大口径管道快速收发球装置的制作方法

1.本发明涉及油气管道内检测技术领域，特别涉及一种通用于油、气、水等介质的长距离输送管道检测的大口径管道快速收发球装置。


背景技术：

2.对在役油气管道进行检测作业开始前、检测作业结束后，需要专用装置将检测器放入管道或从管道中取出。通常小口径管道使用吊车即可。随着当前大口径油气管道的迅速发展，在对32～56英寸等大口径管道实施检测作业时，常规吊车操作复杂、效率低，且安全性能无法保证，已不能满足需求，给大口径管道的检测作业带来不便与困难。
3.目前的收发球装置，自身体积过大，搬运不便；使用过程中检测器前、后节易出现摆动情况，为收发球作业带来危险；需要运用水、电力等能源，使用条件受限。因此，急需开发新一代大口径管道快速收发球装置，以提高设备的机动性和作业效率，满足作业要求。同时，减少对现场地面环境的影响，降低劳动强度，规避安全隐患，填补国内技术空白。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种满足当前大口径管道在检测作业开始前、检测作业结束后，管道检测器的收发流程需求的大口径管道快速收发球装置。
5.为此，本发明技术方案如下：
6.一种大口径管道快速收发球装置，包括设置在一可升降底座上的推拉机构、过渡连接机构、附加顶杆组和外置液压动力装置；其中，
7.推拉机构包括推拉托盘、滚轮组、液压动力驱动机构和顶杆装置；推拉托盘上设有用于推动检测器移动至管道内的第一弧形通槽，且第一弧形通槽的弧度与检测器的底面弧度相匹配；滚轮组由若干对能够与加强梁相嵌合的工字形滚轮构成，且其自前向后间隔安装在推拉托盘两侧并可转动地固定在推拉托盘上；液压动力驱动机构包括多个链轮组、两条环形链条和一台双驱动轴液压电机；多个链轮组沿推拉托盘的长度方向自前向后间隔设置；其中，位于最后端的链轮组由两个链轮构成，二者对称并竖向设置在推拉托盘两侧，双驱动轴液压电机的两根驱动轴分别固定在两个链轮的中心孔内；其余链轮组均由两个链轮、两个滚珠轴承和两根固定轴构成，两个链轮对称并竖向设置在推拉托盘两侧，并通过内嵌在中心孔内的轴承及固定在轴承中心孔的固定轴可转动地设置在推拉托盘上；两条环形链条分别与其位于同侧的全部链轮相连接，形成两组同步链传动装置；顶杆装置水平且垂直于环形链条的方式设置，并通过夹具将其两端固定在两条环形链条上；顶杆装置的前端端面为竖向平面；
8.过渡连接机构由舌板和过渡连接盘构成；过渡连接盘水平设置并固定在推拉托盘前端，其上开设有第二弧形通槽，第二弧形通槽与第一弧形通槽的圆弧半径相同且槽底齐平，形成一条相连通的弧形通道；舌板为一块自后向前板体厚度逐渐减小、板体弧长逐渐缩短的弧形板，且弧形板的圆弧半径与第二弧形通槽的圆弧半径相同，且以槽底齐平的方式
水平设置并固定在过渡连接盘前端。
9.附加顶杆组由若干根具有相同规格的顶杆构成，每根顶杆前连接法兰、杆体和后连接法兰依次连接形成；
10.外置液压动力装置通过液压油管与双输出轴低速液压马达相连接。
11.进一步地，可升降底座由支撑底座和升降支撑架构成；其中，
12.支撑底座由两个支撑支座构成；四根支撑竖管沿周向均匀排布，四根支撑横管一一对应地分别设置在每相邻两根支撑竖管之间，且其两端分别固定在两根支撑竖管的中部，使四根支撑横管构成一个矩形支架；在每根支撑竖管上部等间距地开设有若干个长椭圆形通孔；
13.升降支撑架由两个支撑支架和两个支撑横梁构成；每个支撑支架包括四根支撑竖杆和四根支撑横杆；四根支撑竖杆沿周向均匀排布，四根支撑横杆一一对应地分别设置在每相邻两根支撑竖杆之间，且其两端分别固定在两根支撑竖杆的顶端侧壁上，使四根支撑横杆构成一个矩形；在每根支撑竖杆下部等间距地开设有若干个螺纹孔；每个支撑横梁包括两根加强梁和五根加强筋，两根加强梁水平且呈上、下间隔设置，五根加强筋竖直设置在两根加强梁之间，且每根加强筋两端分别焊接固定在两根加强梁上；两个支撑横梁对称设置在两个支撑支架之间，每个支撑横梁的两根加强梁端部焊接固定位于邻侧的支撑支架的支撑竖杆上部；
