CN104676188A - 内胀式海底管道液压增力封堵器 - Google Patents

内胀式海底管道液压增力封堵器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内胀式海底管道液压增力封堵器，整体为圆柱形，包括内胀式夹管机构、楔形增力机构、密封机构、行走机构。本发明采用内胀式固定、楔形增力锁紧、油缸组联动密封等结构，通过液压控制方式，由管道端部的收放机构进入管道，无需对管道进行开孔作业，并且可在管道油气不停压的工况下实现管道的封堵作业，具有封堵压力大、对管道破坏小、结构紧凑、操作安全可靠等特点。

Description

内胀式海底管道液压增力封堵器
技术领域
本发明属于油气管道输送技术领域，具体是指一种内胀式海底管道液压增力封堵器。
背景技术
目前，在海洋油气资源的开采过程中，海底管道输送仍然是主要的输送方式，它具有运输量大、运输周期短、运输效率高等一系列优点。我国目前海上服役的海底管道已经超过了5000km，形成了多个海底油气区域输送网。但是随着海洋环境复杂性和海底管道服役年限的增加，海底油气管道损伤甚至油气泄漏的情况时有发生。管道的损伤和泄漏，不仅会给企业带来很大的经济损失，更重要的是会给海洋环境和自然生态带来严重的破坏，而石油管道封堵技术是目前解决油气泄漏等问题最为安全、快捷和经济的方式。
管道封堵器是用于管道铺设和维修过程中的一种重要装置，它通过在受损管段一端或两端实行封堵操作，再利用金刚石绳锯机、管道切割器等设备对受损管段进行切除和更换，此外在管道铺设或检测过程中，还可以通过封堵相应的管道，对特定管段的焊接强度和承压能力进行检测，以保证管道输送油气时的安全性。目前国内带压开孔封堵技术的应用已经较为成熟，但是带压开孔封堵技术需要在管道上开孔，对管道的损伤较大，并且由于海洋环境的复杂性，这种封堵器在水下操作时很不方便。而国内目前研制的其他封堵装置，如局部维修封堵夹具等，只适用于管道压力等级和安全要求等级较低的情况，不适用于深海管道的封堵作业。
上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种内胀式海底管道液压增力封堵器，可在管道带压的工况实现管线的在线封堵，能够达到锁紧固定 密封的效果。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种内胀式海底管道液压增力封堵器，整体为圆柱形，包括：
内胀式夹管机构，所述内胀式夹管机构包括固定套筒、若干个定位液压缸，定位液压缸沿封堵器的径向设置在固定套筒中，定位液压缸外端可伸出至封堵器整体的外周面之外。
楔形增力机构，所述楔形增力机构包括主推杆、若干个锁紧滑块、锁紧套筒、锁紧液压缸，所述主推杆、锁紧套筒和锁紧液压缸沿封堵器的轴向设置，所述锁紧套筒与主推杆两者之一可轴向移动，所述主推杆至少一段为锥形部，所述锁紧滑块可沿封堵器的径向移动地设置在锁紧套筒中，锁紧滑块的外端可伸出至封堵器整体的外周面之外，锁紧滑块的内端设置有与锥形部配合的斜面，所述锁紧液压缸用于驱动主推杆与锁紧套筒相对轴向移动。
密封机构，所述密封机构包括密封圈、挤压板、密封液压缸，密封圈设置在封堵器外周，所述密封液压缸沿封堵器的轴向布置，在密封液压缸驱动下，挤压板轴向移动以挤压密封圈。
其中，定位液压缸缸筒沿封堵器的径向设置在固定套筒中，定位液压缸活塞杆处于外侧并可伸出至封堵器整体的外周面之外。
其中，所述定位液压缸活塞杆的端面为齿形面。
其中，所述锁紧套筒可轴向移动，主推杆与固定套筒固定连接，锁紧液压缸缸筒与固定套筒固定连接，锁紧液压缸活塞杆与锁紧套筒固定连接。
其中，所述锥形部为棱锥台。
其中，所述棱锥台的侧面设有T形滑槽，锁紧滑块内端设有可在T形滑槽内滑动的T形块。
其中，所述锁紧滑块的外端端面为齿形面。
其中，密封液压缸缸筒与固定套筒连接，密封液压缸活塞杆与挤压板连接，密封圈被夹设在挤压板与锁紧套筒之间。
