CN111076022A - 一种用于封堵管道的截流气囊 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于下水道等管道快速封堵的截流气囊。该截流气囊有着占整个截流气囊绝大部分体积的整体式截流盘，改传统的用整个气囊对管道进行全面封堵的方法为气囊仅对截流盘与周边管壁之间的缝隙进行封堵。使得气囊的体积大幅度地减小，从而使整个截流气囊不但充放气操作变得非常快捷，而且还可以承受数倍于传统气囊的气压，具有更强的封堵力。另外，本发明还在截流气囊背水侧的截流盘上，安装了固定器，使得封堵于管道中的整个截流气囊，可以承受更高压强的液压力，不致整个地被推离截流位置。

Description

一种用于封堵管道的截流气囊

一、技术领域：本发明涉及一种管道的封堵装置，尤其与管道的气囊封堵有关。

二、背景技术：在下水道(或其它的截面较大的管道)维修时，一般需要将上游的水流进行一段时间的封堵，以利施工的进行。现行的比较方便的是用气囊充气封堵，就是将一个气囊放入管道中，对其充气，气囊膨胀后便可封死管道。这种封堵的优点是，简单快捷，可重复使用，成本较低；缺点是，由于整个气囊系弹性材料制成，当气压加大至气囊的径向膨胀受管壁限制时，便会持续地进行轴向的伸长，这种伸长的存在，使气囊无法有一个更高的气压。因此这种气囊一般只适用水压相对较低的管道，而当管道内的水压相对较高时(哪怕直至气囊爆破也无法达到的压强)，气囊便会被高压液流冲出管道或从气囊与管道之间的周壁出现泄漏，使封堵失败。

三、发明内容：本发明的任务是提供一种不但充放气操作更快捷而且气压更高，封堵力更强的可重复使用的截流气囊。

为了完成上述任务，本发明在气囊的两侧各安装了一个较气囊相对刚性的截流盘，截流盘的外形相似于且小于被截流处的管道截面，并可置身于被截流处的管道内，同时在两个截流盘之间还用连接件加以连接，使得两个截流盘之间的距离保持不变，以消除气囊在管道中充气时的轴向膨胀，从而使气囊所能承受的气压较之前有一个较大幅度的提高，封堵能力也必将大幅度地提高，同时由于气囊的膨胀受限，对气囊充放气的操作也必将快捷许多。这便是本发明的一个截流气囊。

由于连接两个截流盘之间的连接件，位于气囊的中央，因此本发明的截流气囊中的气囊必须与位于中央的连接件之间进行密封连接，以消除漏气，当然也可以是气囊与截流盘之间进行密封连接，但是这种密封连接或多或少地会影响气囊的使用寿命，因此，本发明在气囊的中间设计了一条可容纳连接件穿过的孔道，使整个气囊变成了一个中间有孔道的整体气囊。这种整体气囊不但不用担心气囊与连接件或截流盘之间的密封问题，而且在维修或更换气囊时，可方便拆卸。

本发明以后所有的实施例，为了说明的简便，均以这种中央留有孔道的整体气囊为主，但前述的需要与连接件或与截流盘进行密封的两种气囊形式，也完全可以实施本发明，因此也应该属于本发明的保护范围。

为了追求具有更高的封堵力量和更快捷的充放气操作的截流气囊，本发明将连接两截流盘之间的连接件增大至仅次于或等于与其两端连接的截流盘的大小，本发明称这种连接件与截流盘的组合体为整体式截流盘。因为连接件已与截流盘差不多大小，或是同样大小了，在实际应用中完全不用打开连接件而可将气囊轻松地拆卸了，因此截流盘与连接件完全可以制成一个整体了。虽然增大了的连接件与截流盘之间仍可保持原先的连接关系而实施本发明，但本发明为了说明的简便，仅以连接件与截流盘制成为一体的，作为整体式截流盘进行例举，显然这里也应包括连接件增大却不制成为一体的截流盘。具有这种整体式截流盘的截流气囊，是本发明的一次质的提升，虽只是连接件的增大，却取得了惊人的效果，因为它将以前的以气囊为主要体积的截流气囊，改变成了以整体式截流盘为主要体积的截流气囊，不但使气囊的充放气操作更快捷，而且整个截流气囊的刚性也大幅度提高，使其能承受更高的气压和具有更高的封堵力，同时由于截流盘远比气囊耐用，因此还延长了使用寿命，降低了使用成本。

