CN104930296A - 液压双向管道密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压双向管道密封装置，包括有支撑机构、抱紧机构、驱动机构以及密封机构，其中，支撑机构主要由第一支撑头以及第二支撑头组合而成，第一支撑头及第二支撑头的上部均为一锥面，且所述第一支撑头的下部开设有液压腔；抱紧机构，至少包括安装位置分别对应于第一、第二支撑头的两组卡牙，各所述卡牙的内壁具有与所述第一支撑头及第二支撑头的锥面相配合的弧形面；驱动机构主要包括有活塞，在活塞作用下，所述第一、第二支撑头沿装置的轴向分离动作，各所述卡牙的弧形面与第一、第二支撑头的锥面相对滑动，从而使各所述卡牙沿装置的径向扩张动作以封堵管道，或者从管道处放松卡牙。

Description

液压双向管道密封装置

技术领域

本发明涉及一种海底维修设备，尤其涉及一种用于维修海底管道的液压双向管道密封装置。

背景技术

目前，在海底，对于已经铺设好的管道，由于外界存在的各种因素，如管道可能损坏或管道需要改道等等，需要对管道某一段进行封堵。

现有的常用的封堵方式为：关闭海底管道隔离阀，在管道端部焊接盲堵封堵，或焊接法兰并以盲法兰封堵。

以上两种管道封堵方式，对于浅海域，可以实现较好的封堵效果，但是其缺点也很明显，如，以上两种维修方式均需要操作人员潜水作业，佩带各种设备在水下进行封堵，在浅水水域水下作业易较为简单，然而随着水深的增加，以及水底各种压力等的综合因素下，潜水员作业越来越困难，这样使得水底焊接的质量难以保证。同时，焊接盲堵，不具备可拆性，只适用于管道一端永久性废弃的情况；而焊接法兰，以盲法兰进行封堵，虽然具备可拆卸性，但是紧固件的预紧安装十分困难。

由于实际情况中存在的上述些问题，而且目前还没有解决这些问题的产品或者方法出现，因此确有作出改进的必要。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种液压双向管道密封装置，在水下作业过程中，将设备下放至待维修的管道处，对液压腔打压即可使抱紧机构抱紧管道并实现良好的密封。

本发明的技术方案如下：

一种液压双向管道密封装置，包括有：

支撑机构，其主要由第一支撑头以及第二支撑头组合而成，第一支撑头及第二支撑头的上部均为一锥面，且所述第一支撑头的下部开设有液压腔；

抱紧机构，至少包括安装位置分别对应于第一、第二支撑头的两组卡牙，每组卡牙包括有两个以上的卡牙，各所述卡牙的内壁具有与所述第一支撑头及第二支撑头的锥面相配合的弧形面；

驱动机构，包括有活塞，所述活塞包括活塞头和活塞杆，所述活塞头设置于所述液压腔内并实现密封，所述活塞杆的远端通过在第二支撑头内设置的销块固定于所述第二支撑头内；

活塞动作时，所述第一支撑头与所述第二支撑头沿装置或者装置外部管道的轴向分离动作，各所述卡牙的弧形面与第一、第二支撑头的锥面产生相对滑动，所述第一、第二支撑头与管道内壁共同挤压第一、第二支撑头外周的卡牙，从而使管道封堵。

上述的液压双向管道密封装置，在所述第一支撑头内设有支撑打压通道以及回复打压通道，向支撑打压通道或者回复打压通道打入液压使所述活塞动作，在所述活塞的带动下进而使所述第一、第二支撑头分离，使各卡牙分别挤压第一、第二支撑头外周的管道内壁，或在所述活塞的带动下使所述第一、第二支撑头聚合，使各卡牙从第一、第二支撑头外周的管道内壁放松。

