CN102758988A

CN102758988A - 气动管道封堵机构

Info

Publication number: CN102758988A
Application number: CN201210241974XA
Authority: CN
Inventors: 赵弘; 赵毅鑫
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: CN102758988B

Abstract

本发明公开了一种气动管道封堵机构，其包括：密封筒，其具有容纳腔，所述容纳腔内设有推力法兰和与所述推力法兰相连的多个气动肌腱，所述推力法兰连接在所述密封筒的一端内侧壁上，所述密封筒的外侧套设有多个密封锁紧胶环；膨胀块，其连接在所述密封筒的另一端上，所述膨胀块与所述多个气动肌腱相连；承压法兰，其连接在所述膨胀块的外端，在所述承压法兰与所述膨胀块之间设有氮气供给装置，所述氮气供给装置与所述多个气动肌腱相连。本发明的气动管道封堵机构，通过气动肌腱的驱动实现气动管道封堵机构上的密封锁紧胶环对管道的密封，其结构简单，质量较轻，不会对管道内壁造成新的变形和破坏，并且气动系统清洁，不会造成环境污染。

Description

气动管道封堵机构

技术领域

本发明有关于一种管道封堵机构，尤其有关于一种管道封堵机器人领域中应用的气动管道封堵机构。

背景技术

近年来，随着“西气东输”管线的建设，我国管道工业的发展速度和技术水平跨入了世界先进行列。统计资料表明，我国“服役期”超过20年的管道占62%，10年以上的接近85%。这些管道在长期使用过程中会受到管道内外介质的作用，而产生腐蚀、结垢、裂纹、穿孔等问题，这会导致管道失效，影响油气生产与运输的正常进行。因此，对管道进行有计划的检测修补是油气工业安全生产中的重要一环。

在管道维护的过程中，不可避免的需要采用管道封堵技术来封隔管道内部的输送介质。目前广泛使用的带压开孔封堵技术，对维修管道进行封堵作业时，需要开挖施工，工艺复杂，设备繁多，影响管道正常输送，且时间较长，直接导致管道内介质的输送损失较大。

现有技术中提出一种管内智能封堵方法，其主要是通过在油气管道内放入管内智能封堵器，使管道在不停输的情况下，通过外部遥控该管内智能封堵器来实现管道内的封堵和解堵。该管内智能封堵器是借助收发球筒，例如清管器的发球端，从管道的远端送入管道并从收球端回收，其可降低管道维修作业对管内介质正常输送的影响，减少了许多其他的辅助工作，并可以大幅节约成本，进行零泄漏修补作业。但是，该种管内智能封堵器还存在以下缺陷有待改进：

1）现有的管内智能封堵器，主要是采用液压推力缸驱动设置在管内智能封堵器两端的承压头和执行器盘相对运动，从而挤压设置在承压头和执行器盘之间的封隔圈，使封隔圈径向扩张来封堵油气管道。由于液压推力缸在使用一段时间后会存在卡死等现象，因此导致封堵效果较差，甚至封堵失败；另外，液压推力缸还存在漏油等情况，对管道内的环境污染较大。

2）现有的管内智能封堵器，由于采用液压系统进行控制，其整体结构较复杂，质量较重，易造成管道内壁变形和破坏。

因此，有必要提供一种新的管道封堵机构，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种气动管道封堵机构，其通过气动肌腱的驱动实现气动管道封堵机构上的密封锁紧胶环对管道的密封，其结构简单，质量较轻，不会对管道内壁造成新的变形和破坏，并且气动系统清洁，不会造成环境污染。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种气动管道封堵机构，所述气动管道封堵机构包括：

密封筒，其具有容纳腔，所述容纳腔内设有推力法兰和与所述推力法兰相连的多个气动肌腱，所述推力法兰连接在所述密封筒的一端内侧壁上，所述密封筒的外侧套设有多个密封锁紧胶环；

