CN103016898B - 内置蝶形板橡胶封堵球 - Google Patents

Abstract

本发明是一种内置蝶形板橡胶封堵球，由封堵组件橡胶封堵球、蝶形板及传动机构封堵丝杠支撑管、旋转杆等组成。所述蝶形板置于橡胶封堵球内。内置旋转蝶形板橡胶封堵球技术，能解决管道在抢维修前，特别需要的快速封堵需求。比传统封堵方式可节省一半以上的作业时间，广泛适用于城市燃气，自来水低压运行的管道抢维修及管道改造工作，也能解决长输石油天然气高压管道的停输降压封堵工作。

Description

内置蝶形板橡胶封堵球

【技术领域】

本发明涉及低压流体输送管道封堵施工技术，特别是城市燃气、自来水管管道封堵施工的专用部件，一种内置蝶形板橡胶封堵球。

【背景技术】

对于使用中的石油、化工、天然气等不同介质的管道出现泄漏等事故，通常要求在管道不停输的情况下带压进行封堵施工。现有的管道封堵技术大致有：盘式、筒式、折叠式、囊式4种主要封堵方式。这几种方式各有所长，但每种封堵方式的操作工艺都相对比较复杂，操作技术要求较高。盘式、折叠式、囊式三种方式封堵还都存在着封堵泄漏和不可补偿的缺欠，而筒式封堵虽然具备补偿封堵效果的性能，但筒式封堵所用的封堵设备及管件均大于管道规格；需要将管材在封堵四通管件内钻断，开孔及封堵时间相对较长；同时施工现场焊接封堵管件的作业时间也需延长。

【发明内容】

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种内置蝶形板橡胶封堵球，该内置蝶形板橡胶封堵球具有补偿功能，还可只开一小孔即可封堵大一规格管道，大大节省作业时间。

本发明为解决上述问题所采用的方案是设计一种内置蝶形板橡胶封堵球。其特征在于包括封堵组件及传动机构；

所述封堵组件由橡胶封堵球和蝶形板组成，其中：所述橡胶封堵球的外形呈近似圆柱形，底部为球形；所述蝶形板置于橡胶封堵球内，蝶形板表面与橡胶封堵球内表面形状为凹凸相对应的，蝶形板的对称中心轴孔为内六方孔；

所述传动机构由封堵组件纵向移动传动部分和蝶形板转动传动部分组成，其中：所述封堵组件纵向移动传动部分包括一个封堵丝杠支撑管，该封堵丝杠支撑管是一个中部固定有橡胶封堵球固定支撑盘的呈十字形支撑管，封堵丝杠支撑管的内孔为光孔，封堵丝杠支撑管的上半部的外径上设有丝杠螺纹，其外径还通过键连接方式连接有一个封堵机外套，所述封堵机外套的上止口内通过一个丝杠母压母将与封堵丝杠支撑管丝杠螺纹啮合的“T”形丝杠母的台肩夹于其中，在所述丝杠母压母的上方的丝杠母外径上通过键连接方式连接有一个手轮，且手轮用手轮压母固定；所述蝶形板转动传动部分是在封堵丝杠支撑管的内孔套装一个旋转杆，所述旋转杆的顶部连接旋转动力输入机构，所述旋转杆的底部为一段外伸于封堵丝杠支撑管的外六方杆；

所述封堵丝杠支撑管的橡胶封堵球固定支撑盘以下部分自橡胶封堵球纵向轴心穿入橡胶封堵球及蝶形板的上部，封堵丝杠支撑管内旋转杆的底部外六方杆则穿入蝶形板的内六方孔中；所述封堵丝杠支撑管的橡胶封堵球固定支撑盘将橡胶封堵球固定在其表面下。

本发明的有益效果是：内置旋转蝶形板橡胶封堵球技术，能解决管道在抢维修前，特别需要的快速封堵需求。比其它封堵方式可节省一半以上的作业时间，广泛适用于城市燃气，自来水低压运行的管道抢维修及管道改造工作，也能解决长输石油天然气高压管道的停输降压封堵工作。特别是：

1.本发明只需开一小孔即可封堵大一规格管道。由于开小孔的封堵管件可采用法兰短节，不需三通护板，高压管道可增加补强即可符合钢制管道安装规范，可节省现场2/3的焊接时间。例：焊接一副Φ426封堵三通，连安装找正及焊接需耗用6-7个小时；而焊接一副法兰短节只需要2-2.5小时。

2.具有封堵效果补偿的性能。内置蝶形板橡胶球相当于在管道内安装了一道临时蝶阀，橡胶体不转，蝶形板在橡胶体内旋转90%即可将置入管道内的橡胶球（棒）从圆柱形渐变成扁圆形，85%-90%之间为旋转死点，当封堵效果稍有泄漏，蝶形板角度旋转至死点，即可起到封堵效果补偿的作用。

