CN105864560B - 一种带共振开关的管道封堵器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带共振开关的管道封堵器，用于在役管道的焊接作业，对管道切断部位进行封堵。其技术方案：心轴端部安装前端盖和后端盖，前皮碗固定到前端盖上，后皮碗固定到后端盖上，滑套套在心轴中间位置，用撑杆连接前皮碗边缘和滑套，滑套和后端盖之间设置气缸，振动杆固定到滑套上，振动杆端部安装可控单向阀和振动开关。本发明所述封堵器采用缩径回收，能够降低回收过程的阻力；只包括机械和气压系统，无电控部分，对油气管道使用安全性更高。

Description

一种带共振开关的管道封堵器

技术领域

本发明涉及一种带共振开关的管道封堵器，用于管道焊接作业过程中管道切断部位的封堵。

背景技术

在油气储运与城市燃气工程中，石油与天然气输送需要敷设长距离大口径管道，对在役油气管道，随着管道使用年限增长，管道可能因腐蚀、疲劳和机械损伤等因素造成破坏和缺陷，或者由于城市建设等原因需要在役管道改线等，均需要在役油气管道部分切断后，重新焊接新的管道，焊接技术将涉及到动火作业，为保证施工安全需要将残留在管道中的油气进行置换或者封堵。

现有的动火技术主要包括置换动火技术、安全封堵动火技术，其中氮气置换技术因具有技术操作规程标准，指标控制严格而被广泛采用，但是在实际动火作业技术中，原来置换合格的天然气管道，因内部存在凝析油的挥发，导致动火作业中置换条件不合格，需要停止焊接，重启氮气置换，直至条件合格后方可继续动火，这就延长了动火作业周期，增加动火作业成本；安全封堵技术有采用冷冻封堵技术，该技术利用固水乳化剂在低温下与管壁的冻粘效应实现油气隔离，但是此技术需要较长的介质冷冻时间，前期准备时间过长，动火作业成本增加。

现有管道焊接封堵器，采用常规密封型清管器进行封堵，施工完成后依靠管道内介质推动清管器进行回收。因为采用皮碗与管道过盈配合进行密封，为保证密封效果，管道和清管器之间接触力过大，回收过程介质推动难度大，同时容易造成清管器磨损严重和管道擦伤等问题。另一方面，对于海底管道水下干式焊接，在管道切断以后同样需要用密封型清管器进行封堵，操作室将管段罩起来排水后实施焊接。这种工况下，更加要求清管器封堵有效，液体介质不能泄漏进入焊接部位影响焊接效果。

基于上述技术背景，研制方便快捷的管道封堵装置具有广阔前景，本发明特提供一种带共振开关的管道封堵器。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有管道封堵器封堵不严以及回收过程阻力过大的缺点，特提供一种带共振开关的管道封堵器。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种带共振开关的管道封堵器，包括前端盖、前皮碗、撑杆、滑套、气缸、心轴、后皮碗、后端盖、电机、偏心块、振动杆、可控单向阀、振动开关；心轴端部安装前端盖和后端盖，前皮碗固定到前端盖上，后皮碗固定到后端盖上，滑套套在心轴中间位置，用撑杆连接前皮碗边缘和滑套，滑套和后端盖之间设置气缸，振动杆固定到滑套上，振动杆端部安装可控单向阀和振动开关；其特征在于：

前皮碗为带中心孔的碟形，心轴前端安装前端盖，前皮碗与前端盖螺栓连接；心轴后端安装后端盖，后皮碗为圆环形，后皮碗与后端盖用螺栓连接；

滑套套在心轴中间位置并可以沿着心轴滑动，滑套和后安装环之间设置气缸；前皮碗内侧设置支耳，撑杆一端铰接到前皮碗的支耳上，撑杆另一端铰接到滑套上；

振动杆与心轴平行布置，振动杆固定到滑套上；可控单向阀和振动开关固定到一起并安装到气缸上靠近振动杆端部位置；可控单向阀的进气孔连接到心轴外端，可控单向阀的排气孔与气缸连接；

