CN105423061A - 一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，包括：两个对称设置且结构相同的轻质半卡、环向密封橡胶条、轴向密封橡胶条、注剂阀、半卡连接螺栓螺母组件、支撑调节组件。利用两个轻质半卡上相对应的轴向密封橡胶条相互挤压变形，实现管卡的轴向密封；通过注剂阀将注剂注入轻质半卡的注剂填充用空腔内，使环向密封橡胶条压紧在破损管道上，实现管卡的周向密封，可完成中高压管道较大破损(裂纹或穿孔)泄漏的封堵，与现有密封腔式管卡相比，重量可减轻40％以上，具有更好的管道偏差适应性，更高的堵漏成功率；密封压力大，密封压力可调且周向密封均匀，耐腐蚀性能好，安装调节简便省力，便于潜水员水下施工。

Description

一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡

技术领域

本申请涉及管道维抢修设备，尤其涉及一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡。

背景技术

机械式管道维抢修管卡，因堵漏过程中无需焊接，施工速度快，而在运营管道腐蚀穿孔、焊缝裂纹以及损伤不大的意外破损等维抢修作业中得到广泛采用。对于中高压管道现国内设计生产的机械式管道维抢修管卡一般均采用密封腔式结构，即将2个半圆半卡通过螺栓连接为一体，套于管道泄漏处，2个半圆半卡之间通过轴向密封条密封，卡具两端与管道外表面间的周向空隙通过两端周向密封条密封，而在泄漏处形成一个环形密封腔，实现管道泄漏的封堵。

此种卡具的优点是可适应较多破损形式和较大破损面积的泄漏，可不停输堵漏。

但是，这种机械式管道维抢修管卡，卡具两端与管道外表面间的周向间隙的密封，是通过嵌在管卡两端的周向密封条的压紧变形实现，密封条的可变形范围较小，变形量过大则密封条被压溃，变形量过小则达不到堵漏压力，而卡具两端的周向间隙由管卡和管道内外径偏差度和形位公差，以及管卡的安装偏差决定，且在整个圆周是非均匀的，管卡的堵漏压力为管卡周向最小密封压力。因此，管卡对管道的外径偏差度和形位公差等有较高的要求，限制了其适用性和堵漏成功率；另外由于承压大，现有管卡体采用金属锻制或焊接件加工，管卡壁厚较厚，笨重，安装时需较大施工机械配合，安装较困难，不便于水下施工。

发明内容

针对上述问题，本发明了提供了一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，包括一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，包括：

两个对称设置且结构相同的轻质半卡、环向密封橡胶条、轴向密封橡胶条、注剂阀、半卡连接螺栓螺母组件、支撑调节组件；

其中，所述轻质半卡为两端有矩形连接板的弧形零件，所述矩形连接板上对称加工有通孔，用于和所述半卡连接螺栓螺母组件配合使用，使两个所述轻质半卡连接为一个整体；另外，在所述矩形连接板上还设置有矩形槽，用于嵌装所述轴向密封橡胶条；所述矩形连接板的一端的两侧面设置有螺纹盲孔，用于安装所述支撑调节组件；

所述轻质半卡的内弧表面中部设计有均布的凹腔，从而形成内弧面网状筋结构；所述轻质半卡的内弧表面还设计有至少一条截面为梯形的弧槽，用于嵌装所述环向密封橡胶条；每条所述弧槽内部沿周向均布设计有径向螺纹通孔，用于安装所述注剂阀；

当需要使用所述管卡时，将所述管卡卡合于破损管道上，利用两个所述轻质半卡上相对应的所述轴向密封橡胶条相互挤压变形，实现管卡的轴向密封；通过所述注剂阀将注剂注入所述轻质半卡的注剂填充用空腔内，使所述环向密封橡胶条压紧在所述破损管道上，实现管卡的周向密封。

