CN105221888A - 一种海底管道伸缩内胀式封堵器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种海底管道伸缩内胀式封堵器，左基座和右基座上均安装径向夹紧液压缸，轴向液压缸机构的一端固定在右侧基座固定挡板的内侧，轴向液压缸机构的另一端安装在接头里，接头穿过固定挡板A并与凸型块相固定，凸型块与固定挡板C相固定，固定挡板C左侧设置楔块，楔块外部固定浮板，楔块内部设置锥体结构，锥体结构内部设置液压活塞杆，液压活塞杆与中心轴相连，中心轴设置周向的凸起部分，凸起部分的两端分别顶在固定挡板B和压板上，固定挡板B与浮板和锥体结构相邻，压板与基座挡板之间设置实现密封作用的梯形密封圈。本发明压块牢固夹紧管道内壁，保证了初步夹紧的可靠性和稳定性。

Description

一种海底管道伸缩内胀式封堵器

技术领域

本发明涉及的是一种海底管道作业装置，具体地说是海底管道维修装置。

背景技术

随着经济的快速发展，对各种不同资源的需求也在逐渐增加，不管是天然气还是石油时至今日都已经具有举足轻重的地位，与此同时，海底管道在维修方面的技术缺乏现象也暴露出来。目前，中国海洋石油总公司因为独特的地理位置以及开采石油的需求，已经在我国石油开发领域走在了前沿。随之而来的就是，海底管线施工以及日后的维修问题。

在日常使用的过程中，海底管道可能会因为不同的原因从而引起一定程度上的损坏。在海底管道维修方面，我国在小口径薄壁管道非焊接封堵技术、气体管线弧板打捞、阀门在线维修技术上取得了可喜成就，特别对开孔封堵作业可视化实时监控系统的研究具有国际领先水平。

目前国家也不断加大对海底管道维修技术发展的重视，批准成立的“油气管道输送国家安全工程实验室”已经投入使用。近年来，中国专利CN104196485A公开了一种“管道内封堵器”，它与传统的封堵器相比，自动化方面有了一定程度上的改善，且操作简便适用于大内径管道的封堵。但是内部结构所需辅助结构过多，如吊耳部分需要用辅助机构相连接，在一定程度上增加了对其他构件的负荷。而且在固定密封方面，仅仅靠吊耳和辅助机构在直线轨道方向上的滑动连接来完成锚定和密封。

国外关于损坏情况下对于封堵器的各种维修技术，其中最常见的同样是通过封堵器对所维修管道营造一个良好的维修干式环境，从而减少管道维修期间对附近海域造成的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供可完成海底管道封堵作业的一种海底管道伸缩内胀式封堵器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种海底管道伸缩内胀式封堵器，其特征是：包括基座挡板、左基座、右基座、右侧基座固定挡板、轴向液压缸机构、固定挡板A、凸型块、楔块、固定挡板B、固定挡板C、中心轴、内部液压活塞杆，右基座固定在右侧基座固定挡板外侧，左基座固定在基座挡板外侧，左基座和右基座上均安装径向夹紧液压缸，轴向液压缸机构的一端固定在右侧基座固定挡板的内侧，轴向液压缸机构的另一端安装在接头里，接头穿过固定挡板A并与凸型块相固定，凸型块与固定挡板C相固定，固定挡板C左侧设置楔块，楔块外部固定浮板，楔块内部设置锥体结构，锥体结构内部设置液压活塞杆，液压活塞杆与中心轴相连，中心轴设置周向的凸起部分，凸起部分的两端分别顶在固定挡板B和压板上，固定挡板B与浮板和锥体结构相邻，压板与基座挡板之间设置实现密封作用的梯形密封圈。

本发明还可以包括：

1、左基座和右基座上的径向夹紧液压缸均有四个，每侧的四个径向夹紧液压缸之间夹角均为90度。

本发明的优势在于：

1、本发明在采用液压动力源作为单一驱动的基础上，采用二次夹紧，对管道内壁提供了足够大的夹紧力，很好的保证了封堵工作的进行。

2、本发明利用轴向液压缸的局部位移将椎体机构推至极限位置后，再对锥体内部液压缸输送液压油使其反向运动，然后通过与锥体表面滑块间的相对运动使得楔块增力机构向外胀紧。相比较单方向推动锥体使得滑块运动，该设计具有所需空间较小的优势。

3、本发明的初步夹紧部分利用液压缸的直线运动实现对管道内壁的夹紧和松开，液压缸的速度较快而且作用力很大，使压块牢固夹紧管道内壁，保证了初步夹紧的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体主轴侧图，采用了1/4剖视；

图2为本发明的剖视图；

图3a为径向夹紧液压缸结构示意图a，图3b为径向夹紧液压缸结构示意图b，图3c为径向夹紧液压缸结构示意图c；

图4为径向夹紧液压缸控制回路。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～4，本发明的目的是为了提供一种伸缩内胀式封堵器的结构设计，它采用中间轴向液压缸组伸缩实现局部移动；左右基座上径向液压缸夹持和楔块锥型增力机构夹持双重夹持方式进行管道内固定，压缩密封环实现密封等机构动作，完成海底管道的封堵作业。

基座上液压缸夹持机构是内胀式封堵器结构设计中的重要部件，活塞前端连接的压块直接作用于管道内壁。封堵器基座一周内均匀分布4个径向液压缸，液压缸分为缸筒、活塞、底盖、压块、导向柱等几大部分。具体实施方式中，基座是主要的支撑部分，圆周方向上的液压缸是夹紧内壁的主要动力源，液压缸的输出压力主要由阀块控制，压块在液压油的作用下对管道内部进行初步预夹紧。