电机设置在本发明所述封堵器安装位置对应的管道外侧，电机输出轴上安装偏心块，电机转速对应的频率与振动杆的某阶固有频率之间相差10％以内，电机转动带动振动杆共振；

档杆与顶杆垂直布置，档杆和顶杆都设置于振动开关内，档杆一端设置压缩弹簧，档杆另一端靠近振动杆端部；顶杆与可控单向阀的阀芯同轴布置，顶杆一端设置压缩弹簧另一端顶在可控单向阀的阀芯上；顶杆上安装卡销，所述卡销与档杆配合，所述卡销限制顶杆轴向移动；档杆为阶梯轴，档杆大径部分挡住卡销，限制顶杆轴向位移；档杆小径部分不能挡住卡销，顶杆可以轴向伸出。

本发明具有的有益效果是：1、本发明依靠碟形皮碗撑开密封，密封效果容易保证；2、本发明采用机械和气压系统，无电控部分，对油气管道使用安全性更高；3、缩径回收，降低回收过程的阻力，同时降低清管器卡堵风险。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为本发明的结构简图。

图3为本发明所述可控单向阀和振动开关结构原理图。

图4为本发明图3的剖视图。

图5为本发明所述振动开关外观图。

图6为本发明的气压系统原理图。

图中：1.管道；2.前端盖；3.前皮碗；4.前安装环；5.撑杆；6.滑套；7.气缸；8.心轴；9.接头；10.活塞杆；11.后安装环；12.隔板；13.后皮碗；14.后端盖；15.电机；16.偏心块；17.振动杆；18.可控单向阀；181.进气孔；182.排气孔；183.控制阀芯；19.振动开关；20.阀座；21.开关阀芯；22.安装筒；23.档杆；24.卡销；25.顶杆；26.控制杆；27.开关座；28.气源。

具体实施方式

本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合图1～6对本发明作以下描述。上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布局方向来确定的。

前皮碗3为带中心孔的碟形，心轴8前端安装前端盖2并用螺纹连接，前皮碗3通过前安装环4压紧在前端盖2上并用螺栓连接前端盖2和前安装环4。心轴8后端安装后端盖14并用焊接方式固定，后皮碗13为圆环形，两个后皮碗13通过后安装环11压紧在后端盖14上并用螺栓连接后端盖14和后安装环11，两个后皮碗13之间设置隔板12。

滑套6套在心轴8中间位置并可以沿着心轴8滑动，滑套6和后安装环11之间设置两个气缸7并在心轴8圆周方向均匀布置，气缸7的缸体顶在滑套6上，气缸7的活塞杆10顶在后安装环11上。前皮碗3内侧边缘位置设置支耳，撑杆5一端铰接到前皮碗3的支耳上，撑杆5另一端铰接到滑套6上。

振动杆17与心轴8平行布置，振动杆17为悬臂梁结构，振动杆17一端固定到滑套6上。可控单向阀18和振动开关19固定到一起并安装到气缸7上靠近振动杆17端部位置。

电机15输出轴上安装偏心块16，电机15设置在本发明所述堵器安装位置对应的管道1外侧。电机15转速对应的频率与振动杆17的某阶固有频率之间相差10％以内，电机15转动带动振动杆17共振。心轴8后端设置轴向孔，心轴8中间位置设置接头9并采用螺纹连接，接头9连接到心轴8轴向孔。可控单向阀18的进气孔181与心轴8上的接头9连接，可控单向阀18的排气孔182与气缸7连接。

可控单向阀18的阀座20与振动开关19的开关座27之间用螺纹方式连接，控制阀芯183和开关阀芯21设置在阀座20内并同轴布置，控制阀芯183设置在可控单向阀18的进气孔181和排气孔182之间。顶杆25设置在开关座27内，顶杆25与控制阀芯183同轴布置，顶杆25顶在控制阀芯183后端，顶杆25后端设置压缩弹簧。

