本實用新型屬于油氣管道清管及檢測領(lǐng)域，具體涉及一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥。

背景技術(shù)：

據(jù)統(tǒng)計，中國管道里程已經(jīng)超過12萬公里，其中有30%以上的管道運行時間大于10年，存在很大的安全隱患。為保證管道的正常運行，需要定期對管道進行清管和檢測作業(yè)。清管的目的是清掃管道內(nèi)的雜物、積液、積污，提高管道輸送效率，減少摩阻損失，當(dāng)清管與檢測同時進行時，還可獲得管道變形，腐蝕，裂紋等數(shù)據(jù)并對這些管道缺陷進行精確定位，為后期的管道維護提供可靠信息。目前，主流的清管器主要依靠自身對管道內(nèi)輸送介質(zhì)的阻滯作用所形成的壓差來驅(qū)動前進，但由于管道上下游的壓力存在波動，特別是近年建成的大口徑、高壓、高流速長輸天然氣管道，介質(zhì)流速已經(jīng)超過5m/s，瞬間速度可能達到十幾米每秒，使得作業(yè)裝備的運行速度不十分穩(wěn)定,瞬時運行速度可在0～25m/s之間變化。根據(jù) SY/T 5922-2003《天然氣管道運行規(guī)范》8.7.4.1 項規(guī)定，“清管器運行速度一般宜控制在3.5m/s～5m/s?！碑?dāng)管道作業(yè)裝備運行速度超過5m/s時，容易出現(xiàn)信號采集不理想,甚至出現(xiàn)檢測不到信號的現(xiàn)象,無法完成管道檢測任務(wù)，更有甚者,由于內(nèi)檢測器運行速度過快,容易造成對管道及運行設(shè)備的沖擊,造成重大安全事故，損害用戶和企業(yè)的利益。因此調(diào)節(jié)內(nèi)檢測器運行速度使其運行在合理的速度范圍之內(nèi),勢必成為在輸氣管道內(nèi)檢測過程中提高管道檢測精度和降低安全事故風(fēng)險時所面臨的問題。

目前國內(nèi)外主流可調(diào)節(jié)速度的清管器是通過搭載閉環(huán)控制的泄流閥實現(xiàn)實時控速，其原理是調(diào)節(jié)電機驅(qū)動的泄流閥的泄流面積來改變清管器的前后壓差，從而控制清管器的速度。

清管器的泄流閥一般采用轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)閥動葉片和轉(zhuǎn)閥靜葉片組成，這種結(jié)構(gòu)存在許多問題：一、當(dāng)轉(zhuǎn)閥閥體受到?jīng)_擊變形時，葉片間容易發(fā)生干涉，使轉(zhuǎn)閥卡住，無法調(diào)節(jié)清管器的運行速度；二、為滿足轉(zhuǎn)閥操作扭矩的需求，清管器需要配置大功率電機，攜帶大容量電池，這將占用清管器的內(nèi)部空間，減小泄流通道面積，影響速度的可調(diào)性；三、轉(zhuǎn)閥一般安裝在清管器的端部，增加了清管器的長度，降低了清管器的彎道通過性；四、轉(zhuǎn)閥靜葉片后端流體的流動狀態(tài)存在突變，使清管器局部繞流損失增大，同時局部繞流還會引發(fā)清管器的整體振動，這不僅增大了管道輸運過程中的能量損耗，也影響到設(shè)備的正常運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是：針對現(xiàn)有可調(diào)速清管器泄的流面積小、體積大、操作力矩大的問題，提出一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥，轉(zhuǎn)閥運行時旁通流量比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)閥大，能快速地控制清管器的運行速度、減小轉(zhuǎn)閥的卡堵，使清管器運行平穩(wěn)，提高清管效率。