3.操作简单快捷。由于采用橡胶球的柔性外形置入管道，具备了操作简单快捷、容易掌握的特点，其操作工序：（1）将封堵头置入管道内，（2）通过外置旋转杆旋转85°—90°封堵完成，相对于其它封堵方式，现场的操作难度及精准要求降低很多。

4.适应性强。橡胶球的材质可采用丁晴胶（NBR）或其它种类的橡胶及聚四氟乙稀等软性材料，球体最薄壁厚为15-20㎜以上，可适应管道内的复杂状况，如：铁屑、污垢、结蜡、水锈、焊道、椭圆度等现场的管道状况。胶质硬度在上下固定部位和球体内表面的B点部位硬度为70°±3°，球体中部硬度为50°±3°。

5.橡胶封堵球（棒）球体上端有固定支撑盘，盘下端有支撑管，管内有旋转杆，支撑管和旋转杆通过橡胶球中心孔穿入蝶形板，橡胶球体在封堵后管道介质所形成的单项压强，通过固定支撑盘与法兰短节内径的依托，形成了封堵头在管道内对介质的封堵承载能力，可承载介质对封堵头的单项压强力达0.5MPa，适用于压力为0.5MPa以下的低压管道，同时也适用于高压管道的降压封堵。（图2）

【附图说明】

图1为内置蝶形板橡胶封堵球主剖视示意图；

图2为内置蝶形板橡胶封堵球侧剖视示意图；

图3为蝶形板工作示意图；

图4为橡胶封堵球止转块主视示意图；

图5为橡胶封堵球止转块侧视示意图；

图6为内置蝶形板橡胶封堵球水平剖面安装位置示意图；

图7为内置蝶形板橡胶封堵球水平剖面蝶形板旋转示意图；

图8为内置蝶形板橡胶封堵球水平剖面封堵状态示意图；

图9为内置蝶形板橡胶封堵球施工应用示意图；

图10为封堵丝杠支撑管的顶部示意图。

图中:1、导向伞面区；2、橡胶封堵球固定支撑盘；3、锁紧卡环；4、封堵丝杠支撑管；5、旋转杆；6、橡胶封堵球；7、蝶形板；8、止转块；9、法兰短节；10、刀阀；11、封堵机外套；12、凸轮体；13、丝杠母；14、手轮压母；15、卧键；16、手轮；17、丝杠母压母；18、止转键；19、蜗轮蜗杆机构。

以下结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

【具体实施方式】

本发明的内置蝶形板橡胶封堵球包括封堵组件及传动机构。（见图1、2、9、10）。

所述封堵组件由橡胶封堵球6，蝶形板7等组成。所述橡胶封堵球的外形呈近似圆柱形，底部为球形。而橡胶封堵球的球形底部可以在沿平行蝶形板方向的局部增加呈圆柱面止转块8，止转块的圆柱面底面可以使橡胶封堵球与被封闭管道内管底部位贴合以及使橡胶封堵球定位，避免橡胶封堵球底部转动（见图4、5）。

所述蝶形板置于橡胶封堵球内，蝶形板表面与橡胶封堵球内表面形状为凹凸相对应的，蝶形板的对称中心轴孔为内六方孔。所述蝶形板的中部区域为蝶形板的主要工作区，其截面为对称的凸轮形，在蝶形板的凸轮体12上、下边缘至蝶形板的顶部和底部还设有导向伞面区1（见图1、2、6-8）。

所述封堵丝杠支撑管4自橡胶封堵球顶部中心穿入橡胶封堵球并穿入蝶形板上部，封堵丝杠支撑管在位于橡胶封堵球顶部位置处连接有一个橡胶封堵球固定支撑盘2，并将橡胶封堵球6固定在其表面下。其中，所述橡胶封堵球固定支撑盘可以有一环形边口，所述橡胶封堵球的顶部可以设有一“T”形环台，“T”形环台下形成的环形槽内放有由两片金属环片组成的锁紧卡环3，而橡胶封堵球的环台装于橡胶封堵球固定支撑盘的环形边口内，并通过多个螺钉将橡胶封堵球固定支撑盘和锁紧卡环连同中间的橡胶封堵球的环台固定成整体（见图1）。对于所述支撑管上的橡胶封堵球固定支撑盘将橡胶封堵球固定在其表面下，还可以有其它多种固定方式，只要将橡胶封堵球与支撑管通过物理方式固定为一体，则均满足本发明要求。

