CN115717668A - 液压驱动可变径管道封堵系统及封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液压驱动可变径管道封堵系统及封堵方法，封堵系统包括封堵机构、驱动机构、充气机构，所述封堵机构包括封堵框架主体、弧形推板结构、液压推杆和气囊组件，驱动机构包括油池、双向液压泵、中轴输液管和液压缸，所述机构部分包括高压气瓶、充气管和充气控制阀，所述充气管连接气囊，充气管与高压气瓶之间设置充气控制阀。本发明故障率低；使整个封堵系统的锚定结构与封堵结构集成于一体，有利于缩小管道封堵器尺寸；增加了封堵系统定位稳定性，有效防止滑脱。

Description

液压驱动可变径管道封堵系统及封堵方法

技术领域

本发明涉及输油管道检修封堵设备技术领域，具体地说是液压驱动可变径管道封堵系统及封堵方法。

背景技术

目前国内石油天然气行业基建设施基本完善，相应的输油、输气管道也已服役多年，管道随使用年限增长不可避免的会出现腐蚀、破损、潜在裂纹等问题，管道检修封补的技术问题油然而生，目前也产生了许多管道封堵设备，第一类是完全封堵管道上游，截断液体输送，从而可将破损处管道段截掉换成无损管段，如专利文件CN105570601A公开了一种封堵器，其采用压力挤压的方式将密封胶筒贴合到管道内壁上从而截断流体，由于其要外接绕流管道以及接补损坏管道，因此留下焊缝较多；第二类是封堵器封堵临近管道破损处上下游的靠近管壁处的流动，从而构造成环形密封空间，流体可继续从封堵器中空部分流通，不妨碍输送，实现管道伤痕部位的局部密封。

在实际运行过程中，目前的封堵设备径向上几乎没有伸缩范围，导致一种封堵器仅能适应管径确定的一种直管道，如果损伤处发生在管道的弯道部位或者管道存在变径管时，现有的封堵器并不能完成封堵任务。

检索结果如下：

专利检索：检索关键字“管道”，“封堵器”，“变径”在国家知识产权局专利检索中检索出专利2项。其中从使用方式和结构原理上可以分出与本专利有本质不同的2项，包括(1)公开号为CN104712876A的临时封堵补偿器泄漏的装置；(2)公开号为CN105805486A的一种封堵器。

公开号为CN104712876A的临时封堵补偿器泄漏的装置，包括：壳体，用于当补偿器出现漏点时封闭在所述补偿器的外壁，包括对称设置的上壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体的外壁设有向外突出的环状凸起；紧固螺栓，通过销孔贯穿所述上壳体和下壳体，用于使所述上壳体和所述下壳体固定连接；其中，所述壳体的内壁与管道的外径之间为管间填料层，所述上壳体和下壳体之间为壳体间填料层，所述填料层采用橡胶垫等柔性物质。结构简单，操作方便，能及时封堵补偿器上的漏点且封堵过程无需停产，从而减少检修时间。

公开号为CN105805486A的一种封堵器，该封堵器包括：柱状的主体；锚定装置，包括：锚定卡瓦，以及推动锚定卡瓦发生径向扩张的楔形块，该楔形块滑动装配在主体上；密封装置，包括设置在主体上可滑动胶筒挤压环，设置在胶筒挤压环上的密封胶筒；伸缩装置，一端推动楔形推块，另一端推动密封胶筒发生径向形变，在伸缩装置伸出时，推动楔形推块及胶筒挤压环滑动。在上述技术方案中，伸缩装置在伸出时，控制锚定装置进行锚定，将封堵器定位在所需的位置，并驱动密封装置进行密封，从而密封管道。采用上述封堵器，锚定装置以及密封装置通过同一伸缩装置进行驱动，简化了封堵器的结构。并且在采用上述结构时，只需发送一个控制信号即可完成封堵器的锚定以及密封。