优选的，所述轻质半卡的芯部为钢芯8，所述轻质半卡的表层覆盖高分子复合材料；

在所述轻质半卡的内弧表面中部的凹腔内填充高分子材料固化后，在所述轻质半卡的表面覆盖所述高分子复合材料进行固化。

优选的，所述轻质半卡的外表面安装有吊环。

优选的，所述支撑调节组件包括支撑座、支撑螺杆、V形支撑架、挡片和弹簧挡圈；

所述支撑座中心有螺纹通孔，所述螺纹通孔的两侧对称设计有长通槽；

所述V形支撑架用所述挡片和所述弹簧挡圈限位在所述支撑螺杆下端，可转动；

所述支撑螺杆旋转安装在所述支撑座中心的所述螺纹通孔，可调整所述V形支撑架的位置。

优选的，两个所述支撑调节组件安装在两个所述轻质半卡两侧，每个所述支撑调节组件分别利用螺钉穿过所述长通槽，拧入所述螺纹盲孔中，以连接两个所述轻质半卡。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明设计了一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，包括：两个对称设置且结构相同的轻质半卡、环向密封橡胶条、轴向密封橡胶条、注剂阀、半卡连接螺栓螺母组件、支撑调节组件。使用时，将所述管卡卡合于破损管道上，利用两个所述轻质半卡上相对应的所述轴向密封橡胶条相互挤压变形，实现管卡的轴向密封；通过所述注剂阀将注剂注入所述轻质半卡的注剂填充用空腔内，使所述环向密封橡胶条压紧在所述破损管道上，实现管卡的周向密封，可完成中高压管道的大面积泄漏、裂纹或穿孔的封堵，与现有密封腔式管卡相比，重量可减轻40％以上，具有更好的管道偏差适应性，更高的堵漏成功率；密封压力大，密封压力可调且周向密封均匀，耐腐蚀性能好，安装调节简便省力，便于潜水员水下施工。

附图说明

图1是本发明的轴侧图；

图2是本发明的轻质半卡1的钢芯8结构特征示意图；

图3是本发明的轻质半卡1复合材质基体的复合结构示意图；

图4A-图4C是本发明的轻质半卡1结构正视、左视图和轴侧示意图；

图5是本发明的支撑调节组件7构成示意图；

图6是本发明的支撑座71结构轴侧示意图；

图7是本发明的安装轴侧示意图。

图中，1.轻质半卡，2.环向密封橡胶条，3.轴向密封橡胶条，4.注剂阀，5.吊环，6.半卡连接螺栓螺母组件，7.支撑调节组件，8.钢芯，9.高分子材料，10.高分子复合材料，11.弧槽，12.矩形槽，13.螺纹盲孔，14.螺纹通孔，15.长通槽，71.支撑座，72.支撑螺杆，73.支撑架，74.挡片，75.弹簧挡圈，100.轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，101.泄漏运营管道。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

具体来说，请参看图1，本发明涉及的轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡100包括：两个对称设置且结构相同的轻质半卡1、环向密封橡胶条2、轴向密封橡胶条3、注剂阀、半卡连接螺栓螺母组件6、支撑调节组件7。

下面介绍各个部件的作用。

由于两个轻质半卡1的两个对称设置且结构相同，因此，下面以一个轻质半卡1为例进行说明，另一个轻质半卡1的结构相同，便不再赘述。

具体请参看图1-图2，所述轻质半卡1为两端有矩形连接板的弧形零件，在所述轻质半卡1的内弧表面中部设计有均布的凹腔，从而形成内弧面网状筋结构。

另外，在所述轻质半卡1的内弧表面还设计有至少一条截面为梯形的弧槽11，用于嵌装所述环向密封橡胶条2；每条所述弧槽11内部沿周向均布设计有径向螺纹通孔，用于安装所述注剂阀4；

请继续参看图2，在轻质半卡1的内弧表面设计有两条弧槽11。

请参看图3，所述轻质半卡1的芯部为钢芯8，所述轻质半卡1的表层覆盖高分子复合材料。在所述轻质半卡1的内弧表面中部的凹腔内填充高分子材料9固化后，在所述轻质半卡1的表面覆盖所述高分子复合材料10进行固化。

由于轻质半卡1采用钢芯8结构且内弧表面为网状筋结构，钢芯8填充高分子材料9和糊裱高分子复合材料10的复合材质和结构，因此可实现维抢修管卡在保证强度和刚性同时轻量化设计目的，也提高管卡的耐腐蚀性，有利于海上和水下应用。

另外，下面请参看图4A-图4B，对于矩形连接板来说，矩形连接板上对称加工有通孔，用于和所述半卡连接螺栓螺母组件6配合使用，使两个所述轻质半卡1连接为一个整体。

另外，在矩形连接板上还设计有矩形槽12，用于嵌装所述轴向密封橡胶条3。

具体请继续参看图2，在每个矩形连接板上都设计有一条矩形槽12，而每个矩形连接板上设计的矩形槽12实际上都和轻质半卡1的内弧表面设计的两条弧槽11相通。

另外，所述矩形连接板的一端的两侧面设置有螺纹盲孔13，用于安装所述支撑调节组件7。

具体来说，请参看图5，是所述支撑调节组件7的构成示意图。其中，支撑调节组件7包括支撑座71、支撑螺杆72、V形支撑架73、挡片74和弹簧挡圈75；

具体请参看图6，是所述支撑座71的结构示意图。支撑座71中心有螺纹通孔14，所述螺纹通孔14的两侧对称设计有长通槽15；

所述V形支撑架73用所述挡片74和所述弹簧挡圈75限位在所述支撑螺杆72下端，可转动；

所述支撑螺杆72旋转安装在所述支撑座71中心的所述螺纹通孔14，可调整所述V形支撑架73的位置。

下面具体介绍支撑调节组件7和轻质半卡1的连接关系：两个所述支撑调节组件7安装在两个所述轻质半卡1两侧，每个所述支撑调节组件7分别利用螺钉穿过所述长通槽15，然后置于所述螺纹盲孔13中，以连接两个所述轻质半卡1。