本實用新型所提供的一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥的技術(shù)方案是：一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥，由骨架、驅(qū)動皮碗、支撐皮碗、控速轉(zhuǎn)閥、里程輪系統(tǒng)組成，一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥前端安裝有防撞支架和控速轉(zhuǎn)閥，尾部安裝有內(nèi)骨架，內(nèi)骨架后端周向安裝有三組里程輪，控速轉(zhuǎn)閥采用兩組轉(zhuǎn)動葉片和一組固定葉片的組合方式，利用單個電機進行驅(qū)動。

所述一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥的骨架由外骨架和內(nèi)骨架組成，外骨架前端和后端焊接有安裝架，用于安裝驅(qū)動皮碗、支撐皮碗、控速轉(zhuǎn)閥和防撞支架等結(jié)構(gòu)，內(nèi)骨架是一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥的內(nèi)結(jié)構(gòu)件，由加強筋支撐固定在清管器內(nèi)部，形成懸空的支架，為電器密封倉提供支點，內(nèi)骨架整體處于清管器泄流通道內(nèi)部，減小了清管器的長度。

所述一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥的控速轉(zhuǎn)閥安裝在外骨架前端，由轉(zhuǎn)閥安裝支架、電機密封倉、電機、轉(zhuǎn)閥固定葉片、轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片、傳動齒輪、主軸等組成；轉(zhuǎn)閥安裝支架用螺栓固定到轉(zhuǎn)閥固定葉片的基座上，其上安裝有電機安裝板和電機密封倉；電機密封倉前端安裝有密封端蓋，用螺栓連接固定；電機安裝板正面安裝有電機，反面安裝固定架，并為傳動齒輪（Ⅰ）提供軸向定位；電機的前端安裝有傳動齒輪（Ⅱ），傳動齒輪（Ⅱ）與傳動齒輪（Ⅰ）相互嚙合且兩者齒輪參數(shù)相同，可以同步轉(zhuǎn)動；傳動齒輪（Ⅱ）與扇形齒輪（Ⅰ）相互嚙合，扇形齒輪（Ⅰ）與主軸固定連接，主軸的另一端通過平鍵連接到轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅰ），由螺栓鎖定，轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅰ）可以在傳動齒輪（Ⅱ）的帶動下轉(zhuǎn)動；傳動齒輪（Ⅰ）與扇形齒輪（Ⅱ）相互嚙合，扇形齒輪（Ⅱ）與轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）固定連接，轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）可以在傳動齒輪（Ⅰ）的帶動下轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向與轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）相反；主軸是控速轉(zhuǎn)閥的主要傳動件，主軸前端和后端均安裝有滾動軸承，由軸承端蓋定位，前端滾動軸承的外圈與轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）中心的內(nèi)孔形成過盈配合，后端滾動軸承的外圈與轉(zhuǎn)閥固定葉片中心凸臺的內(nèi)孔形成過盈配合；控速轉(zhuǎn)閥整體采用兩組轉(zhuǎn)動葉片和一組固定葉片的組合方式，兩組轉(zhuǎn)動葉片可以在電機的帶動下合攏或打開，從而調(diào)節(jié)清管器泄流通道的泄流面積，實現(xiàn)清管器控速的目的。

使用本實用新型的一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥運行時，清管器的里程輪系統(tǒng)測定清管器的實時運行速度后將信息傳導(dǎo)給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對比清管器實時運行速度與預(yù)定速度后發(fā)出控制指令；當(dāng)清管器運行速度低于預(yù)定速度下限時，控制系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片關(guān)閉，具體操作流程是：控制系統(tǒng)發(fā)出指令使電機做順時針旋轉(zhuǎn)，帶動轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅰ）和轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）合攏，減小泄流通道內(nèi)的泄流量，使清管器加速；當(dāng)清管器運行速度超過預(yù)定速度上限時，控制系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片打開，具體操作流程是：控制系統(tǒng)發(fā)出指令使電機做逆時針旋轉(zhuǎn)，帶動轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅰ）和轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）打開，增大泄流通道內(nèi)的泄流量，使清管器減速；當(dāng)清管器運行速度介于預(yù)定速度范圍內(nèi)時，轉(zhuǎn)閥開度不變，此時控制系統(tǒng)不發(fā)出信號，清管器保持現(xiàn)有速度。