公开号为105782633B的基于螺旋驱动爬行的管道泄漏自适应串联封堵修复装置，属于管道工程领域；所要解决的技术问题是提供了基于螺旋驱动爬行的管道泄漏自适应串联封堵修复装置，采用螺旋驱动机构实现封堵装置管道内的自适应驱动，可顺利通过弯头或变径管道部位，利用气囊作为封堵单元，对特殊变径管道实施自适应封堵修复；解决该技术问题采用的技术方案为：基于螺旋驱动爬行的管道泄漏自适应串联封堵修复装置，包括螺旋驱动机构和封堵单元，螺旋驱动机构包括旋转机构和导向机构，旋转机构通过电机实现旋转，驱动轮与管道轴向呈角度设置使旋转机构径向移动，导向机构通过旋转机构的径向移动而移动，封堵单元通过螺旋驱动机构的移动而在管道内移动。

公开号105972354B的一种变径式哈夫节，包括两个半环状壳体，两半环状壳体卡合构成管状壳体，该管状壳体的其中一端的直径大于另一端的直径，使其能够包夹在两根异径管道的连接处；所述两半环状壳体的接缝处以及管状壳体两端的管口与管道外壁之间均设有密封垫；所述半环状壳体为槽状结构，当两半环状壳体卡合时，管状壳体两端呈收口状，管状壳体中段沿管道径向向外拱起；半环状壳体两端的弧形边内侧设有两条弧形条槽；半环状壳体两侧的拱形边上设有两条拱形条槽；所述两拱形条槽和两弧形条槽顺次连通，形成一条封闭的环形条槽用于容置所述密封垫；所述半环状壳体两侧的拱形边上设有向外侧凸伸的法兰边，两半环状壳体利用该法兰边上开设的螺栓安装孔通过螺栓连接；所述拱形条槽设置在所述法兰边的端面上；所述密封垫包括两弧形密封条，其中一根弧形密封条的半径大于另一弧形密封条的半径；两弧形密封条的两端分别通过两拱形密封条相连，形成一闭环密封圈；所述弧形密封条的两侧以及拱形密封条的两侧布设有多个凸部，该凸部与所述弧形条槽和拱形条槽的侧壁过盈配合，使密封垫胀紧固定；所述凸部为半圆柱状，且各凸部的长度方向沿密封垫进出环槽时的方向布置；所述弧形密封条的两端分别设有一个斜楔状的凸块，所述凸块的内侧边缘高于外侧边缘；所述弧形密封条的内环面上设有多条弧形凸脊；所述拱形密封条上设有定位凸块，所述定位凸块向拱形条槽的槽底凸伸设置，所述拱形条槽的槽底上设有与定位凸块配合的定位槽。哈夫节两端的直径针对管道的直径变化，进行单独设计，形成变径式哈夫节，能够用于封堵变径管道，以适应实际的工况需求。

