CN102232159A - 交叉管线插塞系统及锁紧插塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种为进入与具有相等或者更大直径的原管道(14)相交叉的交叉管线(18)内部提供通道的方法，该方法包括以下步骤：将分支接头(22)连接于原管道外部，将全开阀门固定于分支接头，将热分接机(46)固定于阀门(26)，使用热分接机(46)在直径至少等于交叉管线(18)的内径的原管道(14)上切出开口，以及移除热分接机，从而留下径向穿过阀门(24)和原管道(14)并进入所述交叉管线(18)内部的通道，该通道用于安装管道检测者清洁清理器(30)和/或锁紧插塞(26)。阻转器(132)有助于将锁紧插塞(76)固定于管道(18)内。

Description

交叉管线插塞系统及锁紧插塞

未决申请的参考

本申请是于2005年5月20日提交的题为Cross-Line PluggingSystem的第11/133,514号美国专利申请的部分继续申请。本申请不涉及任何联邦赞助的研发。

技术领域

本发明涉及一种为进入与具有相等或更大直径的主管道交叉的分支管道(称为“交叉管线”)内部提供通道的系统及方法。

背景技术

管道被用在世界各地以进行包括天然气和原油的烃类产品的输送。这些物品是非常有价值的，且事实上，对于全世界所享受的现代标准生活而言是不可缺少的。但是，除了有价值之外，它们也是危险的。这种危险包括由于泄漏的石油或气体产品引起爆炸或者火灾而可能造成的对生命的威胁，并且，此外，这些产品对于环境也可能是有害的。基于这些原因，对管道进行定期检查和/或评估以便进行适当的修复和维护是很重要的。通常将管道掩埋在地表之下，以便保护它们避免那些如果将它们铺设在地表上所带来的危险。另外，由于近海石油和气体勘探的增加，现在的许多管道被铺设在海洋的底部，即，在海底上。基于这些原因，对管道的外表面进行直观检查是不容易办到的。因此，检查管道最经济且有效的办法是通过发送借助于流体的流动(即，借助于天然气或原油的流动)而在管道中移动的清理器(pig)。关于本申请的背景知识以及管道清理器的使用，可参考由德克萨斯州休斯顿市的Gulf PublishingCompany出版的《Pipeline Industry》的1980年9月/10月刊中由Burt VerNooy著作的题为“Fundamentals of Pipeline Pigging”的文章。

在使用管道清理器来检查在其它的且通常是更大直径的管道之间相互连接的交叉管线时遇到了具体问题。虽然原管道可以延伸数英里或者甚至数百英里，但交叉管线通常只具有短得多的长度，诸如几百英尺到几英里。这使得对于这种交叉管线安装清理器发送和接收设施有时是困难的并且总是昂贵的。

在此所使用的术语“交叉管线”包括如上所述的在其它管道之间相互连接的管道；以及分支线路，即，从不必与其它主管道相连接而是与诸如储存设施、加工厂等相连接的主管道延伸出的较小直径的管道。因此，此处的“交叉管线”包括分支线路。

关于涉及本发明的其它背景知识，可以参考下面的之前已公布的美国专利。

专利号         发明人            标题

408,826        Conroy            Cross For Gas Mains or Pipes

1,825,034      Weatherhead，Jr.  Sectional Pipe Coupling

2,546,502      Harrington        Means For Incorporating Solid Fat In Liquid Fatty

                                 Mixtures

2,563,244      Holicer           Fluid Control Mechanism

2,913,259      Rings             Sidebranch Fitting For Main Supply Pipe

3,135,278      Foord et al.      Loading Pipeline Pigging System and Method

3,373,452      Watts             Manifold Assembly For Hot and Cold Water Faucet

                                 Pairs Arranged Back to Back

3,510,156      Markowz           Device For Transmitting Flows

3,766,947      Osburn            Fluid Tight Closure

4,579,484      Sullivan         Underwater Tapping Machine

4,708,372      Arima et al.     Cross Pigging Construction

4,880,028      Osburn et al.    Completion Machine

5,439,331      Andrew et al.    High Pressure Tapping Apparatus

5,678,865      Anderson         Tank Tee Unit

5,967,168      Kitani et al.    Method of Connecting Branch Pipe

6,196,256      Klampfer         Manifold

发明内容

在此本发明提供了为进入到与具有相等或更大直径的主管道相交叉的交叉管线内部提供通道的方法、设备以及系统。该方法包括以下步骤：首先，在主管道的与交叉管线的交叉点径向相对的侧面上，将侧出口接头连接至主管道外部。可以通过将鞍形装置焊接至主管道外部来连接侧出口，该鞍形装置具有以整体式分支接头配合在管道外壁上的部分。在将侧出口接头焊接至主管道之后，将全开阀门固定于该出口接头。典型的侧出口接头是具有法兰的一类侧出口接头。可以将全开阀门固定于该法兰接头。

