CN107131387A - 一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明针对管道泄漏、管道阀件更换、增加支路、管线修改和管段更换情况实施封堵设计的封堵装置，提供一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，用推送杆将封堵装置送到待封堵的管道内，通过止动机构将封堵装置固定在待封堵的管道内，通过气泵往内封堵器中充气，利用内封堵器的橡胶气囊的膨胀封堵方式对管道实施封堵；采用的技术方案为：一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，止动机构通过内封堵器端盖的支撑杆与内封堵器连为一个整体；筒式小车设置于止动机构的外部，本发明的止动机构采用连杆机构和螺纹自锁原理进行止动，结构简单，操作方便，止动效果明显；本发明的内封堵器采用气囊膨胀封堵方式对管道实施封堵。
Description
技术领域
本发明一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，属于资源环境工程技术领域。
背景技术
随着我国工业管道建设速度的加快，管道数量的增加，管道的检测、维护及运行安全成为近几年研究的热点，但随着管道服役年限的延长，管道泄漏事故屡见不鲜，同时由于管线改造、人为破坏和自然灾害等原因，经常需要对油气管道进行阀件更换、增加支路、管线修改和管段更换等抢修作业，油气管道封堵抢修技术能够安全、有效的解决这一问题。
封堵技术按设备装置结构特点及作业原理，可分为多种形式，主要有：悬挂式封堵、盘式封堵、筒式封堵、折叠封堵、囊式封堵等。封堵气囊是保证囊式封堵中带压密封效果的关键装置。随着管道技术的发展，轮胎式充气封堵装置的出现有效解决这一关键问题，但其中现有的囊式封堵技术，封堵气囊周边设置的止动爪与管道内壁结合力差，止动效果差，从而导致应急封堵的时间短，效果差。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，用推送杆将封堵装置送到待封堵的管道内，通过止动机构将封堵装置固定在待封堵的管道内，通过气泵往内封堵器中充气，利用内封堵器的橡胶气囊的膨胀封堵方式对管道实施封堵。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，包括内封堵器、止动机构、筒式小车和推送部分，所述止动机构和筒式小车均设置在内封堵器的后端，且所述筒式小车套装在止动机构的外部，所述推送部分设置在筒式小车上部；
所述内封堵器的结构为：包括内支撑管、固定圈、橡胶气囊、端盖、螺钉、气嘴和快接插头，所述内支撑管的管壁上设置有进气孔和泄压孔，所述橡胶气囊套装在内支撑管外壁上，且所述固定圈设置在橡胶气囊内圈侧壁上，所述橡胶气囊通过固定圈固定在内支撑管上，且橡胶气囊进气口与内支撑管的内腔连通，所述端盖设置在内支撑管的上端，并用螺钉固定在内支撑管上，所述气嘴通过端盖上的气嘴插口插进内支撑管的进气孔中，所述端盖上端设置有导流口，所述内支撑管上的泄压孔与导流口连通，所述导流口上端插装有快接插头；
所述止动机构的结构为：包括下三角座、支杆、铰链、防滑块、第一弹簧、推杆、上三角座和螺母，所述下三角座和上三角座均套装在端盖上端的支撑杆上，所述支撑杆上部设置有外螺纹，所述下三角座和上三角座之间的支撑杆上套装有第一弹簧，所述螺母将下三角座、第一弹簧和上三角座固定在支撑杆上，所述下三角座上阵列设置有三个支杆，三个所述支杆的一端与下三角座通过铰链铰接，所述支杆的另一端与防滑块通过铰链铰接，所述推杆的上端与上三角座通过铰链铰接，所述推杆的下端与支杆的中上部通过铰链铰接。