公开号110260090A一种新型管道泄漏封堵器，包括：螺旋式驱动机器人(1)、封堵修复单元(2)和万向连接器(3)三部分组成，螺旋式驱动机器人(1)和封堵修复单元(2)之间由万向连接器(3)连接，封堵修复单元(2)前端与螺旋式驱动机器人(1)上的后支撑系统(13)通过万向连接器(3)连接在一起，后端固定在一个单独的后支撑系统(13)上；所述螺旋式驱动机器人(1)的结构为：前驱动系统(11)安装在外转子电机(12)的输出轴上，后支撑系统(13)安装在电机外壳上；所述前驱动系统(11)的结构为：驱动轮系统(111)通过螺栓固定在支撑与变径系统(112)上；其中所述驱动轮系统(111)的结构为：调角舵机(1111)通过螺栓固定在舵机连接板(1112)上，舵机连接板(1112)通过螺栓连接在舵机架(1113)上，舵机架(1113)通过螺栓连接在支撑与变径系统(112)的铰链(1127)上，调角舵机(1111)的输出轴直接连接在驱动轮轮架(1116)上，驱动轮(1114)通过轮轴(1115)固定在轮架(1116)上并随着轮架(1116)转动；所述支撑与变径系统(112)的结构为：三角固定支架(1129)采用中空轴式设计，三角固定支架(1129)通过连接法兰盘(1130)安装在外转子电机(12)输出轴上，拉杆(1122)嵌套在三角固定支架(1129)中空轴中，拉杆一端与外转子电机(12)通过弹簧(1131)连接，另一端通过螺栓固定在连接板(1121)上，连接板(1121)采用正六边形结构，通过合页A(1123)连接在短连杆(1124)上，短连杆(1124)通过合页B(1125)连接在支撑铝架A(1126)上，支撑铝架A(1126)与支撑铝架B平行布置，支撑铝架A(1126)和支撑铝架B(1128)的一端均通过螺栓连接在三角固定支架(1129)上，两者另一端均通过螺栓连接在铰链(1127)上；所述外转子电机(12)的结构为：电机由电机主体(121)和电机外壳(122)组成，电机主体(121)使用螺栓固定在连接法兰盘(1130)上，电机外壳(122)使用螺栓固定在电机尾部，与后支撑系统13连接；所述后支撑系统13的结构为：从动轮系统(131)通过舵机架(1113)使用螺栓固定在支撑与变径系统(112)上；其中所述从动轮系统(131)的结构为：从动轮(1311)通过轮轴(1115)固定在轮架(1116)上转动，轮架(1116)通过螺栓固定在舵机架(1113)上，舵机架(1113)通过螺栓连接在支撑与变径系统(121)的铰链(1127)上；所述封堵修复单元(2)由支撑架(21)、封堵气囊(22)、修复气囊(23)和金属包覆层(24)组成，所述支撑架(21)两端包覆有封堵气囊(22)，在支撑架(21)两端的封堵气囊(22)内侧各包覆有修复气囊(23)，在两修复气囊(23)之间包覆有金属包覆层(24)，支撑架(21)两侧面均设置有支撑轮，用于支撑封堵修复单元(2)沿管壁移动，其中一个侧面设置有封堵进气接口和修复进气接口，封堵进气接口与支撑架(21)内部的封堵进气管道连通，所述封堵进气管道在支撑架(21)内部连通封堵气囊(22)，修复进气接口与支撑架(21)内部的修复进气管道连通，所述修复进气管道在支撑架(21)内部连通修复气囊(23)，其中与修复气囊(23)连通的修复进气管道的管径小于与封堵气囊(22)连通的封堵进气管道的管径。在管道发生泄漏事故时，根据管道泄漏情况可分为单点泄漏、短间距多点区段泄漏和多点长间距分散区段泄漏三种情况。螺旋驱动单元将封堵修复单元拖至泄漏区域，根据泄漏情况采取封堵隔离修补修复和封堵隔离更换修复对管道泄漏进行应急处理处置。

结论：本专利与以往国家知识产权局中所收录的专利内容有本质区别。

以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，或者技术领域或者应用场合不同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述缺陷，提供液压驱动可变径管道封堵系统及封堵方法，以适应管道的弯道部位以及变径管的封堵工作。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：

液压驱动可变径管道封堵系统，包括封堵机构，所述封堵机构包括：

封堵框架，所述封堵框架主体为圆柱筒结构，所述圆柱筒结构的外周侧径向突起四道挡板，其中位于圆柱筒结构两端的挡板各自与相邻的挡板构成环槽结构，所述环槽结构的槽底部设置有四块弧形推板结构；

弧形推板结构，所述弧形推板结构的宽度与环槽结构宽度相同且能组合为圆环形覆盖整个环槽结构的底部，所述组合为圆环形的弧形推板结构的外侧设置气囊组件；

气囊组件，每个所述气囊组件包括两组，每组由两个半圆环形气囊组合成一个整圆环，两组气囊交错90°相邻设置于弧形推板结构的外侧环槽内；

液压推杆，所述每块弧形推板结构的中部均连接液压推杆，所述液压推杆径向穿出封堵框架的圆柱筒结构的壁面。

进一步地，还包括驱动机构，所述驱动机构包括油池、双向液压泵、中轴输液管和液压缸，所述液压推杆从弧形推板结构的中部穿出圆柱筒结构的壁面后与液压缸连接，每个液压推杆均各自对应单独一个液压缸，所述液压缸的另一端均连通至中轴输液管内，所述中轴输液管连通双向液压泵，所述双向液压泵连通油池。