上述的液压双向管道密封装置，所述液压腔以所述活塞头为界分为分离腔和回复腔，分离腔与液压腔上部的所述支撑打压通道连通，回复腔与液压腔一侧的所述回复打压通道连通。

上述的液压双向管道密封装置，所述第二支撑头开设有柱槽，所述活塞杆安装于所述第二支撑头的柱槽内。

上述的液压双向管道密封装置，所述活塞杆远端还开设有方形孔，所述销块穿过所述方形孔固定所述活塞杆，以使所述活塞杆固定于所述第二支撑头。

上述的液压双向管道密封装置，所述第一支撑头及所述第二支撑头的底部向外延设有支撑沿，所述第一支撑头的支撑沿、第二支撑头的支撑沿与对应的所述卡牙之间形成环槽，各所述环槽中均装设有密封件和垫环，其中垫环用以保护密封件。

上述的液压双向管道密封装置，所述第一支撑头以及所述第二支撑头的中部位置处均形成有凹陷的环状的容置空间。

上述的液压双向管道密封装置，各所述卡牙的内侧底部设置有凸起部，两组卡牙的对应的凸起部之间通过螺母及锁销固定有一双头螺柱，各所述双头螺柱穿过并能于所述第一、第二支撑头内滑动，且使各所述双头螺柱的两端部能够分别于第一支撑头的容置空间、第二支撑头的容置空间移动。

上述的液压双向管道密封装置，各所述凸起部上设置有沿装置或装置外周的管道的轴向设置的安装槽通孔，以安装所述双头螺柱。

上述的液压双向管道密封装置，还包括有一密封盖，固定于所述第二支撑头的底部并用于密封所述液压腔。

上述的液压双向管道密封装置，所述密封盖与所述液压腔的密封部分设置有第二密封件。

上述的液压双向管道密封装置，所述活塞杆相对于所述密封盖移动的杆体部分设置有第三密封件。

上述的液压双向管道密封装置，所述活塞头的周缘设置有第四密封件。

上述的液压双向管道密封装置，各组卡牙的个数均为4个，且周向均匀分布。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的装置用于管道的内部封堵和密封，一体性强，组合后的装置整体近似呈一圆柱状，在维修作业时只需要将装置整体送入海底需要维修的管道处，而在水面即可远程向液压腔打压，使抱紧机构封堵管道，无须操作人员潜水在水底作业，极具便利性；

（2）向液压腔打压后，第一、第二支撑头之间的分离运动带动了外侧的卡牙的径向运动，由于卡牙和各支撑头的锥面之间的切合，使得在分离过程中第一、第二支撑头及管道内壁均会对外侧的各卡牙形成挤压，配合密封件受挤压产生的径向位移，最终实现本发明的装置整体与管道内壁的密封；

（3）本发明的装置在水下作业时，无须任何初始支撑点，仅需将装置整体送入待维修管道，且对管道内壁粗糙度不作要求，由于液压打入的压力只进不出，可使实现持久抱紧，在密封装置两端有压力差的情况下，压力差越大，密封装置压力低的一端抱紧机构将抱得越紧；

（4）本发明回收方便，只需要撤消支撑打压通道对液压腔即活塞的压力，对活塞回复腔打压，结合卡牙的回弹力，就可以使第一、第二支撑头回复原位聚合，各卡牙亦回复松驰状态，进而方便地回收本发明的密封装置；

（5）本发明的各密封件均采用弹性材料制成，耐高压及耐磨性能优良，使得抱紧机构对待维修的管道内壁的粗糙或光滑程度不作要求，在何种情形下均可使得所述抱紧机构抱紧并密封待维修管道。

附图说明

图1是本发明的整体结构剖示图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是本发明的第一支撑头结构示意图；