接着，将热分接(hot tapping)系统固定于阀门。以下的两件美国专利示出并描述了可以用来在压力下分接管道的设备和系统。

1.4,579,484题为“Underwater Tapping Machine”，Sullivan，发表于1986年4月1日；

2.5,439,331题为“High Pressure Tapping Apparatus”，Andrewet al，发表于1995年8月8日。

在当前情况中，这种热分接系统被应用于阀门的外部并且阀门打开，该热分接系统可以延伸穿过该阀门，以便在主管道的侧壁中切出开口。虽然，在一些场合中，可能仅必须在与交叉管线的内径同样大的管道中切出开口，然而，对于实际应用，通常期望在与交叉管线内径基本相等的主管道的侧壁中切出开口。

在于主管道的壁中切出开口之后，移除热分接机(hot tapmachine)，并且接着，可以将为了把检查清理器插入到管道内所使用的装置连接至阀门。作为实际步骤，在使用了热分接机之后，可以将清理器发送器固定于阀门。此后，当阀门打开时，就可以发送清理器而使其穿过阀门并穿过连接至主管道的接头，径向穿过主管道，并进入到交叉管线中。此后，借助于流体(气体或液体)的流动，清理器移动穿过交叉管线，以执行任何可由清理器完成的常规工作。例如，可以使用清理器来进行几何测量以便检测管道中的缺口、鼓胀或者其它障碍物。可以使用清理器来清理交叉管线的内部。可以使用清理器利用磁通量泄漏或者声波检验技术来检测交叉管线壁面中的腐蚀情况。

通过本发明的方法和系统，除了能够将清理器引入到交叉管线中之外，还可以完成不需要使用清理器的其它操作。例如，通过使用锁紧管道插塞，可以将交叉管线在其与主管道的交叉点邻近的位置封闭。当交叉管线封闭时，就可以进行压力测试了。此外，通过在两端封闭交叉管线，可以使其降压，并在不切断穿过主管道的流体流动的情况下对其进行修补。

交叉管线通常在两条主管道之间延伸。在这种情况下，期望提供进入交叉管线两端的通道，这可以通过在两条主管道上采用上述步骤来实现。即，可以获得穿过主管道进入交叉管线的两个相对端部的通道。

在此，本发明进一步提供了一种设备，在提供了穿过连接有交叉管线的主管道的通道后，在检验、测试或修补交叉管线时使用该设备。公开了一种可以安装在主管道中以防止清理器通过主管道而无意地转入到交叉管线中的分支屏蔽清理器引导件。还公开了一种确保清理器径向穿过主管道并进入交叉管线中的通道的流通(flow-through)清理器引导件。这种流通清理器引导件通常在穿过交叉管线完成清理操作之后被移除。基于上述理由，在利用本发明的概念提供进入交叉管线的通道之后，可以使用均在此公开的锁紧管道插塞或者交叉管线插塞器来封闭交叉管线的端部。

将从以下结合附图的对优选实施例的详细描述以及权利要求中获得对本发明的更好理解。

附图说明

现在将进一步详细描述本发明的优选实施例。结合以下的详细描述、所附权利要求和附图(附图未按比例制作)，将更好理解本发明的其它特征、方面和优点，附图中：

图1是示出了在具有两条主管道和一个交叉管线的区域中的地下坑道的示意性等轴视图。该图示出了本发明的通过在每条主管道的侧壁上切孔而提供进入交叉管线的通道的方法，每个孔与交叉管线的连接件径向相对。

图2是用点划线示出的主管道以及用实线示出的流通清理器引导件的等轴视图，当清理器被发送到交叉管线中时，该流通清理器引导件被暂时插入穿过主管道。

图3是在提供进入交叉管线的通道之后能够被插入主管道中以便恢复主管道的清理功能的分支屏蔽清理器引导件的等轴视图。即，使用该分支屏蔽清理器引导件来确保穿过主管道的清理器不会被无意地转移到交叉管线中。

