CN114962847A - 封堵头机构 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种封堵头机构，属于油气管道封堵领域。所述封堵头机构包括：主支架、转动架、后压板、封堵皮碗、调节压圈、前压板和导向架，调节压圈的直径小于或等于封堵皮碗的根部直径，前压板的直径小于调节压圈的直径，后压板和前压板均为圆形结构；转动架的一端与主支架利用销轴转动连接，转动架的另一端与后压板的一侧面固定连接；封堵皮碗的碗口朝向主支架，后压板的另一侧面位于封堵皮碗内，与封堵皮碗的底面接触；调节压圈位于封堵皮碗的根部和前压板之间，通过螺栓将前压板和封堵皮碗固定在后压板上；导向架焊接固定在所述前压板上。本申请能够封堵油气管道，节省封堵成本。

Description

封堵头机构

技术领域

本申请涉及油气管道封堵领域，特别涉及一种封堵头机构。

背景技术

在使用油气管道传输油或气等介质时，某段油气管道可能出现故障，此时需要对该油气管道进行维修。在维修之前，在油气管道上安装三通管件，在三通管件的法兰口内对油气管道开口，在该开口处对该油气管道进行封堵，从而停止在该油气管道内传输介质，然后对该油气管道的故障进行维修。

可以从法兰口下放封堵头机构到该开口，使用封堵头机构在开口处对油气管道进行封堵，因此如何设计出该封堵头机构是目前急需解决的问题。

发明内容

为了解决相关技术中的问题，本申请实施例提供了一种封堵头机构。所述技术方案如下：

本申请提供了一种封堵头机构，包括：

主支架、转动架、后压板、封堵皮碗、调节压圈、前压板和导向架，所述调节压圈的直径小于或等于所述封堵皮碗的根部直径，所述前压板的直径小于所述调节压圈的直径，所述后压板和所述前压板均为圆形结构；

所述转动架的一端与所述主支架转动连接，所述转动架的另一端与所述后压板的一侧面固定连接；

所述封堵皮碗的碗口朝向所述主支架，所述后压板的另一侧面位于所述封堵皮碗内，与所述封堵皮碗的底面接触；

所述调节压圈位于所述封堵皮碗的根部和所述前压板之间，通过螺栓将所述前压板和所述封堵皮碗固定在所述后压板上；

所述导向架固定在所述前压板上。

可选的，还包括：调节曲块，所述调节曲块的一面是曲面结构，所述曲面结构的曲率与所述调节压圈的曲率相同；

所述调节曲块的另一面为平面结构，所述曲面结构与所述平面结构相对应，所述调节曲块安装在所述导向架的顶部上。

可选的，所述导向架的顶部设有支撑顶块，所述调节曲块通过螺钉安装在所述支撑顶块上。

可选的，所述支撑顶块的竖截面为L型。

可选的，所述螺钉为沉头螺钉。

可选的，所述调节曲块上设有沉孔，利用螺钉将所述调节曲块安装在所述支撑顶块上。

可选的，所述导向架包括第一导向板，所述第一导向板的竖直边安装在所述前压板上，所述第一导向板与所述前压板垂直，所述第一导向板的斜边上安装有至少一个滚轮，所述斜边与所述竖直边相对。

可选的，所述导向架还包括第二导向板，所述第二导向板的一边安装在所述前压板上，所述第一导向板和所述第二导向板形成十字交叉型。

可选的，所述导向架还包括第三导向板，所述第一导向板的一边安装在所述前压板上，所述第二导向板与所述第三导向板平行。

可选的，所述滚轮的数目为2或3。

本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在本申请实施例中，封堵头机构可以用于封堵三通等管道。在封堵时，可以将该封堵头机构从与三通管道的一个管口投放到三通管道的连接处，且导向板伸入待封堵管道。继续投放该封堵头机构，以向该连接处伸入该封堵头机构，迫使转动架转动，导向板沿着待封堵管道内壁，向待封堵管道深处移动，使得封堵皮碗可以完全封堵待封堵管道，实现了对管道的封堵。