上述的这种整体式截流盘，可根据需要而制成圆筒状，本发明称其为圆筒状截流盘，当然也可以制成扁轮状，本发明将其称为扁轮状截流盘。不仅如此它还可以根据不同的被截流处管道的截面形状而作出多种形态的改变，如方柱状、台状等，本发明无法在此尽举，下面仅以常用的圆筒状和扁轮状为例进行说明。

以圆筒状为截流盘的截流气囊，可以有较宽的与管道壁的接触面，因此在同等气压的情况下，可以对管壁产生巨大的压力而不易被所封堵的流体整个地冲动。这种圆筒状截流盘上，气囊可以是单个较宽的气囊，也可以是用带状的较窄的单个或两个及两个以上的多个气囊同时封堵。

以扁轮状为截流盘的截流气囊，气囊较窄，可具有更高的封堵气压，而且充放气操作更快捷。同时整个截流气囊为薄圆盘，体积小，重量轻，制造成本也很低。因此该款截流气囊当属行业的首选产品。

由于被截流的管道往往有许多不同的大小，因此对于专业从事这方面工作的工作人员而言，只要配备一套常用尺寸的截流盘便可以了(有时直径稍小一些的截流盘也可以封堵稍大一些的管道)，但气囊一般不需要如数配备，因为直径稍小一些的气囊完全可以用在稍大一些的截流盘上。

此外，对于某些特殊管道，如一时找不到相应大小的截流盘时，则可采用木制的截流盘，可以找到与被流处管道差不多大小的一段木头，只要中间没有裂缝不会泄漏便可以，然后稍加修削成柱状(一般两端稍大一些)即可配上气囊使用。

当然也有找不到相应气囊的可能，这时可采用橡胶管，用绕制的方法制造成管状绕制气囊。制作绕制气囊非常简单：先在橡胶管的一端塞入木塞或塑料塞子，并在外面缠绕几匝铁丝，以防止漏气，再将橡胶管的另一端塞入气咀，也用铁丝缠绕至不漏气，这根橡胶管便可以绕在上述的那段木头(截流盘)上了。

由于绕制气囊的橡胶管之间会留有一定的缝隙，因此有时需要一些填缝剂之类的密封材料，一般可以就地取用一些细泥，将其和成有一定韧性，遇水不会化的泥团，先将泥团的一部分抹在那木段(圆筒状截流盘)上，再像绕制弹簧那样依次将橡胶管缠绕在抹有泥团的木段上，然后再用两枚铁钉敲弯将橡胶管的两端固定在木段的两端位置上，最后将泥团的另一部分抹在橡胶管的外面即可。木段越长，缠绕的橡胶管匝数也越多，密封效果就越好。

本发明将上述这种用软管绕制而成的气囊称为管状绕制气囊，显然这种管状绕制气囊可适用于前述的本发明的各个实施例，这其中也包括扁轮式的截流盘上的缠绕，因为软管可以有更小的直径而且可以进行多次的缠绕，不但可以是单层的缠绕，也可以是双层或多层的缠绕。

