CN114837529B - 一种压力钢管内开密封门装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压力钢管内开密封门装置及其应用方法，所述密封门装置包括压力钢管、加强板、法兰、止水件、密封门、拐臂、支撑架以及密封门锁紧件；压力钢管上开孔，孔洞处外壁焊接加强板，孔洞处焊接法兰，法兰内表面设置止水件，密封门位于压力钢管内部，密封门的外表面焊接密封门铰支座，加强板上焊接固定铰支座，拐臂的两端分别与密封门铰支座和焊接固定铰支座转动连接，密封门随着拐臂转动在压力钢管中上下移动，以将压力钢管上的孔洞封堵或开启；法兰的顶面设有支撑架，密封门锁紧件用于在密封门将孔洞封堵后，将密封门锁紧于支撑架。本发明通过改进密封门与法兰之间的连接方式，可确保密封门的安全运行，且启闭密封门方便，密封效果好。

Description

一种压力钢管内开密封门装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程领域，具体涉及一种压力钢管内开密封门及其应用方法，主要适用于各种流速下压力钢管。

背景技术

水利水电工程中较长的压力钢管一般间隔一段距离设置检修通道，方便以后对压力钢管进行检修、维护，检修通道采用密封门封闭。

传统设计的压力钢管密封门一般往钢管外侧旋转进行开启与关闭，压力钢管开孔处焊接法兰，密封门位于法兰外侧，密封门与法兰之间设置止水并采用螺栓连接，内压作用下，螺栓受拉。

现有密封门存在有如下缺陷：(1)钢管内压较大时，内压向外顶托密封门，连接法兰的螺栓需施加较大的预紧力。否则，密封门、法兰及螺栓等产生变形而使止水的压缩量减小，导致密封性差；(2)螺栓孔需配钻，制作精度要求高，拆卸与安装螺栓工作量大；(3)螺栓容易锈蚀，多次拆卸后，螺栓丝扣易损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种压力钢管内开密封门装置及其应用方法，改进密封门与法兰之间的连接方式，确保密封门的安全运行。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种压力钢管内开密封门装置，包括压力钢管、加强板、法兰、止水件、密封门、拐臂、支撑架以及密封门锁紧件；所述压力钢管上开孔，孔洞处外壁焊接加强板，孔洞处焊接法兰，法兰内表面设置止水件，密封门位于压力钢管内部，密封门的外表面焊接密封门铰支座，加强板上焊接固定铰支座，拐臂的两端分别与密封门铰支座和固定铰支座转动连接，所述密封门随着拐臂逆时针或顺时针转动在压力钢管中上下移动，以将压力钢管上的孔洞封堵或开启；法兰的顶面设有支撑架，所述密封门锁紧件用于在密封门将孔洞封堵后，将密封门锁紧于支撑架。

进一步的，所述密封门铰支座开设第一销轴孔，第一销轴孔中穿设有密封门铰支座销轴，固定铰支座开设第二销轴孔，第二销轴孔中穿设有固定铰支座销轴，拐臂两端开设第三销轴孔，密封门铰支座销轴穿过拐臂一端的第三销轴孔与密封门铰支座的第一销轴孔将拐臂的一端与密封门铰支座相连，固定铰支座销轴穿过拐臂另一端的第三销轴孔与固定铰支座的第二销轴孔将拐臂的另一端与固定铰支座相连，拐臂的一端可绕固定铰支座旋转，密封门可绕密封门铰支座旋转。

进一步的，所述拐臂包括依次连接的第一斜臂、水平臂、竖直臂及第二斜臂，其中第一斜臂斜向上设置，起始端连接密封门铰支座销轴，水平臂与第一斜臂的尾端连接，竖直臂与水平臂的尾端连接且竖直向下延伸，第二斜臂与竖直臂连接且斜向下延伸后与固定铰支座销轴连接。

进一步的，所述密封门用于将孔洞封堵后进行挡水，密封门在内压的顶托作用下压缩止水件，法兰支撑密封门，密封门与法兰之间的止水件正面受到密封门的压力，侧面受到水压力，使止水件双向受压。