另外，利用原有封堵头主体结构，利用更换调节压圈、封堵皮碗和调节曲块实现不同封堵管道内径的封堵，由于三个不同部位的调节部件与原有封堵头主体利用螺栓连接，可实现拆卸更换方便，因此可以基于待封堵管道的内径，选择相匹配的调节压圈，再通过螺栓将该调节压圈安装在封堵皮碗的根部和前压板之间。基于封堵管道内径，选择相匹配的调节曲块，安装与支撑顶块上，基于管道内径，选择相应的封堵皮碗，安装与后压板上，如此利用一种规格封堵头适用几种不同内径的管道，从而节省封堵成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请实施例提供的一种封堵头机构的立体结构图；

图2是本申请实施例提供的一种封堵头机构的侧面示图；

图3是本申请实施例提供的一种三通管件的结构示图；

图4是本申请实施例提供的一种转动架的结构示图；

图5是本申请实施例提供的一种封堵头机构的另一侧面示图；

图6是本申请实施例提供的一种封堵头机构的俯视图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

参见图1和图2，本申请实施例提供了一种封堵头机构，包括：

主支架1、转动架2、后压板3、封堵皮碗4、调节压圈5、前压板6和导向架7，调节压圈5的直径小于或等于封堵皮碗4的根部直径，前压板6的直径小于调节压圈5的直径，后压板3和前压板6均为圆形结构；

转动架2的一端与主支架1转动连接，转动架2的另一端与后压板3的一侧面固定连接；

封堵皮碗4的碗口朝向主支架1，后压板3的另一侧面位于封堵皮碗4内，与封堵皮碗4的底面接触；

调节压圈5位于封堵皮碗4的根部和前压板6之间，通过螺栓将前压板6、调节压圈5和封堵皮碗4固定在后压板3上；

导向架7固定在前压板6上。

在本申请实施例中，可以设计出不同直径的调节压圈5，以及不同直径的封堵皮碗4。

该封堵头机构可以用于封堵油气管道，为了便于说明，将该油气管道称为待封堵油气管道。

参见下图3，三通管件包括第一管道a和第二管道b，第二管道b包括上半管道b1和下半管道b2，第一管道a的一端与第二管道b的上半管道b1连通，第一管道a的另一端是法兰口。

在封堵油气管道时，将第二管道b的上半管道b1和下半管道b2包裹在油气管道上，使得上半管道b1和下半管道b2形成一个完整的第二管道b。在第一管道a的法兰口内对油气管道进行开口。

以及，在封堵油气管道时，基于待封堵管道内径，选择封堵皮碗4和调节压圈5，待封堵管道内径略大于调节压圈5的直径。通过螺栓将前压板6、调选择节压圈5和封堵皮碗4固定在后压板3上，形成一个封堵头机构，然后将该封堵头机构从法兰口向下投放到待封堵管道内。在导向板7接触到待封堵管道的底部内壁时，继续向下投放该封堵头机构，迫使转动架2转动，导向板7沿着待封堵管道的底部内壁，向待封堵管道深处移动，使得封堵皮碗4可以完全封堵待封堵管道。

其中，在上述待封堵管道内传输的介质，可能会冲撞该封堵皮碗4，但由于调节压圈5的阻挡，且调节压圈5的直径略小于待封堵管道的内径，所以可以使得封堵皮碗4可以阻挡住介质的冲撞，从而达到封堵待封堵管道的目的。

可选的，待封堵管道的内径与调节压圈5的直径之间的差值可以小于或等于指定阈值，指定阈值可以为2或3等毫米。

可选的，由于调节压圈5位于封堵皮碗4的根部和前压板6之间，通过螺栓将前压板6和封堵皮碗4固定在后压板3上，因此可以基于待封堵管道的内径，选择相匹配的封堵皮碗4和调节压圈5，再通过螺栓将该调节压圈5安装在选择的封堵皮碗4的根部和前压板6之间。如此利用一种规格封堵头适用几种不同内径的管道，从而节省成本。