图4是可以用于封闭交叉管线内部的锁紧管道插塞的分解图，该图示出了用于安装该锁紧管道插塞的工具。

图5是图4中所示类型的锁紧管道插塞的横截面图。在该图中，由于此时锁紧管道插塞正被插入交叉管线内部或者从交叉管线内部移除，因此该锁紧管道插塞处于未扩张状态。

图6示出了图4和图5中的以对交叉管线提供防漏封闭件的方式被驱动至交叉管线内部的固定位置之后的锁紧管道插塞。

图7是交叉管线插塞的侧视图，该交叉管线插塞能够用来封闭主管道中的与交叉管线相通的开口。

图8是该交叉管线插塞相对于图7转动90°后的侧视图。

图9是图7和图8中的交叉管线插塞的等轴视图。

图10是图7、8和图9中的交叉管线插塞的正视图。

图11是图7、8、9和图10中的交叉管线插塞的后视图。

图12是以较小比例示出的典型仪表管道清理器的等轴视图，在采用本发明的方法来提供径向穿过与交叉管线相连接的主管道的通道之后，该仪表管道清理器能够被发送到交叉管线中。

图13是以横截面局部示出的对图5和图6中所示类型的锁紧管道插塞的改进的正视图。该改进的锁紧管道插塞除了其它优点以外，还包括阻转器。

具体实施方式

应该理解，现在所要描述的本发明在其申请中不限于附图中所示部件的结构和布置的细节。本发明能够以其它实施例实现，且能够以多种方式被实践或实施。此处所使用的措辞和术语是为了描述而并非限制的目的。

附图中所示出的元件以下面的标号来表示：

10    地表            70    短长度管状部

12    坑道            72    栅条

14    第一主管道      74    栅条

16    第二主管道      76    锁紧管道插塞

18    交叉管线        76A   改进的锁紧管道插塞

20    交叉管线连接部  78    紧固螺母

22    分支接头        80    柱塞式膨胀件

24    法兰接头        82    轴

26    阀门            84    基件

28    清理器发送器    86    管状部

30    管道清理器      88    径向法兰

32    液压缸          90    压缩件

34    插塞机器        92    密封件

36    清理器信号装置  94    致动件

38    分支接头        96    杯状部

40    法兰接头        98    截头圆锥形表面

42    阀门            100   分段式滑片

44    清理器接收器    102   基部

46    热分接机        104   螺栓

48    流通清理器引导件106   螺栓头部

50    管状体          108   交叉管线插塞器

52    槽形开          110   支撑板

54     外径                    112    弹性密封件

56     锁紧环状法兰            114    连接引导件

58     外部槽                  116    管道清理器

60     分支屏蔽清理器引导件    118    旁通管线

62     管状体部                120    旁通阀门

64     横向管状部              126    保持弹簧

66     锁紧环状法兰            128    外螺纹

68     周向槽                  132    阻转器

134    丝线刷                  152    内端部

136    丝线                    154    螺纹开口

138    外端                    156    内部凹槽

140    管道内表面              158    管道插塞

142A,  B面板                   160    垫圈

144    开口                    162    内螺纹

146    螺栓                    164    法兰

148    螺纹开                  166    孔

150    保持件

首先参照图1，示出了能够实施本发明的原理的环境。该图示出了具有坑道12的地表10，该坑道显露出第一主管道14、第二主管道16和交叉管线18。本发明为验证交叉管线18的完整性提供了改进的方法、系统和设备。

在实施本发明以提供进入交叉管线18的通道中的第一步骤是，在原管道14的与交叉管线18的交叉部20的位置径向相对的侧面上将分支接头22固定于该原管道的外部。术语“交叉管线”可以等价于“分支管道”，任一术语都表示从原管道垂直延伸出的管线。分支接头22需要具有至少与交叉管线18的直径相等的直径，但优选地具有与主管道14的直径相等的直径。通常，这种分支接头包括用于承接全开阀门26的连接件的法兰24。在连接好阀门26之后，接着将热分接机(未示出)固定于阀门处。使用热分接机以提供进入管道内部的通道是本行业中众所周知的。关于热分接机的结构、操作和使用方法的具体教义，可以参考以下美国专利：

4,579,484题为“Underwater Tapping Machine”；以及

5,439,331题为“High Pressure Tapping Apparatus”，这两个专利已在先前提及。

通过使用热分接机，壳体切割刀具(未示出)延伸穿过阀门26、法兰24和分支接头22，以便与主管道14的外侧壁相接合，从而在主管道14的侧壁上切出开口。该开口与将交叉管线18的连接于主管道14的连接部20径向相对。

在主管道14的侧壁上切出这种大直径的开口之后，将从管道上切下来的切片穿过阀门26移除。接着，就可以关闭阀门26，并且可以将热分接机(未示出)移除，然后取代该热分接机，将清理器发送器28连接至阀门26。清理器发送器是管道行业中众所周知的。实际上，清理器发送器是允许在大气压下将诸如图1中所示的管道清理器30安置于该发送器内的一种装置。然后，将清理器发送器密封。接着就可以打开阀门26，并且借助于诸如液压缸32可以将管道清理器30从清理器发送器28中推出，穿过阀门26和分支接头22，并径向穿过主管道14而进入交叉管线18的内部。于是，在流体(或者液体或者气体)的流动力作用下，使得清理器可以移动穿过交叉管线18。在图1中，用虚线示出了正移动穿过交叉管线18的管道清理器30。

