CN103277627A - 一种球状双封封堵器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种球状双封封堵器。该封堵器可在管道不停输工艺下对管道待封堵段进行有效的封堵。它包括主支撑筒1，小转动轴2，转动液压缸3，垫圈4，锚定套筒5，转动心轴6，封堵器壳体7，后密封胶筒8，隔离圈9，前密封胶筒10，封堵器球盖14，内六角螺钉15，驱动液压缸16。其中驱动液压缸16、封堵器前盖14、封堵器壳体7与前密封胶筒10、后密封胶筒8与隔离圈9组成封堵机构；转动液压缸3、小转动轴2、转动架71与转动心轴6组成球状双封封堵器的转动机构；锚定套筒5、垫圈4与转动液压缸活塞杆31组成球状双封封堵器的锚定机构。

Description

一种球状双封封堵器

(一)技术领域

本发明涉及一种有关于油气管道维修作业封堵工具中的一种封堵器，具体地说是一种在不停输带压开孔封堵工艺下的可以实现管道封堵的球状双封封堵器。

(二)背景技术

油气管道在输送过程中，除了需要进行有计划的管道维修和改造外，避免不了发生突发性事故，则要求对原有管道进行维修作业。以前对管道进行维修时要求必须停输并且清空管道，或者只能采取一些临时性的补救措施，给油气管道的运行带来极大的安全隐患，管道运输经济性损失巨大。管道不停输带压开孔封堵原理的提出，使上述问题得到解决，该工艺不需要管道进行停产降压和管道置换，只需要对管道的待维修段进行开孔，并对局部区域进行有效封堵，然后进行局部维修，不但避免了不必要的经济损失，又为管道的施工作业提供了更安全的保证。不停输封堵工艺所使用的封堵头按其机械手段可分为4种：悬挂式封堵器，桶式封堵器，折叠式封堵器和囊式封堵器。在实际作业时，应根据不同的管径、管网压力、管道材质以及管道工况进行选取，以达到最好的封堵效果。

目前，应用较多的是悬挂式封堵器，又称盘式封堵器，这种封堵器具有安装简便、作业时间短、结构紧凑、操作简单、使用成本低等优点。但是，使用悬挂式封堵器的前提是只能在管道上开与管道内径等径的孔，使施工的三通、刀具等成本较高，在施工中容易损坏刀具，给施工带来麻烦，并且管线中的螺纹焊缝容易划伤悬挂式封堵器的皮碗；管线椭圆度对封堵器也存在影响，封堵器在有变形量的管道中无法完全对中放置，从而使封堵效果较差；并且当封堵管道内结垢较多时不能很好地进行密封，从而影响封堵效果，有时甚至不能成功封堵。这就要求对原有的悬挂式封堵头进行改进。针对传统的悬挂式封堵器难以一次成功封堵的缺陷，提出了一种新型的球状双封封堵器，该封堵器具有球状一体化设计，在球形头部中部放置有两个通过液压缸压缩的高压密封胶筒，通过压缩密封胶筒使胶筒产生径向膨胀与管壁产生接触压力以达到封堵的目的。球体的直径略小于管道的内径，可以在管道上开出小于管道内径的孔，有效的避免了开孔刀的损坏及螺旋焊缝、管道椭圆度对封堵效果的影响。这种球状双封封堵器通过封堵机穿过夹板阀送入管道，向压力流动方向转动并实施封堵作业。本发明可以制造成各种规格尺寸，适用于多种管道尺寸，且封堵操作简单快速，可以实现一次性成功封堵，提高了封堵效率和封堵质量。

目前国内在不停输带压封堵工艺中使用的封堵器已有一些相关的专利，例如：河南锐驰管道工程技术有限公司申请了一种双皮碗旋转封堵头，201210213685.9，该发明在普通悬挂式封堵器基础之上增加了一组副皮碗，组成了双皮碗的封堵结构，该发明在封堵油气管道时，主、副皮碗配合使用，主皮碗直接面对冲击介质，边沿缝隙处的微小渗漏用副皮碗进行再次封堵，实现了一次双封的目的。但国内还没有类似于球状双封封堵器结构或封堵原理的相关专利。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有管道不停输带压封堵工艺所用到的悬挂式封堵头的不足而提出一种球状双封封堵器。该封堵器具有球状一体化设计，在球形头部中部放置有两个通过液压缸压缩的高压密封胶筒。这种球状双封封堵器通过封堵机穿过夹板阀送入管道待封堵段，向压力流动方向转动并在驱动液压缸的作用下实施高压密封，实施封堵作业。并在管道维修作业完成后通过液压缸泄压解封，然后由封堵机收回。可以实现一次性成功封堵，能提高封堵效率和封堵质量。

