CN102510969A - 用于使第一管道或管子中的流体的流动改道至至少第二管道、管子或软管且不阻塞该流体的流动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将第一管道(100)或管子中的流体的流动改道至至少第二管道(20)、管子或软管，且不阻塞流体流动的装置。该装置包括：流体密封外壳(11)；设置在该外壳上的出口(18)；可移动地安装在该外壳(11)内的细长的切割构件(30)；和用于推动所述切割构件(30)通过所述第一管道(100)或管子的器具，以移除在该外壳内的第一管道或管子的部分，并使流动改道至该出口(18)和连接在该出口(18)上的第二管道(20)、管子或软管。本发明还涉及使用该装置(10)的方法。

Description

用于使第一管道或管子中的流体的流动改道至至少第二管道、管子或软管且不阻塞该流体的流动的装置

技术领域

本发明涉及一种装置，该装置用于使第一管道或管子中的流体的流动改道至至少第二管道、管子或软管，且不阻塞该流体的流动。

背景技术

在许多不同的领域中，不同类型的管道和管子用于在压力下的流体的连续输送。

之前一些各种原因，例如渗漏，需要维修或重新布置管道或管子，流体的连续流动有时必须重新布置到另一永久的或临时的管道、管子或软管中。在许多布置中，流动可能被沿着管道或管子设置的阀门阻塞，但是一些布置没有任何内置的装置，使得可能阻塞流动和执行流动所期望的重新布置。此外，在一些布置中阻塞流动是毁灭性的，因为流体的压力会导致管道或管子的严重破坏。这样的例子是从海洋中石油矿床延伸到安装在水面上的石油平台的管道。

因此，需要一种装置，使得能够重新布置管道或管子中的流体的流动，而不阻塞管道或管子中的流动且不提高管道或管子内的压力。

发明内容

由所附的权利要求限定的本发明，涉及一种实现上述需求的装置，和一种使用该装置的方法。

根据本发明的装置目的在于将第一管道或管子中的流体的流动改道至至少第二管道、管子或软管，且不阻塞流体的流动。该装置包括：

流体密封外壳，至少由分别具有第一接触面和第二接触面的第一部分和第二部分组成，所述第一接触面和所述第二接触面设置成相互对齐，且具有形状对应于第一管道或管子的横断面形状的切断部分，以使得该第一部分和该第二部分能够被安装成包围所述第一管道或管子；

出口，设置在该外壳上，用于引导来自该外壳的流体的改道流动；

细长的切割构件，从静止的位置可移动地安装在该外壳内，所述切割构件包括第一板和第二板，所述第一板具有第一切割刃且长度超过第一管道或管子的直径，所述第二板基本平行于所述第一板，所述第二板具有第二切割刃且长度基本与所述第一板的相同，所述第一板和所述第二板安装在沿着第一管道或管子的纵向方向且彼此相隔一定距离，从而限定所述第一板和所述第二板之间的空间，每个切割刃具有超过第一管子或管道的直径的宽度，且在该外壳内沿着横穿第一管道或管子纵向的方向是可移动的，所述第一细长的板打算安装在第一管道或管子的下游部分，且具有许多遍布整个板的开口，并且所述第二板在关于第二切割刃安装的一半板上具有开口；和

器具，用于推动所述切割构件通过所述第一管道或管子，以移除该第一管道或管子在该外壳内的部分，且用于在流动继续到出口和打算连接到该出口的第二管道、管子或软管之前，经由该第一板和第二板之间限定的空间，通过该第二板上的所述开口，将通过该第一板上的所述开口的流动改道。