所述筒式小车通过螺钉与内封堵器连接，所述筒式小车的结构为：包括筒壳、轮子底座、第二弹簧、轮子支架、铆钉、轮子和底座盖，所述轮子底座通过螺纹与筒壳连接，所述第二弹簧放置于轮子底座内，所述轮子支架平的一端放置于轮子底座内，紧挨第二弹簧，用底座盖穿过轮子支架的另一端将轮子底座的一端拧紧，保证第二弹簧和轮子支架的一端在其内部，所述轮子通过铆钉与轮子支架连接。
所述固定圈的外壁上开有八个通气孔，圆周排列在固定圈的中间，与内支撑管的充气带相对，保证气体顺利进入橡胶气囊中。
所述橡胶气囊的外表面呈波纹形，以增大其表面与管壁的摩擦力。
所述防滑块的材质为橡胶材料，且底面呈波纹形，以增大防滑块底面与管道内壁的摩擦力。
所述筒壳为圆状结构，在其筒壁上设置有三个方形开口，成120度夹角，保证止动机构能正常工作，且在筒壁上设置有六个圆形开口，与方形开口相邻，也成120度夹角，口部设置有螺纹，在筒壳的前面设置有内封堵器的导流通口，气嘴通口，以及便于推送杆插入的通口，在筒壳的后面留有螺钉通孔、导流通口、气嘴通口和端盖的支撑杆通孔，所述通孔与端盖上的通孔一一对应。
所述轮子底座呈圆柱形，所述轮子底座内部空，用于放置第二弹簧和轮子支架平的一端，所述轮子底座的一端设置有螺纹，与筒壳连接，另一端也设置有螺纹，与底座盖连接，所述底座盖顶部开有通孔，其孔径大于轮子支架上部圆柱直径。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本发明可对管道口实施全封堵，也可以对管道壁破损裂纹处实施封堵；
2、本发明采用连杆机构和螺纹自锁原理进行止动，当待封堵管道内流体压力很大时，封堵装置不会被压出，结构简单，操作方便，止动效果明显；
3、本发明在封堵装置上装有筒式小车，在将封堵装置送入待封堵管道内时，避免内封堵器与管道内壁直接接触导致的橡胶气囊的磨损；
4、本发明在封堵器上设置有导流口，便于管道在封堵住的情况下，管内液体的流通；
5、本发明可对一定范围半径的管道实施封堵；
6、本发明可装载在机械手臂上实施精确定位封堵，并可通过改进形成适应不同管径大小的管道系列封堵设备。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中内封堵器的结构示意图。
图3为本发明中止动机构的结构示意图。
图4为本发明中推送部分的结构示意图。
图5为本发明中筒式小车的结构示意图。
图6为本发明中筒式小车的局部剖视图。
图中：Ⅰ为内封堵器、Ⅱ为止动机构、Ⅲ为筒式小车、Ⅳ为推送部分、1为内支撑管、2为固定圈、3为橡胶气囊、4为端盖、5为螺钉、6为下三角座、7为支杆、8为铰链、9为防滑块、10为第一弹簧、11为推杆、12为上三角座、13为螺母、14为气嘴、15为推送杆、16为快接插头、17为筒壳、18为轮子底座、19为第二弹簧、20为轮子支架、21为铆钉、22为轮子、23为底座盖。
具体实施方式
如图1～图6所示，本发明一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，包括内封堵器Ⅰ、止动机构Ⅱ、筒式小车Ⅲ和推送部分Ⅳ，所述止动机构Ⅱ和筒式小车Ⅲ均设置在内封堵器Ⅰ的后端，且所述筒式小车Ⅲ套装在止动机构Ⅱ的外部，所述推送部分Ⅳ设置在筒式小车Ⅲ上部；
所述内封堵器Ⅰ的结构为：包括内支撑管1、固定圈2、橡胶气囊3、端盖4、螺钉5、气嘴14和快接插头16，所述内支撑管1的管壁上设置有进气孔和泄压孔，所述橡胶气囊3套装在内支撑管1外壁上，且所述固定圈2设置在橡胶气囊3内圈侧壁上，所述橡胶气囊3通过固定圈2固定在内支撑管1上，且橡胶气囊3进气口与内支撑管1的内腔连通，所述端盖4设置在内支撑管1的上端，并用螺钉5固定在内支撑管1上，所述气嘴14通过端盖4上的气嘴插口插进内支撑管1的进气孔中，所述端盖4上端设置有导流口，所述内支撑管1上的泄压孔与导流口连通，所述导流口上端插装有快接插头16；