可选的，参见图1，主支架1包括固定环11和竖支架12，竖支架12固定在固定环11上，在竖支架12的侧面上设置有转轴，该竖支架12通过该转轴与转动架2的一端连接。

后压板3的一侧面固定在该转动架2的另一端端面上，该后压板3的另一表面上设有多个螺栓孔，每个螺栓孔内设有内螺纹。同样封堵皮碗4的底部设有与该多个螺栓孔相对应的多个穿孔，调节压圈5上也设有与该多个螺栓孔相对应的多个穿孔，前压板6上也设有与该多个螺栓孔相对应的多个穿孔。如此，可以使用多个螺栓穿过前压板6的多个穿孔，调节压圈5的多个穿孔和封堵皮碗4的多个穿孔，并与后压板3的侧面上的多个螺栓孔进行螺纹连接。从而根据待封堵管道内径可以方便更换和安装调节压圈5。

参见图1，在封堵时，可以根据法兰口的实际内径大小，在固定环11的外表面上包裹填充片，以调节固定环11的外直径大小，使得固定环11可以与法兰口所在的第一管道a相适配。当将封堵头机构放入待封堵管道中并在封堵时，封堵头机构放置在待封堵管道内，由于固定环11与第一管道a相适配，可以提高封堵头机构在待封堵管道中放置的稳定性。

参见图1，竖支架12是片状结构，竖支架12的上端与固定环11的内壁固定连接，在竖支架12的顶端中心位置设有投放桶121。这样在向竖直管道内投放封堵头机构时，可以将连接轴与该投放桶121相连，然后通过连接轴将该封堵头机构投放到竖直管道内。

参见图1，竖支架12的底端面是圆弧面，这样在将封堵头机构投放到待封堵管道内，封堵头机构可以较稳定的放置在待封堵管道内。

参见图1，竖支架12的一侧边是竖直边122，竖直边122与竖支架12的底端面123形成直角，竖支架12的另一侧边是斜边124。在该直角处的两侧面上设有两个支撑块，该两个支撑块分别为第一支撑块13和第二支撑块(图示1未画出)。

第一支撑块13的底端面和第二支撑块的底端面均为圆弧面。第一支撑块14的底端面，竖支架12的底端面123和第二支撑块底端面形成一个较大的圆弧面，这样在将封堵头机构投放到待封堵管道后，增加封堵头机构与待封堵管道的底部内壁的接触面积，封堵头机构在待封堵管道内放置的稳定性会大幅提高。

参见图1，竖支架12内设有中空的多边形孔，竖支架12的斜边124的指定位置上设有与该多边形孔连通的穿孔。

参见图1，主支架1还包括螺栓14和螺母15，螺栓14的螺帽直径和螺母15的直径均大于竖支架12的厚度。螺栓14可以穿过斜边124上的穿孔，与螺母15连接。这样在向第一管道a内投入封堵头机构时，由于螺母15和/或螺栓14的螺帽的阻挡，可以阻止转动架2在重力的作用处于竖直状态。也就是说，在向下投放封堵头机构时，转动架2是倾斜状态，从而保证当导向架7与待封堵管道的底部内壁接触时，继续向下投放封堵头机构，导向架7可以很容易在待封堵管道的底部内壁上滑动。

其中，需要说明的是，由于斜边124上的穿孔在指定位置，这样在螺母15和/或螺栓14的螺帽在阻挡住转动架2时，能够保证将封堵头机构可以投放到第一管道a内。

参见图1，竖支架12的上端还设有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽内设有第一加强筋16和第二加强筋17。第一加强筋16固定在第一凹槽内，第二加强筋17固定在第二凹槽内，这样通过第一加强筋16和第二加强筋17，增加竖支架12固定到与固定环11内壁的稳固性。

参见图4，转动架2包括对称的两个转动臂，分别为第一转动臂21和第二转动臂22。第一转动臂21的一端与竖支架12转动连接，另一端与后压板3的一侧面固定连接；第二转动臂22的一端与竖支架12转动连接，另一端与后压板3的一侧面固定连接。