其中，还包括行走机构，所述行走机构由设置在封堵器外侧的若干个行走轮组成。
本发明的有益效果：本发明采用内胀式固定、楔形增力锁紧、油缸组联动 密封等结构，通过液压控制方式，由管道端部的收放机构进入管道，无需对管道进行开孔作业，并且可在管道油气不停压的工况下实现管道的封堵作业，具有封堵压力大、对管道破坏小、结构紧凑、操作安全可靠等特点。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是内胀式海底管道液压增力封堵器的纵向剖视图之一。
图2是内胀式海底管道液压增力封堵器的纵向剖视图之二。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1和图2均为封堵器的纵向剖视图，图1与图2的剖面相位差为90度。如图1和图2所示，本发明所述的内胀式海底管道液压增力封堵器，整体为圆柱形，包括内胀式夹管机构、楔形增力机构、密封机构、行走机构。
所述内胀式夹管机构包括后支撑端盖3、固定套筒6、多个定位液压缸、紧固螺钉23，支撑端盖3通过紧固螺钉23与固定套筒6固定连接。定位液压缸沿封堵器的径向设置在固定套筒6中，各个定位液压缸沿圆周方向中心对称分布，定位液压缸外端可伸出至封堵器整体的外周面之外。具体的，定位液压缸缸筒5沿封堵器的径向设置在固定套筒6中，定位液压缸活塞杆4处于外侧并可伸出至封堵器整体的外周面之外。所述定位液压缸活塞杆4伸出时，其端面与管道内壁接触，为增加定位稳定性，定位液压缸活塞杆4的端面为齿形面，齿形面为有齿形条纹结构的面。
所述楔形增力机构包括中支撑端盖14、主推杆15、8个锁紧滑块16、锁紧套筒17、锁紧液压缸9和10。所述主推杆15、锁紧套筒17和锁紧液压缸沿封堵器的轴向设置。所述锁紧套筒17与主推杆15两者之一可轴向移动，具体的，所述锁紧套筒17可轴向移动，主推杆15后端通过紧固螺钉8与固定套筒6固定连接，锁紧套筒17后端通过紧固螺钉13与中支撑端盖14固定连接。锁 紧液压缸缸筒9通过紧固螺钉7与固定套筒6固定连接，锁紧液压缸活塞杆10与中支撑端盖14、锁紧套筒17固定连接。所述锁紧滑块16可沿封堵器的径向移动地设置在锁紧套筒17中，锁紧滑块16的外端可伸出至封堵器整体的外周面之外，锁紧滑块16的外端用于与管道内壁接触，同样的，为增加定位稳定性，所述锁紧滑块16的外端端面为齿形面。锁紧滑块16的内端设置有与锥形部配合的斜面，所述主推杆15至少一段为锥形部，锥形部为八面棱锥台形，锥台侧面加工有T形滑槽，锁紧滑块16底部设计有对应的T形块，可在T形滑槽内移动，保证锁紧滑块16与主推杆15间的配合关系。所述锁紧液压缸用于驱动锁紧套筒17轴向移动，从而驱动主推杆15与锁紧套筒17相对移动。主推杆15与锁紧套筒17相对移动时，锁紧滑块16相对于锥形部移动，锁紧滑块16同时向外侧移动，这样，将轴向力转化为锁紧滑块的径向外张力，同时还具有一定的增力自锁作用，可通过调节棱锥台的角度改变增力的倍数。
所述密封机构包括密封圈18、挤压板19、密封液压缸、前支撑端盖20，前支撑端盖20通过紧固螺钉27与挤压板19固定连接。密封圈18设置在封堵器外周，所述密封液压缸沿封堵器的轴向布置，在密封液压缸驱动下，挤压板19轴向移动以挤压密封圈18。具体的，密封液压缸缸筒24与固定套筒6连接，密封液压缸活塞杆25穿过锁紧套筒17上的通孔与挤压板19通过紧固螺钉26连接，密封圈18被夹设在挤压板19与锁紧套筒17之间，密封液压缸收缩时带动挤压板运动，实现封堵器的密封动作。
所述行走机构包括行走轮1、固定轴2、行走轮11、固定轴12、行走轮21、固定轴22，行走轮1通过固定轴2、行走轮11通过固定轴12、行走轮21通过固定轴22安装在封堵器外侧，形成三组行走机构，分别安装在内胀式夹管机构、楔块增力机构、密封机构的3个支撑端盖上，用于封堵器在管道内的支撑和移动。
本发明工作原理如下：
