CN101725791A - 用于密封地封闭管道的塞子 - Google Patents

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Abstract

一种用于密封地封闭管道的塞子，包括：套筒和具有用于压力管线的连接机构的圆柱形主体。所述套筒联接到圆柱形主体，使得套筒和圆柱形主体形成与所述连接机构连通的向外密封的加压区域。

Description

用于密封地封闭管道的塞子
技术领域
本发明涉及用于密封地封闭管道的塞子，其包括圆柱形主体。
背景技术
使用塞子封闭管道是已知的，所述塞子具有弹性材料并且其外半径略大于管道的内半径，从而使塞子可利用压配合被紧固在管道中。这导致管道被密封地封闭，但其仅适用于管道中压力低的情况。此外，通过内螺纹或外螺纹将塞子与管道拧在一起是已知的。基本上，至少例如O型环的密封元件也被提供用于密封封闭。此外，合适的塞子可被焊接到管道以形成密封。
在用于工业目的(例如用于在发电厂中冷却或预热)的热交换器中，使用长度高达13.5米的管道。这些管道在其安装之后必须被部分地封闭。根据应用，管道必须在其轴向端被封闭或者还从其轴向端分开。此外，在这种类型的管道中可能普遍存在极高的压力，因而可能必须优选地保持管道壁尽可能地完好无损。
从US 2,130,030A已知一种用于封闭管道和/或管线的塞子。这种塞子包括主体和围绕该主体设置的能够变形的套筒，所述套筒可具有被施加在主体侧上的内压，从而弹性地压靠管道壁，由此来实现相关管道的密封。在这种情况下尤其不利的是，为了密封地封闭管道而必须将连续内压施加于弹性套筒。
发明内容
因此，本发明的目的在于，公开一种用于密封地封闭管道的塞子和方法，其允许以简单方式密封地封闭相关管道，特别是使这种封闭即使在管道中压力高的情况下也能被密封。
上述目的通过具有权利要求1特征的塞子和具有辅助权利要求特征的用于密封地封闭管道的方法而实现。有利的改进为从属权利要求的主题。
所述塞子包括能够变形的套筒和具有用于压力管线的连接机构的圆柱形主体。所述套筒联接到所述圆柱形主体，使得所述套筒和所述圆柱形主体形成与所述连接机构连通的向外密封的加压区域。
为了密封地封闭管道，所述塞子被插入管道中，并且将压力施加于所述圆柱形主体的连接机构因而施加于所述塞子的加压区域，以上述方式使所述套筒在所述加压区域中膨胀，并由此密封地封闭所述管道。所述压力被选择为足够高，使得套筒发生超过所使用材料的屈服点的变形，从而使套筒即使在其变形后没有压力的情况下仍保持永久变形。为此目的所需的压力，例如可在合适的测试条件下作为所使用材料的函数而依据经验确定。
塞子可有利地通过适合长度的压力管线被容易地插入管道中至任意距离，并通过在管道任意部位施加压力而被固定以形成密封。此外，塞子也不需要对管道进行处理，因为塞子密封管道是由于压配合发生所致。而且，施加于加压区域的压力可被选择为足够高，使得即使在管道中具有极限压力的情况下塞子仍密封地封闭管道。例如，施加于加压区域的压力可被选择为足够高，使得膨胀的套筒使管道变形，由此在套筒和管道之间除了压配合以外还产生形状配合(form fit)。
在一有利设计中，所述加压区域与所述连接机构通过所述圆柱形主体中的供压部分连通。所述供压部分优选包括两个孔，其中一个孔沿圆柱形主体的轴向延伸，另一个孔沿圆柱形主体的径向延伸。沿径向的孔以其一个轴向末端通入加压区域和/或通入自由工作容积(free work volume)，并以其另一个轴向末端通入轴向孔。与其相比，轴向孔优选以其背离径向孔的末端通入连接机构。这允许加压区域和/或自由工作容积与连接机构之间特别容易地连通。
在另一有利设计中，阀门设置在所述供压部分中。所述阀门优选为止回阀，通过该止回阀，当通过压力管线的压力降低和/或压力管线被从连接机构移除时，可避免在加压区域中发生压力耗散。替代地或另外地，过压阀可设置在所述供压部分中，该过压阀允许在加压区域中的过压耗散。
在又一有利设计中，加压区域中所述圆柱形主体的外半径至少部分地小于所述套筒的内半径。以这种方式，在所述加压区域中形成自由工作容积。这样可有助于使套筒优选地在自由工作容积的区域中向外凸出。
在再一有利设计中，所述套筒以其轴向末端联接到所述圆柱形主体。这可有助于特别容易地将所述套筒联接到所述圆柱形主体。
在另一有利设计中，所述套筒被焊接到所述圆柱形主体。这允许容易地将所述圆柱形主体密封地联接到所述套筒。
