本發(fā)明涉及一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，屬于管道作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)油氣管線集輸網(wǎng)所輸送的油氣中大多含水分和一些腐蝕性很強(qiáng)的介質(zhì)，使得管網(wǎng)的管壁腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重,有的管道甚至投產(chǎn)不到兩年就已出現(xiàn)腐蝕穿孔，其中總腐蝕穿孔量的 90%都來自管線內(nèi)壁的腐蝕。內(nèi)防腐措施主要集中在管道內(nèi)涂層方面，在進(jìn)行管道內(nèi)涂層前需要進(jìn)行清管作業(yè)。

在大型管道上一般使用鋼骨架直板式清管器，這種清管器對(duì)管道內(nèi)壁的清理大多采用刮擦清洗。刮擦是清管器攜帶的皮碗或者是鋼絲刷對(duì)管壁上的附著物進(jìn)行清理，使附著物脫離管壁，被清管器推出管道。但是使用皮碗或者是鋼絲刷無法清理管道內(nèi)壁裂紋或是凹坑中的附著物，殘留的附著物一方面會(huì)加快腐蝕速度，另一方面影響管道內(nèi)涂層質(zhì)量。

為了解決上述問題，國(guó)內(nèi)外研發(fā)了旁通清管器，外形結(jié)構(gòu)與皮碗清管器接近，其中心有一個(gè)中央圓筒連接清管器的前端和尾部，包括骨架、密封板、導(dǎo)向板、旁通孔等，清管器前后貫通。工作原理是，管道內(nèi)的氣體，一部分作為清管器向前運(yùn)行的動(dòng)力，推動(dòng)清管器尾部沿管道前行；一部分作為旁通氣體，通過中央圓筒由清管器前端的旁通孔噴出，噴出的高速氣體作用到管壁上，對(duì)管道內(nèi)壁產(chǎn)生壓力沖擊，清除管道內(nèi)壁裂紋或是凹坑中的附著物。但是旁通清管器在工作時(shí)，氣體通過旁通孔，由于流通面積減少，可能會(huì)發(fā)生節(jié)流效應(yīng)，產(chǎn)生天然氣水合物，堵塞旁通孔，導(dǎo)致清管器失效。

清管器在清管過程中，由于管道內(nèi)污垢在清管器前面不斷堆積，清管器在管道內(nèi)可能會(huì)發(fā)生卡堵，受阻的清管器在越來越大的壓力下，發(fā)生破損變形，現(xiàn)有的清管器發(fā)生卡堵時(shí)，一般無法自行解堵，一般采用不停輸帶壓開孔封堵技術(shù)，在管道堵卡點(diǎn)開孔，取出清管器后再封上，影響輸送效率，造成經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)內(nèi)研發(fā)了一種自動(dòng)解堵的清管器，其原理是：當(dāng)清管器在清管過程中發(fā)生卡堵，清管器上游壓力持續(xù)增加，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定的自動(dòng)控制閥開啟壓力時(shí)，自動(dòng)控制閥便自動(dòng)開啟，高壓射流從清管器前面的噴嘴噴出，沖擊堆積在清管器前面的污垢，使污垢被氣流沖散，打通清管器前進(jìn)的通道，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解堵。存在的問題是自動(dòng)控制閥的開啟和關(guān)閉依靠彈簧，但是彈簧的強(qiáng)度無法控制，強(qiáng)度過大或者是過小都不能有效的解決卡堵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，以便更好的進(jìn)行清管作業(yè)，為管道內(nèi)涂層作業(yè)提供良好的作業(yè)環(huán)境，提高管道內(nèi)涂層質(zhì)量，延長(zhǎng)管道使用壽命，提高管道輸送效率以及節(jié)省鋼材和施工費(fèi)用。

本發(fā)明主要解決了以下幾個(gè)問題：

1、設(shè)計(jì)旁通氣體清管方式，通過旁通氣體對(duì)管道的壓力沖擊，清除管道內(nèi)壁裂紋或是凹坑中的附著物；

2、設(shè)計(jì)一種防止氣體節(jié)流裝置，通過加熱通過旁通流道的氣體，防止氣體因節(jié)流效應(yīng)生成的天然氣水合物冰堵流道導(dǎo)致旁通閥失效；