本发明提供的一种球状双封封堵器，其特征在于，包括有：

封堵器壳体7与封堵器球盖14结合在一起后就是一个完整的球体。

驱动液压缸16、封堵器前盖14、封堵器壳体7与前密封胶筒10、后密封胶筒8及隔离圈9组成封堵机构。由驱动液压缸16产生拉力，驱动液压缸活塞杆162带动封堵器前盖14往主支撑筒1的方向轴向运动，拉力通过封堵器前盖14压缩前密封胶筒10，前密封胶筒10将力传递给隔离圈9，隔离圈9沿着封堵器壳体7外壁产生切向位移压缩后密封胶筒8，前密封胶筒10与后密封胶筒8产生径向膨胀，并与管道内壁产生接触压力来实现对管道内介质的封堵。

转动液压缸3、小转动轴2、转动架71和转动心轴6组成球状双封封堵器的转动机构。球状双封封堵器由封堵机送入管道内，当封堵器尚在三通中，球体的轴线与主支撑筒1的轴线重合；继续下放到封堵器球盖14接触到管壁时，转动液压缸3开始产生推力，转动液压缸活塞杆31与转动架71铰接，且球状封堵器的封堵机构由中转动架711与主支撑筒1通过转动心轴6连接，封堵机构以转动心轴6为中心逆时针转动，封堵机继续下入球状双封封堵器，直至锚定套筒5与管道底部管壁接触，封堵机停止送入。当封堵器壳体7的左端面与主支撑筒导向架11的右端面相接触后球状双封封堵器停止转动，转动液压缸3保压。由此实现封堵器顺利下入管道中。

锚定套筒5、垫圈4与转动液压缸活塞杆31组成球状双封封堵器的锚定机构。进行封堵作业前，根据管道实际壁厚来增加或减少垫圈4的个数，从而达到同一管径下不同壁厚的管道的有效锚定。

封堵机构为球体，球体直径略小于待封堵管道内径，使下入过程更为顺利。

(四)附图说明

图1是本发明的管内球状双封封堵器的外观图；

图2是本发明的管内球状双封封堵器的结构图；

图3是本发明的管内球状双封封堵器的下入过程运动轨迹图；

图4是本发明的管内球状双封封堵器的封堵机构剖面图；

图5是本发明的管内球状双封封堵器的封堵机构左视图；

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明做更详细地描述：

如图1、2所示，球状双封封堵器由主支撑筒1，小转动轴2，转动液压缸3，垫圈4，锚定套筒5，转动心轴6，封堵器壳体7，后密封胶筒8，隔离圈9，前密封胶筒10，封堵器球盖14，内六角螺钉15，驱动液压缸16组成。主支撑筒1主要起封堵器下入管道过程中的导向和支撑作用，主支撑筒1上设计有与封堵机的封堵机结合孔12，封堵机通过与封堵机结合孔12连接，将球状封堵器穿过夹板阀送入管道内。

如图1所示，封堵器壳体7与封堵器球盖14结合在一起后就是一个完整的球体。

如图2所示，转动液压缸3通过小转动轴2与主支撑筒1连接，转动液压缸活塞杆31的端部为螺纹端，锚定套筒5可旋入转动液压缸活塞杆31的螺纹端，起锚定作用。垫圈4位于转动液压缸活塞杆31螺纹端与锚定套筒5之间，根据管道壁厚的变化，通过套入垫圈4的数量来调节锚定端的高度。