顶杆25为阶梯轴，顶杆25安装在开关座27内，开关座27在顶杆25安装位置设置纵向滑槽，卡销24和控制杆26设置在所述滑槽内。顶杆25端部安装控制杆26，顶杆25在控制杆26前端位置安装卡销24，控制杆26伸出开关座27，可以通过控制杆26将顶杆25向后滑动。

安装筒22与开关座27垂直布置，安装筒22与开关座27用螺纹方式连接，安装筒22内设置档杆23。档杆23一端设置压缩弹簧并安装到安装筒22内，档杆23另一端伸出开关座27并靠近振动杆17。档杆23为阶梯轴，档杆23大径部分挡住卡销24，限制顶杆25轴向位移；档杆23小径部分不能挡住卡销24，顶杆25可以轴向伸出并推动控制阀芯183。

本发明的原理是：

管道1切断以后，将本发明所述装置设置于需要封堵的管道1内部，气源28通过可控单向阀18的进气孔181对气缸7充气，气缸7推动滑套6并通过撑杆5撑开前皮碗3，前皮碗3的边缘位置扩张并压紧在管道1内壁实现密封。

管道1焊接作业完成后，启动管道1外侧安装的电机15，电机15转动并通过偏心块16产生特定频率的振动。控制电机15转速和振动杆17固有频率接近，管道1内部的振动杆17产生共振，振动杆17的剧烈振动产生端部摆动。振动开关19的档杆23在振动杆17作用下产生轴向移动，从而打开顶杆25的卡销24，顶杆25轴向推动控制阀芯183并打开可控单向阀18。气缸7内的压缩气体依次通过排气孔182、进气孔181、接头9、心轴8轴向孔排出，前皮碗3的顶紧力取消，前皮碗3在自身弹力作用下回弹，前皮碗3与管道1之间的压紧力降低，管道1内介质推动本发明所述封堵器从管道1内排出。

Claims (1)

1.一种带共振开关的管道封堵器，包括前端盖、前皮碗、撑杆、滑套、气缸、心轴、后皮碗、后端盖、电机、偏心块、振动杆、可控单向阀、振动开关；心轴端部安装前端盖和后端盖，前皮碗固定到前端盖上，后皮碗固定到后端盖上，滑套套在心轴中间位置，用撑杆连接前皮碗边缘和滑套，滑套和后端盖之间设置气缸，振动杆固定到滑套上，振动杆端部安装可控单向阀和振动开关；其特征在于：

前皮碗为带中心孔的碟形，心轴前端安装前端盖，前皮碗与前端盖螺栓连接；心轴后端安装后端盖，后皮碗为圆环形，后皮碗与后端盖用螺栓连接；

滑套套在心轴中间位置并可以沿着心轴滑动，滑套和后安装环之间设置气缸；前皮碗内侧设置支耳，撑杆一端铰接到前皮碗的支耳上，撑杆另一端铰接到滑套上；

振动杆与心轴平行布置，振动杆固定到滑套上；可控单向阀和振动开关固定到一起并安装到气缸上靠近振动杆端部位置；可控单向阀的进气孔连接到心轴外端，可控单向阀的排气孔与气缸连接；

电机设置在所述封堵器安装位置对应的管道外侧，电机输出轴上安装偏心块，电机转速对应的频率与振动杆的某阶固有频率之间相差10％以内，电机转动带动振动杆共振；

档杆与顶杆垂直布置，档杆和顶杆都设置于振动开关内，档杆一端设置压缩弹簧，档杆另一端靠近振动杆端部；顶杆与可控单向阀的阀芯同轴布置，顶杆一端设置压缩弹簧另一端顶在可控单向阀的阀芯上；顶杆上安装卡销，所述卡销与档杆配合，所述卡销限制顶杆轴向移动；档杆为阶梯轴，档杆大径部分挡住卡销，限制顶杆轴向位移；档杆小径部分不能挡住卡销，顶杆可以轴向伸出。