14.两个支撑支架的各个支撑竖杆能够一一对应地分别插装在两个支撑支座的各个支撑竖管内，并通过螺栓高度可调地固定为一个整体。
15.进一步地，推拉托盘由底板、两侧侧板和背板构成；具体地，底板为一块水平设置的矩形长板，且在其顶面上沿其长边方向居中开设有一条径向截面为扇形的第一弧形通槽；两侧侧板沿底板的长边方向竖直设置并对称固定在底板的两侧长边边沿处，且在推拉托盘的两块侧板上分别自顶面向下开设有用于装配链轮组的凹槽；背板竖直设置并固定在底板后端的短边侧壁处，以封闭推拉托盘的后端开口处。
16.进一步地，附加顶杆组由四根长度为1.5m顶杆构成
17.进一步地，舌板、过渡连接盘以及推拉托盘均采用非导磁金属材料制成。
18.进一步地，非导磁金属材料为不锈钢。
19.与现有技术相比，该大口径管道快速收发球装置具有结构紧凑、质量轻、作业载荷大、运动平稳可靠、操作方便、安全防爆、易于安装等特点，采用可移动托盘、双环链同步传动及组合式顶杆的结构设计实现对管道检测器的升降锁定、人工滑移、液压推进与轴向牵引等项发球和收球作业功能；同时还通过规格可替换的过渡连接盘的设计满足多种管道检测器结构长度变化的不同要求，实现多尺寸大口径检测器的快速便捷收发，不仅降低生产成本，且操作简单便捷，极大提高了现场工作效率。
附图说明
20.图1为本发明的大口径管道快速收发球装置的结构示意图；
21.图2为本发明的大口径管道快速收发球装置的支撑底座与升降支撑架连接为一个整体的侧视图；
22.图3为本发明的大口径管道快速收发球装置的推拉机构和过渡连接机构的侧视
图；
23.图4为本发明的大口径管道快速收发球装置的推拉机构的前视图；
24.图5为本发明的大口径管道快速收发球装置的舌板的结构示意图；
25.图6为本发明的大口径管道快速收发球装置的顶杆的结构示意图；
26.图7为本发明的大口径管道快速收发球装置的滚轮的结构示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
28.如图1所示，该大口径管道快速收发球装置包括支撑底座10、升降支撑架20、推拉机构30、过渡连接机构40、附加顶杆组50和外置液压动力装置60；其中，
29.如图2所示，支撑底座10由两个支撑支座构成；具体地，
30.每个支撑支座包括四根支撑竖管101和四根支撑横管102；四根支撑竖管101沿周向均匀排布，四根支撑横管102一一对应地分别设置在每相邻两根支撑竖管101之间，且其两端分别焊接固定在两根支撑竖管101的中部，使四根支撑横管102构成一个矩形支架；在每根支撑竖管101上部等间距地开设有若干个长椭圆形通孔1011；
31.如图2和图4所示，升降支撑架20由两个支撑支架和两个支撑横梁构成；具体地，
32.每个支撑支架包括四根支撑竖杆201和四根支撑横杆202；四根支撑竖杆201沿周向均匀排布，四根支撑横杆202一一对应地分别设置在每相邻两根支撑竖杆201之间，且其两端分别焊接固定在两根支撑竖杆201的顶端侧壁上，使四根支撑横杆202构成一个矩形；在每根支撑竖杆201下部等间距地开设有若干个螺纹孔2011；
33.每个支撑横梁包括两根加强梁203和五根加强筋204，两根加强梁203水平且呈上、下间隔设置，五根加强筋204竖直设置在两根加强梁203之间，且每根加强筋204两端分别焊接固定在两根加强梁203上；两个支撑横梁对称设置在两个支撑支架之间，每个支撑横梁的两根加强梁203端部焊接固定位于邻侧的支撑支架的支撑竖杆201上部；