如图2所示，转动液压缸活塞杆31与封堵器壳体7的中转动架711通过转动心轴6连接。以此组成球状双封封堵器的转动机构。

如图1、2所示，转动液压缸3、小转动轴2、转动架71和转动心轴6组成球状双封封堵器的转动机构。球状双封封堵器由封堵机送入管道内，当封堵器尚在三通中，球体的轴线与主支撑筒1的轴线重合；继续下放到封堵器球盖14接触到管壁时，转动液压缸3开始产生作用，转动液压缸活塞杆31与转动架71通过铰接，且球状封堵器的封堵机构由中转动架711与主支撑筒1通过转动心轴6连接，封堵部分以转动心轴6为中心逆时针转动，封堵机继续下入球状双封封堵器，直至锚定套筒5与管道底部管壁接触，封堵机停止送入。当封堵器壳体7的左端面与主支撑筒导向架11的右端面相接触后球状双封封堵器停止转动，转动液压缸3保压。由此实现封堵器顺利下入管道，到达预定待封堵位置。球状双封封堵器下入管道的过程如图3所示。

如图1、3所示，封堵机构为球体，球体直径略小于待封堵管道内径，封堵器在下入管道时不会产生卡死现象，使下入过程更为顺利。

如图2所示，锚定套筒5、垫圈4与转动液压缸活塞杆31组成球状双封封堵器的锚定机构。进行封堵作业前，根据管道实际壁厚来增加或减少垫圈4的个数，从而达到同一管径下不同壁厚的管道的有效锚定。

如图1、5所示，封堵器壳体7的转动架71由中转动架711、左转动架712、右转动架713组成，其中中转动架711通过转动心轴6与主支撑筒1连接。封堵器壳体7上焊接有筋板72增加转动架71与封堵器壳体7的焊接强度。

如图2、4所示，后密封胶筒8套在封堵器壳体7的外壁，后密封胶筒8的内端面与封堵器壳体7的外壁相接触，后密封胶筒8的左端面与封堵器壳体7的承压面相接触。隔离圈9套在封堵器壳体7的外壁上，隔离圈9的内端面与封堵器壳体7的外端面相接触，隔离圈9的左端面与后密封胶筒8的右端面相接触。前密封胶筒10套在封堵器壳体7的外壁上，前密封胶筒10的内端面与封堵器壳体7的外壁相接触，前密封胶筒10的左端面隔离圈9的右端面相接触。封堵器球盖14的端面与前密封胶筒10的右端面相接触。

如图4所示，驱动液压缸16由驱动液压缸缸体、驱动液压缸法兰盖161、驱动液压缸活塞杆162组成，驱动液压缸法兰盖162与驱动液压缸缸体通过内六角固定螺钉165固定在一起，密封圈163起密封作用。驱动液压缸16放置在封堵器壳体7的腔体内，由内六角螺钉164将驱动液压缸16固定在封堵器壳体7的腔体内。驱动液压缸活塞杆162与封堵器球盖14，通过内六角螺钉15连接。

如图5所示，驱动液压缸16、封堵器前盖14、封堵器壳体7与前密封胶筒10、后密封胶筒8及隔离圈9组成封堵机构。当封堵器到达待封堵段，驱动液压缸16开始作用，产生拉力带动封堵器前盖14压缩前密封胶筒10，前密封胶筒10将力传递给隔离圈9，隔离圈9沿着封堵器壳体7外壁产生切向位移压缩后密封胶筒8，前密封胶筒10与后密封胶筒8被挤压后产生径向膨胀，堵住封堵器与管道形成的环空，并与管道内壁接触后产生足够大的接触压力来实现对管道内介质的封堵。钢制的隔离圈9可防止密封胶筒压缩后出现的肩突现象。

管道维修、更换作业结束后，驱动液压缸4开始作用，往管内介质流动的方向推动封堵器前盖14，使前密封胶筒10与后密封胶筒8恢复原状，管道出现环空，管内介质正常流动，上提球状双封封堵器至开孔处取出，以达到解封的目的。

Claims (6)

1.一种球状双封封堵器包括主支撑筒1，小转动轴2，转动液压缸3，垫圈4，锚定套筒5，转动心轴6，封堵器壳体7，后密封胶筒8，隔离圈9，前密封胶筒10，封堵器球盖14，内六角螺钉15，驱动液压缸16。

主支撑筒1主要起封堵器下入管道过程中的导向和支撑作用，主支撑筒1上设计有与封堵机的封堵机结合孔12，封堵机通过与封堵机结合孔12连接，将球状封堵器穿过夹板阀送入管道内。