第一转动臂21的一端和第二转动臂22的一端利用销轴与竖支架12转动连接，第一转动臂21和第二转动臂22之间的间隙要保证封堵头机构封堵过程中转动灵活。

可选的，参见图4，在第一转动臂21的侧面和后压板3之间设有第三加强筋23，第三加强筋23是直角三角形结构，第三加强筋23的一条直角边固定在第一转动臂21上，第三加强筋23的另一直角边固定在后压板3上。在第二转动臂22的侧面和后压板3之间设有第四加强筋(图4中未画出)，第四加强筋是直角三角形结构，第四加强筋的一条直角边固定在第二转动臂22上，第四加强筋的另一直角边固定在后压板3上。

这样通过第三加强筋23增加第一转动臂21与后压板3之间的连接牢固性，以及通过第四加强筋增加第二转动臂22与后压板3之间的连接牢固性。

可选的，封堵皮碗4采用弹性材料，中间为圆孔，实现前压板6的定位安装，利用圆形斜面作为唇边进行压缩密封，封堵皮碗4的碗口朝向主支架1，封堵皮碗4的内侧底部有凸起的圆环锥形密封面。

可选的，调节压圈5为均匀分布有螺栓孔的刚性圆形薄片。

可选的，该封堵头机构还包括：调节曲块8，调节曲块8的一面是曲面结构，曲面结构的曲率与调节压圈5的曲率相同；

调节曲块8的另一面为平面结构，该曲面结构与该平面结构相对，调节曲块8安装在导向架7的顶部上。

可选的，调节曲块8为有一定宽度和厚度的实心刚性金属，调节曲块8的与待封堵管道的管径内壁接触的一面是曲面结构。

调节曲块8的另一面为平面结构，曲面结构与平面结构相对应，调节曲块8利用沉头螺钉安装在导向架7的顶部上，安装后保证沉头螺钉不能凸出调节曲块8的曲面高度。

在本申请实施例中，可以设置多种调节曲块8，每个调节曲块8的曲面弧度不同，在封堵待封堵管道时，可以根据待封堵管道的内壁曲面，选择相适应的调节曲块8，然后利用沉头螺钉将选择的调节曲块8安装在导向架7上。

可选的，参见图5，导向架7的顶部设有支撑顶块71，调节曲块8通过螺钉安装在支撑顶块71上。

可选的，支撑顶块71上加工有相对应的螺栓孔。

可选的，参见图5，支撑顶块71的竖截面为L型。

可选的，支撑顶块71的宽度要与调节曲块8相对应，保证调节曲块8能够灵活安装。

可选的，螺钉为沉头螺钉，沉头螺钉的安装要保证连接强度，并且不能凸出曲面。

因此在本申请实施例中，利用原有封堵头主体结构，利用更换调节压圈5、封堵皮碗4和调节曲块8实现封堵不同内径的管道，由于三个不同部位的调节部件与原有封堵头主体利用螺栓连接，可实现拆卸更换方便，因此可以基于待封堵管道的内径，选择相匹配的调节压圈5和封堵皮碗4，再通过螺栓将该调节压圈5安装在封堵皮碗4的根部和前压板6之间。基于封堵管道内径，选择相匹配的调节曲块8，安装与支撑顶块71上，基于管道内径，选择相应的封堵皮碗4，安装与后压板3上，如此利用一种规格封堵头适用几种不同内径的管道，从而节省封堵成本。

可选的，参见图6，导向架7包括第一导向板72，第一导向板72的竖直边安装在前压板6上，第一导向板72与前压板6垂直，第一导向板72的斜边上安装有至少一个滚轮，该斜边与竖直边相对。