3、設(shè)計(jì)自解堵裝置，分析清管器在管道中是否發(fā)生了卡堵，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制三通球閥的開閉，清除清管器前面的堆積物，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解堵。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，包括管道1、皮碗2、筒形骨架3、氣囊4、氣囊腔5、彈簧固定柱9和彈簧10，所述清管器在管道1內(nèi)，皮碗2環(huán)繞在筒形骨架35外側(cè)，所述氣囊4在氣囊腔5內(nèi)與彈簧10相連，彈簧10固定在彈簧固定柱9上，所述清管器還包括清管模塊、自解堵模塊和防止氣體節(jié)流模塊；

清管模塊包括旋轉(zhuǎn)頭7和清管流道63，所述旋轉(zhuǎn)頭7共有2類；

所述第1類旋轉(zhuǎn)頭7，包括固定塞711、旋轉(zhuǎn)體712、固定柱713、肋板714、調(diào)速柱715、偏心噴嘴716、噴嘴流道717和未偏心噴嘴718，所述固定塞711安裝在噴嘴流道717外表面被肋板714固定，限制旋轉(zhuǎn)體712徑向運(yùn)動(dòng)，允許其做周向運(yùn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)體712環(huán)繞設(shè)置在噴嘴流道717上，偏心噴嘴716和未偏心噴嘴718通過固定柱713固定在旋轉(zhuǎn)體712內(nèi)部，所述調(diào)速柱715被限制在固定塞711和旋轉(zhuǎn)體712之間；

所述第2類旋轉(zhuǎn)頭7，包括廢氣出口721、第一通氣口722、第二通氣口723、活塞724、水平傳動(dòng)桿725、主流道726、錐形齒輪組 727、噴嘴728、鉛直傳動(dòng)桿729、曲柄連桿機(jī)構(gòu)730、滑塊731、分氣塊732和旁支流道733，所述第一通氣口722和第二通氣口723在旁支流道733兩側(cè)開通，所述滑塊731通過水平傳動(dòng)桿725與鉛直傳動(dòng)桿729相連，曲柄連桿機(jī)構(gòu)730連接鉛直傳動(dòng)桿729、錐形齒輪組727和活塞724，所述噴嘴728連接主流道726，所述分氣塊732位于噴嘴流道717上，與旁支流道733和主流道726相連，可將氣體分成2部分輸出；

所述自解堵模塊，包括第二電池組61、三通球閥62、Y型支路63、解堵噴頭64、解堵流道65、執(zhí)行機(jī)構(gòu)66、速度感應(yīng)器67，所述第二電池組61和執(zhí)行機(jī)構(gòu)66安裝在清管器軸線上，增加清管器穩(wěn)定性，所述速度感應(yīng)器67位于筒形骨架35外側(cè)與管道1接觸，用于檢測(cè)清管器速度，所述三通球閥62的三個(gè)接口分別和分支流道8、解堵流道65以及清管流道63相連，解堵噴頭64安裝在解堵流道65頭部；

所述防止氣體節(jié)流模塊，包括中心流道111、逆變器112、第一電池組113、螺旋線圈114和鋼管115，所述鋼管115位于中心流道111內(nèi)與氣囊腔5相連，螺旋線圈114纏繞在鋼管115上，螺旋線圈114與第一電池組113和逆變器112相連。

進(jìn)一步的，所述的一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，所述調(diào)速柱715在固定塞711和旋轉(zhuǎn)體712之間，防止旋轉(zhuǎn)體712轉(zhuǎn)動(dòng)速度太大，影響清管效果。

進(jìn)一步的，所述的一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，所述偏心噴嘴716與旋轉(zhuǎn)體712軸線偏心設(shè)置，所述未偏心噴嘴718與旋轉(zhuǎn)體712同軸安裝。

進(jìn)一步的，所述的一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，所述逆變器112將第一電池組113輸出的直流電流改變?yōu)榻涣麟娏鳌?/p>

進(jìn)一步的，所述的一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，所述螺旋線圈114為銅線圈，可以減少電流的損耗。

進(jìn)一步的，所述的一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，所述鋼管116為碳鋼管，碳鋼是一種鐵磁性材料，更容易產(chǎn)生感應(yīng)電流。

