皮碗的剖视图；

图7是本发明实施例提供的中空骨架、支流管、文丘里吸管的连接示意图。

其中，附图标记分别表示：

1-中空骨架，1a-过流孔，101-前段骨架，102-缩径段，103-后段骨架，104-前限位台阶，105-后限位台阶，106-限位板，

2-吹扫喷头，201-喷孔，

3-前导向刮削组件，301-导向支撑板，3011-螺纹牙，302-隔板，303-皮碗，3031-碗底，3032-碗壁，3033-过盈部，

4-后导向刮削组件，

5-支流管，

6-文丘里吸管，

7-喷嘴，

8-吸头，

9-防撞头，

10-定位发射机。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

在清洗目标气体长输管道时，需要将清管器放入目标气体长输管道的发球筒内，待清洗完毕后，清管器进入收球筒内。

在本发明实施例中，所涉及的“前”、“后”均以附图中所示的前和后为基准。

“第一端”、“第二端”为相对的两端。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种用于气体长输管道的清管器，如附图1-1所示，该清管器包括：中空骨架1、吹扫喷头2、前导向刮削组件3、后导向刮削组件4、多个支流管5、多个文丘里吸管6。其中，中空骨架1的前端设置吹扫喷头2，参见附图1-2，后端设置有多个过流孔1a，参见附图1-3，中部缩径；前导向刮削组件3和后导向刮削组件4分别套装于中空骨架1的前部和后部；支流管5的后端固定于中空骨架1上，且连通至后导向刮削组件4的后端，前端延伸至前导向刮削组件3的后端，且向外弯曲；文丘里吸管6的前端与中空骨架1的中部连通，后端延伸至后导向刮削组件4的前端，且向外弯曲；多个支流管5和多个文丘里吸管6间隔且均匀地布设于中空骨架1的周向。

需要说明的是，支流管5的后端连通至后导向刮削组件4的后端指的是：支流管5的后端与后导向刮削组件4后端的空间连通，后导向刮削组件4后端的气体可以进入支流管5内。

文丘里吸管6与中空骨架1的中部连通，气体由文丘里吸管6进入中空骨架1的中部时，由于中空骨架1的中部缩径，所以，气体在中空骨架1中部的流速大于中空骨架1的前端或者后端的流速，其流速与过流断面成反比。由伯努利定律可知，流速的增大伴随流体压力的降低，即为常见的文丘里现象。并且，在中空骨架1中部的高速流体流动会产生负压，从而产生抽吸作用，利于文丘里吸管6抽吸气体。

以下就本发明实施例提供的用于气体长输管道的清管器的工作原理给予概述：

确定待清洗的目标气体长输管道后，将该清管器放置于目标气体长输管道上的发球筒内，控制发球筒上的阀门，并配合该目标气体长输管道内的气体(例如天然气)，使该清管器进入目标气体长输管道内进行清洗。

在目标气体长输管道内，如附图2所示，气体从清管器的后端吹扫进入中空骨架1，并由中空骨架1前端的吹扫喷头2喷出，以对中空骨架1前方的管段进行吹扫。在气体推动作用下，清管器向前运动，前导向刮削组件3和后导向刮削组件4配合刮削清理目标气体长输管道内壁的粉尘颗粒、污物、积液等杂质。

与此同时，气体由清管器的后端进入多个支流管5，并由支流管5喷出，在前导向刮削组件3和后导向刮削组件4之间进行吹扫，由于在中空骨架1的中部缩径，可产生文丘里现象，产生负压，利于吹扫后的混合气体(气体与杂质的混合物)被抽吸进入多个文丘里吸管6内，与中空骨架1内的其他气体混合后，再由吹扫喷头2喷出，以对清管器前方的管段进行吹扫。

由于多个支流管5和多个文丘里吸管6间隔且均匀地布设于中空骨架1的周向，所以，该清管器的周向受力均匀，能够保证平稳地向前运动。

本发明实施例提供的用于气体长输管道的清管器，通过在中空骨架1的前端设置吹扫喷头2，后端设置多个过流孔1a，便于在气体的推动作用下，吹扫前方的管段。通过设置多个支流管5和多个文丘里吸管6，以对前导向刮削组件3和后导向刮削组件4之间管段上的粉尘、颗粒等杂质进行吹扫和抽吸。该清管器能够对前导向刮削组件3与后刮削组件之间管段上的粉尘、颗粒等杂质进行吹扫和抽吸，对前方管段进行吹扫，并配合前导向刮削组件3和后导向刮削组件4对目标气体长输管道内壁的杂质进行刮削清理，能够有效地对目标气体长输管道内的粉尘、颗粒等杂质进行清洗，提高了清洗效率，避免清管器发生卡堵。