34.其中，支撑横杆202的长度与支撑横管102的长度一致，使两个支撑支架的各个支撑竖杆201能够一一对应地分别插装在两个支撑支座的各个支撑竖管101内，并通过分别安装在每两根套装的支撑竖杆201和支撑竖管101上相对应的螺纹孔2011和长椭圆形通孔1011内的螺栓，使二者连接固定为一个整体，且上、下高度可调。
35.如图1、图4和图5所示，推拉机构30包括推拉托盘301、滚轮组302、液压动力驱动机构303和顶杆装置304；其中，
36.推拉托盘301由底板、两侧侧板和背板构成；具体地，底板为一块水平设置的矩形长板，且在其顶面上沿其长边方向居中开设有一条径向截面为扇形的第一弧形通槽3011；两侧侧板沿底板的长边方向竖直设置并对称固定在底板的两侧长边边沿处，且在推拉托盘301的两块侧板上分别自顶面向下开设有一凹槽；背板竖直设置并固定在底板后端的短边侧壁处，以封闭推拉托盘301的后端开口处；该推拉托盘301的结构有利于防尘，其前端作为收/发球端；
37.滚轮组302由四对与加强梁203相匹配的滚轮构成，且其自前向后间隔安装在推拉托盘301两侧；具体地，如图7所示，每对滚轮由两个工字形滚轮构成，其对称设置在推拉托
盘301两侧，并通过连接件可转动地固定在推拉托盘301上；工字形滚轮两侧轮盘之间的间距略大于加强梁203的宽度，使各滚轮均能与位于同侧的加强梁203相嵌合，实现推拉托盘301以位于两个支撑横梁上方的加强梁203为轨道沿其长度方向往复运动；
38.液压动力驱动机构303包括第一链轮组3031、第二链轮组3032、第三链轮组3033、两条环形链条3034和一台双驱动轴液压电机3035；具体地，
39.三个链轮组沿推拉托盘301的长度方向自前向后间隔设置；其中，第一链轮组3031和第二链轮组3032均由两个链轮、两个滚珠轴承和两根固定轴构成，两个链轮对称设置并内嵌在两块侧板的凹槽内，两个滚珠轴承分别固定在两个链轮的中心孔内；两根固定轴分别穿装并固定在两个滚珠轴承的内轴承孔内，且每根固定轴的两端固定在同侧侧板上，使两个链轮可转动地固定在侧板的凹槽内；第三链轮组3033由两个链轮构成，两个链轮对称设置并内嵌在两块侧板的凹槽内；
40.双输出轴低速液压马达3035以其双驱动轴的轴线垂直于推拉托盘301侧板的方式固定在第三链轮组3033处，其两根驱动轴分别穿过邻侧的侧板并固定在链轮的中心孔内，以驱动第三链轮组3033同步转动，双输出轴低速液压马达3035的液压油管自推拉托盘301的背板上开设的通孔穿出，并与设置在邻侧的液压动力装置60的出液端连接并形成连通，实现油路连通，以为顶杆装置304提供动能。操作简便快捷，连接可靠，避免错接，且有较好的防尘效果；
41.两条环形链条3034分别与第一链轮组3031、第二链轮组3032和第三链轮组3033内位于同侧的链轮配合装配，形成两组呈对称设置且同步的链传动装置；
42.顶杆装置304水平且垂直于环形链条的方式设置，并通过夹具将其两端固定在两条环形链条3032上；顶杆装置304的前端端面为竖向平面；使用时，将长度合适的顶杆的后端抵在顶杆装置304的前端端面上、前端抵在检测仪器的尾端，以实现通过链条转动驱动顶杆将检测仪器推入发球管或拉出发球管；
43.过渡连接机构40由舌板401和过渡连接盘402构成；其中，
44.过渡连接盘402为一块顶面上居中开设有一条径向截面为扇形的第二弧形通槽，该第二弧形通槽与第一弧形通槽3011的尺寸一致；过渡连接盘402以其第二弧形通槽的轴向中心线与第一弧形通槽3011的轴向中心线重合的方式焊接固定在推拉托盘301的前端，