首先，从管道端部利用送进机构将封堵器送入管道内部，在管道端部用高强橡胶端盖将管道封堵，用加压泵向管道内吹入氮气，将封堵器推送到需要封堵的预定位置；然后，驱动内胀式夹管机构的定位液压缸，沿固定套筒6的周向均布的8个定位液压缸活塞杆4同时伸出，将封堵器固定在管道的预定位置。
然后，驱动锁紧液压缸，锁紧液压缸活塞杆10带动中支撑端盖14和锁紧套筒17运动，同时锁紧套筒17推动锁紧滑块16沿主推杆15的锥面移动，锁紧滑块16在沿轴向运动的同时向径向外张，与管道内壁接触实现锁紧动作，实现封堵器的锁紧固定；
最后，驱动密封液压缸，带动挤压板19向锁紧套筒17方向移动，两者间的间距减小，挤压密封圈18，使其向径向变形与管道内壁紧密贴合，实现对管道油气的封堵操作。
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。
总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种内胀式海底管道液压增力封堵器，整体为圆柱形，其特征在于，包括：
内胀式夹管机构，所述内胀式夹管机构包括固定套筒(6)、若干个定位液压缸(4，5)，定位液压缸(4，5)沿封堵器的径向设置在固定套筒(6)中，定位液压缸(4，5)外端可伸出至封堵器整体的外周面之外。
楔形增力机构，所述楔形增力机构包括主推杆(15)、若干个锁紧滑块(16)、锁紧套筒(17)、锁紧液压缸(9，10)，所述主推杆(15)、锁紧套筒(17)和锁紧液压缸(9，10)沿封堵器的轴向设置，所述锁紧套筒(17)与主推杆(15)两者之一可轴向移动，所述主推杆(15)有一段为锥形部，所述锁紧滑块(16)可沿封堵器的径向移动地设置在锁紧套筒(17)中，锁紧滑块(16)的外端可伸出至封堵器整体的外周面之外，锁紧滑块(16)的内端设置有与锥形部配合的斜面，所述锁紧液压缸(9，10)用于驱动主推杆(15)与锁紧套筒(17)相对轴向移动。
密封机构，所述密封机构包括密封圈(18)、挤压板(19)、密封液压缸(24，25)，密封圈(18)设置在封堵器外周，所述密封液压缸(24，25)沿封堵器的轴向布置，在密封液压缸(24，25)驱动下，挤压板(19)轴向移动以挤压密封圈(18)。
2.根据权利要求1所述的内胀式海底管道液压增力封堵器，其特征在于：定位液压缸缸筒(5)沿封堵器的径向设置在固定套筒(6)中，定位液压缸活塞杆(4)处于外侧并可伸出至封堵器整体的外周面之外。
3.根据权利要求2所述的内胀式海底管道液压增力封堵器，其特征在于：所述定位液压缸活塞杆(4)的端面为齿形面。
4.根据权利要求1所述的内胀式海底管道液压增力封堵器，其特征在于：所述锁紧套筒(17)可轴向移动，主推杆(15)与固定套筒(6)固定连接，锁紧液压缸缸筒(9)与固定套筒(6)固定连接，锁紧液压缸活塞杆(10)与锁紧套筒(17)固定连接。
5.根据权利要求1所述的内胀式海底管道液压增力封堵器，其特征在于：所述锥形部为棱锥台。
6.根据权利要求5所述的内胀式海底管道液压增力封堵器，其特征在于：所述棱锥台的侧面设有T形滑槽，锁紧滑块(16)内端设有可在T形滑槽内滑动的T形块。
7.根据权利要求1所述的内胀式海底管道液压增力封堵器，其特征在于：所述锁紧滑块(16)的外端端面为齿形面。
8.根据权利要求1所述的内胀式海底管道液压增力封堵器，其特征在于：密封液压缸缸筒(24)与固定套筒(6)连接，密封液压缸活塞杆(25)与挤压板(19)连接，密封圈(18)被夹设在挤压板(19)与锁紧套筒(17)之间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的内胀式海底管道液压增力封堵器，其特征在于：还包括行走机构，所述行走机构由设置在封堵器外侧的若干个行走轮(1、11、21)组成。
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