進(jìn)一步的，所述的一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，所述錐形齒輪組 727可以改變傳動(dòng)方向。

進(jìn)一步的，所述的一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，防止氣體節(jié)流模塊防止節(jié)流步驟如下：

k1：第一電池組113輸出直流電流流入逆變器112；

k2：流出逆變器112的電流為交變電流；

k3：交變電流流入螺旋線圈114，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，鋼管116內(nèi)部產(chǎn)生電渦流；

k4：鋼管116內(nèi)的電渦流加熱鋼管116內(nèi)的氣體；

k5：氣體在鋼管116內(nèi)被加熱，抵消氣體在中心流道111處發(fā)生節(jié)流效應(yīng)產(chǎn)生的溫降，避免液化堵塞中心流道111；

該發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明設(shè)計(jì)的2類旋轉(zhuǎn)頭可以直接安裝在旁通清管器的旁通流道上，氣體經(jīng)由旋轉(zhuǎn)頭噴出，形成高壓射流沖刷管壁，清潔頭在管道內(nèi)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)清管器沿管道向前移動(dòng)，清潔頭相對(duì)于管線的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線，增加了清洗管壁的路徑長(zhǎng)度，同時(shí)，本發(fā)明裝置安裝有2個(gè)旋轉(zhuǎn)頭，可以兩次清洗管壁，提高了清管效果；

2、設(shè)計(jì)的防止氣體節(jié)流裝置可以廣泛應(yīng)用于旁通清管器旁通流道上，用于加熱通過的氣體，防止氣體因節(jié)流效應(yīng)生成的天然氣水合物冰堵流道導(dǎo)致旁通閥失效；

3、設(shè)計(jì)的自解堵裝置在清管器發(fā)生卡堵時(shí)可以自動(dòng)解堵，避免清管器堵塞在管道內(nèi)；

4、本發(fā)明的裝置使用范圍廣，清管、解堵能力強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的A-A向視圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中第1類旋轉(zhuǎn)頭的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中第1類旋轉(zhuǎn)頭噴嘴布置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中第2類旋轉(zhuǎn)頭滑塊擋住第二通氣口的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中第2類旋轉(zhuǎn)頭滑塊在第一通氣口和第二通氣口之間的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中第2類旋轉(zhuǎn)頭滑塊擋住第一通氣口的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例中錐形齒輪組的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1、2所示，一種帶有旋轉(zhuǎn)頭及防止氣體節(jié)流裝置的自解堵清管器，包括管道1、皮碗2、筒形骨架3、氣囊4、氣囊腔5、彈簧固定柱9和彈簧10，所述清管器在管道1內(nèi)，皮碗2環(huán)繞在筒形骨架35外側(cè)，所述氣囊4在氣囊腔5內(nèi)與彈簧10相連，彈簧10固定在彈簧固定柱9上，所述清管器還包括清管模塊、自解堵模塊和防止氣體節(jié)流模塊；

防止氣體節(jié)流模塊防止節(jié)流 步驟如下：

k1：第一電池組113輸出直流電流流入逆變器112；

k2：流出逆變器112的電流為交變電流；

k3：交變電流流入螺旋線圈114，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，鋼管116內(nèi)部產(chǎn)生電渦流；

k4：鋼管116內(nèi)的電渦流加熱鋼管116內(nèi)的氣體；

k5：氣體在鋼管116內(nèi)被加熱，抵消氣體在中心流道111處發(fā)生節(jié)流效應(yīng)產(chǎn)生的溫降，避免液化堵塞中心流道111；

所述逆變器112將第一電池組113輸出的直流電流改變?yōu)榻涣麟娏鳎?/p>

所述螺旋線圈114為銅線圈，可以減少電流的損耗；

所述鋼管116為碳鋼管，碳鋼是一種鐵磁性材料，更容易產(chǎn)生感應(yīng)電流

如圖3、4所示，第1類旋轉(zhuǎn)頭7，包括固定塞711、旋轉(zhuǎn)體712、固定柱713、肋板714、調(diào)速柱715、偏心噴嘴716、噴嘴流道717和未偏心噴嘴718，所述固定塞711安裝在噴嘴流道717外表面被肋板714固定，限制旋轉(zhuǎn)體712徑向運(yùn)動(dòng)，允許其做周向運(yùn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)體712環(huán)繞設(shè)置在噴嘴流道717上，偏心噴嘴716和未偏心噴嘴718通過固定柱713固定在旋轉(zhuǎn)體712內(nèi)部，所述調(diào)速柱715被限制在固定塞711和旋轉(zhuǎn)體712之間；