45.如图5所示，舌板401为一块自后向前板体厚度逐渐减小、板体弧长逐渐缩短的弧形板，且弧形板的圆弧半径与第二弧形通槽的圆弧半径相同，且以槽底齐平的方式水平设置并固定在过渡连接盘402前端；使用时，舌板401用于插入至被检管道内；
46.其中，第一弧形通槽3011和第二弧形通槽的凹面弧形角度与检测器的外轮廓相适应，以将检测器平稳的推入发球管内指定深度处；舌板401、过渡连接盘402以及推拉托盘301均为非导磁金属材料，如不锈钢，以避免与检测器发生磁吸现象，若发生磁吸现象将为收发球来带困难。
47.作为本实施例的一个优选技术方案，推拉托盘301与过渡连接机构40备有多种尺寸规格，以满足尺寸为32～56英寸范围内不同直径的管道的需求；
48.附加顶杆组50由四根长度为1.5m顶杆构成；如图6所示，每根顶杆前连接法兰、杆体和后连接法兰依次连接形成；使用时，依据实际情况可以选择单独使用或叠加使用，以满足不同作业行程需求；叠加使用时，根据长度需求将至少两根顶杆通过位于连接端的法兰
连接为一个刚性整体后使用。
49.该大口径管道快速收发球装置的工作原理如下：
50.一、发球过程：
51.首先，根据被检管道的直径，选择与管道内径一致的推拉托盘301和过渡连接盘402，并根据管道发球筒的高度，调节升降支撑架20与支撑底座10之前的位置关系，使推拉托盘301、过渡连接盘402以及被检管道发球筒的轴向中心线基本重合；同时，应确保推拉托盘301和过渡连接盘402呈水平状态设置；
52.然后，操作人员打开已置换过安全气体的管道发球筒的气体快开盲板，等待残留气体散发，并用仪器检测筒内天然气浓度，确认内部气体浓度在不可燃的范围内后，用吊车将该大口径管道快速发球装置整体吊装至发球筒快开盲板正前方适宜位置处，并将过渡连接盘402的舌板401插入被检管道内，同时再次检查推拉托盘301、过渡连接盘402以及被检管道发球筒的轴向中心线是否基本重合；
53.接着，用吊车将检测器吊装至推拉托盘301内，注意检测器前端应在靠近快开盲板一侧，并根据检测器长度判断是否使用附加顶杆50；若需要使用附加顶杆50，则需要先调整检测器与附加顶杆50之间的水平相对位置，使附加顶杆50的前端抵在检测器尾端、后端抵在顶杆装置304前端；
54.随后，接通液压动力驱动机构303与液压动力装置60，并启动液压动力装置60；此时，链轮组带动两条环形链条3034同步传动，使顶杆装置304或附加顶杆50向靠近快开盲板的方向移动，进而推动检测器移动一个液压行程；当一次移动结束后，若检测器仍处于发球筒外端，则调节液压动力装置60，使链轮组驱动两条环形链条3034带动顶杆装置304移动至远离发球筒的安全位置，并增加一个附加顶杆50；再次启动液压动力装置60，使顶杆装置304向靠近快开盲板的方向移动，带动检测器进一步向发球筒内移动；重复上述操作，直至检测器完全进入被检管道内；
55.附加顶杆50可依据实际情况单独或叠加使用，以延长推拉托盘及附件30的液压推进作业行程，便于将检测器完整、安全的放入发球筒内。当检测器完全进入发球筒内后，收回若干附加顶杆50，液压动力装置60回复初始状态并安全收回。用吊车将一种大口径管道快速收发球装置吊装至指定位置，关闭快开盲板。即完成一种管道发球作业装置发球作业的全部流程。
56.二、收球过程：
57.首先，根据被检管道的直径，选择与管道内径一致的推拉托盘301和过渡连接盘402，并根据管道发球筒的高度，调节升降支撑架20与支撑底座10之前的位置关系，使推拉托盘301、过渡连接盘402以及被检管道发球筒的轴向中心线基本重合；同时，应确保推拉托盘301和过渡连接盘402呈水平状态设置；
