CN114576460A - 一种刚柔结合的管道不停输封堵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刚柔结合的管道不停输封堵装置。包括支撑杆、活动杆、封堵架、环形封堵气囊、顶块，支撑杆与活动杆铰接，支撑杆上设有丝杠、传动螺母、导向板、滑块、轴承、滑槽；活动杆上设有固定环、挡圈，固定环与活动杆紧密连接，固定环和滑块通过连接杆铰接；封堵架与活动杆通过螺栓连接，封堵架上设有机械孔、环形槽，机械孔方便环形封堵气囊上充气头的通过；环形封堵气囊套在封堵头的环形槽内；顶块与封堵架通过螺栓连接。本发明通过丝杠转动使得滑块在滑槽内上下移动，通过连接杆带动活动杆的旋转运动，从而让活动杆在管内处于水平位置，再对环形封堵气囊充气，进而对管内介质达到封堵效果。该结构可以适应不同管径，对于管道上开设孔径可小于管径。

Description

一种刚柔结合的管道不停输封堵装置

技术领域

本发明属于管道维抢修技术领域，涉及一种用于油气管道不停输开孔封堵作业的管道封堵装置。

背景技术

油气管道在运行中除了进行有计划的维修和改造外,还会遇到加装更换阀门、局部线路变更、增设分输支线等很多突发性事故发生的情况，也可能会因自然环境和人为因素造成管道破坏等突发事故发生，管道在线维修和险情紧急处理举措和手段对于管道安全维护尤为重要。管道不停输带压封堵技术是一种安全、经济、快速高效的在役管道维抢修特种技术。它能在不间断管道介质输送的情况下完成对管道的更换、移位、换阀及增加支线的作业，也可以在管道发生泄漏时对事故管道进行快速、安全地抢修，恢复管道运行，而管道封堵技术中，封堵装置关系到管道是否泄露及操作人员的安全问题，因此，管道封堵装置的设计尤为重要。

现有管道封堵装置存在许多问题，首先管道封堵过程中必须开设与油气管道相同的孔径才能进行之后封堵作业；其次封堵头对于封堵管径有着较为严格匹配度，不匹配会造成封堵不严实等泄露问题；对于有着轻微变形管道，封堵作业就变得尤为困难，封堵装置也可能不会很容易去封堵住介质。所以，设计出一种可以封堵不同管径，且可以灵活封堵住变形管道及不需要原管道上开出大孔径实现封堵的不停输封堵装置极为必要。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，其具有结构简单、操作方便、安全可靠、适应性强等优点，在进行封堵前的开孔工作时，不需要开设等径孔就可以进行封堵，降低了开孔的难度，对于有着轻微变形和不同管径的管道，本封堵装置都可以进行封堵作业。

本发明提供一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，其技术方案是：包括支撑杆、活动杆、封堵架、环形封堵气囊、顶块、丝杠、传动螺母、导向板、滑块、轴承、滑槽、固定环和连接杆，所述的支撑杆的下端与活动杆的左端铰接，支撑杆的上端设有连接法兰，支撑杆的内部设有丝杠，丝杠的上下端都装有滚动轴承，丝杠中间连接有传动螺母，根据传动螺母的外形过盈连接了导向板，在导向板的两边安装有滑块，滑块与连接杆铰接，在活动杆的中部安装有固定环，在其左端安装卡簧进行左右的限位，连接杆的另一端与固定环的左右两端铰接，活动杆的右端通过螺栓连接有封堵架，封堵架的另一面通过螺栓连接了顶块，在封堵架的环形槽内设有环形封堵气囊，在封堵架的内圈开有机械孔，方便环形封堵气囊的充气口的通过。

进一步的，本发明一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，所述支撑杆为中空的管状结构，其中内壁厚度约为10mm到15mm，在支撑杆的管壁上沿轴向开有对称的滑槽，支撑杆中的丝杠上向两端分别安装有上轴承和下轴承，丝杠上旋转安装了传动螺母，传动螺母与导向板过盈连接，导向板的两端开设有螺纹孔，滑块上开有螺纹孔，滑块通过螺钉和导向板连接，滑块置于支撑板的滑槽内。

进一步的，本发明一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，所述传动螺母的外形为六边形，导向板的外形为圆柱形，圆柱的直径略小于支撑杆的内壁直径，导向板的中间开有和传动螺母外形一致的六边形通孔，六边形通孔的尺寸略小于传动螺母的外形尺寸，导向板与传动螺母之间的配合属于过盈配合。

进一步的，本发明一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，所述滑块与导向板连接的接触面为圆弧面，滑块的宽度略小于滑槽的宽度，滑块的一侧设有铰接柱，方便与连接杆的铰接。