图4是本发明的第一支撑头的剖示图；

图5是本发明的卡牙结构示意图；

图6是本发明的卡牙结构剖示图；

图7为本发明的活塞及活塞杆的侧面结构示意图；

图8为本发明的活塞及活塞杆示意图；

图9为本发明的密封盖结构示意图。

图中：

1-第一支撑头；101-液压腔；102-锥面；103-支撑打压通道；104-回复打压通道；105-支撑沿；

2-第二支撑头；201-柱槽；202-支撑沿；203-锥面；

3-卡牙；301-弧表面；302-凸起部；303-双头螺柱；331-锁销；332-锁紧螺母；

4-活塞；401-活塞杆；411-方形孔；402-活塞头；

5-环槽；

6-密封件；601-垫环；

7-容置空间；

8-密封盖；

9-第二密封件；10-第三密封件；

11-组合阀安装腔；

12-第四密封件；

13-销块；

P-通孔；Q-安装槽通孔。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

如图1至图8所示，本发明所述的一种液压双向管道密封装置，其主要由支撑机构、抱紧机构以及驱动机构所组成。

其中，支撑机构包括有第一支撑头1以及第二支撑头2，所述第一支撑头1与所述第二支撑头的外观近似，两者的底部均延设形成支撑沿，所述第一支撑头1的支撑沿105与所述第二支撑头2的支撑沿202对接组合，相对于支撑沿的另一端，即为所述第一支撑头1的上部、所述第二支撑头2的上部，分别形成有一锥面，优选情况下，所述第一支撑头1的锥面102与所述第二支撑头2的锥面203为沿其组合后形成的装置的轴向倾斜形成，且两锥面的倾斜角度相同。

在所述第一支撑头1的支撑沿105与锥面102之间的中部位置，以及在所述第二支撑头2的支撑沿202与其锥面203之间的中部位置，则分别设有凹陷的环状的容置空间7，以提供连接下述两组卡牙3的双头螺柱的位移空间。

所述第一支撑头1的下端中心位置处设有液压腔101，且所述第一支撑头1的上端设有一组合阀安装腔11，用于安装阀液压打压接口，所述第一支撑头1内部中心贯穿一支撑打压通道103，支撑打压通道103连通所述液压腔101上部和所述组合阀安装腔11，所述第一支撑头1内部还贯穿一回复打压通道104，回复打压通道104连通所述第一支撑头1上端和所述液压腔101侧部。

抱紧机构主要是由安装位置分别对应于第一、第二支撑头1、2的两组卡牙3、连接两组卡牙3的若干双头螺柱303以及固定各所述双头螺柱303的多个锁紧螺母332及锁销331组成（本实施例中卡牙为2组共8个，螺栓和螺母数目与卡牙相对应，为8组）。

（说明：专利轮廓初步描述完，以下阐述的有通孔P、卡牙3）

所述第一、第二支撑头1、2的通孔P（如图4），用于安装所述双头螺柱303。

两组卡牙3分别包括有两个以上的卡牙3，在本实施例中为4个，均匀分布于第一、第二支撑头1、2的外周，且各卡牙3的弧形面303与所述第一支撑头1的锥面102、所述第二支撑头2的锥面203相同且紧密相接。

各所述卡牙3的内侧底部设置有凸起部302，其为平面的片状结构，各凸起部302上还设置有两个安装槽通孔，第一支撑头1的安装各卡牙3与第二支撑头2的安装各卡牙3的位置一一相对应，从而使得各组对应的卡牙3的凸起部302穿过对应的双头螺柱303，所述双头螺柱303两端固定安装螺母，以防止各卡牙脱离所述密封装置，并能够限定所述第一、第二支撑头1、2的相对位移，且使卡牙3相对第一、第二支撑头1、2具有轴向位移.

驱动机构主要包括有活塞4，所述活塞4上端为活塞头402，下端为活塞杆401，活塞杆401的一端（近端）与活塞头402固定，另一端（远端）则固定于第二支撑头2内，所述活塞头402外周安设若干第四密封件12，并安装于液压腔101内部，使所述活塞头402与所述液压腔密封，所述活塞杆401固定于所述第一支撑头1内。

所述活塞4安装于所述液压腔101后，由所述支撑打压通道103向液压腔内打压，所述活塞4开始动作，在活塞4作用下，所述第一支撑头1与所述第二支撑头2沿装置或装置外周的管道的轴向做分离动作，各所述卡牙3的弧形面301与第一、第二支撑头1、2的锥面产生相对滑动，从而使各所述卡牙3沿装置的径向扩张动作，所述第一、第二支撑头1、2与管道内壁共同及挤压第一、第二支撑头1、2外周的各卡牙3，从而使管道封堵和密封，反之，向回复打压通道104打压后第一、第二支撑头1、2会由分离状态恢复至聚合状态，其过程在文末陈述。

