一种清管器速度冲击抑制机构的制作方法

本发明涉及一种清管器速度冲击抑制机构，用于管道内检测、排液、除垢等清管施工。

背景技术：

智能清管器对管道进行内检测时，清管器速度需要限制在较低范围内；否则容易造成管道检测不准、清管器与管道弯头冲击等问题。常规清洁型清管作业，同样要求清管器运行较慢，否则容易造成清管效率降低、介质回流等问题。但是由于气体的可压缩性，天然气管道内清管器速度容易产生较大波动。随着管道无损检测技术的发展，出现了一种清管器速度闭环控制技术，主要采用伺服电机对旁通阀进行实时控制，通过调节旁通阀过流量控制清管器速度。现有旁通阀调速方案由于结构限制，阀口开度十分有限（通常限制在管道横截面积的16%以内），难以胜任清管器卡死启动以及起伏管道清管等恶劣工况。

研究发现，输气管道内，清管器卡死启动以及进入下坡段管道时，容易产生速度冲击；主要在于清管器后端憋压不能迅速释放，造成清管器加速度过高，其速度可达到20m/s以上。该类工况下，清管器与管道焊缝、管道弯头发生剧烈碰撞，容易造成清管器损坏；同时对于管道内检测而言，过高的清管器速度会造成缺陷检测和定位不准确。针对清管器速度冲击的问题，有关学者提出了以下刹车控制方案。

专利ep2085155a1公布了一种管道内检测用的设备。其技术方案为：采用多个滚轮采集清管器速度；滚轮贴紧管道内壁滚动前进，并驱动与其固连在一起的液压泵工作，液压泵可以选用径向柱塞泵或者齿轮泵。多个滚轮驱动液压泵工作，高压油液通过节流阀流回到油箱，节流阀前端压力通过控制油缸作用到滚轮上。控制油缸安装在刹车装置中心位置，并靠近滚轮边缘部位，控制油缸的活塞杆端部安装刹车片。在节流阀压力的推动下，刹车片挤压滚轮产生摩擦阻力，通过滚轮传递到管壁上。这样刹车装置整体会产生一个与清管器速度相关的拖拽力，速度越高对应的拖拽力越大，清管器在刹车力作用下运行速度会更加平稳。

专利cn201610013135.0公布了一种清管器刹车装置。其技术方案为：速度采集轮通过液压力压紧在管道内壁，速度采集轮带动液压泵工作，液压马达带动中心质量块转动，质量块离心力通过连杆机构传递到刹车片上产生压紧力，压紧力与清管器运行速度成正比。

专利cn201610015859.9公布了一种清管器液控刹车装置。其技术方案为：其技术方案：速度采集轮通过液压力压紧在管道内壁，速度采集轮驱动液压泵，高压油通过节流阀流回油箱，节流压力传递到中心油缸，油缸推动牵引头，牵引头通过连杆机构对刹车片产生对管道的压紧力，压紧力与清管器运行速度成正比。

专利cn201611017496.9公布了一种带自动刹车装置的清管器。其技术方案为：其技术方案：筒体两端设置皮碗，连杆b一端铰接到刹车片另一端铰接到筒体上，连杆c一端铰接到刹车片另一端穿过筒体的槽型孔并铰接到心轴上；筒体内设置刹车油缸，所述刹车油缸的活塞杆与心轴连接；液压泵输入轴安装滚轮，两个液压泵之间设置支撑弹簧，液压泵设置在筒体后端；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。

上述刹车控制方案，主要采用里程轮驱动液压泵工作，通过液压系统中节流阀建立压力负反馈，从而调节刹车力。该类型刹车方案基于速度反馈特定大小的刹车力，控制存在一定延迟，并且难以适用于加速度较大的工况。主要在于清管器加速度过大，容易造成里程轮打滑，液压系统难以工作；基于速度反馈的刹车力较为有限，难以限制清管器速度剧烈增加的情况。

基于上述背景，本发明提出全新的清管器加速度控制策略，防止清管器产生剧烈的速度冲击；配合现有旁通阀调速方案和刹车调速方案，有望使得起伏管道清管更加高效、可靠，适应我国中缅管道、中俄管道、兰成渝管道等跨越山区的起伏输气管道清管和检测。

技术实现要素：

本发明的目的：为了克服气体管道中清管器阻力突变以及进入下坡段管道时，产生速度冲击的问题；克服现有清管器刹车方案中里程轮打滑，以及基于速度反馈的刹车力较为有限，难以适应清管器加速度剧烈变化等问题。

一种清管器速度冲击抑制机构，包括套筒、内滑套、芯轴、连杆a、连杆b、刹车片，其特征在于：套筒整体为圆筒形，套筒一端设置圆盘形支座，套筒另一端设置纵向滑槽，套筒中间靠近所述圆盘形支座位置设置径向布置的铰支座；内滑套套在套筒外，套筒内安装芯轴，内滑套整体为圆筒形并与芯轴通过套筒纵向滑槽连接；连杆a和连杆b铰接在一起并在所述铰接部位设置刹车片，连杆a安装到套筒上并采用铰接，连杆b安装到内滑套上并采用铰接；内弹簧套在套筒上并设置在内滑套和连杆a安装位置之间；套筒圆盘形支座安装皮碗并用挡环固定，挡环与套筒的圆盘形支座之间螺栓连接。