为了让截流气囊在被截流的管道中有更高的抵抗流体压力的能力，不致被流体的压力整个地推离截流位置。本发明在截流气囊上安装了一个可以帮助截流气囊在管道中固定的固定器。由于固定器可以有多种的机械结构，本发明无法一一例举。这里仅以“伞骨式”和“螺杆顶紧式”两种固定器为例进行说明：一是“伞骨式”的固定器，它的结构就像我们平常使用的雨伞中的骨架一样，它可以撑开顶住管道壁起到固定的作用，收拢离开管道壁起释放的作用。不同之处是它的撑开和收拢均是由中间的螺杆旋转来完成的。本发明称这种具有像雨伞骨架样子的固定器为伞骨式固定器。二是“螺杆顶紧式”固定式。该“螺杆顶紧式”固定器只是由若干个螺杆和与螺杆一一对应的螺母组成，在截流气囊背水侧的截流盘的周边上，均匀安装若干个螺母，使得与该螺母上配套的螺杆在转动时可径向朝截流盘外缘的管道壁顶压，当螺杆向外拧紧时，整个截流气囊便被固定在被截流的管道中。

显然上述的这些固定器均可安装于前述的各截流气囊上，使截流气囊在管道中得以更好地固定。

本发明的这种截流气囊，由于其上的气囊体积的大幅度减小，使其能比普通气囊具有更高的气压和更高的封堵力量，同时使气囊的充放气也更快捷，因此对于像下水道等这样的截流场合，本产品当属首选。

四、附图说明

图1是本发明的两个截流气囊的轴向剖面示意图

图2是将气囊制成整体式气囊的截流气囊示意图。

图3是连接件增大后与截流盘成为整体式截流盘的截流气囊示意图。

图4是拥有扁轮状截流盘的截流气囊示意图。

图5是具有简易扁轮状截流盘的截流气囊示意图。

图6是一个气囊为管状绕制气囊的截流气囊示意图。

图7是一个安装有伞骨式固定器的截流气囊示意图。

图8是一个安装有螺杆顶紧式固定器的截流气囊示意图。

图9是一个安装有顶杆式简易固定器的截流气囊示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

五、具体实施方式：

图1是本发明的两个截流气囊(1)的轴向剖面示意图，图中的截流盘(3)分居气囊(2)的左右两侧，中间用连接件(4)加以固定连接，气囊(2)上的气咀(5)伸出其中一侧的截流盘(3)处，可用以给气囊充放气(截流气囊上的有气咀伸出一侧的截流盘为背水侧，而另一侧为迎水侧，这样有利于气囊的充放气，以下的实施例均相同)。截流盘(3)有着相似于且小于被截流管道的截面，整个截流气囊(1)在未充气时，可轻松置身管道(6)内。图1中分左右两图：左图的气囊(2)是粘贴在两侧的截流盘(3)上的，气咀(5)安装在截流盘(3)上；右图的气囊(2)与连接件(4)作轴密封，这可以是粘结在一起，也可以是无粘结的自然密封(因为只要气囊在该处留下的孔径小于连接件的直径，使得在安装时有足够大的抱合力便可以了)。本发明的这两个截流气囊是普通气囊无法相比的，当截流气囊在管道中充气膨胀时，普通气囊因无两侧相连的截流盘的阻挡，可沿管道作轴向的持续伸长，气囊内的气压难以提高，造成封堵力不强。而本发明的截流气囊因左右两侧有截流盘阻挡，控制了气囊的轴向膨胀，可以大幅度提高气囊的气压，从而大幅提高了截流的封堵力量。

图2为本发明的第三个实施例，图中将气囊制成了一个中间留有可容纳连接件(4)穿过的孔道的整体式气囊(2)，这种整体式气囊首先可以不必担心与截流盘或连接件之间的密封问题，因此有较长的使用寿命；其次是当气囊有破损需要更换或维修时可以方便地拆卸。图1和图2的这三种气囊均可实施本发明，当然气囊还可以有其它的形式，但本发明以后仅以图2的这种整体式气囊为实施例，因此其它的各种气囊形式均当属于本发明的保护范围。