可选的，在前压板6处于竖直位置时，第一导向板72也处于竖直位置。

可选的，参见图6，第一导向板72包括上斜边和下斜边，上斜边靠近第一导向板72的顶部，第一导向板72的顶部上安装支撑顶块71。

可选的，参见图6，第一导向板72的下斜边为凹槽结构，该凹槽结构内还安装有至少一个滚轮73。

可选的，可以安装有一个、两个或三个滚轮73等。

可选的，滚轮的位置要通过设计模拟转动过程进行确定。

可选的，导向架7还包括第二导向板74，第二导向板74的一边安装在前压板6上，第一导向板72和第二导向板74形成十字交叉型。

第二导向板74与前压板6垂直，在前压板6处于竖直位置时，第二导向板74处于水平位置。

可选的，导向架7还包括第三导向板75，第三导向板75的一边安装在前压板上，第二导向板74与第三导向板75平行。

第三导向板75与前压板6垂直，在前压板6处于竖直位置时，第三导向板75处于水平位置。

其中，需要说明的是，主支架1主要对封堵头机构进行固定支撑，承受管道内介质压力作用下转动架2对封堵头机构的拉力，保证封堵的位置，为封堵头机构主要承压部件之一。

对于转动架2和导向架7，封堵头机构利用转动架2和导向架7实现封堵头在管道内的行走轨迹和封堵皮碗4位置固定，实现最终的承压密封，转动架2与主支架1通过转轴进行连接，并绕转轴旋转，实现送封堵皮碗4到封堵位置的功能。

对于调节压圈5，调节压圈5为圆形与管道内径有一定间隙，调节压圈5上与后压板3和前压板6连接位置加工有相应螺栓孔，表面加工精度应保证不影响封堵皮碗4密封，外径大于压板外径，进入管道后径向与管道轴向垂直，调整封堵头机构中心线与管道内径轴线一致。

对于调节曲块8，调节曲块8与管道内壁接触一侧为弧形，弧形半径略小于管道内径，底面为矩形便于安装固定，调节曲块8由上至下加工沉孔，沉孔的深度要保证沉头螺钉安装后不能突出弧面，沉头螺钉位置沿矩形底面均匀分布，保证均匀拧紧。

对于L型的支撑顶块71，L型的支撑顶块71为L型结构，顶端为弧面，凹槽位置安装调节曲块8，与调节曲块8相应位置加工螺纹孔，便于安装固定调节曲块8，支撑顶块71电焊固定于前压板6上，弧面位置位于管道顶部，弧面略低于调节曲块8高度。

调节压圈5设计特点：圆形调节压圈的设计保证了封堵皮碗4的中心线与待封堵管道轴线一致，调节压圈5的外径大于前压板6，实现了封堵头机构的径向支撑。

调节曲块8的设计特点：调节曲块8的弧面设计能更好的增加与管道内壁的接触面积，同时调节曲块8上加工沉孔，利用螺钉与支撑顶块71固定拆卸方便。

L型的支撑顶块71的特点：L型的支撑顶块71为L型结构，顶端为弧面，凹槽位置安装调节曲块8，与调节曲块8相应位置加工螺纹孔，便于安装固定调节曲块8，支撑顶块71电焊固定于前压板6上，弧面位置位于管道顶部，弧面略低于调节曲块8高度。L型设计能够更好包容调节曲块8，能够托起调节曲块8，在径向和环向方向与调节曲块8相贴合，能够实现对调节曲块的安装固定。

