本發(fā)明涉及一種具有逐級(jí)調(diào)速及防止液體回流功能的清管器，屬于管道作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

管道的輸送效率和使用壽命很大程度上取決于管道內(nèi)壁清潔狀況。由于長(zhǎng)距離管道的長(zhǎng)時(shí)間服役，管道內(nèi)會(huì)出現(xiàn)不同程度的結(jié)垢，污垢可能會(huì)腐蝕管壁、影響管道輸送介質(zhì)效率、對(duì)管道進(jìn)行沖擊、導(dǎo)致管輸壓力和流量大幅波動(dòng)，因此需要進(jìn)行清管作業(yè)。

常規(guī)旁通清管器通過(guò)固定旁通孔旁通泄流，達(dá)到降低清管器前后壓差的目的，該類型清管器不足在于旁通孔的開閉只能在發(fā)球前設(shè)定，不能在運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)，預(yù)先打開過(guò)多的旁通孔可能導(dǎo)致清管器運(yùn)行速度過(guò)慢，造成清管器走走停停，易使管道內(nèi)的水等雜質(zhì)回流，甚至卡球，影響管道的正常輸送；預(yù)先打開過(guò)少的旁通孔不能達(dá)到有效降低清管器速度的目的，球速過(guò)塊，易使管道產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)清管器造成較大的磨損，損壞線路設(shè)施，清管效果不佳，同時(shí)當(dāng)清管器爬坡時(shí)，液體下游壓力大于上游，液體會(huì)回流清管器，降低清管效率，影響清管器正常工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的：為了克服常規(guī)清管器清管器運(yùn)行過(guò)程旁通閥無(wú)法控制和可能發(fā)生液體回流的不足，提供了一種具有逐級(jí)調(diào)速及防止液體回流功能的清管器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種具有逐級(jí)調(diào)速及防止液體回流功能的清管器，包括管道、皮碗和筒形骨架，所述清管器設(shè)置在管道內(nèi)，皮碗環(huán)繞在筒形骨架外側(cè)，其特征在于，所述清管器還包括逐級(jí)調(diào)速模塊和防止液體回流模塊；

逐級(jí)調(diào)速模塊包括泄流系統(tǒng)、旁通系統(tǒng)和摩擦系統(tǒng)，所述泄流系統(tǒng)包括泄流閥、可轉(zhuǎn)軸和繞軸彈簧，泄流閥和繞軸彈簧由固定銷分別固定在可轉(zhuǎn)軸上，泄流閥在泄流閥腔室內(nèi)，可轉(zhuǎn)軸被支撐軸固定，繞軸彈簧一端連接鋼絲繩，在鋼絲繩通道內(nèi)的鋼絲繩通過(guò)定滑輪與旁通閥相連；

所述旁通系統(tǒng)包括旁通閥和彈簧，旁通閥安裝在彈簧軸上，被定位塊和彈簧限定在旁通閥腔室內(nèi)，旁通閥腔室內(nèi)設(shè)有弧形面，弧形面包括弧形面底端和弧形面頂端，彈簧兩端分別固定在彈簧軸上，彈簧軸由固定塊和固定軸固定；

所述摩擦系統(tǒng)包括葉輪、直流發(fā)電機(jī)、電磁鐵、永久性強(qiáng)磁鐵、摩擦塊和電線，所述葉輪和直流發(fā)電機(jī)相連，直流發(fā)電機(jī)通過(guò)電線與電磁鐵相連，電線設(shè)置在電線通道內(nèi)，摩擦塊安裝在永久性強(qiáng)磁鐵上；

防止液體回流模塊包括防回流球、泄流通道副道、旁通流道副道、第一阻擋塊和第二阻擋塊，泄流通道副道、旁通流道副道分別和泄流通道、旁通流道相連，在泄流通道和旁通流道上安裝第一阻擋塊和第二阻擋塊，防回流球第一阻擋塊和第二阻擋塊之間。

進(jìn)一步的，所述電磁鐵包括鐵芯和繞在鐵芯上線圈，從清管器頭部向尾部看，線圈是順時(shí)針纏繞在鐵芯上。

進(jìn)一步的，所述摩擦塊材質(zhì)為高分子復(fù)合材料，數(shù)量4～8個(gè)，每個(gè)摩擦塊與管道接觸面積為50～100cm²，每個(gè)摩擦塊提供摩擦力0～1000N。