本實用新型提供的一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥在傳統(tǒng)清管器的基礎(chǔ)上增加了控速轉(zhuǎn)閥，并且采用兩組轉(zhuǎn)動葉片和一組固定葉片的組合方式，使轉(zhuǎn)閥控制機構(gòu)的體積大大減小，增加了清管器控速轉(zhuǎn)閥的泄流面積，使清管器在大口徑、高壓長輸天然氣管道中的速度可控性大大提高；全開狀態(tài)下，轉(zhuǎn)閥葉片后端流體通道的直線性更好，使清管器局部繞流損失減小，抑制了清管器的整體振動，使清管器的清管過程更加高效、安全。

附圖說明

圖 1 為本實用新型一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥正視圖。

圖 2 為本實用新型控速轉(zhuǎn)閥三維爆炸視圖。

圖 3 為本實用新型控速轉(zhuǎn)閥傳動部分三維爆炸視圖。

圖 4 為本實用新型一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥三維視圖。

圖 5 為本實用新型控速轉(zhuǎn)閥泄流通道完全關(guān)閉狀態(tài)視圖。

圖 6 為本實用新型控速轉(zhuǎn)閥泄流通道部分打開狀態(tài)視圖。

圖 7 為本實用新型控速轉(zhuǎn)閥泄流通道完全打開狀態(tài)視圖。

其中 1- 防撞支架； 2- 轉(zhuǎn)閥安裝支架；3- 螺栓；4- 轉(zhuǎn)閥固定葉片；5- 前支撐皮碗 ；6- 前隔板；7- 前驅(qū)動皮碗 ； 8- 外骨架；9- 螺栓；10- 后支撐皮碗；11- 后隔板 ；12- 后驅(qū)動皮碗；13-內(nèi)骨架 ；14- 里程輪系統(tǒng)；15- 密封端蓋；16-電機；17-電機密封倉；18- 滾動軸承；19-主軸；20- 轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅰ）；21- 螺母；22- 螺栓；23- 螺栓；24- 螺栓；25-轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）；26- 軸承端蓋（Ⅰ）；27-軸承端蓋（Ⅱ）；28-螺栓；29- 傳動齒輪（Ⅰ）；30- 電機安裝板；31- 螺栓 ；32-傳動齒輪（Ⅱ）；33- 螺栓；34- 螺釘；35-扇形齒輪（Ⅰ）；36- 螺栓；37-軸承端蓋（Ⅲ）；38-滾動軸承；39- 螺栓；40-扇形齒輪（Ⅱ）；41- 螺栓 ；42- 固定架。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明，但本實用新型并不局限于此實施例。

實施例：以本例來說明本實用新型的具體實施方式并對本實用新型作進一步的說明。本例是φ813mm一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥及其控速轉(zhuǎn)閥，其構(gòu)成如圖1和圖4所示。清管器主要部件有外骨架8、內(nèi)骨架13、驅(qū)動皮碗、支撐皮碗、控速轉(zhuǎn)閥、里程輪系統(tǒng)14。外骨架8外周前端從前到后依次安裝有轉(zhuǎn)閥固定葉片4、前支撐皮碗5、前隔板6、前驅(qū)動皮碗7，由圓周布置的12顆M20×200mm的螺栓3與螺母連接固定到外骨架8前端的法蘭上；外骨架8外周后端從前到后依次安裝有后支撐皮碗10、后隔板11、后驅(qū)動皮碗12、內(nèi)骨架13，由圓周布置的12顆M20×200mm的螺栓9與螺母連接固定到外骨架8后端的法蘭上；在內(nèi)骨架13后端周向安裝有三組里程輪，共同構(gòu)成了里程輪系統(tǒng)14。