为了确保清理器30通过交叉管线18的通路，可以通过暂时关闭或者至少部分地关闭主管道14来获得增大的流体流动压力。为此，通常将用标号34表示的插塞机器固定于交叉管线连接部下游的管道14。前述作用的插塞装置可以提供进入主管道14内部的开口，通过该开口可以插入用于暂时阻塞或者至少减少流经主管道的流体流动的阻流设备(未示出)。这种阻流机构是管道行业中众所周知的，并且可以从美国俄克拉荷马州塔尔萨市的T.D.Williamson公司买到。

由于使用插塞机器34且插入阻流机构而使流体的流动被阻塞或者至少被限制，将迫使管道清理器30穿过交叉管线18的内部。清理器30可以是本行业中所普遍使用的任何类型，包括几何测量清理器、清洁清理器、腐蚀测量清理器等。通过使用连接于交叉管线18外部的清理器信号装置36可以验证清理器穿过交叉管线18的运动。图1中示出了两个这样的清理器信号装置。

在图1中，示出了第二分支接头38，该第二分支接头与交叉管线18的连接部相对已连接至第二主管道16。与第一管道14一样，在分支接头38与法兰40相连接之后，打开阀门42。可以使热分接机(未示出)穿过阀门42而靠近主管道16的外表面，以便在第二主管道16的壁上设置开口。在设置了这种开口之后，移除该热分接机，并可以安装清理器接收器44。通过这种方式，在管道清理器30已经穿过交叉管线18执行通过使用管道清理器而通常可以实现的任何功能之后，将清理器捕获于接收器44中并且可以移除。

如上所述，为了增大流经交叉管线18的流体流动压力以使清理器30从中穿过，理想的是，阻塞正常情况下发生在第二主管道16中的流体流动，并且基于这个原因，可以使用热分接机以便设置进入第二主管道16内部的开口并插入配有插塞机器的阻流设备，以便暂时阻塞或限制流体的流动。因此，由于在第一主管道14中的交叉管线下游的流动被阻塞或限制，以及在第二主管道16中的交叉管线上游的流动被阻塞或限制，穿过交叉管线18的流体流动压力被优化以便确保管道清理器30穿过该交叉管线且进入取出位置的运动。

在实现了上述的穿过第一管道14的侧壁的开口之后，重要的是提供一定的预防措施，以便当管道清理器30径向射入穿过主管道时该清理器进入交叉管线18中而不会被卡在主管道中。基于这个原因，使用通常由标号48表示的流通清理器引导件。图2中示出了该流通清理器引导件。流通清理器引导件48被径向插入穿过图2中以虚线示出的第一主管道14，该流通清理器48穿过阀门26。流通清理器引导件48具有管状体50，该管状体中具有槽形开口52。外端部54具有使其能够在交叉管线18内部可伸缩地延伸的外径。

流通清理器引导件48的内端具有锁紧环状法兰56，该锁紧环状法兰内具有外部周向槽58。之前提及的法兰接头24和40的优选类型是有利于承接内部装置并将其可拆卸地锁定在适当的位置。1973年10月23日公布的题为“Fluid-Type Closure”的第3,766,947号美国专利中详细示出且描述了这种装置。该专利讲授了一种具有用于驱动多个锁紧件的装置的法兰，通过对该法兰外部上的螺杆机构的调节，这些锁紧件能够径向向内或者径向外移动(图1中未示出)。这些锁紧件被移动至外部周向槽58中，从而在流通清理器引导件48径向延伸穿过管道14时，将该流通清理器引导件保持在适当位置。

如上面所指出的，流通清理器引导件48的使用确保了清理器30穿过主管道14的通路，从而使清理器进入交叉管线18中。以同样的方式，图2中所示的流通清理器引导件48被径向安置于第二管道16中，在这种情况下，法兰40(如图1中所示)是具有能够延伸至周向槽58中并能够从其中退出的锁紧件的一类法兰。

由于如果流通清理器引导件被留在适当位置就可能会干涉清理器穿过主管道的通路，因而，仅在清理器被径向发送或接收穿过主管道14或16并随后被移除的情况下，才使用图2中的流通清理器引导件48。