进一步的，本发明一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，所述活动杆为实心结构，整个活动杆分成三部分，最左端为铰接部分，与支撑杆最下端配合铰接；中间部分为台阶轴，固定环位于台阶轴上，在其右端有轴肩限位，在其左端设有卡槽，用于安装卡簧限位；活动杆轴的最右端为法兰，用于连接封堵架。

上述的进一步的，本发明一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，所述支撑杆下端设置有限位柱，防止活动杆转过太大的角度，限位柱的极限限位位置为支撑杆和活动杆相互垂直的位置，限位柱位于支撑杆下端与活动杆铰接的平面上，从平面伸出适当的长度，用于挡住活动杆的活动角度。

上述的进一步的，本发明一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，所述封堵架为类似于轮毂的形状，与轮毂的区别是没有镂空的结构，属于完全封闭的片体，封堵架的左端用螺栓与活动杆的右端相连，封堵架的右端用螺栓与顶块的平面一端相连，在封堵架的环形槽内开有向下的机械孔，用于环形封堵气囊充气口的通过。

上述的进一步的，本发明一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，所述顶块的外形为圆锥形，尖顶部分为圆形弧面。

上述的进一步的，本发明一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，所述支撑杆、活动杆、封堵架、顶块、丝杠、传动螺母、导向板、滑块、固定环和连接杆都为合金钢材质，环形封堵气囊采用橡胶材料制作。

本发明的有益效果是：涉及一种管道不停输开孔封堵作业的管道封堵装置，在开孔封堵作业中，不需要开设与管道直径相同的孔径，只需开设比封堵架直径略大一点的孔径就可以进行封堵作业，很大程度上提高了不停输开孔封堵的作业效率；本发明通过丝杠的旋转运动带动传动螺母的上下运动，传动螺母与导向板固定连接属于一体，导向板上下运动，又会带动与导向板连接的滑块上下运动，滑块上铰接着连接杆，连接杆的另一端铰接着活动杆，滑块的上下运动又会通过连接杆传递至活动杆上，活动杆相对于支撑杆作旋转运动，直到活动杆与限位柱相接触，此时活动杆处于水平横向位置，开始对环形封堵气囊进行充气直到与管壁充分接触且相互有一定的压力，作业完成，整套操作简便，工人易于操作，且原理简单但比较实用；由于本封堵装置采用硬封堵与软封堵结合，在于管壁相接触部分属于软接触，因此可以适应不同直径或有轻微变形的管道的封堵作业，有较强的环境适宜能力，环形封堵气囊也可以进行不同尺寸和不同充气压力的更换，可以封堵不同管径的管道，适应性强，使用方便，便于推广。

附图说明

图1是本发明具体实施的刚柔结合的管道不停输封堵装置的轴测图一。

图2是本发明具体实施的刚柔结合的管道不停输封堵装置的轴测图二。

图3是本发明具体实施的刚柔结合的管道不停输封堵装置的俯视图。

图4是图3中的A-A剖面图。

图5是图3中的B-B剖面图。

图6是本发明的刚柔结合的管道不停输封堵装置未工作时的结构状态。

图中：1、支撑杆；2、活动杆；3、封堵架；4、环形封堵气囊；5、顶块；6、连接杆；11、滑块；12、滑槽；13、上轴承；14、下轴承；15、丝杠；16、连接法兰；17、传动螺母；18、导向板；19、铰接柱；21、固定环；22、卡簧；23、连接螺栓；24、铰接孔；25、限位柱；41、环形封堵气囊充气口；42、螺栓连接孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，本发明中所述的上端、下端、左端、右端等方位词只是根据附图进行的描述,以便于理解。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，包括支撑杆1、活动杆2、封堵架3、环形封堵气囊4、顶块5、连接杆6，如图1至图5所示，所述支撑杆1的下端与活动杆2的左端铰接，在支撑杆1的内部为中空的管状结构，在其上端设置有连接法兰16，可用于连接至整个管道不停输封堵系统中，在支撑杆1的两边沿母线方向上开设有两条对称的滑槽12，在支撑杆1的内部设置有上轴承13、下轴承14、丝杠15、传动螺母17、导向板18和滑块11，滑块11的外侧设置有铰接柱19，铰接柱19与连接杆6的一端铰接，连接杆6的另一端与活动杆2上的固定环21的两侧铰接，用来实现活动杆2的旋转运动，封堵架3的环形槽内安置环形封堵气囊4，在封堵架3的另一端安装有顶块5。

如图2所示，所述的活动杆2的右端设置有螺栓连接孔42，在封堵架3的左端设置有8个螺纹孔，两者通过螺栓固定连接，在封堵架3的环形槽内从上至下打通一个机械孔，可以使环形封堵气囊充气口41通过，方便在进行封堵作业中将环形封堵气囊4充气至工作压力来进行封堵作业。