進(jìn)一步的，所述彈簧可以根據(jù)對(duì)清管器在管道內(nèi)運(yùn)行速度的不同要求替換成不同的彈簧，系列彈簧的線徑為5～15mm。

進(jìn)一步的，所述泄流閥包括泄流閥底板和泄流孔，提供所述清管器旁通比0～4％。

進(jìn)一步的，所述旁通閥材質(zhì)為聚氨酯泡沫，球形，將所述清管器旁通比提升至4％～10％。

所述裝置采用的調(diào)節(jié)速度的方法：

(a)一級(jí)調(diào)速階段：在發(fā)球階段，清管器前面沒(méi)有液塞，上下游壓差小于泄流壓力，旁通閥、泄流閥完全關(guān)閉，防回流球在第一阻擋塊處，液體不能流經(jīng)清管器，上游壓力增加，使清管器速度增加，縮短發(fā)球時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一級(jí)調(diào)速；

(b)二級(jí)調(diào)速階段：清管器在管道內(nèi)運(yùn)行，液塞在其前方堆積，上下游壓差增加至大于泄流壓力、小于旁通壓力，旁通閥關(guān)閉，泄流閥轉(zhuǎn)動(dòng)，清管器旁通比增加，上下游壓差降低，速度降低，實(shí)現(xiàn)二級(jí)調(diào)速；

(c)三級(jí)調(diào)速階段：清管器在管道內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行，前方的液塞長(zhǎng)度增加，上下游壓差增加至大于旁通壓力，旁通閥逐級(jí)打開，清管器旁通比增加，上下游壓差降低，速度降低，實(shí)現(xiàn)三級(jí)調(diào)速；

(d)四級(jí)調(diào)速階段：清管器在長(zhǎng)距離管道內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，前方的液塞長(zhǎng)度一直增加，上下游壓差連續(xù)升高，旁通閥打開，液體流過(guò)旁通閥，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁鐵產(chǎn)生磁性，推動(dòng)永久性強(qiáng)磁鐵和摩擦塊，摩擦力變大，清管器速度降低，實(shí)現(xiàn)四級(jí)調(diào)速。

該發(fā)明的有益效果：

1、由于旁通閥、泄流閥可以根據(jù)清管器上下游液體壓力自主調(diào)節(jié)開度，因此可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工況下清管器速度的調(diào)節(jié)。

2、由于防回流球安裝在泄流通道和旁通流道內(nèi)，因此可避免液體回流。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意框圖。

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)施例中清管器上下游壓力小于最小泄流壓力工況下，防回流球所在位置的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中清管器上下游壓力大于最小泄流壓力工況下，防回流球所在位置的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中旁通閥完全關(guān)閉時(shí)的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中旁通閥局部打開時(shí)的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中旁通閥完全打開時(shí)的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例中泄流閥的示意圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例中逐級(jí)調(diào)節(jié)清管器速度的模塊示意圖。

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(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明一種具有逐級(jí)調(diào)速及防止液體回流功能的清管器，包括管道1、皮碗2和筒形骨架35，所述清管器設(shè)置在管道1內(nèi)，皮碗2環(huán)繞在筒形骨架35外側(cè)，其特征在于，所述清管器還包括逐級(jí)調(diào)速模塊和防止液體回流模塊；

逐級(jí)調(diào)速模塊包括泄流系統(tǒng)、旁通系統(tǒng)和摩擦系統(tǒng)，所述泄流系統(tǒng)包括泄流閥25、可轉(zhuǎn)軸26和繞軸彈簧15，泄流閥25和繞軸彈簧15由固定銷27分別固定在可轉(zhuǎn)軸26上，泄流閥25在泄流閥腔室22內(nèi)，可轉(zhuǎn)軸26被支撐軸14固定，繞軸彈簧15一端連接鋼絲繩9，在鋼絲繩通道4內(nèi)的鋼絲繩9通過(guò)定滑輪3與旁通閥5相連；