在采用了上述本发明的方法来提供径向穿过主管道14和16的通道之后，并且在完成了对交叉管线18的清理操作或其它要做的工作之后，重要的是以如同未对交叉管线进行这种工作的方式将主管道14和16恢复成起作用。即，重要的是穿过主管道14和16的壁的开口的设置不会干扰到管道清理器穿过这些主管道的通路。为此，在完成了对交叉管线18进行的工作之后，接着，就可以将图3中所示的通常由标号60表示的分支屏蔽清理器引导件安装于主管道14和16内。该分支屏蔽清理器引导件包括外部尺寸稍小于主管道14的内径的主体短长度的管状体部62。从管状体部62延伸出的是横向管状部64，该横向管状部将主体部连接至具有周向槽68的锁紧环状法兰66。因此，通过使用之前所提到的于美国专利No.3,766,947中所示出和描述的锁紧环状系统，可以将分支屏蔽清理器引导件60保持在主管道14的内部。

从管状体部62延伸出的是外径与交叉管线18的内径基本相等的短长度管状部70。当安置于主管道14的内部时，短长度管状部70在交叉管线内可伸缩地延伸，以便辅助将分支屏蔽清理器引导件60固定在适当的位置。为了防止清理器穿过主管道14而试图进入交叉管线18中的可能性，用平行的栅条72封闭管状部70。基于同样的理由，示出了封闭横向环状部64的类似栅条74，即，切断了清理器试图进入该通道中的可能性。由于没有穿过横向管状通道的流体流动(这将使清理器进入横向管状通道)，所以栅条74的使用是可选的，然而，穿过短长度管状部70的流体流动是可能的。

如上所述，借助于热分接机，穿过阀门26而安装分支屏蔽清理器引导件60，从而可以在主管道14处于压力下时安装该装置。分支屏蔽清理器引导件60包括用于封闭法兰24使得能够移除阀门26并安装有盲法兰(未示出)的法兰封闭系统66。

基于与参照第一主管道14所述的理由同样的理由，也可以在第二主管道16中安装分支屏蔽清理器引导件60。

在提供径向穿过主管道14和16进入交叉管线18的通道之后，由于有时要求确保交叉管线的完整性，于是，可以密封交叉管线18的两端以允许压力测试。为此，采用通常在图4中示出并且在图5和6中更详细示出的锁紧管道插塞76。如图4中所示，该锁紧管道插塞76在其后端具有紧固螺母78，该紧固螺母可以被通过轴82定位且转动的柱塞式膨胀件80拴住。借助于控制柱塞式膨胀件80的轴向位置和转动位置的热分接设备，该柱塞式膨胀件能够径向延伸穿过主管道14和16两者的内部。以这种方式，能够将锁紧管道插塞76插入交叉管线18的每一端部。

图5中示出了锁紧管道插塞的细节。基件84具有管状部86，该管状部具有外螺纹，并且其上承接有螺母78。基部84具有面向可滑动地安装在管状部86上的径向压缩件90的整体式径向法兰部88。在径向法兰部88与压缩件90之间的是周向弹性密封件92。在图5所示的松弛位置中，密封件如横截面图中所示向外成杯状(cup)。具有杯状部96的致动件94被承接于管状部86上。压缩件90具有承接分段式滑片100的截头圆锥形表面98。

如图4中所示，当螺母78通过轴82的转动进而通过柱塞式膨胀件80的转动而被螺纹地旋紧时，螺母78朝向基件84的螺纹旋进使压缩件90朝向基件径向法兰88移动并压缩密封件92。同时，分段式滑片100向前移动，并且截头圆锥形表面98对滑片的反作用力使得滑片径向向外扩张，以便与交叉管线18的内部相接合。通过这种方式，锁紧管道插塞76被紧紧地接合在交叉管线18的内部。由于交叉管线的每个端部的锁紧管道插塞，可以给交叉管线施加压力来进行泄漏试验。可以施加较高的压力来试验交叉管线18的破裂强度。

在完成这样的试验之后，可以通过反向转动螺母78来移除每个锁紧管道插塞，并且通过固定在轴82上的膨胀件80来取下插塞。

封闭交叉管线18的相对端部的另一种方法是利用图7至图11中所示出的交叉管线插塞器108。该插塞器具有带螺栓104的基部102，该螺栓具有形成交叉管线插塞器的前端(通常由标号108表示)的头部106。螺栓104承接在其前表面上具有弹性密封件112的弓形支撑板110。支撑板110以及密封件112的前表面的曲率半径与主管道14和16的内部周向表面的曲率半径相等。交叉管线插塞器108的后端是连接引导件114。