根据本发明的装置打算在流体连续流动的管道或管子周围被夹紧。当该装置固定在沿着管道或管子的正确位置，且该管道或管子处于至少两个外壳部分之间的预定位置时，则开始该切割构件的运动。该切割构件朝着该管道或管子的运动，使得两个切割刃切穿该管道或管子，并移除该管道或管子的一部分。一旦该切割构件开始切入该管道或管子，该管道或管子中的一部分流动将改道，流经该第一板上的开口，并且继续进入由外壳界定的空间，一旦该空间至少部分地被填满，经过该出口和安装在该出口的管道、管子或软管离开该装置。这意味着流动从第一管道或管子改道至第二管道、管子或软管期间，将继续保持连续流动。在第二管道、管子或软管中的流动开始将是小的，当该切割构件加压进一步压过该第一管道或管子时将增大。一旦该切割构件一直压过该第一管道，则第二板上没有开口的部分将为第一管道或管子的在该装置上面延伸的部分闭合外壳上的开口。

在该装置的实施例中，该外壳为具有纵向轴线(HA)的圆柱形状，当将该装置安装在第一管道或管子周围时，该纵向轴线基本横穿第一管道或管子的纵向轴线，且所述切割构件沿着该外壳的纵向轴线可移动。本发明的这一实施例提供了易于制造的外壳，且该外壳能够承受内外高压而不变形。进一步，该外壳的这种形状使得能够以有效的方式在该外壳内安装不同部分，这将提供该装置的高可靠性。

在该装置的实施例中，第一板和第二板通过至少一个安装在各板和圆柱形外壳中心的中间构件在结构上相连接。这一实施例提供了结构上简单的切割构件，该切割构件仅由一个具有I型横截面的横梁形状的可移动部分组成。

在该装置的实施例中，第一切割刃和第二切割刃具有V型或凹形，设置在V型的尖端，或接近每个板的中心定位的凹形部分的中心，以封闭第一管道。该切割刃的这种特定的形状是非常有利的，因为即便该切割构件压过该管道或管子，该管道或管子将保持在该切割刃的中心的预定位置上。

在该装置的实施例中，第一板和第二板都具有在外壳的内表面上设置的凹槽中延伸的两个纵向边缘。该板和该外壳的内表面的这种设计使得能够提供各板的边缘和该外壳的内表面之间的流体密封，当第一管道或管子被该切割构件穿过时，防止该装置内改道的流动从该外壳中渗漏。

在该装置的实施例中，用于推动切割构件的所述器具包括圆柱形板，该圆柱形板可移动地安装在外壳内，与切割构件的作为切割刃的对端相连接，所述板具有与外壳的内径相同的直径，且限定了在外壳一个末端的腔体(V)。软管与该腔体相连接，以在应该开始该切割构件所要求的运动时，用加压流体填充该腔体以使该板和该切割构件在要求的方向上运动。该实施例提供了非常可靠的布置，以产生该切割构件所要求的运动。加压流体可由与该装置和第一管道分离定位的泵提供，有时这是重要的优点。

在该装置的实施例中，外壳的纵向长度至少是第一管道或管子的直径的四倍。外壳的尺寸使得能够将该切割构件安装在静止位置，而不会与通过该装置第一管道或管子想要安装的通道干扰。

在该装置的实施例中，外壳的纵向长度至少是第一管道或管子的直径的五倍。该装置的实施例是非常有利的，因为相比前面的实施例，外壳的额外长度提供了在外壳内放置已经被切掉的管道或管子的部分的空间。该第一管道或管子被切掉的部分将随同切割构件一起被移到外壳的末端，在该末端可以存放该部分而不会影响流体的改道流动。

根据前面描述的任一实施例，本发明进一步涉及该装置的使用，用于使从海洋中的石油探测处延伸到水面的平台或容器的管道中的石油的流动改道。当在该特定领域中使用时，该装置是非常有利的，因为石油探测中的压力使得停止通过管道的流动而没有风险是不可能的，一旦流动停止管道将被管道或管子中逐渐增大的压力毁坏。