所述摩擦系統(tǒng)包括葉輪18、直流發(fā)電機(jī)17、電磁鐵10、永久性強(qiáng)磁鐵33、摩擦塊34和電線7，所述葉輪18和直流發(fā)電機(jī)17相連，直流發(fā)電機(jī)17通過(guò)電線7與電磁鐵10相連，電線7設(shè)置在電線通道8內(nèi)，摩擦塊34安裝在永久性強(qiáng)磁鐵33上；

上述電磁鐵10包括鐵芯和繞在鐵芯上線圈，本實(shí)施例的線圈順時(shí)針纏繞在鐵芯上(從清管器頭部向尾部看)，線圈逆時(shí)針纏繞在鐵芯上時(shí)，只需將永久性強(qiáng)磁鐵33的N、S極對(duì)調(diào)位置，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

上述彈簧31可以根據(jù)對(duì)清管器在管道內(nèi)運(yùn)行速度的不同要求替換成不同的彈簧，本實(shí)施例采用彈簧的線徑為10mm。

如圖2所示，摩擦塊34材質(zhì)為高分子復(fù)合材料，本實(shí)施例采用摩擦塊34的數(shù)量是4個(gè)，每個(gè)摩擦塊34與管道1接觸面積為100cm²，每個(gè)摩擦塊34提供摩擦力范圍0～1000N。

如圖3、圖4所示，防止液體回流模塊包括防回流球21、泄流通道副道19、旁通流道副道20、第一阻擋塊23和第二阻擋塊24，泄流通道副道19、旁通流道副道20分別和泄流通道28、旁通流道16相連，在泄流通道28和旁通流道16上安裝第一阻擋塊23和第二阻擋塊24，當(dāng)清管器上游壓力大于下游時(shí)，防回流球21在第一阻擋塊23處，液體可以通過(guò)清管器，當(dāng)清管器上游壓力小于下游時(shí)，防回流球21在第二阻擋塊24處，防止液體回流。

如圖5、圖6和圖7所示，所述旁通系統(tǒng)包括旁通閥5和彈簧31，所述旁通閥5安裝在彈簧軸6上，被定位塊11和彈簧31限定在旁通閥腔室30內(nèi)，旁通閥腔室30內(nèi)設(shè)有弧形面，弧形面包括弧形面底端32和弧形面頂端12，彈簧31兩端分別固定在彈簧軸6上，彈簧軸6由固定塊29和固定軸13固定，

上述旁通閥5材質(zhì)為聚氨酯泡沫，球形，提供清管器旁通比4％～10％。

如圖8所示，所述泄流閥25包括泄流閥底板36和泄流孔37，提供清管器旁通比0～4％。

如圖9所示，本實(shí)施例采用的調(diào)節(jié)速度的方法：

(a)一級(jí)調(diào)速階段：在發(fā)球階段，清管器前面沒(méi)有液塞，上下游壓差小于泄流壓力，旁通閥5、泄流閥25完全關(guān)閉，防回流球21在第一阻擋塊處23，液體不能流經(jīng)清管器，上游壓力增加，使清管器速度增加，縮短發(fā)球時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一級(jí)調(diào)速；

(b)二級(jí)調(diào)速階段：清管器在管道內(nèi)運(yùn)行，液塞在其前方堆積，上下游壓差增加至大于泄流壓力、小于旁通壓力，旁通閥5關(guān)閉，泄流閥25轉(zhuǎn)動(dòng)，清管器旁通比增加，上下游壓差降低，速度降低，實(shí)現(xiàn)二級(jí)調(diào)速；

(c)三級(jí)調(diào)速階段：清管器在管道內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行，前方的液塞長(zhǎng)度增加，上下游壓差增加至大于旁通壓力，旁通閥5逐級(jí)打開，清管器旁通比增加，上下游壓差降低，速度降低，實(shí)現(xiàn)三級(jí)調(diào)速；

(d)四級(jí)調(diào)速階段：清管器在長(zhǎng)距離管道內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，前方的液塞長(zhǎng)度一直增加，上下游壓差連續(xù)升高，旁通閥5打開，液體流過(guò)旁通閥5，推動(dòng)葉輪18轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁鐵10產(chǎn)生磁性，推動(dòng)永久性強(qiáng)磁鐵33和摩擦塊34，摩擦力變大，清管器速度降低，實(shí)現(xiàn)四級(jí)調(diào)速。

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(lái)說(shuō)，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。