进一步地，在所述第二支撑头2的中部开设有柱槽201，所述活塞4的活塞杆401安装于所述第二支撑头2的柱槽201内，在所述活塞杆401的下部还可设置有一方形孔411，所述方形孔411在活塞杆401安装到第二支撑头2上时，其方形孔411正好正对于第二支撑头2上设置的销块孔位置，如图1、图7及图8所示，并在所述方形孔411及销块孔位置处安装销块13，所述方形孔411内以垂直于所述活塞杆401的方向上安装一销块13，从而使活塞完全固定于第二支撑头，但在本实施例的其它实施例中，所述方形孔411可为其它任意形状的安装孔，所述销块13亦可为其它任意形式的起固定作用的部件或者装置。

如图9所示，并结合图1，在所述液压腔101的底部还设置有一密封盖8，所述密封盖8固定于所述第二支撑头2的底部并用于密封所述液压腔101，在本实施例中所述密封盖8通过螺钉连接固定于所述第二支撑头底部，所述密封盖8与所述液压腔101的的连接部分通过第二密封件9密封。

又，所述活塞杆401相对于所述密封盖8移动的杆体部分至少设置有一组环状的第三密封件10，与所述第二密封件9共同作用，使液压腔101完全密封。

所述液压腔101以所述活塞头402为界分割为上部的分离腔111和下部的回复腔112，如图4中所示，其中，所述分离腔111与所述支撑打压通道103连通，所述回复腔112与所述回复打压通道104连通，

所述第一支撑头1及所述第二支撑头2的底部向外延设形成的支撑沿（105、202）与对应的上下两组卡牙3之间分别形成有一环槽5，在上下两组的各所述环槽5内分别装设有密封件6及垫环601 所述垫环601为刚性材料所制成，用于保护所述密封件6，而各所述密封件6则为弹性材料所制成，在所述支撑机构分离动作时，所述密封件6被挤压，由于其材质原因密封件6在受挤压后会沿装置的径向位移，最终使密封件6与待维修的管道内壁间实现过盈密封。

本实施例中，所述双头螺柱303的个数至少为2个，优选为每两个上下对应的卡牙3配置一个双头螺柱303，则共计有4个双头螺柱，各卡牙3之间亦可为相互分离且单独的卡牙，仅靠密封件6进行与管道间的密封，还可以为各卡牙相互连接形成紧贴于所述第一、第二支撑头1、2的锥面的装置，上下组的卡牙也可与管道内壁形成相切作用，与密封件6形成多重密封作用。

本发明所述的密封件6、第二密封件9、第三密封件10、第四密封件12均为由耐高压、耐磨、耐腐蚀性的高分子材料所制成。

具体地，本发明装置在运用于管道封堵和密封中，所述装置的运行包括管道的封堵密封和装置的拆卸，其作用过程如下：

当需对管道进行封堵密封时，首先将本发明的装置整体送入管道内，在此过程中第一、第二支撑头1、2与卡牙3为无挤压状态，即第一、第二支撑头1、2相贴，然后通过支撑打压通道103的外接液压管线，向液压腔101中的分离腔111打压，使第一、第二支撑头1、2分离，第一、第二支撑头1、2分别驱动第一、第二支撑头1、2外周的卡牙，且支撑头与卡牙产生相对移动，支撑头的锥面与管道内壁共同挤压卡牙至变形，实现管道内部的封堵，当完全打压，即可实现装置与管道的密封。