膨胀块，其连接在所述密封筒的另一端上，所述膨胀块与所述多个气动肌腱相连；

承压法兰，其连接在所述膨胀块的外端，在所述承压法兰与所述膨胀块之间设有氮气供给装置，所述氮气供给装置与所述多个气动肌腱相连。

在优选的实施方式中，所述密封锁紧胶环为三个，位于中部的所述密封锁紧胶环由工程塑料制成，位于两侧的所述密封锁紧胶环由强力橡胶制成。

在优选的实施方式中，所述气动肌腱包括橡胶管和连接在所述橡胶管两端的接头，所述橡胶管内设有金属丝栅格网。

在优选的实施方式中，所述气动肌腱为四个，四个所述气动肌腱相互平行设置且围合成矩形连接在所述推力法兰与所述膨胀块之间。

在优选的实施方式中，所述密封筒由记忆合金制成。

在优选的实施方式中，多个所述气动肌腱分别连接有电磁阀，所述氮气供给装置通过一过滤减压装置与所述多个电磁阀相连。

在优选的实施方式中，在所述膨胀块与所述氮气供给装置之间设有信号接收解调装置，所述信号接收解调装置接收一控制信号而控制所述多个电磁阀的开启或关闭。

在优选的实施方式中，在所述氮气供给装置与所述信号接收解调装置之间还设有电池组，所述电池组与所述信号接收解调装置电连接。

在优选的实施方式中，在所述密封筒的外端面和所述承压法兰的外端面上分别设有多个沿周向分布的支撑轮。

在优选的实施方式中，所述气动管道封堵机构的两端分别连接有球绞，两个所述球绞分别连接在所述密封筒的外端面中心以及所述承压法兰的外端面中心。

本发明的气动管道封堵机构的特点及优点是：其通过气动肌腱的驱动实现气动管道封堵机构上的密封锁紧胶环对管道的密封，其结构简单，质量较轻，不会对管道内壁造成新的变形和破坏；另外，气动肌腱的变形收缩和回复原位迅速，其能够在较短时间内封堵管道，并且气动系统清洁，不会对环境造成污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的气动管道封堵机构未进行封堵状态时的主视图。

图2为本发明的气动管道封堵机构的各气动肌腱的布置位置结构示意图。

图3为本发明的气动管道封堵机构进行封堵状态时的主视图。

图4为本发明的气动管道封堵机构的各气动肌腱与电磁阀连接的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种气动管道封堵机构，其包括密封筒1、膨胀块2和承压法兰3。其中：密封筒1具有容纳腔11，所述容纳腔11内设有推力法兰12和与所述推力法兰12相连的多个气动肌腱13，所述推力法兰12连接在所述密封筒1的一端内侧壁上，所述密封筒1的外侧套设有多个密封锁紧胶环4；膨胀块2连接在所述密封筒1的另一端上，所述膨胀块2与所述多个气动肌腱13相连；承压法兰3连接在所述膨胀块2的外端，在所述承压法兰3与所述膨胀块2之间设有氮气供给装置5，所述氮气供给装置5与所述多个气动肌腱13相连。

具体是，密封筒1由记忆合金制成，其大体呈圆柱筒状，位于密封筒1容纳腔11中的推力法兰12固定连接在密封筒1一端的内侧壁上，密封筒1的另一端与膨胀块2相连，多个气动肌腱13连接在膨胀块2与推力法兰12之间，在本发明中，膨胀块2与推力法兰12之间连接有四个气动肌腱13，四个气动肌腱13相互平行设置且围合成矩形结构，也即，如图2所示，四个气动肌腱13两两上下并排设置，四个气动肌腱之间成90度夹角，这样可使各气动肌腱13施加在膨胀块2和推力法兰12上的拉力均匀稳定。

多个密封锁紧胶环4套设在靠近膨胀块2一侧的密封筒1的外周壁上，在本发明中，密封锁紧胶环4为三个，其中，位于中部的密封锁紧胶环4由工程塑料制成，位于两侧的密封锁紧胶环4由强力橡胶制成。由工程塑料和强力橡胶制成的密封锁紧胶环4，可有效密封管道10。

连接在膨胀块2外侧的承压法兰3与膨胀块2之间连接有伸缩杆14（参见图3所示），该伸缩杆14用于在膨胀块2挤压密封筒1时，提供膨胀块2辅助的挤压力，使膨胀块2能够沿密封筒1的轴向方向顺利挤压密封筒1，密封筒1端面各处受到的来自膨胀块2的挤压力均匀。

氮气供给装置5设置在承压法兰3和膨胀块2之间，其用于向多个气动肌腱13供给氮气，使气动肌腱13收缩变形，进而拉伸膨胀块2轴向移动。

本发明的气动管道封堵机构放置在待封闭的管道内10，在进行工作时，首先，打开气动管道封堵机构的氮气供给装置5，此时氮气供给装置5向各气动肌腱13内供给氮气，气动肌腱13在氮气的气压作用下径向膨胀，进而拉伸连接在其两端的推力法兰12和膨胀块2，膨胀块2在各气动肌腱13的拉伸作用下，向密封筒1的一侧移动，而压缩由记忆合金制成的密封筒1，密封筒1膨胀变形，其直径不断增大，此时套设在密封筒1外周壁上的多个密封锁紧胶环4径向向外移动，直至顶抵挤压在待封闭的管道10的内周壁上，完成对管道10的封堵目的。