进一步的，所述止水件为环状结构。

进一步的，所述密封门的内表面通过连接板焊接导流板，导流板开设圆形过流孔，导流板的形状与压力钢管的孔洞附近的过流面保持一致。

进一步的，所述法兰的顶面焊接2个相互平行的支撑架铰支座，2个支撑架一端与支撑架铰支座通过销轴相连，支撑架的另一端的端部焊接搭接板使2个支撑架构成整体结构，支撑架的一端通过销轴可绕支撑架铰支座旋转，且支撑架与拐臂呈垂直设置。

进一步的，所述密封门锁紧件包括座板、拉环以及螺母，拉环包括圆环及与圆环连接的带有螺纹的螺杆，圆环套在密封门铰支座销轴上，螺杆通过圆环绕密封门铰支座销轴旋转，所述座板中间开设圆孔，拉环的螺杆穿过座板上的圆孔，螺杆的端部安装螺母，螺母将座板限制在螺杆上，所述座板通过旋转将两个支撑架的转动进行限位或释放。

进一步的，所述座板设计为长方体结构，所述座板的长度要大于两个支撑架的间距，宽度小于两个支撑架的间距。

本发明还提供一种如上所述的压力钢管内开密封门装置的应用方法，包括：

压力钢管进行检修时，操作密封门锁紧件将密封门脱离支撑架；

绕固定铰支座逆时针旋转拐臂，密封门慢慢开启，在此过程中绕密封门铰支座顺时针旋转密封门，调整密封门的角度，确保密封门及导流板不会被卡阻在法兰内，继续绕固定铰支座逆时针旋转拐臂，直到密封门完全开启，从而可开展后续的检修工作；

绕固定铰支座顺时针旋转拐臂，密封门慢慢关闭，当密封门接近孔口时，绕密封门铰支座销轴逆时针旋转密封门，调整密封门角度，确保密封门与导流板不会被卡阻在法兰内，密封门与导流板进入法兰内，继续绕固定铰支座顺时针旋转拐臂，直到密封门关闭；

操作密封门锁紧件将密封门锁紧于支撑架，密封门与法兰内表面止水件接触，压力钢管充水，在内压的顶托下，密封门挡水，密封门与法兰之间的止水件正面受到密封门的压力，侧面受到水压力。

本发明装置具有如下优点：

(1)密封门的旋转支铰即拐臂和焊接固定铰支座设置在钢管外侧，避免旋转支铰长期泡水，影响管内过流，并影响后期开启与关闭检修门；

(2)密封门往钢管内侧旋转，关闭挡水时，密封门受内压的顶托，密封门与法兰之间的止水件正面受到密封门的压力，侧面受到水压力，止水件双向受压，密封效果好；

(3)密封门外侧设置密封门锁紧件，关闭密封门时只需确保密封门与法兰内表面的止水件接触，密封门锁紧件结构简单、受力小；

(4)密封门与法兰之间无需使用螺栓连接，可避免螺栓孔成为漏水通道，且开启与关闭密封门方便。

附图说明

图1为本发明压力钢管内开密封门装置其中一个实施例的立体结构图；

图2为本发明压力钢管内开密封门装置的呈关闭状态的示意图；

图3为图2中Ⅰ—Ⅰ剖面图；

图4为图2的俯视图；

图5为本发明压力钢管内开密封门装置开启步骤一；

图6为本发明压力钢管内开密封门装置步骤二；

图7为本发明压力钢管内开密封门装置完全开启时的示意图；

图8为本发明压力钢管内开密封门装置关闭过程图；

图9为图1中的A部分放大图；

图10为图2中的B部分放大图；

图11为本发明中拐臂的结构示意图。

图中：1—压力钢管，2—加强板，3—法兰，4—止水件，5—密封门，6—把手，7—导流板，8—拐臂，8.1—第一斜臂，8.2—水平臂，8.3—竖直臂，8.4—第二斜臂，9—固定铰支座，10—固定铰支座销轴，11—密封门铰支座，12—密封门铰支座销轴，13—支撑架，14—座板，15—支撑架铰支座，16—拉环，16.1—圆环，16.2—螺杆，17—螺母。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。