如图3所示，所述的连接杆6处于活动杆2旋转面的两侧，相互对称，两根连接杆的距离比活动杆的直径略大，在活动杆旋转过程中不会与连接杆干涉，所述的固定环21的宽度比活动杆2上台阶轴宽度稍大些，且在固定环的左端有卡簧22限位，使得固定环21不会在活动杆2上左右移动。

如图4所示，所述的丝杠15的上下两端设置有台阶轴，为了方便上轴承13和下轴承14的安装，在支撑杆1的内部为中空的管状结构，在内部的最下端也设置小于内壁径的台阶，也是方便下轴承14的运行，丝杠15的中间安装有传动螺母17，传动螺母17的外形为六边形，在传动螺母17上套装有导向板18，导向板18的外形为圆柱形，圆柱的直径略小于支撑杆1的内壁直径，导向板18的中间开有和传动螺母17外形一致的六边形通孔，六边形通孔的尺寸略小于传动螺母17的外形尺寸，导向板18与传动螺母17之间的配合属于过盈配合，所述的支撑杆1的下端为U形的板状结构，在其圆心处有铰接孔24，所述的活动杆2的右端与封堵架3的左端通过连接螺栓23固定连接，封堵架3的环形槽内装有环形封堵气囊4，在封堵架3的环形槽内从上至下打通一个机械孔，使得环形封堵气囊4的充气孔41可以穿过，封堵架3的右端通过螺栓连接着顶块5，顶块5起到一个探测到管底的功能，在顶块5抵住管壁时，利用电机或其他装置旋转丝杠15使得活动杆2及其一起连接的封堵架3和顶块5整体绕着铰接孔24做逆时针的旋转运动，直到活动杆2的轴向方向与需要封堵的管道的轴向方向一致，然后进行充气封堵作业。

如图5所示，可以直接看到丝杠2、传动螺母17、导向板18、滑块11及连接杆6的安装方式，支撑杆1的管壁上沿轴向开有对称的滑槽12，支撑杆1中的丝杠15上向两端分别安装有上轴承13和下轴承14，丝杠15上旋转安装了传动螺母17，传动螺母17与导向板18过盈连接，导向板18的两端开设有螺纹孔，滑块11上开有螺纹孔，滑块11通过螺钉和导向板18连接，滑块11置于支撑板的滑槽12内。

如图6所示，所述的刚柔结合的管道不停输封堵装置在还未工作时的位置状态，支撑杆1与活动杆2处于同一竖直位置，支撑杆1的下端设置有限位柱25，在丝杠15做旋装运动带动连接杆6向上移动，拉动活动杆2沿铰接孔24做逆时针旋转运动，当活动杆2运动到与支撑杆1相对位置为垂直时，活动杆2与限位柱25相接触阻挡活动杆2继续做旋转运动，限位柱25起到一个限位的作用，所述的封堵架3的环形槽内装有未充气的环形封堵气囊4，未充气时，环形封堵气囊4的直径与封堵架3的外径差不多，因此，在进行开孔作业时，只需开设比封堵架3的外径稍大的径孔就可以进行封堵作业了。

本发明的工作原理为：本发明利用丝杠15的旋转运动，带动传动螺母17、导向板18和滑块11在支撑杆1内做上下运动，滑块11、连接杆6和活动杆2构成了摇杆滑块机构，利用摇杆滑块机构，带动整个活动杆2绕着铰接孔24做旋转运动，使得活动杆2的轴向方向处于需要封堵的管道的轴向方向，在调整好活动杆2的位置后，只需要向环形封堵气囊4的充气口充气，使得环形封堵气囊4与封堵架3的环形槽及需要封堵的管道的内壁充分接触，将环形封堵气囊4充气至一定压力后，封堵完毕，进行更换管段或阀门等维修工作。

本发明的工作过程：针对需要维修管道后，将本装置装到整个封堵系统上后，需要对管道进行开孔作业，本发明的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置只需开设比封堵架3的外径稍大的径孔就可以，开孔完毕后，进行封堵作业，先将整个封堵装置竖直下放至开的孔中，直到顶块5抵住管壁时，利用电机或其他装置旋转丝杠15使得活动杆2及其一起连接的封堵架3和顶块5整体绕着铰接孔24做逆时针的旋转运动，直到活动杆2的轴向方向与需要封堵的管道的轴向方向一致，此时，活动杆2与限位柱25接触使得活动杆2不能继续旋转，支撑杆1和活动杆2处于相互垂直的位置，支撑杆1与需要封堵的管道也处于相互垂直的位置，活动杆2和需要封堵的管道就处于轴向平行的状态，调整支撑杆上下使得活动杆2和需要封堵的油气管处于同轴状态，然后对环形封堵气囊4的充气口41进行充气，使得环形封堵气囊4与封堵架3的环形槽及需要封堵的油气管道内壁充分接触，将环形封堵气囊4充气至一定压力后，封堵完毕，进行更换管段或阀门等维修工作，当需要维修的管道的管径发生变化时，只需更换不同的外径的环形封堵气囊4即可。