沉头螺钉的特点：要均匀分布，承受一定剪力，实现连接受力均匀，沉头螺钉规格要保证螺钉不能突出曲块顶部，实现紧固连接。

调节压圈5采用外径大于前压板6的圆形设计，保证封堵头皮碗4中心线与管道轴线一致，能够实现封堵头机构的径向支撑。

调节曲块8一侧采用曲面设计，一侧采用矩形设计，能够增加承压部分的接触面积，防止挤压变形，调节曲块8和顶块的分体设计能够实现便捷安装调整；

沉头螺栓的选取要根据不同规格封堵调节曲块8相匹配，能够承受一定剪力，防止调节曲块8发生移动错位。

在本申请实施例中，创新设计的封堵头机构能适用于不同内径的管道封堵作业，实现封堵过程承压无泄漏，利用调整压圈实现环向定位支撑，与导向轮相配合保证封堵头在管线内的行走轨迹。L型的支撑顶块在轴向方向突出与前压板厚度方向，宽度和深度能够包容和支撑调节曲块，加工螺纹孔，与调节曲块通过螺栓进行固定支撑，防止发生移动。调节曲块的宽度不宜过小，与管道内径保证足够的接触面积，避免承压过程中对管线造成挤压变形，同时与管道的间隙不能过大防止皮碗在承受高压过程中发生翻转，从而造成提升封堵头困难。而封堵头机构主要由调节压圈、支撑顶块、调节曲块，沉头螺栓等组成，此机构安装于封堵皮碗和后压板之间，其工作原理是利用调节压圈调整封堵头压板中心线与管线轴线一致或略低于中心线，同时利用主支架和导向轮的作用实现封堵头的封堵方向控制，在封堵头封堵到位后，利用调节曲块实现与管道内壁的接触承压，防止间隙过大导致的封堵皮碗翻转，不同内径的管道设计相应规格的调节曲块，在此设计中三者的间隙调整尤为重要，既要保证封堵头封堵过程中顺利封堵到位，还要防止封堵皮碗在承压过程中沿轴向发生转动，影响密封效果，同时避免封堵皮碗发生翻转后的封堵头机构提升困难。L型的支撑顶块主要作用是对调节曲块的支撑固定，利用沉头螺钉安装固定，防止调节曲块发生移动。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种封堵头机构，其特征在于，包括：

主支架、转动架、后压板、封堵皮碗、调节压圈、前压板和导向架，所述调节压圈的直径小于或等于所述封堵皮碗的根部直径，所述前压板的直径小于所述调节压圈的直径，所述后压板和所述前压板均为圆形结构；

所述转动架的一端与所述主支架转动连接，所述转动架与所述后压板的一侧面固定连接；

所述封堵皮碗的碗口朝向所述主支架，所述后压板的另一侧面位于所述封堵皮碗内，与所述封堵皮碗的底面接触；

所述调节压圈位于所述封堵皮碗的根部和所述前压板之间，通过螺栓将所述前压板和所述封堵皮碗固定在所述后压板上；

所述导向架固定在所述前压板上。

2.如权利要求1所述的封堵头机构，其特征在于，还包括：调节曲块，所述调节曲块的一面是曲面结构，所述曲面结构的曲率与所述调节压圈的曲率相同；

所述调节曲块的另一面为平面结构，所述曲面结构与所述平面结构相对应，所述调节曲块安装在所述导向架的顶部上。

3.如权利要求2所述的封堵头机构，其特征在于，所述导向架的顶部设有支撑顶块，所述调节曲块通过螺钉安装在所述支撑顶块上。

4.如权利要求3所述的封堵头机构，其特征在于，所述支撑顶块的竖截面为L型。

5.如权利要求3或4所述的封堵头机构，其特征在于，所述螺钉为沉头螺钉。

6.如权利要求5所述的封堵头机构，其特征在于，所述调节曲块上设有沉孔，利用螺钉将所述调节曲块安装在所述支撑顶块上。

7.如权利要求1所述的封堵头机构，其特征在于，所述导向架包括第一导向板，所述第一导向板的竖直边安装在所述前压板上，所述第一导向板与所述前压板垂直，所述第一导向板的斜边上安装有至少一个滚轮，所述斜边与所述竖直边相对。

8.如权利要求7所述的封堵头机构，其特征在于，所述导向架还包括第二导向板，所述第二导向板的一边安装在所述前压板上，所述第一导向板和所述第二导向板形成十字交叉型。

9.如权利要求8所述的封堵头机构，其特征在于，所述导向架还包括第三导向板，所述第一导向板的一边安装在所述前压板上，所述第二导向板与所述第三导向板平行。

10.如权利要求7所述的封堵头机构，其特征在于，所述滚轮的数目为2或3。

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