本发明进一步涉及一种使用上面描述的装置的方法。该方法包括以下步骤：

a)在第一管道或管子周围夹紧该装置；和

b)启动外壳内的腔体(V)的填充，以开始切割构件从其静止位置到第一管道或管子的一部分被移除的位置的运动，并且在该位置处，第一管道或管子中的流动被改道至第二管道、管子或软管。更多的方面和实施例将通过下面的详细描述加以呈现。

附图说明

附图中示出了主张的发明的不同实施例，其中：

图1a示意性图示了当切割构件在起始位置时，通过根据本发明第一实施例的装置的纵向轴线A2的垂直横截面。

图1b示意性图示了当切割构件在起始位置时，通过根据本发明第二实施例的装置的纵向轴线A2的垂直横截面。

图2示出了沿着图1b中的线L1的水平横截面。

图3示意性图示了在流动从第一管道或管子改道至第二管道、管子或软管后，通过该装置的纵向轴线A2的垂直横截面。

图4示出了横穿该装置的纵向方向沿着图3中的线L2的横截面视图。

图5和图6示出了切割构件的第二板的一部分的顶视图。

具体实施方式

在图1a、图1b、图2和图3中，示意性图示了根据本发明的装置10的不同视图。结合具有纵向轴线A1的第一管道100的一部分，示出了装置10。在第一管道100中，加压流体的连续流在流动。在图1a和图1b中用箭头F示出流动。

如图2所示，装置10包括至少分成第一部分12和第二部分13的外壳11。图2中，各部分分别具有第一接触面14和第二接触面15。在图1a中示出的本发明实施例中，两部分12和13每个都具有半圆形切断部分16，该切断部分16具有的半径对应于第一管道100的半径，以便一旦该装置安装在第一管道周围的预定位置上，提供该装置的切断部分和第一管道的外表面之间的紧密配合。该两部分12和13在第一管道周围被夹紧，并通过例如在易于靠近的外壳外周边周围安装的螺钉和螺帽一起固定，螺钉未在图中示出。外壳可以不同的方式分割，例如依据该装置、第一管道和该装置的特定应用的尺寸。

如图1b所示，在本发明的第二实施例中，该装置已经适用于更大的管道中的流动的改道，其中不同组件的负载量和尺寸更大。这通过在每个切断部分16上安装半圆套筒21和22实现，以便为在第一管道100周围的装置10提供改进的支撑。半圆套筒21和22具有与管道的外半径一致的内半径，以确保在该管道周围所要求的安装。套筒21和套筒22的长度适合于该装置的特定用途。优选地，在各个套筒的每个末端，在套筒21和22的外围安装凸缘23。在该装置下游末端的套筒21和套筒22上的凸缘23可用于将该装置固定到第一管道上对应的凸缘，图中未示出，而在套筒21和套筒22对端的凸缘23可用于当流动改道时固定闭合板，或者用于固定可替换的管道，图中未示出。

在该装置示出的实施例中，外壳10具有圆柱体的形状，该圆柱体具有纵向轴线A2。将该装置安装在管道100周围后，该轴线在基本上横穿第一管道的纵向轴线A1的方向延伸。外壳11在末端被平壁17闭合。

外壳11进一步包括出口18，流体的改道流动将通过该出口离开装置10。在这一实施例中，出口11基本上是圆形的，且位于外壳10的上面，接近于第一管道10的切断部分16。出口18具有凸缘19，以方便用于流体的改道流动的第二管道20、管子或软管的连接。

在外壳11内部，安装了细长的切割构件30。该细长的切割构件30从安装在横穿装置10的纵向方向A2的板31延伸。该板31具有和外壳11的内半径相同的半径，以便腔体32被限定在该外壳的、作为切割构件30的板31的反面的一个末端。软管33与腔体32相连接，用于提供来自如泵或压缩机的诸如液压流体的加压流体给腔体，从而产生板31和固定在板31上的切割构件30所要求的运动。在流动的改道开始之前，板31和切割构件30位于接近于该装置一个末端的起始位置。当板31在该起始位置时，腔体的体积是有限的，切割构件不延伸到用于第一管道的切断部分里，以能够在第一管道周围安装该装置。