另外，所述轻质半卡1的外表面安装有吊环5。

当需要使用所述管卡时，将所述管卡卡合于破损管道上，利用两个所述轻质半卡1上相对应的所述轴向密封橡胶条3相互挤压变形，实现管卡的轴向密封；通过所述注剂阀4将注剂注入所述轻质半卡1的轴向两端的两个注剂填充用空腔内，使所述环向密封橡胶条2压紧在所述破损管道上，实现管卡的周向密封。

本发明采用在管卡环向密封胶条的弧槽11内、环向密封胶条的外弧面上形成注剂填充用空腔的结构，用注剂将环向密封胶条压紧在管道外壁上，封堵住管卡与管道外壁间缝隙，实现管卡的周向密封的密封结构和方式，使管卡具有周向密封压力大、密封压力可调、密封均匀、管道变形偏差适应性好、堵漏成功率高、管卡安装扭力较小，便于海上和水下潜水员施工的特点。

针对上面的描述，请继续参看图1，是本发明实施例中的轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡100可包括如下部件：

2个轻质半卡1、4个环向密封橡胶条2、4个轴向密封橡胶条3、多个注剂阀4、2个吊环5、多套半卡连接螺栓螺母组件6、2个支撑调节组件7。

当然，在实际应用中，环向密封橡胶条2、注剂阀4、吊环5、半卡连接螺栓螺母组件6、支撑调节组件7的具体数目都可以根据实际情况而定，在此本发明不做限制。

本发明的实施原理为：

本发明的轻质半卡1通过采用钢芯8且内弧表面为网状筋结构，表层填充高分子材料9，以及外表面糊裱高分子复合材料10。

网状筋结构的轻质半卡1钢芯8设计可保证轻质半卡1的具有较高的耐压强度和刚性同时重量又可大幅减轻，轻质半卡1的高分子材料9和高分子复合材料10，除了起到增强轻质半卡1的耐压强度和刚性作用外，还可保证管卡的耐腐蚀能力，且重量轻，从而实现维抢修管卡轻量化的设计目的，便于海上和水下施工。

本发明设计的管卡的周向密封，采用在管卡轴向两端的环向密封胶条的弧槽11内、环向密封胶条的外弧面上形成注剂填充用空腔的结构，用注剂枪通过注剂阀4将注剂注入该注剂填充用空腔，使环向密封胶条压紧在管道外壁上，封堵住管卡与管道外壁间缝隙，实现管卡的周向密封。

采用该种密封结构和方式，注剂填充用空腔中注剂压力决定环向密封条与管道壁的接触压力，从而决定管卡的密封压力，密封压力大，密封压力可调，且周向密封均匀；可适应较大管道变形偏差，堵漏成功率高，同时对管道变形偏差适应性的提高，也可缩短管卡长度，减轻管卡重量；管卡安装时，所需安装扭力较小，便于海上和水下潜水员施工。

区别于现有维抢修管卡采用两个轻质半卡1单端轴铰接结构，管卡在安装时，需将一个轻质半卡1扣在管道上后，再扳起另一轻质半卡1，与前一个轻质半卡1对正，用连接螺栓将两个轻质半卡1连接紧固在管道上的安装方式，本发明管卡采用在两个轻质半卡1两侧上部以两个支撑调节组件7连接的结构，当吊起两个轻质半卡1时，由于支撑调节组件7的支撑座71上对称设计的长通槽15的限位作用，两个轻质半卡1可旋转并相互顶开，使本发明管卡以固定角度张开且下端开口宽度大于管道直径，可直接骑放在管道上。放下两个轻质半卡1时，当支撑调节组件7的V形支撑架73架于管道顶部时，两个轻质半卡1自动闭合，轻质半卡1连接用通孔自动对齐，可方便用轻质半卡1连接螺栓螺母组件将两个轻质半卡1的连接紧固，使本发明管卡的安装更快速轻便，便于海上和水下潜水员施工。