58.然后，操作人员通过仪器确定管道内的检测器已到达收球站并进入收球筒内后，先让检测器在收球筒内的正常工作压力下静置一段时长；待全部收球工艺流程结束，用安全气体将收球筒内的天然气进行置换后，由收球站工作人员开启快开盲板，按照规定时长散发气体，等待残留气体散发，并用仪器检测筒内天然气浓度在不可燃的范围内后，用吊车将该大口径管道快速发球装置整体吊装至发球筒快开盲板正前方适宜位置处，并将过渡连接盘402的舌板401插入被检管道内，同时再次检查推拉托盘301、过渡连接盘402以及被检
管道发球筒的轴向中心线是否基本重合；
59.接着，接通液压动力驱动机构303与液压动力装置60，将牵引带一端与检测器尾端牵拉盘固定连接、另一端与顶杆装置304固定连接；启动液压动力装置60，链轮组带动两条环形链条3034开始传动，顶杆装置304向远离快开盲板的方向移动，进而拉动检测器移动一个液压行程。当一次移动结束后，若检测器仍处于收球筒内，则调节液压动力装置60，使链轮组带动两条环形链条3034带动顶杆装置304至靠近快开盲板的安全位置，调节牵引带缩短检测器尾端牵拉盘和顶杆装置304距离，再次启动液压动力装置60，使顶杆装置304向远离快开盲板的方向移动，带动检测器进一步向收球筒外移动；重复上述操作，直至检测器完全拉出被检管道；当检测器完全拉出收球筒内后，将液压动力装置60回复初始状态并安全收回。用吊车将一种管道收球作业装置吊装至指定位置，关闭快开盲板。即完成一种大口径管道快速收发球装置收球作业的全部流程；
60.其中，牵引带与检测器捆绑距离长短可依据实际情况灵活调整，以延长推拉托盘及附件30的液压推进作业行程，便于将检测器完整、安全的拉出收球筒。

技术特征：
1.一种大口径管道快速收发球装置，其特征在于，包括设置在一可升降底座上的推拉机构(30)、过渡连接机构(40)、附加顶杆组(50)和外置液压动力装置(60)；其中，推拉机构(30)包括推拉托盘(301)、滚轮组(302)、液压动力驱动机构(303)和顶杆装置(304)；推拉托盘(301)上设有用于推动检测器移动至管道内的第一弧形通槽，且第一弧形通槽的弧度与检测器的底面弧度相匹配；滚轮组(302)由若干对能够与加强梁(203)相嵌合的工字形滚轮构成，且其自前向后间隔安装在推拉托盘(301)两侧并可转动地固定在推拉托盘(301)上；液压动力驱动机构(303)包括多个链轮组、两条环形链条(3034)和一台双驱动轴液压电机(3035)；多个链轮组沿推拉托盘(301)的长度方向自前向后间隔设置；其中，位于最后端的链轮组由两个链轮构成，二者对称并竖向设置在推拉托盘(301)两侧，双驱动轴液压电机(3035)的两根驱动轴分别固定在两个链轮的中心孔内；其余链轮组均由两个链轮、两个滚珠轴承和两根固定轴构成，两个链轮对称并竖向设置在推拉托盘(301)两侧，并通过内嵌在中心孔内的轴承及固定在轴承中心孔的固定轴可转动地设置在推拉托盘(301)上；两条环形链条(3034)分别与其位于同侧的全部链轮相连接，形成两组同步链传动装置；顶杆装置(304)水平且垂直于环形链条的方式设置，并通过夹具将其两端固定在两条环形链条(3032)上；顶杆装置(304)的前端端面为竖向平面；过渡连接机构(40)由舌板(401)和过渡连接盘(402)构成；过渡连接盘(402)水平设置并固定在推拉托盘(301)前端，其上开设有第二弧形通槽，第二弧形通槽与第一弧形通槽(3011)的圆弧半径相同且二者呈对齐设置，形成一条相连通的弧形通道；舌板(401)为一块自后向前板体厚度逐渐减小、板体弧长逐渐缩短的弧形板，且弧形板的圆弧半径与第二弧形通槽的圆弧半径相同，且以槽底齐平的方式水平设置并固定在过渡连接盘(402)前端。