此外，将该清管器投入使用对于提高我国非常规清管器的研发和设计技术水平、促进天然气管道清管效能的提高、丰富清管手段的多样化，具有重要的现实意义和价值。

为了使进入支流管5内的气体能够高速喷出，以高效地对前导向刮削组件3和后导向刮削组件4之间的管段进行吹扫，并在前导向刮削组件3和后导向刮削组件4之间形成压差，以便于吹扫后的混合气体被抽吸至文丘里吸管6内，如附图1-1所示，本发明实施例提供的清管器还包括：第一端与支流管5的前端连通的喷嘴7；如附图3-1所示，喷嘴7的第一端呈圆管状结构，第二端呈椭圆管状结构；喷嘴7的外壁由第一端至第二端圆滑过渡，且周长逐渐减小；附图3-2所示，喷嘴7的内壁呈向轴向凸起的弧形结构。

需要说明的是，喷嘴7的内壁呈向“轴向”凸起的弧形结构指的是：喷嘴7的内壁呈向喷嘴7的轴线方向凸起的弧形结构。

如此设置，使得气体进入喷嘴7后，能够高速喷出，并且，喷嘴7在前导向刮削组件3和后导向刮削组件4之间不易被气体和杂质冲刷磨损，延长了其使用寿命。该喷嘴7的结构简单，容易获取。

其中，喷嘴7与支流管5之间连接的方式有多种，举例来说，或者，喷嘴7与支流管5焊接连接，以便于提高两者之间的连接力。或者，喷嘴7与支流管5之间为螺纹连接，以方便两者之间的拆装。

上述提及，多个文丘里吸管6与中空骨架1的缩径中部连通，以便于将气体抽吸至中空骨架1内。为了增加文丘里吸管6的抽吸能力，如附图1-1所示，本发明实施例提供的清管器还包括：第一端与文丘里吸管6的后端连通的吸头8；如附图4-1所示，吸头8的第一端呈圆管状结构，第二端呈椭圆管状结构；吸头8的外壁由第一端至第二端圆滑过渡，且周长逐渐减小；如附图4-2所示，吸头8的内壁呈背离轴向凸起的弧形结构。

如此设置，能够使混合气体被高速抽吸至文丘里吸管6内，并且，吸头8在前导向刮削组件3和后导向刮削组件4之间不易被气体和杂质冲刷磨损，延长了其使用寿命。该吸头8的结构简单，容易获取。

其中，吸头8与文丘里吸管6之间连接的方式有多种，举例来说，或者，吸头8与文丘里吸管6焊接连接，以便于提高两者之间的连接力。或者，吸头8与文丘里吸管6之间为螺纹连接，以方便两者之间的拆装。

考虑到气体长输管道由钢板经过螺旋焊接得到，为了使前导向刮削组件3和后导向刮削组件4在压差作用下，能够容易地驱动清管器向前运行，作为一种示例，如附图2所示，前导向刮削组件3和后导向刮削组件4均包括：由前至后顺次设置的导向支撑板301、隔板302、皮碗303；导向支撑板301的外缘上设置有与目标气体长输管道的内壁上的螺旋焊缝相适配的螺旋线；皮碗303的外缘与目标气体长输管道的内壁过盈配合，皮碗303的开口朝后。

如附图5所示，导向支撑板301的外缘上设置有螺旋线，由于目标气体长输管道的内壁上的螺旋焊缝倾斜，所以螺纹牙3011倾斜设置。当气压作用于导向支撑板301的外缘上时，由于螺纹牙3011倾斜设置，使导向支撑板301受到转动力，进而使清管器转动。设置导向支撑板301，不仅可以起到支撑清管器的作用，避免前方的杂质使皮碗303变形，还可使清管器转动，进而使清管器容易地在目标气体长输管道内向前运动，还可避免因重力作用而使清管器发生偏磨。

为了保证导向支撑板301的支撑效果和耐磨性能，导向支撑板301可以选用聚氨酯材料制得。

其中，皮碗303的外缘与目标气体长输管道的内壁过盈配合，便于皮碗303充分刮削目标气体长输管道内壁上的粉尘、颗粒等杂质，而且，能够容易地使前导向刮削组件3和后导向刮削组件4之间形成压差。