下面介绍本发明设计的管卡的工作过程：

具体请参看图7，以一个侧壁腐蚀穿孔泄漏的泄漏运营管道101的封堵为例说明，首先将吊索与本发明的轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡100的2个轻质半卡1上的吊环5连接，吊索起升时，两个轻质半卡1逐渐旋转并张开；将张开至固定角度且下端开口宽度大于管道直径的本发明设计的管卡移动至待封堵管道缺陷上方，下放本发明管卡，当支撑调节组件7的V形支撑架73支撑于泄漏运营管道101顶部时，两个轻质半卡1逐渐自动闭合，继续下放本发明管卡，直至吊索完全放松，此时两个轻质半卡1已闭合并基本对正，可通过旋转支撑调节组件7的支撑螺杆72微调，使两个轻质半卡1完全对正；以多套半卡连接螺栓螺母组件6过两个轻质半卡1的半卡连接用通孔，将两个轻质半卡1连接紧固在泄漏运营管道101的泄漏处，且两个轻质半卡1上下轴向连接处的两组相对应的四个轴向密封橡胶条3相互挤压，实现两个轻质半卡1间的轴向密封；用注剂枪通过注剂阀4以设定压力将注剂注入两个轻质半卡1轴向两端的四个注剂填充用空腔内，将环向密封橡胶条2压紧在破损管道上，封堵住管卡与管道外壁间缝隙，实现管卡与管道间的周向密封；完成堵漏作业。

而在实际验证中，针对Φ219海底管道的本发明轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡100，可承载25MPa的介质压力；可适应泄露密封处最大6mm的变形偏差(同管径密封舱式结构管卡要求最大适应3mm偏差)；重量较同管径同长度的单密封舱式结构轻40％左右，可较轻松简便的以纯人工安装。结果表明，本发明的轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡100达到了发明目的。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明设计了一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，包括：两个对称设置且结构相同的轻质半卡、环向密封橡胶条、轴向密封橡胶条、注剂阀、半卡连接螺栓螺母组件、支撑调节组件。使用时，将所述管卡卡合于破损管道上，利用两个所述轻质半卡上相对应的所述轴向密封橡胶条相互挤压变形，实现管卡的轴向密封；通过所述注剂阀将注剂注入所述轻质半卡的注剂填充用空腔内，使所述环向密封橡胶条压紧在所述破损管道上，实现管卡的周向密封，可完成中高压管道较大破损(裂纹或穿孔)泄漏的封堵，与现有密封腔式管卡相比，重量可减轻40％以上，具有更好的管道偏差适应性，更高的堵漏成功率；密封压力大，密封压力可调且周向密封均匀，耐腐蚀性能好，安装调节简便省力，便于潜水员水下施工。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，其特征在于，包括：

两个对称设置且结构相同的轻质半卡、环向密封橡胶条、轴向密封橡胶条、注剂阀、半卡连接螺栓螺母组件、支撑调节组件；

其中，所述轻质半卡为两端有矩形连接板的弧形零件，所述矩形连接板上对称加工有通孔，用于和所述半卡连接螺栓螺母组件配合使用，使两个所述轻质半卡连接为一个整体；另外，在所述矩形连接板上还设置有矩形槽，用于嵌装所述轴向密封橡胶条；所述矩形连接板的一端的两侧面设置有螺纹盲孔，用于安装所述支撑调节组件；

所述轻质半卡的内弧表面中部设计有均布的凹腔，从而形成内弧面网状筋结构；所述轻质半卡的内弧表面还设计有至少一条截面为梯形的弧槽，用于嵌装所述环向密封橡胶条；每条所述弧槽内部沿周向均布设计有径向螺纹通孔，用于安装所述注剂阀；

当需要使用所述管卡时，将所述管卡卡合于破损管道上，利用两个所述轻质半卡上相对应的所述轴向密封橡胶条相互挤压变形，实现管卡的轴向密封；通过所述注剂阀将注剂注入所述轻质半卡的注剂填充用空腔内，使所述环向密封橡胶条压紧在所述破损管道上，实现管卡的周向密封。

2.如权利要求1所述的一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，其特征在于，所述轻质半卡的芯部为钢芯，所述轻质半卡的表层覆盖高分子复合材料；

在所述轻质半卡的内弧表面中部的凹腔内填充高分子材料固化后，在所述轻质半卡的表面覆盖所述高分子复合材料进行固化。

3.如权利要求1所述的一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，其特征在于，所述轻质半卡的外表面安装有吊环。

4.如权利要求1所述的一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，其特征在于，

所述支撑调节组件包括支撑座、支撑螺杆、V形支撑架、挡片和弹簧挡圈；

所述支撑座中心有螺纹通孔，所述螺纹通孔的两侧对称设计有长通槽；

所述V形支撑架用所述挡片和所述弹簧挡圈限位在所述支撑螺杆下端，可转动；

所述支撑螺杆旋转安装在所述支撑座中心的所述螺纹通孔，可调整所述V形支撑架的位置。

5.如权利要求4所述的一种轻质内涨密封中高压管道维抢修管卡，其特征在于，

两个所述支撑调节组件安装在两个所述轻质半卡两侧，每个所述支撑调节组件分别利用螺钉穿过所述长通槽，拧入所述螺纹盲孔中，以连接两个所述轻质半卡。