所述止动机构Ⅱ的结构为：包括下三角座6、支杆7、铰链8、防滑块9、第一弹簧10、推杆11、上三角座12和螺母13，所述下三角座6和上三角座12均套装在端盖4上端的支撑杆上，所述支撑杆上部设置有外螺纹，所述下三角座6和上三角座12之间的支撑杆上套装有第一弹簧10，所述螺母13将下三角座6、第一弹簧10和上三角座12固定在支撑杆上，所述下三角座6上阵列设置有三个支杆7，三个所述支杆7的一端与下三角座6通过铰链8铰接，所述支杆7的另一端与防滑块9通过铰链8铰接，所述推杆11的上端与上三角座12通过铰链8铰接，所述推杆11的下端与支杆7的中上部通过铰链8铰接。
所述筒式小车Ⅲ通过螺钉5与内封堵器Ⅰ连接，所述筒式小车Ⅲ的结构为：包括筒壳17、轮子底座18、第二弹簧19、轮子支架20、铆钉21、轮子22和底座盖23，所述轮子底座18通过螺纹与筒壳17连接，所述第二弹簧19放置于轮子底座18内，所述轮子支架20平的一端放置于轮子底座18内，紧挨第二弹簧19，用底座盖23穿过轮子支架20的另一端将轮子底座18的一端拧紧，保证第二弹簧19和轮子支架20的一端在其内部，所述轮子22通过铆钉21与轮子支架20连接。
所述固定圈2的外壁上开有八个通气孔，圆周排列在固定圈的中间，与内支撑管1的充气带相对，保证气体顺利进入橡胶气囊3中。
所述橡胶气囊3的外表面呈波纹形，以增大其表面与管壁的摩擦力。
所述防滑块9的材质为橡胶材料，且底面呈波纹形，以增大防滑块9底面与管道内壁的摩擦力。
所述筒壳17为圆状结构，在其筒壁上设置有三个方形开口，成120度夹角，保证止动机构Ⅱ能正常工作，且在筒壁上设置有六个圆形开口，与方形开口相邻，也成120度夹角，口部设置有螺纹，在筒壳17的前面设置有内封堵器Ⅰ的导流通口，气嘴14通口，以及便于推送杆15插入的通口，在筒壳17的后面留有螺钉5通孔、导流通口、气嘴14通口和端盖4的支撑杆通孔，所述通孔与端盖4上的通孔一一对应。
所述轮子底座18呈圆柱形，所述轮子底座18内部空，用于放置第二弹簧19和轮子支架20平的一端，所述轮子底座18的一端设置有螺纹，与筒壳17连接，另一端也设置有螺纹，与底座盖23连接，所述底座盖23顶部开有通孔，其孔径大于轮子支架20上部圆柱直径。
本发明中所述端盖4通过螺钉5与内支撑管1连接，所述螺钉5为六个，所述气嘴14通过端盖4上的气嘴插口插进内支撑管1的进气孔中，所述气嘴14与端盖4的气嘴插口、内支撑管1的进气孔紧密密封，不漏缝隙，所述快接插头16通过螺纹与端盖4上的导流口连接。
所述内支撑管1为圆形结构，其上端设置有进气孔、螺钉盲孔，中间段开有充气带，所述进气孔与充气带连通。
所述固定圈2的外壁上开有八个通气孔，圆周排列在固定圈的中间，与内支撑管1的充气带相对，保证气体顺利进入橡胶气囊3中。
所述端盖4为圆盘结构，其上设置有气嘴插口、导流口、螺钉通孔和支撑杆，所述端盖4上的支撑杆的一端开有螺纹与螺母13连接。
所述快接插头16与端盖4上导流口连接部分设置有螺纹。