按照下面的方式来使用交叉管线插塞器108：由于形成在每个主管道14和16上的开口，可以通过将交叉管线插塞器插入穿过每个全开阀门26和42而将交叉管线18的每个端部暂时封闭，该交叉管线插塞器连接至从液压缸32延伸出的杆(未示出)。交叉管线插塞器108径向穿过主管道。每个插塞器的弹性密封件112与主管道的内圆柱形壁的周向区域相接合，该周向区域围绕与交叉管线18相连通的开口。通过这种方式于交叉管线的各个端部进行插塞。但应该牢记的是，交叉管线插塞器108并不旨在用来阻挡交叉管线18内的高压，而是可以使用交叉管线插塞器108来将交叉管线与主管道隔开，并且允许液体或气体从中排出，以便允许进行修复。交叉管线插塞器不旨在用于永久性地封闭交叉管线。

图12是以较小比例示出的管道清理器116的等轴视图，该管道清理器可以是用于确定交叉管线18的结构完整性的类型。图12中示出的这种类型的清理器116可以包括诸如通过磁通量泄漏或声能反射来测量腐蚀的高科技系统。

图1示出了不直接涉及本发明的方法和系统但使得本发明在此更有利的附加元件。从交叉管线18延伸出的是在分支接头38的下游连接于第二主管道16的旁通管道118。旁通阀门120控制通过旁通线路118的流动。当清理器30被发送穿过分支接头22并径向通过第一主管道14时，阀门120被打开。当图1中以虚线示出的管道清理器30开始靠近交叉管线18的端部时，由管道清理器强加的对流体流动的限制将使流体流经旁通线管118，从而阻止了管道清理器的进一步运动，于是，管道清理器在适当位置被从清理器接收器44延伸出的装置取出。当未取出清理器时，正常情况下将关闭旁通阀门120。

图13以局部横截面示出的通常由标号76A表示的改进的锁紧管道插塞的正视图。该改进的锁紧管道插塞采用参照图5和图6所示出并描述的锁紧管道插塞的基本概念，并且对该改进的锁紧管道插塞76A中的与图5和图6中的部件具有相似的结构和功能的部件设置相同的标号。

因此，与图5和图6的实施例相比，图13的实施例具有以下这些类似功能的部件：具有管状部86和径向法兰88的基件84；膨胀件90；弹性密封件92；具有杯状部96的致动件94；以及位于压缩件90上的承接分段式滑片100的截头圆锥形表面98。除了图5和图6中所示出的锁紧管道插塞与图13中的锁紧管道插塞的类似处之外，图13还示出了其它特征和改进。

如前面所描述的，分段式滑片100由金属形成以便牢固地锁定在管道的内壁中，其中改进的锁紧管道插塞76A位于该管道中。保持弹簧126包围组成分段式滑片100的各段，以使各段保持与压缩件100的截头圆锥形表面98相接触。

致动件94可滑动地承接于基件84的管状部86的外螺纹128上。当将改进的管道插塞76A插入管道中时，保持件150的转动通过其内螺纹154接合于管状部86上的外螺纹128使得致动件94轴向前进，从而使杯状部96抵着分段式滑片100移动，进而迫使压缩件90沿朝向径向法兰88的方向移动。这造成分段式滑片100的径向膨胀，并且同时使压缩件90朝着法兰88轴向前移，从而压缩密封件92。因此，以螺纹方式转动的保持件150同时使得分段式滑片100被锁定在管道(插塞位于其中)的内表面上，并且使得密封件92径向膨胀以密封于插塞位于其中的管道的壁上。

当转动保持件150来设置锁紧管道插塞时，必须使管道插塞自身不转动，即必须使保持件150的内螺纹与基件管状部86上的外螺纹128之间发生螺纹动作。以另一种方式表述，重要的是限制基件84的转动，从而通过保持件150的转动使得致动件94能够可滑动地前移以驱动分段式滑片100和密封件92。图13中的改进的锁紧插塞76A的实施例包括限制基件84转动以便允许将插塞锁定在适当位置中的创新系统。

当将改进的锁紧管道插塞76A插入管道中时，必须相对于基件84转动保持件150以使其螺纹式前移，进而使致动件94可滑动地前移，从而杯状部96压靠在滑片100上以开始将管道插塞锁定到管道中的过程。因此，如果设置有用于限制基件84转动的系统(特别是在将保持件150紧固在致动件管状部86上的初始过程中)是有利的。为此，改进的锁紧管道插塞76A包括通常由标号132表示的阻转器。在图13中，示出了阻转器132的优选实施例并且该阻转器一般而言为用在管道清洁清理器上的刚性清洁刷组件的形式。可替换的实施例基本上是圆柱形丝线(wire)刷，该圆柱形丝线刷是很容易在商业上得到的类型并且通常用作用来清洁金属物表面的转动机构的一部分。因此，在所示出的实施例中，阻转器132是设置有大量径向延伸的柔性丝线的丝线刷。每根丝线136都具有这样设置的外部自由端138，该设置使得丝线136的长度将外部自由端138延伸超出其中待使用插塞的管道的公称直径。即，丝线136的长度足以使其外端138柔性地接合管道内表面140。