在又一有利设计中，所述圆柱形主体具有第一轴向部分，所述第一轴向部分沿径向被所述套筒包围。而且，所述圆柱形主体具有第二轴向部分，所述第二轴向部分包括连接机构并沿轴向位于套筒的外侧。这允许一个或多个装置被附接到第一轴向部分中，所述装置可与塞子周围连通。例如，阀门，尤其是过压阀，将设置在第一轴向部分中，所述阀门允许在压力过高的情况下使压力耗散到套筒之外。
在一有利设计中，所述套筒的壁厚显著小于所述套筒的内半径。这有助于使套筒在预定的压力下充分向外凸出，而且不会使套筒和/或圆柱形主体由于压力而损坏。
以下将根据附图中所示的两个示例性实施例对本发明进行更详细说明。
附图说明
在所述示意图中：
图1示出处于无载状态下的塞子。
图2示出位于管道中处于加载状态下的根据图1的塞子。
在两个附图中，具有相同结构或功能的元件使用相同附图标记表示。
具体实施方式
图1示出塞子2，其包括基本上为圆柱形的主体4。圆柱形主体4可包括第一和第二轴向部分6、8。可替代地，圆柱形主体4也可仅包括一个轴向部分或更多个轴向部分。圆柱形主体4在第二轴向部分8的区域中沿径向被套筒10包围。套筒10优选至少在其轴向末端区域中压靠第二轴向部分8。在这些轴向末端区域中，套筒10被密封地联接到圆柱形主体4，例如，通过两条围绕圆柱形主体4延展的环形焊缝12密封地联接。另外，密封元件可以被设置在套筒10和第二轴向部分8之间。另外，套筒10和圆柱形主体4还可通过不同于焊缝12的连接方式互相密封地联接。
加压区域14在第二轴向部分8和套筒10之间沿径向形成。加压区域14通过供压部分18与连接机构16连通，连接机构16优选设置在第一轴向部分6的背离套筒10的一个轴向末端区域上。供压部分18包括一个、优选至少两个孔，例如，特别是沿轴向的纵向孔，该纵向孔在一侧通入连接机构16并在其另一侧通入径向孔，且此径向孔以其另一轴向末端通入加压区域14。
优选地，在供压部分18中设置至少一个阀门17。阀门17可被实现为例如止回阀，用于当通过压力管线的压力降低和/或压力管线从连接机构16被移除时防止加压区域中发生压力耗散。可替代地或另外地，可设置过压阀，用于在供压部分18中的压力过高的情况下开启并由此防止塞子2损坏。
第二轴向部分8的外半径优选至少部分地小于套筒10的内半径，从而在加压区域14中形成自由工作容积。通过自由工作容积，可防止套筒10例如由于粘着力而过强地粘着到第二轴向部分8。这有助于在压力施加于加压区域14时通过简单的方式使套筒如所预计的那样向外凸出。
图2示出位于管道20中的塞子2。塞子2，特别是套筒10，优选地被实现为使其外半径与管道20匹配，使得塞子2能够被容易地插入管道20中，然而在套筒10与管道20的内半径之间不存在可能会使管道20不再密封地封闭的太大间隙。例如，套筒10的外半径可被选择为使塞子2刚好仍然能够容易地在管道20中来回移动。
当有意使用塞子2时，塞子2在连接机构16处被连接到高压管线。除了压力施加之外，高压管线可被用于将塞子2插入管道20中至任意距离。一旦塞子2处于其在管道20中的预计位置，则通过压力管线和供压部分18将压力施加于自由工作容积。压力可高至例如4000bar。然而，压力优选被选择而作为套筒10的尺寸和材料的函数，从而使套筒能够由于压力而变形，但不会损坏。而且，套筒10的材料和压力被选择为使塞子2在之后通行于管道20中的压力下充分封闭密封地管道20。
如果现在将压力施加于加压区域14，则套筒10向外凸出并由此利用压配合被密封地固定在管道20中。另外，压力可被选择为足够高使得管道20由于套筒10的膨胀而在套筒10的区域中变形，从而在塞子2和管道20之间除了压配合之外还产生形状配合。在套筒10具有足够强的形状配合和/或足够强的变形时，可省略止回阀，这是因为，套筒10的变形足够大，即使在加压区域中没有压力也可确保密封地封闭。压力优选被选择为足够高，使得套筒10永久变形。特别是，套筒10的材料发生超过其材料屈服点的应变，使得套筒即使当其变形后实现压力释放时也仍保持变形并由此永久封闭管道20。用于使套筒10变形的压力优选地例如在合适的测试条件下作为所使用材料的函数而依据经验确定。
本发明不限于所公开的示例性实施例。例如，圆柱形主体4可具有更多的或更少的轴向部分6、8。而且，每个塞子2可设置两个或更多个套筒10。
耐高温和耐腐蚀的金属，尤其是不锈钢，被考虑作为塞子2的圆柱形主体4和套筒10的优选材料。在本发明的一个有利实施例中，塞子2包括与管道20类型相同的材料，例如，铬镍钢，以尽可能地避免由于塞子2和管道20的不同热膨胀而导致危及永久密封。根据本发明的塞子2被设计用于管道20中高达300℃的高工作温度和高达100bar的工作压力。普通的封闭不适用于如此高的工作温度和压力。