请参阅图1-4，本发明实施例提供一种压力钢管内开密封门装置，包括压力钢管1、加强板2、法兰3、止水件4、密封门5、拐臂8、支撑架13以及密封门锁紧件。

所述压力钢管1上开孔，孔洞处外壁焊接加强板2以对压力钢管1进行补强，孔洞处焊接法兰3，法兰3内表面设置止水件4，止水件4为圆环结构。

密封门5位于压力钢管1内部，密封门5的外表面焊接密封门铰支座11，密封门铰支座11开设第一销轴孔，密封门铰支座销轴12穿设在第一销轴孔中。加强板2上焊接固定铰支座9，固定铰支座9开设第二销轴孔，固定铰支座销轴10穿设在第二销轴孔中。拐臂8两端开设第三销轴孔，密封门铰支座销轴12穿过拐臂8一端的第三销轴孔与密封门铰支座11的第一销轴孔将拐臂8的一端与密封门铰支座11相连，固定铰支座销轴10穿过拐臂8另一端的第三销轴孔与固定铰支座9的第二销轴孔将拐臂8的另一端与固定铰支座9相连，拐臂8的一端可绕固定铰支座9旋转，密封门5可绕密封门铰支座11旋转。所述密封门5随着拐臂8逆时针或顺时针转动在压力钢管1中上下移动，以将压力钢管1上的孔洞封堵或开启。密封门5将孔洞封堵后进行挡水，密封门5在内压的顶托作用下压缩止水件4，法兰3支撑密封门5，密封门5与法兰3之间的止水件4正面受到密封门5的压力，侧面受到水压力，止水件4双向受压，密封效果好(如图10所示)。

所述密封门5的内表面通过连接板焊接导流板7，导流板开设圆形过流孔，导流板7的形状与压力钢管1的孔洞附近的过流面保持一致(例如设计为与孔洞形状匹配的圆弧形结构)，导流板7与法兰3之间设置15mm缝隙，挡水时，水体可通过过流孔与缝隙流入到法兰3的空腔，导流板7处于平压状态，导流板7构造厚度10mm。密封门5的外表面焊接有把手6，把手6可方便密封门5的操作。

请参阅图11，所述拐臂8包括依次连接的第一斜臂8.1、水平臂8.2、竖直臂8.3及第二斜臂8.4，其中第一斜臂8.1斜向上设置，起始端连接密封门铰支座销轴12，水平臂8.2与第一斜臂8.1的尾端连接，竖直臂8.3与水平臂8.2的尾端连接且竖直向下延伸，第二斜臂8.4与竖直臂8.3连接且斜向下延伸后与固定铰支座销轴10连接。在密封门5开启与关闭过中，拐臂8始终与法兰3保持有间隙。

法兰3的顶面焊接2个相互平行的支撑架铰支座15，支撑架13一端与支撑架铰支座15通过销轴相连，支撑架13的另一端的端部焊接搭接板使2个支撑架13构成整体结构，支撑架13通过销轴的连接可绕支撑架铰支座15旋转，且支撑架13与拐臂8呈垂直设置，当密封门5关闭时，支撑架13远离支撑架铰支座15的端部支撑在法兰3顶面。

所述密封门锁紧件包括座板14、拉环16以及螺母17，拉环16包括圆环16.1及与圆环16.1连接的带有螺纹的螺杆16.2，圆环16.1套在密封门铰支座销轴12上，螺杆16.2可通过圆环16.1绕密封门铰支座销轴12旋转。所述座板14可设计为长方体，中间开设圆孔，拉环16的螺杆16.2穿过座板14上的圆孔，螺杆16.2的端部安装螺母17，螺母17将座板14限制在螺杆16.2上。所述座板14的长度要大于两个支撑架13的间距，宽度要小于两个支撑架13的间距，即所述座板14通过旋转可将两个支撑架13的转动进行限位或释放。

当密封门5关闭时，通过旋转螺母17将座板14固定在支撑架13上，旋转至拧紧螺母17过程中，密封门铰支座销轴12、密封门5受到向外的拉力，确保密封门5与法兰3内表面的止水件4接触，防止压力钢管1充水过程中水体从孔口流出，当压力钢管1内充满水体时，密封门5受到内压的顶托，由支撑13架、拉环16、座板14与螺母17组成的限位结构退出工作状态。