本发明的传动机构用来完成封堵组件纵向移动和蝶形板转动的工作要求。如图9、10所示，其中的封堵丝杠支撑管承载封堵组件移动和蝶形板转动相关部件。该封堵丝杠支撑管是一个中部固定有橡胶封堵球固定支撑盘的呈十字形支撑管，支撑管的上部设置封堵组件移动部件。中部固定支撑盘用来将堵漏组件中的橡胶封堵球与之固定。封堵丝杠支撑管的内光孔，用来套装使蝶形板转动的转动杆。

所述封堵组件纵向移动传动部分，包括在封堵丝杠支撑管的上半部的外径上设有丝杠螺纹，其外径还通过键连接方式连接有一个封堵机外套11。例如可以是在支撑管的丝杠螺纹上开一纵槽，相应在封堵机外套内装一止转键18，从而限制支撑管在封堵机外套内旋转。

此外，在封堵机外套的上口端（为阶梯止口）通过一个丝杠母压母17将啮合在支撑管丝杠螺纹上的“T”形丝杠母13的台肩夹于其中，在所述丝杠母压母的上方的丝杠母外径上通过键连接方式还连接有一个手轮16，并用手轮压母14固定。其具体结构可以是在丝杠母外径上对称固定两个卧键15，而在手轮孔设有键槽，将手轮套装于其上后用手轮压母14固定完成。

所述蝶形板转动传动部分，是将旋转杆5套装在封堵丝杠支撑管的内孔中，而旋转杆的顶部连接旋转动力输入机构。所述旋转杆的顶部连接的旋转动力输入机构为连接蜗轮蜗杆机构19也可以是连接其它旋转动力机构。所述旋转杆的底部的外六方杆套装在蝶形板的内六方孔中。

本发明在封堵操作时，首先在需封堵的管道部位上带压焊接法兰短节9，后在法兰短节上安装刀阀10，然后安装开孔机带压在需封堵的管道上开孔，再将刀具提升至刀阀之上，关闭刀阀，并拆除开孔机。在做好上述准备工作之后，安装封堵机的整机在刀阀上，打开阀门。通过封堵丝杠支撑管上的旋转手轮、将橡胶封堵球和蝶形板，自管道带压开孔处置入需封堵的管道。当旋转手轮时可带动丝杠母旋转，从而使丝杠做向下的直线运动，致使橡胶封堵球压紧在管道内底部。此时，橡胶封堵球、固定支撑盘与被焊接在需封堵的管道上的法兰短节9内孔形成防球体移动的支撑关系。当内置旋转杆在旋转驱动装置19（蜗轮蜗杆机构）的带动下转动90°时，蝶形板产生旋转，橡胶封堵球的球形底部受止转块8与管道的纵向底部压紧控制不转的情况下，使蝶形板上的凸轮体12旋动橡胶封堵球中下部变形，橡胶封堵球体向管壁方向涨开，从而达到封堵管道的目的（见图3，图6-7）。使用本发明完成封堵后，将管道封堵点之内的部分排压后便可开始进行管道封堵点内的改造施工。（一般管道封堵设两个封堵点）施工完成后将旋转杆回旋90°封堵头形变复原收回，退至刀阀以上部位，关闭刀阀，下塞柄，拆刀阀，盖盲板工作完毕。

本发明橡胶封堵球的结构和工作原理为：

本发明蝶形板在橡胶封堵球内呈长圆蝶形板状，蝶形板自上而下分四个外形部分（见图2、2-2到2-4）：

2-1.封堵丝杠支撑管连接部分：支撑管的底部与蝶形板上部套装。对旋转杆装入蝶形板起导向作用，并使蝶形板得到固定支撑盘的支撑力，从而完成蝶形板的旋转和克服管道介质在封堵后形成的单项压力推力（见图2）。

2-2.旋转导向伞面区：此区域在蝶形板工作时对蝶形板的旋转起减轻旋转力的导向作用，它可降低蝶形板在橡胶封堵球内的旋转力，并保证蝶形板旋转的最大旋转力和封堵球的外扩张量集中在蝶形板中部2-3区域中。（见图7和图8）。

2-3.封堵工作区：通过旋转杆下部外六方杆插入蝶形板内六方孔，带动蝶形板转动，使橡胶封堵球变形，向☆两侧空间扩张实现封堵。蝶形板最薄的部位“A”也是橡胶封堵球最厚的部位“B”点，C点为蝶形板旋转90°后的封堵最大直径点（见图3、8），当蝶形板旋转时，橡胶封堵球最厚部位“B”点开始受蝶形板的凸轮体旋动向外扩张，球体渐变成扁圆形（见图7），当蝶形板旋转至90%时，橡胶封堵球的“B”点位于蝶形板的“C”点位相交（见图8），这也是橡胶封堵球外扩张尺寸最大的部位，当扩张尺寸大于管道内径时，蝶形板旋转形成了旋转死点，也是补偿封堵效果的点位。