附加顶杆组(50)由若干根具有相同规格的顶杆构成，每根顶杆由前连接法兰、杆体和后连接法兰依次连接形成；外置液压动力装置(60)通过液压油管与双输出轴低速液压马达(3035)相连接。2.根据权利要求1所述的大口径管道快速收发球装置，其特征在于，可升降底座由支撑底座(10)和升降支撑架(20)构成；其中，支撑底座(10)由两个支撑支座构成；四根支撑竖管(101)沿周向均匀排布，四根支撑横管(102)一一对应地分别设置在每相邻两根支撑竖管(101)之间，且其两端分别固定在两根支撑竖管(101)的中部，使四根支撑横管(102)构成一个矩形支架；在每根支撑竖管(101)上部等间距地开设有若干个长椭圆形通孔(1011)；升降支撑架(20)由两个支撑支架和两个支撑横梁构成；每个支撑支架包括四根支撑竖杆(201)和四根支撑横杆(202)；四根支撑竖杆(201)沿周向均匀排布，四根支撑横杆(202)一一对应地分别设置在每相邻两根支撑竖杆(201)之间，且其两端分别固定在两根支撑竖杆(201)的顶端侧壁上，使四根支撑横杆(202)构成一个矩形；在每根支撑竖杆(201)下部等间距地开设有若干个螺纹孔(2011)；每个支撑横梁包括两根加强梁(203)和五根加强筋(204)，两根加强梁(203)水平且呈上、下间隔设置，五根加强筋(204)竖直设置在两根加强梁(203)之间，且每根加强筋(204)两端分别焊接固定在两根加强梁(203)上；两个支撑横梁对称设置在两个支撑支架之间，每个支撑横梁的两根加强梁(203)端部焊接固定位于邻侧的支撑支架的支撑竖杆(201)上部；两个支撑支架的各个支撑竖杆(201)能够一一对应地分别插装在两个支撑支座的各个
支撑竖管(101)内，并通过螺栓高度可调地固定为一个整体。3.根据权利要求1所述的大口径管道快速收发球装置，其特征在于，推拉托盘(301)由底板、两侧侧板和背板构成；具体地，底板为一块水平设置的矩形长板，且在其顶面上沿其长边方向居中开设有一条径向截面为扇形的第一弧形通槽(3011)；两侧侧板沿底板的长边方向竖直设置并对称固定在底板的两侧长边边沿处，且在推拉托盘(301)的两块侧板上分别自顶面向下开设有用于装配链轮组的凹槽；背板竖直设置并固定在底板后端的短边侧壁处，以封闭推拉托盘(301)的后端开口处。4.根据权利要求1所述的大口径管道快速收发球装置，其特征在于，附加顶杆组(50)由四根长度为1.5m顶杆构成。5.根据权利要求1所述的大口径管道快速收发球装置，其特征在于，舌板(401)、过渡连接盘(402)以及推拉托盘(301)均采用非导磁金属材料制成。6.根据权利要求5所述的大口径管道快速收发球装置，其特征在于，非导磁金属材料为不锈钢。

技术总结
本发明公开了一种大口径管道快速收发球装置，包括设置在一可升降底座上的推拉机构、过渡连接机构、附加顶杆组和外置液压动力装置；推拉机构包括推拉托盘、滚轮组、液压动力驱动机构和顶杆装置；过渡连接机构由舌板和过渡连接盘构成；附加顶杆组由若干根具有相同规格的顶杆构成；外置液压动力装置通过液压油管与双输出轴低速液压马达相连接；该大口径管道快速收发球装置具有结构紧凑、质量轻、作业载荷大、运动平稳可靠、操作方便、安全防爆、易于安装等特点，可实现多尺寸大口径检测器的快速便捷发球和收球作业功能，不仅降低生产成本，且操作简单便捷，极大提高了现场工作效率。极大提高了现场工作效率。极大提高了现场工作效率。


技术研发人员：王馨饶 金莹 李卫全 白港生 刘争 张元 李振北 刘高菲 赵鹏 董天宇 于超
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司 中油管道检测技术有限责任公司
技术研发日：2022.03.01
技术公布日：2023/9/11