图3是本发明的两个实施例。与图1图2相比，不同之处是其中的连接件(4)增大到仅次于或等于截流盘(3)，这种变化看似意义不大，但由于连接件(4)的壮大，气囊(2)的体积被连接件(4)大幅度地替换，使气囊的充放气操作变得非常快捷，气囊缩小后整个截流气囊的强度(刚性了许多)变大，使其能够承受更高的气压，具有更强的封堵力。同时由于气囊是易损件，缩小以后使用成本也大幅度地降低了。图3中的连接件增大后已与其两端的截流盘制成了一个整体，本发明称其为整体式截流盘。但如果连接件增大后，不与其两端的截流盘制成一个整体，仍以原来的方式进行连接，显然也可以实施本发明的。为此本发明所指的整体式截流盘，是对增大后的连接件连同连接件两端的截流盘的总称，与其之间是否有连接及如何连接无关，对于截流盘的这些变化，均应在本发明的保护范围内。

这种整体式截流盘可以有多种的外形变化：如制成圆筒形状(图3便是)，本发明称其为圆筒状截流盘；如制成扁轮形状的，本发明称其为扁轮状截流盘。显然还可以有多种形状的变化，而事实上整体式截流盘完全可以根据被截流管道处的不同截面形状作出相应的变化，如方柱状或台体状等。

图3的这种连接件的增大，突破了传统的用整个气囊封堵管道的思路，而是变成了用气囊封堵截流盘与其周边管道壁之间的缝隙了。这一变化，使得本来柔软的气囊因体积的大幅度缩小而变得意外地刚强了，不但可大幅度提高气压，而且充放气操作也变得非常快捷了(一般仅用手工打气便可轻松实现封堵)。

图4是本发明的第6个实施例，是一个拥有扁轮状截流盘的截流气囊，由于轴向尺寸的缩小，气囊(2)再次被大幅度缩小，充放气操作的时间会更短，气囊的可承受气压也会更高，而且整个截流气囊的制作用料更省，成本更低。

图5是本发明的第7个实施例，与图4相比，不同之处是截流盘，如果说图4的截流盘是浇注制造的话，则图5就是可以纯手工制作的了，这种截流盘可用电焊自行焊制。图5中的气咀之所以要穿过截流盘，利用截流盘对气咀进行密封，是因为手工焊接技术一般较难做到滴水不漏，而这样做几乎不用考虑焊接的质量问题了。

像图5的这种截流气囊，对于专业从事这方面工作的工作人员而言，是极为实用的，可以根据平常经常用到的一些管道大小自制一套截流盘(这里排除用8时的截流盘应用于10时管道的情况)。气囊也可用相应的橡胶管等进行自制(对于气囊而言，8时的一般是可以用于10时管道的)。

图6是一个气囊为管状绕制气囊的截流气囊示意图。图中用一木段稍加修削后便制成了一个圆筒状的整体截流盘，气囊则用橡胶管绕制，将橡胶管的一端用木塞堵住，再缠绕上铁丝以防漏气，并用管夹钉或铁钉(图中未画)固定在木制的圆筒状截流盘上，橡胶管的另一端塞入气咀，也用铁丝缠紧，再用管夹钉或铁钉(图中未画)固定。由于橡胶管为多匝绕制，匝与匝之间会有缝隙，易造成泄漏，因此这里需要一些填缝剂，通常可简单地用无颗粒的细泥，不要太干，也不要太湿，只要把它和成像面团那样有一定的韧性，遇水不会散就可以了。然后抹在木制的圆筒状截流盘和橡胶管上，尽量不要有漏抹。本发明将这种用管子绕成的气囊称为管状绕制气囊。

当图6的截流气囊抹上填缝剂后放入管道时，随着橡胶管的充气膨胀，填缝剂会被挤压到木制圆筒状截流盘与橡胶管和管道壁之间的各个空隙中，使整个管道得以封堵。显然这种绕制气囊绕的匝数越多越长，封堵的效果也越好。本实施例的最大优势是取材方便，操作简单，成本低。