本发明工作原理介绍如下：

压力钢管1进行检修时，需开启密封门5。首先，拧松拉环16的螺杆16.2上的螺母17，绕螺杆16.2将座板14旋转90°至座板14长度方向与支撑架13平行，此时，座板14位于两个平行的支撑架13的间隙中，绕支撑架铰支座15顺时针旋转打开支撑架13(见图5)，并旋转拉环16，将拉环16旋转至其螺杆16.2与密封门5表面接触。绕固定铰支座9逆时针旋转拐臂8，密封门5慢慢开启，在此过程中绕密封门铰支座11顺时针旋转密封门5，调整密封门5的角度，确保密封门5及导流板7不会被卡阻在法兰3内(图6)。继续绕固定铰支座9逆时针旋转拐臂8，直到密封门5完全开启，从而可开展后续的检修工作。

压力钢管1检修完毕，则需关闭密封门5(图8)。绕固定铰支座9顺时针旋转拐臂8，密封门5慢慢关闭，当密封门5接近孔口时，绕密封门铰支座销轴12逆时针旋转密封门5，调整密封门5角度，确保密封门5与导流板7不会被卡阻在法兰3内，密封门5与导流板7进入法兰3内。继续绕固定铰支座9顺时针旋转拐臂8，直到密封门5关闭，此时，密封门5还没关闭密实，且没有被限位。绕密封门铰支座销轴12旋转拉环16，使拉环16的螺杆16.2介于两平行支撑架13的间隙中，绕螺杆16.2旋转座板14，使座板14的长度方向与支撑架13平行，保持拉环16与座板14的姿势不变，绕支撑架铰支座15逆时针(如图5所示)旋转支撑架13，直到支撑架13远离支撑架铰支座15的端部支撑在法兰3顶面。沿拉环螺杆16.2向外滑动座板14，当座板14底面超出支撑架13表面时，绕拉环16的螺杆16.2将座板14旋转90°至座板14长度方向与支撑架13垂直，旋转螺母17，座板14支撑在支撑架13上，旋转至拧紧螺母17过程中，拉环16带动密封门铰支座销轴12向外运动，拐臂8自动绕固定铰支座9顺时针旋转，进而密封门5与法兰3内表面止水件4接触，当螺母17拧紧时，密封门5被限位，操作结束。压力钢管1充水，在内压的顶托下，密封门5挡水，密封门5与法兰3之间的止水件4正面受到密封门5的压力，侧面受到水压力，止水件4双向受压，密封效果好，由支撑架13、拉环16、座板14与螺母17组成的限位结构退出工作状态。

以上详细描述了本发明的实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可轻易对本发明的技术方案变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种压力钢管内开密封门装置，其特征在于：包括压力钢管(1)、加强板(2)、法兰(3)、止水件(4)、密封门(5)、拐臂(8)、支撑架(13)以及密封门锁紧件；所述压力钢管(1)上开孔，孔洞处外壁焊接加强板(2)，孔洞处焊接法兰(3)，法兰(3)内表面设置止水件(4)，密封门(5)位于压力钢管(1)内部，密封门(5)的外表面焊接密封门铰支座(11)，加强板(2)上焊接固定铰支座(9)，拐臂(8)的两端分别与密封门铰支座(11)和固定铰支座(9)转动连接，所述密封门(5)随着拐臂(8)逆时针或顺时针转动在压力钢管(1)中上下移动，以将压力钢管(1)上的孔洞封堵或开启；法兰(3)的顶面设有支撑架(13)，所述密封门锁紧件用于在密封门(5)将孔洞封堵后，将密封门(5)锁紧于支撑架(13)；

所述法兰(3)的顶面焊接2个相互平行的支撑架铰支座(15)，2个支撑架(13)一端与支撑架铰支座(15)通过销轴相连，支撑架(13)的另一端的端部焊接搭接板使2个支撑架(13)构成整体结构，支撑架(13)的一端通过销轴可绕支撑架铰支座(15)旋转，且支撑架(13)与拐臂(8)呈垂直设置；

所述密封门锁紧件包括座板(14)、拉环(16)以及螺母(17)，拉环(16)包括圆环(16.1)及与圆环(16.1)连接的带有螺纹的螺杆(16.2)，圆环(16.1)套在密封门铰支座销轴(12)上，螺杆(16.2)通过圆环(16.1)绕密封门铰支座销轴(12)旋转，所述座板(14)中间开设圆孔，拉环(16)的螺杆(16.2)穿过座板(14)上的圆孔，螺杆(16.2)的端部安装螺母(17)，螺母(17)将座板(14)限制在螺杆(16.2)上，所述座板(14)通过旋转将两个支撑架(13)的转动进行限位或释放。