本发明中所述止动机构Ⅱ设置于内封堵器Ⅰ的尾部，所述止动机构(Ⅱ)由下三角座6、支杆7、铰链8、防滑块9、第一弹簧10、推杆11、上三角座12、螺母13组成,所述下三角座6和上三角座12均套装在端盖4上端的支撑杆上，所述支撑杆上部设置有外螺纹，所述下三角座6和上三角座12之间的支撑杆上套装有第一弹簧10，所述螺母13将下三角座6、第一弹簧10和上三角座12固定在支撑杆上，所述下三角座6上阵列设置有三个支杆7，三个所述支杆7的一端与下三角座6通过铰链8铰接，所述支杆7的另一端与防滑块9通过铰链8铰接，所述推杆11的上端与上三角座12通过铰链8铰接，所述推杆11的下端与支杆7的中上部通过铰链8铰接，所述上三角座12、下三角座6、支杆7、推杆11组成连杆机构，所述防滑块9、推杆11、支杆7的数量均为三个，所述推杆11和支杆7中段均为片状结构。
所述螺母13选取比较长的，便于用加长推送杆15套住螺母将该封堵装置送到水平管道比较远的地方实施封堵。
所述支杆7的长度应大于待封堵管道的半径。
所述筒式小车Ⅲ设置于止动机构Ⅱ的外部，同时设置于内封堵器Ⅰ的尾部，通过螺钉5与内封堵器Ⅰ连接，所述筒式小车由筒壳17、轮子底座18、第二弹簧19、轮子支架20、铆钉21、轮子22和底座盖23组成，所述轮子底座18通过螺纹与筒壳17连接，所述第二弹簧19放置于轮子底座18内，所述轮子支架20平的一端放置于轮子底座18内，紧挨第二弹簧19，用底座盖23穿过轮子支架20的另一端将轮子底座18的一端拧紧，保证第二弹簧19和轮子支架20的一端在其内部，所述轮子22通过铆钉21与轮子支架20连接，所述轮子底座18、第二弹簧19、轮子支架20、铆钉21、轮子22、底座盖23的数量都为六个，且成套使用。
所述推送部分Ⅳ由推送杆15单独组成，作用是将整个封堵装置送到到待封堵的管道内，所述推送杆15呈圆柱形，在连接封堵装置的一端，内部呈六边中空形，大小略大于螺母13的大小，在其另一端设置有转动棒，便于旋转螺母，与推送杆15自成一体，所述推送杆15可根据实际封堵情况做成所需要的长度。
本发明的工作过程：当水平管道发生泄漏、管道阀件需要更换、管道需要增加支路、管线修改和管段更换情况时，需要对管道进行封堵。
首先用推送杆15将整个封堵装置送到待封堵管道管口内部，旋转推送杆15带动旋转螺母13，使防滑块9伸出筒壳17,其波纹面紧贴管道内壁，继续旋转推送杆15带动旋转螺母13，增大防滑块9对管道内壁的正压力，从而增大防滑块9与管道内壁的摩擦力，直至封堵器不能被管内流体压力推出；其次用气泵通过气嘴14往橡胶气囊3内充气，使气囊膨胀，直至气囊与管道内壁接触处没有液体流出；最后用快接插头盖扣住快接插头16。
在封堵结束后需从管道内取出封堵装置，先将快接插头16的插盖拔开；再将气囊放气；接着用推送杆15反向旋转螺母13，使防滑块9与管道内壁脱离，整体取出封堵装置。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，其特征在于，包括内封堵器（Ⅰ）、止动机构（Ⅱ）、筒式小车（Ⅲ）和推送部分（Ⅳ），所述止动机构（Ⅱ）和筒式小车（Ⅲ）均设置在内封堵器（Ⅰ）的后端，且所述筒式小车（Ⅲ）套装在止动机构（Ⅱ）的外部，所述推送部分（Ⅳ）设置在筒式小车（Ⅲ）上部；
所述内封堵器（Ⅰ）的结构为：包括内支撑管（1）、固定圈（2）、橡胶气囊（3）、端盖（4）、螺钉（5）、气嘴（14）和快接插头（16），所述内支撑管（1）的管壁上设置有进气孔和泄压孔，所述橡胶气囊（3）套装在内支撑管（1）外壁上，且所述固定圈（2）设置在橡胶气囊（3）内圈侧壁上，所述橡胶气囊（3）通过固定圈（2）固定在内支撑管（1）上，且橡胶气囊（3）进气口与内支撑管（1）的内腔连通，所述端盖（4）设置在内支撑管（1）的上端，并用螺钉（5）固定在内支撑管（1）上，所述气嘴（14）通过端盖（4）上的气嘴插口插进内支撑管（1）的进气孔中，所述端盖（4）上端设置有导流口，所述内支撑管（1）上的泄压孔与导流口连通，所述导流口上端插装有快接插头（16）；