本发明的气动管道封堵机构，其通过气动肌腱13的驱动实现气动管道封堵机构上的密封锁紧胶环4对管道10的密封，其结构简单，质量较轻，不会对管道10内壁造成新的变形和破坏；另外，气动肌腱13的变形收缩和回复原位迅速，其能够在较短时间内封堵管道，并且气动系统清洁，不会对环境造成污染。

根据本发明的一个实施方式，所述气动肌腱13包括橡胶管131和连接在所述橡胶管131两端的接头132，所述橡胶管131内设有金属丝栅格网。具体是，橡胶管131内在充入氮气后，橡胶管131在氮气的气体压力作用下，径向发生膨胀，使金属丝栅格网中的金属丝网格夹角变大，气动肌腱13在长度方向收缩，进而产生双向拉伸力，以拉动连接在气动肌腱13两端的推力法兰12和膨胀块2相对运动；当气动肌腱13的橡胶管131内的氮气被释放后，橡胶管131在弹性力的作用下回复到原始状态，气动肌腱13在长度方向伸长，进而产生双向推力，以推动推力法兰12和膨胀块2相向运动。本发明的气动肌腱13结构简单，其能够产生很强的收缩力，气动肌腱13变形收缩和回复原位迅速。

根据本发明的一个实施方式，如图4所示，多个所述气动肌腱13分别连接有电磁阀15，所述氮气供给装置5通过一过滤减压装置16与所述多个电磁阀15相连。过滤减压装置16用于过滤氮气供给装置5供给至多个气动肌腱13的氮气，以去除氮气中的各种杂质，延长气动肌腱13的使用寿命。

根据本发明的一个实施方式，在所述膨胀块2与所述氮气供给装置5之间设有信号接收解调装置6，所述信号接收解调装置6接收一控制信号而控制所述多个电磁阀15的开启或关闭。进一步的，在所述氮气供给装置5与所述信号接收解调装置6之间还设有电池组7，所述电池组7与所述信号接收解调装置6电连接。本发明通过信号接收解调装置6可实现外部设备对气动管道封堵机构的自动化控制，有效提高了封堵效率。

根据本发明的一个实施方式，在所述密封筒1的外端面和所述承压法兰3的外端面上分别设有多个沿周向分布的支撑轮8。具体是，在本发明中，在密封筒1的外端面和承压法兰3的外端面设置例如八个支撑轮8，该些支撑轮8用于使本发明的气动管道封堵机构顺利地输送至待封闭的管道10内，使气动管道封堵机构在管道10内运行平稳、顺畅，并且能够避免由于气动管道封堵机构本身的重力，造成对管道10的内下壁的过度磨损。

根据本发明的一个实施方式，所述气动管道封堵机构的两端分别连接有球绞9，两个所述球绞9分别连接在所述密封筒1的外端面中心以及所述承压法兰3的外端面中心。球绞9用于将气动管道封堵机构与管道10外部设备相连，以使气动管道封堵机构通过外部设备被顺利的输送至管道10内，以及通过外部设备被顺便的拉出管道10。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种气动管道封堵机构，其特征在于，所述气动管道封堵机构包括：

2.如权利要求1所述的气动管道封堵机构，其特征在于，所述密封锁紧胶环为三个，位于中部的所述密封锁紧胶环由工程塑料制成，位于两侧的所述密封锁紧胶环由强力橡胶制成。

3.如权利要求1所述的气动管道封堵机构，其特征在于，所述气动肌腱包括橡胶管和连接在所述橡胶管两端的接头，所述橡胶管内设有金属丝栅格网。

4.如权利要求1所述的气动管道封堵机构，其特征在于，所述气动肌腱为四个，四个所述气动肌腱相互平行设置且围合成矩形连接在所述推力法兰与所述膨胀块之间。

5.如权利要求1所述的气动管道封堵机构，其特征在于，所述密封筒由记忆合金制成。

6.如权利要求1所述的气动管道封堵机构，其特征在于，多个所述气动肌腱分别连接有电磁阀，所述氮气供给装置通过一过滤减压装置与所述多个电磁阀相连。

7.如权利要求6所述的气动管道封堵机构，其特征在于，在所述膨胀块与所述氮气供给装置之间设有信号接收解调装置，所述信号接收解调装置接收一控制信号而控制所述多个电磁阀的开启或关闭。

8.如权利要求7所述的气动管道封堵机构，其特征在于，在所述氮气供给装置与所述信号接收解调装置之间还设有电池组，所述电池组与所述信号接收解调装置电连接。

9.如权利要求1所述的气动管道封堵机构，其特征在于，在所述密封筒的外端面和所述承压法兰的外端面上分别设有多个沿周向分布的支撑轮。

10.如权利要求1所述的气动管道封堵机构，其特征在于，所述气动管道封堵机构的两端分别连接有球绞，两个所述球绞分别连接在所述密封筒的外端面中心以及所述承压法兰的外端面中心。