本发明提供的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，与常规的管道封堵装置相比具有如下特点：

(1)本发明提供的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，利用电机或其他装置旋转丝杠，带动传动螺母、导向板和滑块在支撑杆内做上下运动，滑块、连接杆和活动杆构成了摇杆滑块机构，利用摇杆滑块机构，带动整个活动杆绕着铰接孔做旋转运动，此时，活动杆及其一起连接的封堵架和顶块整体绕着铰接孔做逆时针的旋转运动，直到活动杆轴向与需要封堵的管道轴向一致，调整支撑杆的上下运动，使得活动杆2和需要封堵的管道处于同轴状态，然后对环形封堵气囊充气口进行充气，使得环形封堵气囊与封堵架的环形槽及需要封堵的管道内壁充分接触，将环形封堵气囊充气至一定压力后，封堵完毕，进行更换管段或阀门等维修工作，整套操作简便，工人易于操作，且原理简单也比较实用。

(2)本发明提供的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，在开孔封堵作业中，不需要开设与管道直径相同的孔径，只需开设比封堵架直径略大一点的孔径就可以进行封堵作业，很大程度上提高了不停输开孔封堵的作业效率。

(3)本发明提供的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，采用硬封堵与软封堵结合，在与管壁相接触的环形封堵气囊部分属于软接触，中间的封堵架为刚性材质属于硬封堵，因此可以适应不同直径或有轻微变形的管道封堵作业，有较强的环境适宜能力，环形封堵气囊也可进行不同尺寸和不同充气压力的更换，可以封堵不同管径的管道，适应性强，使用方便，便于推广。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，其特征在于，包括支撑杆(1)、活动杆(2)、封堵架(3)、环形封堵气囊(4)、顶块(5)、丝杠(15)、传动螺母(17)、导向板(18)、滑块(11)、轴承、滑槽(12)、固定环(21)和连接杆(6)，支撑杆(1)的下端与活动杆(2)的左端铰接，支撑杆(1)的内部装有丝杠(15)，丝杠(15)的上下端都装有滚动轴承，中间连接有传动螺母(17)，传动螺母(17)与导向板(18)固定连接，在导向板(18)的两边安装有滑块(11)，滑块(11)和固定环(21)分别与连接杆(6)的两端铰接，固定环(21)由卡簧(22)和活动杆(2)上的轴肩限位，被固定连接在活动杆(2)上，活动杆(2)的右端通过螺栓连接有封堵架(3)，封堵架(3)的右端通过螺栓连接了顶块(5)，封堵架(3)的环形槽内装有环形封堵气囊(4)。

2.根据权利要求1所述的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，其特征在于，所述支撑杆(1)为中空的管状结构，在支撑杆(1)的管壁上沿轴向开有对称的滑槽(12)。

3.根据权利要求1所述的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，其特征在于，所述传动螺母(17)的外形为六边形，导向板(18)的外形为圆柱形，圆柱的直径略小于支撑杆(1)的内壁直径，导向板(18)的中间开有和传动螺母(17)外形一致的六边形通孔，六边形通孔的尺寸略小于传动螺母(17)的外形尺寸，导向板(18)与传动螺母(17)之间的配合属于过盈配合。

4.根据权利要求1所述的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，其特征在于，所述支撑杆(1)下端设置有限位柱(25)，限制活动杆转过的角度，限位柱(25)位于支撑杆(1)下端与活动杆(2)铰接的平面上，从平面伸出适当的长度，用于挡住活动杆的活动角度。

5.根据权利要求1所述的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，其特征在于，所述滑块(11)与导向板(18)连接的接触面为圆弧面，两个面相互贴合，滑块(11)的宽度略小于滑槽(12)的宽度，滑块(11)的一侧设有铰接柱(19)，方便与连接杆(6)的铰接。

6.根据权利要求1所述的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，其特征在于，所述封堵架(3)为类似于轮毂的形状，与轮毂的区别是没有镂空的结构，属于完全封闭的片体，封堵架(3)的环形槽内开有向下的机械孔，用于环形封堵气囊充气口(41)的通过。

7.根据权利要求1所述的一种刚柔结合的管道不停输封堵装置，其特征在于，所述顶块(5)的外形为圆锥形，尖顶部分为圆球面。

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