该细长的切割构件包括大致相互平行的第一板40和第二板41，且安装在与第一管道的半径方向相同的平面上，彼此相隔一定距离。第一板40安装在第一管道100的下游。第一板40和第二板41具有基本上相同的形状。每个板具有切割刃42，两个基本平行的细长边缘43和对立于切割刃42并连接板31的侧部44。如图5或图6所示，各板的切割刃42用来切穿第一管道100，并且优选地具有V型或凹形以包围第一管道并提高切割的准确度。第一板和第二板通过垂直的支撑元件44在结构上相连接，以便切割构件具有I型的横截面形状。各板的细长边缘43在设置于外壳内表面46上的凹槽45中延伸，如图4所示。当切割构件在外壳内移动时，凹槽45为切割构件30提供导引。凹槽45进一步提供了在切割构件的板和外壳之间所要求的流体紧密密封。

第一板40具有大量的遍布整个细长板的开口46，以便让流动通过开口46。然而，如图5和图6所示，在第二板41上，仅接近第二板41的切割刃42的区域具有开口47，以便让流体通过。

切割构件30的纵向长度至少是第一管道直径的大约两倍，且该外壳的纵向长度必须足够长，以便在第一管道100周围安装两个外壳部分12、13以及产生用于切割构件30的空间之前，容纳在外壳11的一个末端的切割构件30，并且在外壳11的相对端中的流动改道后，容纳第一管道的被切掉的部分。这意味着优选地，外壳11的纵向长度约是第一管道的直径的五倍。因此该装置的尺寸必须对应第一管道的尺寸。

当第一管道中流动所要求的改道应该发生时，装置10安装并固定在第一管道周围。加压流体通过软管33提供给腔体32，以开始板31和固定在板31的切割构件30朝着第一管道100的运动。切割构件30压靠第一管道100，使得切割刃42切穿第一管道100。当切割刃42开始刺穿第一管道100时，第一管道中的一部分流动将开始通过第一板40和第二板41上的开口46和开口47。起初在装置10内第一管道中流动的一小部分向出口18和第二管道20改道。向腔体32提供的加压流体持续不断，且切割构件30进一步挤压，进一步穿过第一管道100。切割构件30运动得越远，第一管道中的更多的流动改道至第二管道20。起初流动能够继续穿过第二板41上的开口47，但是一旦第二板41一直运动穿过第一管道100，且第一管道的一部分被移除，第二板41上没有开口的部分闭合了第一管道，则整个流动朝第二管道20改道。

在图3中，示出了在流动的改道完成后的装置。切割构件运动到其终点位置，该终点位置意味着第二板41已经完全闭合了第一管道100，如箭头B所示，整个流动已经改道至第二管道20。第一管道被移除的部分一直被推到外壳的末端，以减小其对通过该装置的流动的影响。

如果流动的改道仅是暂时的，则切割构件可回到起始位置，流动将返回第一管道。一旦切割构件回到起始位置，则通过第二管道的流动停止。

为了便于本发明的理解，图中示出的本发明的实施例仅是示意性说明。一些改进是可能的，并不脱离本发明的范围。

虽然现在本发明优选的实施例已经在此处描述，应理解，本发明并不如此局限，但包含和包括了任何和所有所附权利要求涵盖的改进和变化。

Claims (11)

1.一种装置(10)，用于将第一管道(100)或管子中的流体的流动改道至至少第二管道(20)、管子或软管，且不阻塞该流体的流动，所述装置包括：

流体密封外壳(11)，至少由分别具有第一接触面(14)和第二接触面(15)的第一部分(12)和第二部分(13)组成，所述第一接触面(14)和第二接触面(15)设置成相互对齐，且具有形状对应于该第一管道(100)或管子的横截面形状的切断部分(16)，以使得该第一部分(12)和第二部分(13)能够设置成包围所述第一管道(100)或管子；