丝线刷134通常包括将导线136保持在其间的相对的面板142A和142B。面板142A和142B每个中都具有承接螺栓146的中心开口144。螺栓146被承接于基件84中的螺纹开口148中。因此，阻转器132被可转动地锁定在基件84上。

当将改进的锁紧管道插塞76A插入到管道中以堵塞管道的内部而阻止流体流经管道时，丝线刷的丝线136折曲或弯曲，从而使管道插塞相对容易地插入到管道中。丝线端138接合管道的内表面140并且阻止基件84的转动。应该强调的是，丝线刷134并不锁紧插塞基件84使其不转动，而仅仅阻止其转动。所有需要的是，当保持件150转动时，施加给基件84转动阻力以使可滑动地位于管状部86上的致动件94螺纹式前移。当致动件94前移时，分段式滑片100接合管道内表面并且立即用于阻止管道插塞的转动。随着基件84继续前移，压缩力作用于密封件92，因而，密封件的外圆周表面膨胀以接合管道的内部而进一步阻止转动。因此，可以看出，在致动件94前移之后，分段式滑片100和密封件92自身开始锁紧管道插塞使其不转动。在该操作发生之后，就不再需要由阻转器132施加转动阻力。因此，丝线刷134的作用仅仅是阻止转动以开始将管道插塞固定(anchor)于管道中的过程。以同样的方式，当需要移除管道插塞时，随着保持件150螺纹式缩回，分段式滑片100和密封件92与管道内表面的接触逐渐减少，并且阻转器132作用(takeover)，以允许致动件94缩回到可以沿轴向从管道中拔出插塞的位置。

在图5和图6中未示出而在图1 3中示出的另一元件是通常由标号150表示的保持件。保持件150是管状的，其具有内端部152，在内端部中具有内螺纹开口154。保持件150的前部是管状的，设置有用于承接螺纹式管道插塞158的内部凹槽156。位于基件管状部86的外端处的内管道螺纹162螺纹式且密封地承接管道插塞158。垫圈160具有的外径大于保持件螺纹开口154的直径。因此，在将保持件150旋在管状部86的外端上之后，可以将管道插塞158和垫圈160固定在适当位置，以阻止保持件150无意地从基件管状部分86上脱出。

保持件150的外端具有径向法兰164，在该径向法兰中具有孔166。通过将锁紧管道插塞插入至管道中并且相应地在插入一插塞之后将其移除，可以使用延伸穿过孔166的螺栓(未示出)来将锁紧管道插塞76A固定于插入工具的轴82上或者分接机46上，该分接机是在管道技术中通常使用的类型并且很容易从美国俄克拉荷马州塔尔萨市的T.D.Williamson公司通过商业方法获得。

虽然已对本发明进行了一定程度的具体描述，但是在不违背本公开的精神和范围的情况下，显然可以对部件的结构和设置的细节作出许多修改。应该理解，本发明并不限于此处提出的作为示例的实施例，而是仅受到包括等价于文中所提到的每个元件的全部范围的所附权利要求或多个权利要求的限制。

Claims (16)

1. 一种为进入与具有相等或更大直径的原管道相交叉的交叉管线的内部提供通道的方法，所述方法包括以下步骤：

在所述原管道的与所述交叉管线的交叉点相对的侧面上，将分支接头连接于所述原管道的外部；

将全开阀门固定于所述分支接头；

将热分接机固定于所述阀门；

通过使用所述热分接机，在所述原管道上切出与所述交叉管线径向相对的开口，并且所述开口的直径至少等于所述交叉管线的内径；以及

移除所述热分接机，从而留下穿过所述阀门且径向穿过所述原管道而进入所述交叉管线的内部的通道。

2. 根据权利要求1所述的方法，将分支接头连接于所述原管道外部的步骤包括将所述分支接头焊接至所述主管道。

3. 根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤，插入流通清理器引导件，使所述流通清理器引导件径向穿过所述主管道并进入所述交叉管线，从而允许将清理器发送到所述交叉管线中。

4. 根据权利要求1所述的方法，包括通过以下附加步骤来进行清理操作：

将清理器发送器固定于所述阀门；以及

从所述发送器中发送清理器，使之穿过所述阀门、穿过所述分支接头且径向穿过所述原管道而进入所述交叉管线中。

5. 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述原管道中切出的所述开口具有的直径基本上与所述原管道的内径相等，并且所述方法包括将分支屏蔽清理器引导件穿过所述阀门并定位于所述原管道的内部的步骤，所述分支屏蔽清理器引导件具有与所述原管道的内径基本相等的且用于引导清理器穿过所述交叉管线交叉部的管状体部、以及可伸缩地延伸到所述交叉管线中的横向管状部，且包括位于所述横向管状部中的用于允许流体流经所述横向管状部但阻止所述清理器从所述横向管状部中通过的限制部。