显然这种管状绕制气囊也适用于前面的各实施例，连扁轮状的截流盘也不例外，因为橡胶管可以较细，而且管状气囊不仅可以单层的绕制，还可以双层甚至多层的绕制。

图7是一个伞骨式固定器示意图。为了进一步提高截流气囊(1)在管道中的固定力，不致被管道中的有一定压强的流体冲走，本发明还专门设计了一个可用于在管道中固定的如图7的固定器(7)安装在截流气囊(1)上。该固定器(7)由底座(8)、固定杆(9)、撑杆(10)及移动螺母(11)和螺杆(12)组成。底座(8)安装于截流盘(3)的中心位置；固定杆(9)的一端铰连于底座(8)上，另一端与撑杆(10)的一端铰连，撑杆(10)的另一端铰连于移动螺母(11)上，螺杆(12)的一端可转动地安装于底座(8)上，移动螺母(11)与螺杆(12)组成一个传动副，移动螺母(11)会因螺杆(12)的转动而在螺杆(12)上移动，从而带动移动螺母(11)上的撑杆(10)的连接端跟随移动螺母(11)移动，使得与撑杆(10)的另一个连接端连接的固定杆(9)的外端作向管道壁的撑开固定或收拢释放的运动。移动螺母(11)上和底座(8)上可以有多根且一一对应的撑杆(10)和固定杆(9)作径向的均匀分布安装。由于这种固定器形如雨伞中的骨架，因此本发明称该固定器为伞骨式固定器(7)。在气囊充气膨胀完成管道封堵后，由于被封堵的流体会逐渐汇聚，使流体的压强逐渐加大，最终达到一个与上游水位相对应的固定值，此时，如果流体对截流气囊所产生的推力，超过了截流气囊在截流处的固定力时，截流气囊会被流体的推力所推动，使封堵失败。然而固定器的存在可大大提高截流气囊在管道中的固定能力。

另外图7中气囊(2)上的气咀(5)是从截流盘(3)的边缘引出的，一般只要气囊上气咀的位置允许，这种引出方法是比较好的，这对于气囊的拆卸清洗非常的方便。

显然，上述的这种固定器可以有多种的结构变化，图8便是较为简单的一种。

图8是另一种固定器(7)它仅有若干个固定螺母(13)和与固定螺母(13)一一对应的固定螺丝(14)构成。将固定螺母(13)均匀地安装(焊接)于截流盘(3)的周边上，并使与其配对的固定螺丝(14)均沿径向分布。当截流气囊(1)放入被截流的管道时，可逐个转动固定螺丝(14)，使之向截流盘外围的管道壁伸出，直至顶住管道壁，起到固定截流气囊的作用。本发明称这种固定器为螺杆顶紧式固定器。

上述两种固定器各有其优缺点，伞骨式固定器可方便地从截流盘上整个地拆下来，安装于另外的截流盘上，但整体体积较大，笨重且制造成本较高。螺杆顶紧式固定器则体积小，成本低，但只有螺杆(14)可拆下来通用于其它的截流气囊。

固定器的作用只是帮助固定截流气囊不被高压流体所推动，因此固定器可以简单到只是单根的木棍直接支撑于截流盘的中心位置与管道中的窨井壁上，或直接用重物如石块等作为阻挡物。

图9是用木棍在管道壁上支撑的一种方法(因较实用，在此特别介绍)，顶杆(15)的一端用木螺钉(18)固定于截流盘的中心位置，另一端被销杆(16)的一端顶死在管道壁上面，此处也用木螺钉(18)固定。销杆(16)的长度在加上顶杆(15)的厚度时略大于管道(6)的直径，使得在销杆(16)的下端用榔头在箭头位置按箭头方向向左敲击时，销杆(16)与管壁可以接近垂直，但始终未能达到垂直(反方向敲击便可放松固定器)。间隙块(17)安放于截流盘的下方，主要消解顶杆(15)对截流盘作用时的向下推动力。本发明称这种固定器为木棍支撑式固定器。显然这种木棍支撑式固定器可应用于本发明的所有实施例中(如截流盘为铁制，则只要中间留有螺丝孔，便可固定木制的顶杆)。显然这种木棍支撑式固定器也可以变成为铁棍支撑式固定器，并可将销杆(16)做成长度可以调节，使其可适应各大小不同的管道，总之这类变化很多，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于封堵管道的截流气囊(1)，其特征在于：位于气囊(2)的两侧还安装有较气囊(2)相对刚性的截流盘(3)及连接气囊(2)两侧截流盘(3)的连接件(4)组成；截流盘(3)有着与被截流处管道(6)截面相似且小于管道截面的外形，并留有可使气囊(2)上安装的气咀向截流气囊(1)的背水侧引伸至截流盘(3)外的孔隙；位于气囊(2)两侧截流盘(3)之间的连接件(4)与两端的截流盘(3)作固定连接，使得当气囊(2)充气时几乎没有轴向伸长；整个截流气囊(1)在充气前可轻松置身被截流的管道(6)内，并在给气囊(2)充气后可快捷地封堵管道(6)。