进一步地，还包括充气机构，所述充气机构包括高压气瓶、充气管和充气控制阀，所述充气管连接气囊，充气管与高压气瓶之间设置充气控制阀。

进一步地，还包括：

左端封盖，所述左端封盖封堵在封堵框架主体左端口，左端封盖中心开设有用于穿过中轴输液管的中孔并密封；

右端封盖，所述右端封盖封堵在封堵框架主体右端口，右端封盖中心开设有用于穿过充气管的中孔并密封。

进一步地，所述充气控制阀由阀体、阀芯，所述阀体上开设进气口、充气口、排气口、泄气口，所述阀体为圆柱形阀体，所述阀芯为一端面设置凹槽的圆柱形滑块，阀芯凹槽与阀体之间设置弹簧，所述进气口连通高压气瓶，所述充气口和排气口共同连通充气管，所述泄气口设置于阀体抵接弹簧的一端。

进一步地，所述弧形推板结构两侧径向凸起有侧板，所述弧形推板结构两侧板的外周面还覆盖有防滑材料。

进一步地，所述封堵框架主体由左右两部分圆柱筒结构组成，左右两部分圆柱筒结构之间由波纹管密封连接；所述封堵框架主体的径向挡板内侧设置有多道环形微槽。

进一步地，所述圆柱形阀芯未设置凹槽的一端通过杆穿过阀体并连接活塞，所述活塞设置于所述中轴输液管远离双向液压泵的一端；所述双向液压泵的输出端与油池之间还连接有单向阀。

进一步地，所述中轴输液管中间段设置为弯曲的金属软管。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：

液压驱动可变径管道封堵方法，包括以下步骤：

密封过程：当安装在封堵框架外周面中间部分的传感器检测到管道内壁面损伤后，由电机启动双向液压泵，液压油从油池内经双向液压泵增压后进入中轴输油管，并从中轴输油管同步进入各液压缸内，推动液压推杆的活塞从而推动液压推杆径向向外运动，液压推杆带动弧形推板结构径向向外运动，以使弧形推板结构的外周面的防滑材料紧压在管道内壁面上，实现了封堵系统的锚定；

液压油进入中轴输液管后，压力施加在位于中轴液压管内部的所述充气控制阀的通过杆与阀芯连接的活塞，活塞通过杆推动阀芯压缩弹簧移动，释放被阀芯堵塞的进气口和充气口，同时阀芯压缩弹簧移动到阀体另一端后堵塞排气口；进气口和充气口通过阀体连通，高压气瓶内的氮气或氩气经进气口、充气口和充气管后输送进气囊，气囊膨胀外扩，同时气囊又受弧形推板结构径向向外带动，因此气囊外周侧会紧压在管道内壁面上，气囊的侧面会紧压在弧形推板结构内侧壁面和相邻的气囊侧面上，由于气囊是“每组由两个半圆环形气囊组合成一个整圆环，两组气囊交错90°相邻设置于弧形推板结构的外侧环槽内”的设置方式，气囊被弧形推板结构带动外扩时，组成同一圆环的两个气囊的接口部位会分离，但是两组气囊交错90°的相邻设置的方式通过相邻气囊的侧面相互挤压以及两个气囊接口部位相邻气囊对管道内壁面的紧压实现了两个气囊接口部位的密封，如此实现锚定和密封同步完成。

进一步地，还包括以下步骤：

解封过程：液压双向泵反向转动，将液压缸及中轴输油管中的液压油输送回油池，弧形推板结构失去液压推杆的推力，卸去施加在管道内壁面和气囊上的的紧压力，同时液压推杆回缩带动弧形推板结构脱离管道内壁面；

中轴输液管中液压油失去压力后，不能继续保持施加在充气控制阀的通过杆与阀芯连接的活塞上的力，阀芯受弹簧力作用向阀体另一端移动，堵塞进气口和充气口，同时释放排气口，气囊中的高压气体经充气管、排气口、阀体后由泄气口排出，气囊泄压，失去对管道内壁面的封堵效果。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明的封堵系统采用液压系统提供密封推力，充气控制阀也经过阀体特殊设计与液压系统连接，从而整个系统采用一台电机即可同步驱动所有部件，仅对电机作防水密封处理即可，系统电子件少，使故障率降低；