2-4．旋转导向伞面区及定位：作用与2-2相同。同时伞面底部另有压紧橡胶球至管道底部的作用（见图2）。

本发明内置蝶形板在橡胶球球体内，橡胶球与钢制蝶形板接触的内表面为凹凸型，图6中蝶形板凹型处是橡胶体内表面的凸型部分，当蝶形板开始转动时，由蝶形板凸轮体12部位开始拱动橡胶球内表面的凸型处（B点），以此解决蝶形板在实体橡胶球内的旋转补充外扩能力，并在旋转时使橡胶球体内的最厚部分（图2：B点）与蝶形体的最大外圆相交，形成了橡胶体在管道内的最大形变，以此实现小直径的封堵球在管道内封堵大直径管道的目的（图8：C点和B点）。

Claims (9)

1.一种内置蝶形板橡胶封堵球，其特征在于包括封堵组件及传动机构； 

所述封堵组件由橡胶封堵球和蝶形板组成，其中：所述橡胶封堵球的外形呈近似圆柱形，底部为球形；所述蝶形板置于橡胶封堵球内，蝶形板表面与橡胶封堵球内表面形状为凹凸相对应的，蝶形板的对称中心轴孔为内六方孔； 

所述传动机构由封堵组件纵向移动传动部分和蝶形板转动传动部分组成，其中：所述封堵组件纵向移动传动部分包括一个封堵丝杠支撑管，该封堵丝杠支撑管是一个中部固定有橡胶封堵球固定支撑盘的呈十字形支撑管，封堵丝杠支撑管的内孔为光孔，封堵丝杠支撑管的上半部的外径上设有丝杠螺纹，其外径还通过键连接方式连接有一个封堵机外套，所述封堵机外套的上止口内通过一个丝杠母压母将与封堵丝杠支撑管丝杠螺纹啮合的“T”形丝杠母的台肩夹于其中，在所述丝杠母压母的上方的丝杠母外径上通过键连接方式连接有一个手轮，且手轮用手轮压母固定；所述蝶形板转动传动部分是在封堵丝杠支撑管的内孔套装一个旋转杆，所述旋转杆的顶部连接旋转动力输入机构，所述旋转杆的底部为一段外伸于封堵丝杠支撑管的外六方杆； 

所述封堵丝杠支撑管的橡胶封堵球固定支撑盘以下部分自橡胶封堵球纵向轴心穿入橡胶封堵球及蝶形板的上部，封堵丝杠支撑管内旋转杆的底部外六方杆则穿入蝶形板的内六方孔中；所述封堵丝杠支撑管的橡胶封堵球固定支撑盘将橡胶封堵球固定在其表面下。 

2.根据权利要求1所述的内置蝶形板橡胶封堵球，其特征在于所述橡胶封堵球的球形底部在沿平行蝶形板方向的局部有呈圆柱面的止转块。 

3.根据权利要求1或2所述的内置蝶形板橡胶封堵球，其特征在于所述橡胶封堵球固定支撑盘将橡胶封堵球固定在其表面下，是通过在所述橡胶封堵球固定支撑盘设有一环形边口，所述橡胶封堵球的顶部设有一“T”形环台，“T”形环台下形成的环形槽内放有由两片金属环片组成的锁紧卡环，而橡胶封堵球的环台装于橡胶封堵球固定支撑盘的环形边口内，并通过多个螺钉将橡胶封堵球固定支撑盘和锁紧卡环连同中间的橡胶封堵球的环台固定成整体。 

4.根据权利要求1或2所述的内置蝶形板橡胶封堵球，其特征在于所述蝶形板的中部区域为蝶形板的主要工作区，其截面为对称的凸轮形，在蝶形板的凸轮 体上、下边缘至蝶形板的顶部和底部还设有导向伞面区。 

5.根据权利要求3所述的内置蝶形板橡胶封堵球，其特征在于所述蝶形板的中部区域为蝶形板的主要工作区，其截面为对称的凸轮形，在蝶形板的凸轮体上、下边缘至蝶形板的顶部和底部还设有导向伞面区。 

6.根据权利要求1或2所述的内置蝶形板橡胶封堵球，其特征在于所述旋转杆的顶部连接旋转动力输入机构为连接蜗轮蜗杆机构。 

7.根据权利要求3所述的内置蝶形板橡胶封堵球，其特征在于所述旋转杆的顶部连接旋转动力输入机构为连接蜗轮蜗杆机构。 

8.根据权利要求4所述的内置蝶形板橡胶封堵球，其特征在于所述旋转杆的顶部连接旋转动力输入机构为连接蜗轮蜗杆机构。 

9.根据权利要求5所述的内置蝶形板橡胶封堵球，其特征在于所述旋转杆的顶部连接旋转动力输入机构为连接蜗轮蜗杆机构。