2.根据权利要求1所述的截流气囊(1)其特征在于：位于两截流盘之间的连接件(4)增大至仅次于或等于截流盘(3)的大小，使之成为整体式截流盘(3)，从而使气囊(2)的体积大幅缩小，充放气更快捷，使整个截流气囊(1)的刚性更强，可以承受更高的气压，即具有更高的封堵力。

3.根据权利要求2所述的截流气囊(1)其特征在于：整体式截流盘为圆筒状截流盘(2)。

4.根据权利要求2所述的截流气囊(1)其特征在于：整体式截流盘为扁轮状截流盘(3)。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的截流气囊(1)其特征在于：截流气囊(1)上还安装有管道固定器(7)；该固定器(7)可将截流气囊(1)固定安装于被截流管道中的任一位置上而不致轻易被管道中的流体所推动。

6.根据权利要求5所述的截流气囊(1)其特征在于：该固定器为伞骨式固定器(7)，该伞骨式固定器(7)由底座(8)固定杆(9)、撑杆(10)、移动螺母(11)和螺杆(12)构成；底座(8)安装于截流气囊(1)背水侧的截流盘(3)上的中心位置，固定杆(9)的一端与底座(8)铰连，另一端与撑杆(10)的一端铰连，撑杆(10)的另一端与移动螺母(11)铰连，螺杆(12)的一端可转动地安装于底座(8)上，并与移动螺母(11)作为传动配伍，移动螺母(11)和底座(8)上可以分别有多根且一一对应的撑杆(10)和固定杆(9)均作径向的均匀分布安装；螺杆(12)相对于底座(8)及移动螺母(11)的转动，带动移动螺母(11)及其上的撑杆(10)的连接端在螺杆(12)上移动，使得与撑杆(10)连接的固定杆(9)作向管道壁的撑开固定或收拢释放的运动。

7.根据权利要求5所述的截流气囊(1)其特征在于：该固定器(7)为螺杆顶紧式固定器(7)；该螺杆顶紧式固定器(7)由若干固定螺母(13)和与固定螺母(13)一一对应的顶紧螺杆(14)配伍构成；固定螺母(13)均匀安装于背水侧截流盘的周边上，并使与固定螺母(13)配伍安装的顶紧螺杆(14)均作径向的分布；在各顶紧螺杆(14)作向截流盘周边外伸长的转动时，顶紧螺杆(14)便顶紧在其外沿的管道壁上，使截流盘也即截流气囊(1)牢牢地固定在被截流处的管道上，反转顶紧螺杆(14)作向截流盘中心的回缩时，截流气囊便被释放下来。

8.根据权利要求5所述的截流气囊(1)其特征在于：该固定器(7)为木棍支撑式固定器(7)；该木棍支撑式固定器(7)由顶杆(15)、销杆(16)间隙块(17)及若干木螺钉(18)构成。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的截流气囊(1)其特在于：气囊(2)为管状绕制气囊(2)。

10.根据权利要求9所述的截流气囊(1)其特征在于：截流气囊(1)上还安装有固定器(7)；该固定器(7)可将截流气囊(1)固定安装于被截流管道中的任一位置上而不致轻易被管道中的流体所推动。

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