封堵器壳体7的转动架71由中转动架711、左转动架712、右转动架713组成，其中中转动架711通过转动心轴6与主支撑筒1连接。封堵器壳体7上焊有筋板72增加转动架71与封堵器壳体7的连接强度。

后密封胶筒8套在封堵器壳体7的外壁，后密封胶筒8的内端面与封堵器壳体7的外壁相接触，后密封胶筒8的左端面与封堵器壳体7的承压面相接触。

隔离圈9套在封堵器壳体7的外壁上，隔离圈9的内端面与封堵器壳体7的外端面相接触，隔离圈9的左端面与后密封胶筒8的右端面相接触。

前密封胶筒10套在封堵器壳体7的外壁上，前密封胶筒10的内端面与封堵器壳体7的外壁相接触，前密封胶筒10的左端面隔离圈9的右端面相接触。

驱动液压缸16由驱动液压缸缸体、驱动液压缸法兰盖161、驱动液压缸活塞杆162组成，驱动液压缸法兰盖162与驱动液压缸缸体通过内六角固定螺钉165固定在一起，密封圈163起密封作用。

驱动液压缸16放置在封堵器壳体7的腔体内，由内六角螺钉164将驱动液压缸16固定在封堵器壳体7的腔体内。驱动液压缸活塞杆162与封堵器球盖14，通过内六角螺钉15连接。

封堵器球盖14的端面与前密封胶筒10的右端面相接触。

转动液压缸3通过小转动轴2与主支撑筒1铰接，转动液压缸活塞杆31的端部为螺纹端，锚定套筒5可旋入转动液压缸活塞杆31的螺纹端，起锚定作用。垫圈4位于转动液压缸活塞杆31螺纹端与锚定套筒5之间，根据管道壁厚的变化，通过套入垫圈4的数量来调节锚定端的高度。

转动液压缸活塞杆31与封堵器壳体7的中转动架711通过转动心轴6连接。以此组成球状双封封堵器的转动机构。

2.如权利要求1所述的球状双封封堵器，其特征在于封堵器壳体7与封堵器球盖14结合后就是一个完整的球体。

3.如权利要求2所述的球状双封封堵器，其特征在于驱动液压缸16、封堵器前盖14、封堵器壳体7与前密封胶筒10、后密封胶筒8及隔离圈9组成封堵机构。由驱动液压缸16产生拉力，驱动液压缸活塞杆162带动封堵器前盖14往主支撑筒1的方向轴向运动，拉力通过封堵器前盖14压缩前密封胶筒10，前密封胶筒10将力传递给隔离圈9，隔离圈9沿着封堵器壳体7外壁产生切向位移压缩后密封胶筒8，前密封胶筒10与后密封胶筒8产生径向膨胀，并与管道内壁接触后产生接触压力来实现管道内介质的封堵。

4.如权利要求1所述的球状双封封堵器，其特征在于：转动液压缸3、小转动轴2、转动架71和转动心轴6组成球状双封封堵器的转动机构。球状双封封堵器由封堵机送入管道内，当封堵器尚在三通中，球体的轴线与主支撑筒1的轴线重合；继续下放到封堵器球盖14接触到管壁时，转动液压缸3开始产生推力，转动液压缸活塞杆31与转动架71铰接，且球状封堵器的封堵机构由中转动架711与主支撑筒1通过转动心轴6连接，封堵机构以转动心轴6为中心逆时针转动，封堵机继续下入球状双封封堵器，直至锚定套筒5与管道底部管壁接触，封堵机停止送入。当封堵器壳体7的左端面与主支撑筒导向架11的右端面相接触后球状双封封堵器停止转动，转动液压缸3保压。由此实现封堵器顺利下入管道中。

5.如权利要求4所述的球状双封封堵器，其特征在于：锚定套筒5、垫圈4与转动液压缸活塞杆31组成球状双封封堵器的锚定机构。进行封堵作业前，根据管道实际壁厚来增加或减少垫圈4的个数，从而达到同一管径下不同壁厚的管道的有效锚定。

6.如权利要求2所述球状双封封堵器，其特征在于：封堵机构为球体，球体直径略小于待封堵管道内径，使下入过程更为顺利。

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