当需拆除管道内的所述装置时，通过回复打压通道104向液压腔中的回复腔112打压，第一、第二支撑头1、2相互之间的支撑力减少甚至消失，由于卡牙材料的回弹性作用，卡牙驱动第一、第二支撑头1、2移动，使第一、第二支撑头1、2合拢，卡牙的挤压变形作用减弱甚至消失，所述密封锁紧装置不再密封和封堵管道，甚至在管道内可自由滑动，最后即可将所述锁紧密封装置移除管道。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明具体实施方式的限定。为了清楚地说明各部件的组合关系，上面对各种说明性的部件及其连接关系围绕其功能进行了一般地描述，至于这种部件的组合是实现哪种功能，取决于特定的应用和对整个装置所施加的设计约束条件。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本权利要求的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种液压双向管道密封装置，其特征在于，包括有：

支撑机构，其主要由第一支撑头以及第二支撑头组合而成，第一支撑头及第二支撑头的上部均为一锥面，且所述第一支撑头的下部开设有液压腔；

抱紧机构，至少包括安装位置分别对应于第一、第二支撑头的两组卡牙，每组卡牙包括有两个以上的卡牙，各所述卡牙的内壁具有与所述第一支撑头及第二支撑头的锥面相配合的弧形面；

驱动机构，包括有活塞，所述活塞包括活塞头和活塞杆，所述活塞头设置于所述液压腔内并实现密封，所述活塞杆的远端通过在第二支撑头内设置的销块固定于所述第二支撑头内；

活塞动作时，所述第一支撑头与所述第二支撑头沿装置或者装置外部管道的轴向分离动作，各所述卡牙的弧形面与第一、第二支撑头的锥面产生相对滑动，所述第一、第二支撑头与管道内壁共同挤压第一、第二支撑头外周的卡牙，从而使管道封堵。

2.如权利要求1所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，在所述第一支撑头内设有支撑打压通道以及回复打压通道，向支撑打压通道或者回复打压通道打入液压使所述活塞动作，在所述活塞的带动下进而使所述第一、第二支撑头分离，使各卡牙分别挤压第一、第二支撑头外周的管道内壁，或在所述活塞的带动下使所述第一、第二支撑头聚合，使各卡牙从第一、第二支撑头外周的管道内壁放松。

3.如权利要求2所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，所述液压腔以所述活塞头为界分为分离腔和回复腔，分离腔与液压腔上部的所述支撑打压通道连通，回复腔与液压腔一侧的所述回复打压通道连通。

4.如权利要求2所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，所述第二支撑头开设有柱槽，所述活塞杆安装于所述第二支撑头的柱槽内。

5.如权利要求4所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，所述活塞杆远端还开设有方形孔，所述销块穿过所述方形孔固定所述活塞杆，以使所述活塞杆固定于所述第二支撑头。

6.如权利要求1所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，所述第一支撑头及所述第二支撑头的底部向外延设有支撑沿，所述第一支撑头的支撑沿、第二支撑头的支撑沿与对应的所述卡牙之间形成环槽，各所述环槽中均装设有密封件和垫环，其中垫环用以保护密封件。

7.如权利要求1所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，所述第一支撑头以及所述第二支撑头的中部位置处均形成有凹陷的环状的容置空间。

8.如权利要求7所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，各所述卡牙的内侧底部设置有凸起部，两组卡牙的对应的凸起部之间通过螺母及锁销固定有一双头螺柱，各所述双头螺柱穿过并能于所述第一、第二支撑头内滑动，且使各所述双头螺柱的两端部能够分别于第一支撑头的容置空间、第二支撑头的容置空间移动。

9.如权利要求8所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，各所述凸起部上设置有沿装置或装置外周的管道的轴向设置的安装槽通孔，以安装所述双头螺柱。

10.如权利要求1所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，还包括有一密封盖，固定于所述第二支撑头的底部并用于密封所述液压腔。

11.如权利要求10所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，所述密封盖与所述液压腔的密封部分设置有第二密封件，所述活塞杆相对于所述密封盖移动的杆体部分设置有第三密封件，所述活塞头的周缘设置有第四密封件。

12.如权利要求1所述的液压双向管道密封装置，其特征在于，各组卡牙的个数均为4个，且周向均匀分布。