如圖1外骨架8：總長1000mm，內(nèi)徑430mm，外徑470mm；前后焊接有安裝架，安裝架直徑600mm，寬20mm，安裝架圓周方向上打有12個φ22mm通孔。

如圖1-圖4控速轉(zhuǎn)閥：控速轉(zhuǎn)閥由轉(zhuǎn)閥安裝支架2、轉(zhuǎn)閥固定葉片4、轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅰ）20、轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）25、電機密封倉17、電機16、傳動齒輪29、主軸19等組成；轉(zhuǎn)閥安裝支架2：長85mm，內(nèi)徑430mm，兩端焊接有法蘭，中間由4根加強筋連接到內(nèi)部安裝筒；轉(zhuǎn)閥安裝支架2的前端法蘭周向開有12個M12螺紋孔，用于安裝防撞支架1；轉(zhuǎn)閥安裝支架2的后端法蘭周向開有12個φ14mm通孔，用于安裝M12螺栓24，使轉(zhuǎn)閥安裝支架2與轉(zhuǎn)閥固定葉片4連接固定；轉(zhuǎn)閥安裝支架2的內(nèi)部安裝筒周向開有12個M5螺紋孔，用于安裝電機密封倉17和電機安裝板30。

如圖1-圖3轉(zhuǎn)閥固定葉片4：外徑650mm，厚36mm，周向開有12個φ22mm通孔和12個M12螺紋孔，同時周向還均勻開有4個夾角為60度的扇形孔，扇形孔是轉(zhuǎn)閥的主要泄流通道；轉(zhuǎn)閥固定葉片4的中心部位加工有對稱凸臺，凸臺中心加工有直徑為52mm的通孔，用于安裝滾動軸承18，凸臺兩端分別安裝軸承端蓋（Ⅰ）26和軸承端蓋（Ⅱ）27。

如圖1-圖3轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅰ）20和轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）25：兩組轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片周向均安裝有4張葉片，每張葉片的左端面用螺釘固定有磁性密封條，當(dāng)轉(zhuǎn)閥處于完全關(guān)閉狀態(tài)時（圖5）磁性密封條相互貼合，可以保證密封效果；轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅰ）20中心連接到主軸19上，端面由螺母21與主軸19鎖緊；轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）25中心安裝有滾動軸承38，端面固定有扇形齒輪（Ⅱ）40，由螺栓33固定，扇形齒輪（Ⅱ）40與傳動齒輪（Ⅰ）29相互嚙合；主軸19分別與滾動軸承18和滾動軸承38形成過盈配合，主軸19前端面連接扇形齒輪（Ⅰ）35，由螺釘34鎖定，扇形齒輪（Ⅰ）35與傳動齒輪（Ⅱ）32相互嚙合；傳動齒輪（Ⅰ）29由固定架42固定到電機安裝板30上，電機安裝板30的另一端安裝電機16，電機16的前端安裝傳動齒輪（Ⅱ）32，傳動齒輪（Ⅱ）32與傳動齒輪（Ⅰ）29相互嚙合。

當(dāng)清管器需要調(diào)節(jié)運行速度時，控制系統(tǒng)發(fā)出指令使電機16運轉(zhuǎn)，傳動齒輪（Ⅱ）32帶動傳動齒輪（Ⅰ）29和扇形齒輪（Ⅰ）35轉(zhuǎn)動，最終使轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅰ）20和轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動葉片（Ⅱ）25合攏或打開，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)閥的泄流量，達到清管器控速的目的。

上述實施例證明，一種可調(diào)速清管器及其控速轉(zhuǎn)閥提供的控速轉(zhuǎn)閥能減小轉(zhuǎn)閥控制機構(gòu)的體積，增加清管器的泄流面積，使清管器在大口徑、高壓長輸天然氣管道中的速度可控性大大提高；全開狀態(tài)下，轉(zhuǎn)閥葉片后端流體通道的直線性更好，清管器局部繞流損失減小，抑制了清管器的整體振動，使清管器的運行過程更加平穩(wěn)。