6. 一种堵塞在第一主管道与第二主管道之间延伸的交叉管线的方法，所述方法包括以下步骤：

与所述交叉管线径向相对地将第一分支接头固定于所述第一原管道；

与所述交叉管线径向相对地将第二分支出口接头固定于所述第二主管道；

将全开阀门固定于所述第一侧分支接头和所述第二侧分支接头中的每一个；

随后将热分接机连接于所述第一阀门和所述第二阀门；

通过使用所述热分接机，在每个所述主管道中切出开口，每个所述开口与所述交叉管线径向对准；以及

插入管道插塞，使所述管道插塞径向穿过所述第一主管道和所述第二主管道并进入所述交叉管线的相对端部。

7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述管道插塞是与所述交叉管线内配合的锁紧插塞，并且所述管道插塞膨胀以便提供阻止所述交叉管线的所述相对端部的防漏密封的压力，从而允许所述交叉管线的压力测试。

8. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述管道插塞是交叉管线插塞，所述交叉管线插塞使弹性部装配在所述第一主管道和所述第二主管道两者的内壁上并且围绕所述交叉管线的与所述主管道内部相连通的所述相对端部，从而可以使所述交叉管线降压，并对所述交叉管线进行维护和修补。

9. 一种用于封闭管道的内圆柱形侧壁的锁紧管道插塞，所述锁紧管道插塞包括：

基件，所述基件具有直径小于所述圆柱形侧壁的直径的径向法兰部和整体式同轴管状部；

环状弹性密封件，所述环状弹性密封件具有周向密封表面以及可滑动地承接于所述基件管状部上且与所述法兰部相接合的中心开口；

环状刚性压缩件，所述环状刚性压缩件具有可滑动地承接于所述基件管状部上的中心开口，具有与所述弹性件相接触的径向面，并且具有沿远离所述径向面的方向延伸的截头圆锥形周向表面；

多个刚性分段式滑片，所述刚性分段式滑片周向承接于所述压缩件截头圆锥形表面上且具有咬合在所述圆柱形侧壁中的齿，所述分段式滑片当可滑动地设置在所述截头圆锥形表面上时可径向向外移位；

致动件，所述致动件可滑动地承接于所述基件管状部上，所述致动件具有与所述分段式滑片相接合的端面；以及

紧固螺母，所述紧固螺母螺纹地承接于所述基件管状部的螺纹端部上，可以通过螺纹紧固所述紧固螺母，以使所述分段式滑片和所述周向密封表面向外移位，以便将所述管道插塞锁定在适当位置并密封地封闭所述管道圆柱形侧壁。

10. 根据权利要求9所述的锁紧管道插塞，其中，所述多个刚性分段式滑片通过周向保持弹簧可滑动地保持在所述压缩件截头圆锥形表面上。

11. 根据权利要求9所述的锁紧管道插塞，其中，所述压缩件具有与所述密封件相接触的端面，从而所述压缩件的轴向移位使所述弹性件的所述周向密封表面径向扩张。

12. 根据权利要求9所述的锁紧管道插塞，其中，所述弹性件的横截面为V形，以便当所述弹性件被轴向压缩时增大所述周向密封表面的径向扩张。

13. 根据权利要求9所述的锁紧管道插塞，其中，所述紧固螺母在其前端具有径向延伸法兰部，以便在使用致动器或分接机将所述锁紧管道插塞安置于所述管道中或者从所述管道中移除时使用。

14. 根据权利要求9所述的锁紧管道插塞，包括固定于所述基件且被构造成与其中安置有所述管道插塞的管道的内圆柱形侧壁相接合的阻转器。

15. 根据权利要求14所述的锁紧管道插塞，其中，所述阻转器为具有径向延伸丝线的丝线刷的形式，所述丝线与其中安置有所述管道插塞的管道的内圆柱形侧壁相接合。

16. 根据权利要求13所述的锁紧管道插塞，其中，所述紧固螺母是细长的，所述紧固螺母在前端具有与所述基件管状部的所述螺纹端部相接合的内螺纹开口，且在后端具有终止于所述径向延伸法兰部中的凹槽，并且其中，所述基件管状部在其外端处具有内螺纹，且包括位于所述紧固螺母凹槽中的管道插塞和垫圈，所述管道插塞被旋入所述基件管状部中，从而所述管道插塞和所述垫圈将所述紧固螺母保持在所述基件管状部上。

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