2.如权利要求1所述的压力钢管内开密封门装置，其特征在于：所述密封门铰支座(11)开设第一销轴孔，第一销轴孔中穿设有密封门铰支座销轴(12)，固定铰支座(9)开设第二销轴孔，第二销轴孔中穿设有固定铰支座销轴(10)，拐臂(8)两端开设第三销轴孔，密封门铰支座销轴(12)穿过拐臂(8)一端的第三销轴孔与密封门铰支座(11)的第一销轴孔将拐臂(8)的一端与密封门铰支座(11)相连，固定铰支座销轴(10)穿过拐臂(8)另一端的第三销轴孔与固定铰支座(9)的第二销轴孔将拐臂(8)的另一端与固定铰支座(9)相连，拐臂(8)的一端可绕固定铰支座(9)旋转，密封门(5)可绕密封门铰支座(11)旋转。

3.如权利要求2所述的压力钢管内开密封门装置，其特征在于：所述拐臂(8)包括依次连接的第一斜臂(8.1)、水平臂(8.2)、竖直臂(8.3)及第二斜臂(8.4)，其中第一斜臂(8.1)斜向上设置，起始端连接密封门铰支座销轴(12)，水平臂(8.2)与第一斜臂(8.1)的尾端连接，竖直臂(8.3)与水平臂(8.2)的尾端连接且竖直向下延伸，第二斜臂(8.4)与竖直臂(8.3)连接且斜向下延伸后与固定铰支座销轴(10)连接。

4.如权利要求1所述的压力钢管内开密封门装置，其特征在于：所述密封门(5)用于将孔洞封堵后进行挡水，密封门(5)在内压的顶托作用下压缩止水件(4)，法兰(3)支撑密封门(5)，密封门(5)与法兰(3)之间的止水件(4)正面受到密封门(5)的压力，侧面受到水压力，使止水件(4)双向受压。

5.如权利要求1所述的压力钢管内开密封门装置，其特征在于：所述止水件(4)为环状结构。

6.如权利要求1所述的压力钢管内开密封门装置，其特征在于：所述密封门(5)的内表面通过连接板焊接导流板(7)，导流板(7)开设圆形过流孔，导流板(7)的形状与压力钢管(1)的孔洞附近的过流面保持一致。

7.如权利要求1所述的压力钢管内开密封门装置，其特征在于：所述座板(14)设计为长方体结构，所述座板(14)的长度要大于两个支撑架(13)的间距，宽度小于两个支撑架(13)的间距。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的压力钢管内开密封门装置的应用方法，其特征在于：包括：

压力钢管(1)进行检修时，操作密封门锁紧件将密封门(5)脱离支撑架(13)；

绕固定铰支座(9)逆时针旋转拐臂(8)，密封门(5)慢慢开启，在此过程中绕密封门铰支座(11)顺时针旋转密封门(5)，调整密封门(5)的角度，确保密封门(5)及导流板(7)不会被卡阻在法兰(3)内，继续绕固定铰支座(9)逆时针旋转拐臂(8)，直到密封门(5)完全开启，从而可开展后续的检修工作；

绕固定铰支座(9)顺时针旋转拐臂(8)，密封门(5)慢慢关闭，当密封门(5)接近孔口时，绕密封门铰支座销轴(12)逆时针旋转密封门(5)，调整密封门(5)角度，确保密封门(5)与导流板(7)不会被卡阻在法兰(3)内，密封门(5)与导流板(7)进入法兰(3)内，继续绕固定铰支座(9)顺时针旋转拐臂(8)，直到密封门(5)关闭；

操作密封门锁紧件将密封门(5)锁紧于支撑架(13)，密封门(5)与法兰(3)内表面止水件(4)接触，压力钢管(1)充水，在内压的顶托下，密封门(5)挡水，密封门(5)与法兰(3)之间的止水件(4)正面受到密封门(5)的压力，侧面受到水压力。

Images