所述第一類旋轉(zhuǎn)頭7清潔管壁包括以下步驟：

s1：氣體通過分支流道8進(jìn)入噴嘴流道717；

s2：進(jìn)入噴嘴流道717的氣體由偏心噴嘴716噴出，形成高壓射流，同時(shí)產(chǎn)生使旋轉(zhuǎn)體712旋轉(zhuǎn)的扭矩；

s3：旋轉(zhuǎn)體712轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)未偏心噴嘴718轉(zhuǎn)動(dòng)；

s4：進(jìn)入噴嘴流道717的氣體由未偏心噴嘴718噴出，形成高壓射流，一方面清洗管壁1，另一方面抵消由偏心噴嘴716產(chǎn)生的射流反沖力；

s5：旋轉(zhuǎn)體712處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，旋轉(zhuǎn)體712不具有離心力，旋轉(zhuǎn)體712與調(diào)速柱715之間沒有摩擦力；

s6：旋轉(zhuǎn)體712運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生離心力中作用到調(diào)速柱715上，帶動(dòng)調(diào)速柱715一起運(yùn)動(dòng)，由于離心力作用，調(diào)速柱715緊壓在旋轉(zhuǎn)體712上，并隨旋轉(zhuǎn)體712做移動(dòng)和自身轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦力使旋轉(zhuǎn)體712減速，避免旋轉(zhuǎn)體712轉(zhuǎn)動(dòng)速度過大，旋轉(zhuǎn)體712轉(zhuǎn)速趨于勻速，提高清洗效果；

所述偏心噴嘴716與旋轉(zhuǎn)體712軸線偏心設(shè)置；

所述未偏心噴嘴718與旋轉(zhuǎn)體712同軸安裝。

如圖5、6、7、8所示，第2類旋轉(zhuǎn)頭7，包括廢氣出口721、第一通氣口722、第二通氣口723、活塞724、水平傳動(dòng)桿725、主流道726、錐形齒輪組 727、噴嘴728、鉛直傳動(dòng)桿729、曲柄連桿機(jī)構(gòu)730、滑塊731、分氣塊732和旁支流道733，所述第一通氣口722和第二通氣口723在旁支流道733兩側(cè)開通，所述滑塊731通過水平傳動(dòng)桿725與鉛直傳動(dòng)桿729相連，曲柄連桿機(jī)構(gòu)730連接鉛直傳動(dòng)桿729、錐形齒輪組727和活塞724，所述噴嘴728連接主流道726，所述分氣塊732位于噴嘴流道717上，與旁支流道733和主流道726相連，可將氣體分成2部分輸出；

所述第2類旋轉(zhuǎn)頭7清潔管壁包括以下步驟：

h1：氣體通過分支流道8進(jìn)入噴嘴流道717；

h2：進(jìn)入噴嘴流道717的氣體被分氣塊732分成2部分，一部分氣體流進(jìn)旁支流道733，留一部分氣體流進(jìn)主流道726；

h3：進(jìn)入旁支流道733的氣體通過第一通氣口722流入氣腔中，推動(dòng)活塞724向右運(yùn)動(dòng)；

h4：活塞724帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)730運(yùn)動(dòng)，錐形齒輪組727轉(zhuǎn)動(dòng)；

h5：錐形齒輪組727轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)噴嘴728轉(zhuǎn)動(dòng)；

h6：曲柄連桿機(jī)構(gòu)730帶動(dòng)鉛直傳動(dòng)桿729運(yùn)動(dòng)，使水平傳動(dòng)桿725隨之運(yùn)動(dòng)；

h7：水平傳動(dòng)桿725帶動(dòng)滑塊731運(yùn)動(dòng)，使滑塊731擋住第一通氣口722，打開第二通氣口723；

h8：氣體進(jìn)入第二通氣口723，推動(dòng)活塞724向左運(yùn)動(dòng)；

h9：重復(fù)上述H4~H6步驟。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。