进一步地，为了避免皮碗303变形，提高皮碗303的耐磨性能，如附图6-1和附图6-2所示，皮碗303包括：平直的环形碗底3031、筒状的碗壁3032；碗底3031与碗壁3032之间圆滑过渡连接；碗壁3032的外侧设置有与目标气体长输管道的内壁过盈配合的过盈部3033。

如此设置，不仅使皮碗303能够与目标气体长输管道的内壁过盈配合，而且，平直的环形碗壁3032为皮碗303提供了一定的支撑力，筒状的碗壁3032增大了皮碗303与管道内壁的接触面积，减小了接触应力，提高了皮碗303的耐磨性能，还提高了刮削效率。

中空骨架1的结构可以设置为多种，考虑到中空骨架1与文丘里吸管6连接后，能够容易地使文丘里吸管6实现其抽吸功能，以及前导向刮削组件3和后导向刮削组件4能够牢固地套装于中空骨架1上，给出以下示例：

如附图2所示，中空骨架1包括：由前至后顺次连通的前段骨架101、缩径段102、后段骨架103、以及分别设置于前段骨架101和后段骨架103上的前限位台阶104和后限位台阶105，参见附图7所示。前段骨架101的内径由前至后逐渐减小；缩径段102的内径由前至后逐渐增大；后段骨架103的内径由前至后逐渐增大，且缩径段102的后端内径比后段骨架103的前端内径大，缩径段102与后段骨架103之间形成环形台阶，文丘里吸管6的前端与环形台阶连通；前导向刮削组件3和后导向刮削组件4分别套装于前限位台阶104和后限位台阶105上。

为了方便前导向刮削组件3和后导向刮削组件4与中空骨架1之间的拆装，前导向刮削组件3和后导向刮削组件4均通过法兰和螺栓组件分别固定于前限位台阶104和后限位台阶105上。

其中，前限位台阶104的后端和后限位台阶105的前端均设置有固定于中空骨架1上的限位板106，用于对前导向刮削组件3或者后导向刮削组件4限位。

以将前导向刮削组件3安装于前限位台阶104上为例：将皮碗303、隔板302、导向支撑板301顺次套装在前限位台阶104上，并使皮碗303与位于前限位台阶104后端的限位板106相抵，随后将法兰套装在中空骨架1上，并压紧导向支撑板301。然后，通过螺栓顺次穿过法兰、导向支撑板301、隔板302、皮碗303、限位板106上的连接孔，并通过螺母锁紧，以将前导向刮削组件3固定。进一步地，通过螺栓顺次穿过法兰、前限位台阶104、限位板106上的连接孔，并通过螺母锁紧，以将前导向刮削组件3与前限位台阶104固定。

上述通过法兰和螺栓组件将前导向刮削组件3固定于前限位台阶104上的方式容易设置，连接力好，方便拆装。

上述提及，设置吹扫喷头2，方便中空骨架1内的气体喷出，以对清管器前方的管段进行吹扫。为了方便吹扫喷头2能够高效地进行吹扫，给出以下示例：

如附图2所示，吹扫喷头2上设置有多个连通中空骨架1的喷孔201；多个喷孔201的轴线由后至前逐渐偏离中空骨架1的轴线。即，多个喷孔201由后至前呈扩散式分布。

当清管器到达收球筒时，在某些工况下由于动能过大，清管器可能会与收球筒的盲板发生碰撞，为了避免其前端和吹扫喷头2被撞坏，如附图1-1所示，本发明实施例提供的清管器还包括：设置于中空骨架1前端的防撞头9，且防撞头9套装于吹扫喷头2上。

其中，防撞头9的材料可以为聚氨酯材料，能够起到良好的防碰撞作用。

当设置防撞头9时，防撞头9、吹扫喷头2、中空骨架1之间的连接关系可以为：中空骨架1的前端设置有连接盘，通过使用螺栓顺次螺纹穿过防撞头9、吹扫喷头2、连接盘上的连接孔，实现三者的螺纹连接。

为了方便确定清管器在目标气体长输管道内的具体位置，如附图1-1所示，本发明实施例提供的清管器还包括：定位发射机10；定位发射机10设置于中空骨架1的后端。

定位发射机10可以发射出超声波信号，待超声波接收装置接收到该超声波信号后，并通过处理器处理，可以根据超声波信号的强弱来确定定位发射机10的位置，进而确定清管器的位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。