所述皮碗为花瓣形，皮碗边缘位置向刹车片方向倾斜。

3个刹车片在套筒圆周方向对称布置，张开后的刹车片与管道内壁接触；所述刹车片固定到连杆a端部或者连杆b端部。

套筒所述纵向滑槽数量为3，且在套筒圆周方向均匀布置；3个套筒所述铰支座分别与套筒的所述纵向滑槽对齐。

包括调节环，其特征在于：所述调节环整体为圆环形并安装在套筒上，采用螺纹连接；内滑套和连杆a之间的压缩弹簧端部设置调节环，所述压缩弹簧一端顶在内滑套上另一端顶在调节环上。

还包括卡套和锁紧环，其特征在于：内滑套与芯轴通过销轴连接，所述销轴设置在套筒的纵向滑槽内；内滑套外安装卡套，所述卡套为带三抓的圆筒结构，卡套与内滑套的铰支座配合并卡紧销轴；卡套外端设置锁紧环，所述锁紧环与内滑套螺纹连接并固定卡套。

本发明具有的有益效果是：（1）本发明通过纯机械结构控制，通过前端清管器拖动其前行，对清管器加速度变化反应灵敏；（2）与常规智能清管器相比，本发明不带电控设备，满足安全防爆要求；（3）本发明作为短接与现有清管器串联，可以应用于常规清洁型清管器，以及智能型清管器等各类型的清管施工。

附图说明

图1为本发明的零件装配图。

图2为本发明的结构简图。

图3为图2的局部剖视图。

图4为本发明所述套筒结构简图。

图中：1.挂钩；2.销钉；3.调节环；4.内弹簧；5.套筒；6.芯轴；7.连杆a；8.刹车片；9.连杆b；10.内滑套；11.卡套；12.锁紧环；13.皮碗；14.挡环。

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。上、下、左、右、前、后、内、外等位置关系是依据说明书附图2的布局方向来确定的。

套筒5整体为圆筒形，套筒5一端设置圆盘形支座，套筒5另一端设置纵向滑槽，套筒5中间靠近所述圆盘形支座位置设置径向布置的铰支座。套筒5所述纵向滑槽数量为3，且在套筒5圆周方向均匀布置；3个套筒5所述铰支座分别与套筒5的所述纵向滑槽对齐。

套筒5在其纵向滑槽位置设置内滑套10，内滑套10套在套筒5外，套筒5内安装芯轴6，内滑套10整体为圆筒形并与芯轴6连接，内滑套10可沿着套筒5纵向滑槽滑动。连杆a7和连杆b9铰接在一起并在所述铰接部位设置刹车片8，所述刹车片8固定到连杆a7端部或者连杆b9端部；连杆a7安装到套筒5上并采用铰接，连杆b9安装到内滑套10上并采用铰接。内弹簧4套在套筒5上并设置在内滑套10和连杆a7安装位置之间。内弹簧4一端顶在内滑套10端部，另一端顶在调节环3端部，所述调节环3与套筒5螺纹连接，通过旋转调节环3，调整内弹簧4的预压缩量。

套筒5圆盘形支座安装皮碗13并用挡环14固定，挡环14与套筒5的圆盘形支座之间螺栓连接。所述皮碗13为花瓣形的蝶形皮碗13，所述皮碗13边缘位置向刹车片8方向倾斜。

3个刹车片8在套筒5圆周方向中心对称布置，刹车片8张开后能够自动对中，张开后的刹车片8与管道内壁接触。

为方便安装，内滑套10与芯轴6通过销轴连接，所述销轴设置在套筒5的纵向滑槽内。为防止所述销轴滑脱，内滑套10外安装卡套11；所述卡套11为带三抓的圆筒结构，卡套11与内滑套10的三个铰支座配合并卡紧销轴。卡套11外端设置锁紧环12，所述锁紧环12与内滑套10螺纹连接并固定卡套11。

芯轴6外端安装挂钩1并用销钉2固定，与之对应套筒5另一端安装挂钩1并用销钉2固定，所述挂钩1用以连接清管器、检测器等管内设备。

本发明的原理是：清管器后端携带本发明所述装置，清管器工具串平稳运行时候，本发明所述装置及后端携带设备产生的阻力与内弹簧4的推力平衡；在内弹簧4的作用下，平稳运行时刹车片8不与管道接触，或者与管道之间的压紧力很小。当清管器工具串加速度达到一定程度，芯轴6拖动内滑套10克服内弹簧4的推力而运动，从而迅速撑开刹车片8，刹车片8挤压管道内壁产生刹车力。这样，清管器加速度越大，刹车片8与管道之间的挤压力越大，从而使得清管器组件的加速度降低。