两个实现局部位移的轴向液压缸通过接头和椎体结构的凸型块相连接。

楔块锥体增力机构是本次设计的主要部分，该处结构设计主要可以分为锥体结构内部的推动液压缸、锥体结构以及滑块结构的具体设计。锥体结构左侧是凸型块与固定挡板，右侧则是通过组件和挡环来限制运动，其中，凸型块与固定挡板之间由直径为20mm的沉头螺钉连接，而组件和挡环之间也同样通过沉头螺钉连接。锥体表面套有可相对滑动的滑块，滑块与浮板之间通过直径为20mm的沉头螺钉连接。锥体内部活塞杆与右侧所需推动的中心轴之间则通过内外螺纹相连接。

密封部分的设计主要是通过在轴向液压缸的局部位移作用下的中心轴上的轴肩以及套筒和挡板的整体移动使得定制梯形密封圈受到压缩，从而达到密封的作用。为了保证密封圈能够更好的受到挤压作用，在另一侧采取了与左基座相同的预夹紧机构。基座与挡板之间采用周向均布的直径为8mm的螺钉相连接。

如图1所示：初步预夹紧机构的动力源是均布于左右基座上结构相同的共计8组液压缸1。先通过螺钉将夹紧液压缸1外壁上焊接的凸台48与基座33相固定，再通过周向均布螺钉将右基座33与右侧基座固定挡板2相固定；而实现轴向局部位移的两组轴向液压缸通过紧定螺钉将缸底32与基座挡板2相固定；并且在另一侧通过端盖螺钉以及活塞杆5末端球状自身外形，将端盖7与接头9相固定；接头9与凸型块10之间通过内六角圆柱螺钉相固定；凸型块10与右侧的固定挡板C29通过沉头螺钉11相固定；同理，锥体机构右侧限位作用的固定挡板B15与固定挡环16间采用沉头螺钉连接；在左右限位的情况下防止楔块14与浮板13轴向移动，且楔块14与浮板13之间同样采用沉头螺钉相固定。

锥体机构28的内部液压活塞杆27与中心轴24之间采取螺纹连接的方式；在中心轴轴肩的定位下，通过定位螺钉M12将与环形薄板17与组件218相固定，环形薄板17与组件218之间通过套筒19以及套筒19与组件218间布置的Y型密封圈来防止固定后的薄板17与组件218有相对于中心轴24的滑动。最后，在组件218、中心轴24以及与基座挡板20的相互挤压作用下，特制的梯形密封圈21起到密封作用。

如图2所示，作为均布固定在右基座22和左基座33上的夹紧液压缸1，由于卡环35是弹性元件，能够在缸筒38环形沟槽内胀紧，并且通过螺钉36与底盖37相固定，底盖37与柱塞41之间通过导向柱34来限制周向移动，顶部的压块47通过内六角螺钉42与柱塞41相连接，两者之间布有垫板46，其内部的工作过程主要是，先用螺钉将凸台48与基座33相固定，而凸台48是焊接于缸筒38外壁，固定完毕以后，通过进油口进油，推动柱塞41向外运动，从而带动固定于其上的压块47，到达极限位置以后，由压块47对管道内壁产生挤压作用，从而完成封堵器的初步固定。

本发明的工作过程如下：在三维剖视图运动方向为从右向左，首先，在液压阀的控制下，左右基座上的液压缸1活塞推动压块47夹紧管道内壁，起到初步预固定作用，将左右基座的位置固定，方便后续运动。

然后，驱动轴向液压缸进行轴向局部位移，轴向液压缸由零部件3、4、5、6、7组成，轴向活塞杆5运动，带动与其固定的接头9，而接头9与凸型块10固定，通过推动凸型块10以及固定在其上的固定挡板C29，间接推动锥体机构28整体、固定挡板B15以及中心轴24和组件218轴向运动，在与左侧基座的挤压作用下，定制的梯形密封圈21胀紧起到良好的密封作用。

在这之后，在通过螺纹连接的锥体内部活塞杆27连同中心轴24到达极限位置时，驱动锥体机构内部液压缸运动，由于活塞杆27在第二步运动中已至极限位置，故在液压油的作用力下，推动锥体机构28反向向右局部位移，从而与锥体机构28表面的楔块14产生相对运动，相对运动的楔块14带动与其相固定的浮板13向外运动，最后通过焊接与浮板表面的密布镶嵌小压块12夹紧管道内壁，起到二次夹紧的作用。至此，完成所有运动过程。

Claims (2)

1.一种海底管道伸缩内胀式封堵器，其特征是：包括基座挡板、左基座、右基座、右侧基座固定挡板、轴向液压缸机构、固定挡板A、凸型块、楔块、固定挡板B、固定挡板C、中心轴、内部液压活塞杆，右基座固定在右侧基座固定挡板外侧，左基座固定在基座挡板外侧，左基座和右基座上均安装径向夹紧液压缸，轴向液压缸机构的一端固定在右侧基座固定挡板的内侧，轴向液压缸机构的另一端安装在接头里，接头穿过固定挡板A并与凸型块相固定，凸型块与固定挡板C相固定，固定挡板C左侧设置楔块，楔块外部固定浮板，楔块内部设置锥体结构，锥体结构内部设置液压活塞杆，液压活塞杆与中心轴相连，中心轴设置周向的凸起部分，凸起部分的两端分别顶在固定挡板B和压板上，固定挡板B与浮板和锥体结构相邻，压板与基座挡板之间设置实现密封作用的梯形密封圈。

2.根据权利要求1所述的一种海底管道伸缩内胀式封堵器，其特征是：左基座和右基座上的径向夹紧液压缸均有四个，每侧的四个径向夹紧液压缸之间夹角均为90度。