Claims (9)

1.一种用于密封地封闭管道(20)的塞子(2)，包括能够变形的套筒(10)和具有用于压力管线的连接机构(16)的圆柱形主体(4)，其中所述套筒(10)联接到所述圆柱形主体(4)，使得所述套筒(10)和所述圆柱形主体(4)形成与所述连接机构(16)连通的向外密封的加压区域(14)，
其特征在于，所述套筒(10)由能够永久变形的材料形成，使得所述套筒(10)在其发生超过所述材料的屈服点的变形之后保持变形，并由此永久封闭所述管道(20)。
2.根据权利要求1所述的塞子(2)，其特征在于，所述加压区域(14)与所述连接机构(16)通过所述圆柱形主体(4)中的供压部分(18)连通。
3.根据权利要求2所述的塞子(2)，其特征在于，在所述供压部分(18)中设有阀门(17)。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的塞子(2)，其特征在于，在所述加压区域(14)中所述圆柱形主体(4)的外半径至少部分地小于所述套筒(10)的内半径，从而在所述加压区域(14)中形成自由工作容积。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的塞子(2)，其特征在于，所述套筒(10)以其轴向末端联接到所述圆柱形主体(4)。
6.根据前述权利要求中任何一项所述的塞子(2)，其特征在于，所述套筒(10)被焊接到所述圆柱形主体(4)。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的塞子(2)，其特征在于，所述圆柱形主体(4)具有第一轴向部分(6)，所述第一轴向部分(6)包括所述连接机构(16)且沿轴向位于所述套筒(10)的外侧；所述圆柱形主体(4)具有第二轴向部分(8)，所述第二轴向部分(8)沿径向被所述套筒(10)包围。
8.根据前述权利要求中任何一项所述的塞子(2)，其特征在于，所述套筒(10)的壁厚显著小于所述套筒(10)的内半径。
9.一种使用根据前述权利要求中任何一项所述塞子(2)以封闭管道(20)的方法，其中将所述塞子(2)插入所述管道(20)中，并且将压力施加于所述圆柱形主体(4)的连接机构(16)，因而施加于所述塞子(2)的加压区域(14)和/或自由工作容积，以使得所述套筒(10)在所述加压区域(14)中膨胀，从而使所述套筒(10)的材料发生超过其屈服点的应变并由此永久密封地封闭所述管道(20)。
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