出口(18)，设置在该外壳(11)上，用于引导来自该外壳(11)的流体的改道流动；

细长的切割构件(30)，从起点位置可移动地安装在该外壳(11)内，所述切割构件(30)包括第一板(40)和第二板(41)，所述第一板(40)具有第一切割刃(42)且长度超过该第一管道(100)或管子的直径，所述第二板(41)基本上平行于该第一板(40)，并具有第二切割刃(42)且长度基本与该第一板相等，所述第一板(40)和第二板(41)安装在沿着该第一管道(100)或管子的纵向方向(A1)并彼此相隔一定距离，以限定所述第一板(40)和第二板(41)之间的空间，每个切割刃(42)具有超过该第一管子(100)或管道的直径的宽度，且在该外壳(11)内在横穿该第一管道(100)或管子的纵向方向(A1)的方向上可移动，所述第一细长板(40)将安装在该第一管道(100)或管子的下游，且具有遍布整个板(40)的许多开口(46)，并且所述第二板(41)在板的关于该第二切割刃(42)布置的区域内具有开口(47)；和

器具，用于推动所述切割构件(30)穿过所述第一管道(100)或管子，以移除该第一管道或管子在该外壳(11)内的部分，并且用于在流动继续到该出口(18)和将连接到该出口(18)的该第二管道(20)、管子或软管之前，经由该第一板(40)和第二板(41)之间限定的该空间，通过该第二板(41)上的所述开口(47)，将通过该第一板中的所述开口(46)的流动改道。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述外壳(11)具有带纵向轴线(A2)的圆柱体形状，当该装置布置在该第一管道(100)或管子周围时，该纵向轴线(A2)基本上横穿该第一管道或管子的纵向轴线(A1)，且所述切割构件(30)沿着该外壳(11)的该纵线轴线(A2)能移动。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一板(40)和第二板(41)通过至少一个布置在所述板(40，41)和该圆柱形外壳的中心的支撑构件(44)在结构上相连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述第一切割刃(42)和第二切割刃(42)具有V型或凹形，以封闭该第一管道(100)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第一板(40)和第二板(41)中的每一个都具有在设置于该外壳(11)的内表面上的凹槽(45)中延伸的两个纵向边缘(43)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，用于推动该切割构件(30)的所述器具包括圆柱形板(31)，所述圆柱形板(31)可移动地布置在该外壳(11)内，且连接到该切割构件(30)的就该切割刃(42)而言的相对末端，所述板(31)具有与该外壳(11)的内直径相等的直径，且在该外壳(11)的一个末端限定腔体(32)，软管(33)与该腔体(32)相连接，以在该切割构件(30)的所要求的运动应该启动时，用加压流体填充该腔体(32)，以使该板(31)和该切割刃(30)在所要求的方向上运动。

7.根据权利要求2所述的装置，其中，该外壳(11)的纵向长度至少是该第一管道(100)或管子的直径的四倍。

8.根据权利要求2所述的装置，其中，该外壳(11)的纵向长度至少是该第一管道(100)或管子的直径的五倍。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，半圆形的套筒(21，22)布置在该外壳(11)的每一所述部分(12，13)中的所述切断部分上。

10.一种根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)的用途，用于从海洋中的石油探测处延伸到平台或容器的管道中的石油的流动从第一管道(100)改道至第二管道(20)、管子或软管。

11.一种使用根据权利要求1至9中任一项所述的装置(10)的方法，包括步骤：

a)在第一管道(100)或管子周围夹紧该装置(10)；

b)启动用加压流体对该腔体(32)的填充，以开始该切割构件(30)从其起始位置，向该第一管道(100)或管子一部分被移除且该第一管道(100)或管子内的流动改道至安装到该出口(18)的该第二管道(20)、管子或软管的位置的运动。

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