所述止动机构（Ⅱ）的结构为：包括下三角座（6）、支杆（7）、铰链（8）、防滑块（9）、第一弹簧（10）、推杆（11）、上三角座（12）和螺母（13），所述下三角座（6）和上三角座（12）均套装在端盖（4）上端的支撑杆上，所述支撑杆上部设置有外螺纹，所述下三角座（6）和上三角座（12）之间的支撑杆上套装有第一弹簧（10），所述螺母（13）将下三角座（6）、第一弹簧（10）和上三角座（12）固定在支撑杆上，所述下三角座（6）上阵列设置有三个支杆（7），三个所述支杆（7）的一端与下三角座（6）通过铰链（8）铰接，所述支杆（7）的另一端与防滑块（9）通过铰链（8）铰接，所述推杆（11）的上端与上三角座（12）通过铰链（8）铰接，所述推杆（11）的下端与支杆（7）的中上部通过铰链（8）铰接。
2.根据权利要求1所述的一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，其特征在于，所述筒式小车（Ⅲ）通过螺钉（5）与内封堵器（Ⅰ）连接，所述筒式小车（Ⅲ）的结构为：包括筒壳（17）、轮子底座（18）、第二弹簧（19）、轮子支架（20）、铆钉（21）、轮子（22）和底座盖（23），所述轮子底座（18）通过螺纹与筒壳（17）连接，所述第二弹簧（19）放置于轮子底座（18）内，所述轮子支架（20）平的一端放置于轮子底座（18）内，紧挨第二弹簧（19），用底座盖（23）穿过轮子支架（20）的另一端将轮子底座（18）的一端拧紧，保证第二弹簧（19）和轮子支架（20）的一端在其内部，所述轮子（22）通过铆钉（21）与轮子支架（20）连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，其特征在于，所述固定圈（2）的外壁上开有八个通气孔，圆周排列在固定圈的中间，与内支撑管（1）的充气带相对，保证气体顺利进入橡胶气囊（3）中。
4.根据权利要求3所述的一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，其特征在于，所述橡胶气囊（3）的外表面呈波纹形，以增大其表面与管壁的摩擦力。
5.根据权利要求4所述的一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，其特征在于，所述防滑块（9）的材质为橡胶材料，且底面呈波纹形，以增大防滑块（9）底面与管道内壁的摩擦力。
6.根据权利要求5所述的一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，其特征在于，所述筒壳（17）为圆状结构，在其筒壁上设置有三个方形开口，成120度夹角，保证止动机构（Ⅱ）能正常工作，且在筒壁上设置有六个圆形开口，与方形开口相邻，也成120度夹角，口部设置有螺纹，在筒壳（17）的前面设置有内封堵器（Ⅰ）的导流通口，气嘴（14）通口，以及便于推送杆（15）插入的通口，在筒壳（17）的后面留有螺钉（5）通孔、导流通口、气嘴（14）通口和端盖（4）的支撑杆通孔，所述通孔与端盖（4）上的通孔一一对应。
7.根据权利要求6所述的一种基于自锁式的管道内封堵气囊及导流装置，其特征在于，所述轮子底座（18）呈圆柱形，所述轮子底座（18）内部空，用于放置第二弹簧（19）和轮子支架（20）平的一端，所述轮子底座（18）的一端设置有螺纹，与筒壳（17）连接，另一端也设置有螺纹，与底座盖（23）连接，所述底座盖（23）顶部开有通孔，其孔径大于轮子支架（20）上部圆柱直径。
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