2、通过多块组合弧形推板结构的径向外推以及多块组合的充气气囊的膨胀性实现管道管径的可变径密封操作，可适应一定范围内不同管径的管道密封，以及在弯管部分的椭圆形截面管径也可实现密封；

3、弧形推板结构提供气囊径向外推力的同时还起到锚定作用，使整个封堵系统的锚定结构与封堵结构集成于一体，有利于缩小管道封堵器尺寸；

4、单一液压系统同步驱动各个弧形推板结构的液压推杆，液压系统内各处压力一致，因此施加在弧形推板结构上的推力也相同，使整个封堵系统无论在不同管径的管道还是弯管部分的椭圆形截面管道中支撑件受力均衡一致，增加了封堵系统定位稳定性，有效防止滑脱。

附图说明

图1是本发明收缩状态结构示意图；

图2是本发明扩张状态结构示意图；

图3是本发明封堵框架主体结构示意图；

图4是本发明弧形推板结构示意图；

图5是本发明气囊结构示意图；

图6是本发明液路原理示意图；

图7是本发明承压面密封示意图；

图8是本发明另一实施例结构示意图；

图9是本发明另一实施例剖面示意图；

图10是本发明工作状态示意图。

图中：1、封堵框架主体，2、弧形推板结构，3、气囊，4、液压推杆，5、液压缸，6、中轴输液管，7、双向液压泵，8、油池，9、高压气瓶，10、充气管，11、充气控制阀，12、阀体，13、阀芯，14、弹簧，15、活塞，16、进气口，17、充气口，18、排气口，19、泄气口，20、单向阀，21、波纹管，22、左端封盖，23，右端封盖。

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

实施例1：

如图1所示，是本发明收缩状态结构示意图，本发明的液压驱动可变径管道封堵系统，包括封堵部分、驱动部分、充气部分，所述封堵部分包括封堵框架主体1、弧形推板结构2、液压推杆4和气囊组件，驱动部分包括油池8、双向液压泵7、中轴输液管6和液压缸5，所述液压推杆4从弧形推板结构2的中部穿出圆柱筒结构的壁面后与液压缸5连接，每个液压推杆4对应一个液压缸5，所述液压缸5的另一端均连通至中轴输液管6内，所述中轴输液管6连通双向液压泵7，所述双向液压泵7连通油池8；所述充气部分包括高压气瓶9、充气管17和充气控制阀11，所述充气管17连接气囊3，充气管与高压气瓶之间设置充气控制阀11。

如图2所示，是本发明扩张状态结构示意图，液压缸5驱动液压推杆4径向向外推动弧形推板结构2，使其可向相互分离的径向方向运动一定距离，弧形推板结构的外侧可抵紧管道内壁面，当所述弧形推板结构被径向向外推动时，其带动两组气囊径向向外移动，从而与管道内壁面接触压紧。

如图3所示，是本发明封堵框架主体结构示意图，所述封堵框架主体1为圆柱筒结构，所述圆柱筒结构的外周侧径向突起四道挡板，其中位于圆柱筒结构两端的挡板各自与相邻的挡板构成环槽结构，所述环槽结构的槽底部设置有四块弧形推板结构2，如图4所示，是本发明弧形推板结构示意图，所述弧形推板结构2的宽度与环槽结构宽度相同且可组合为圆环形覆盖整个环槽结构的底部，弧形推板结构的两侧还径向凸起有侧板，所述组合为圆环形的弧形推板结构2的外侧环槽内设置气囊组件，每个所述气囊组件包括两组，如图5所示，是本发明气囊结构示意图，每组气囊组件由两个半圆环形气囊3组合成一个整圆环，两组气囊交错90°相邻设置于弧形推板结构2的外侧环槽内；所述每块弧形推板结构2的中部均连接液压推杆4，所述液压推杆4径向穿出封堵框架主体1的圆柱筒结构的壁面。

图6是本发明液路原理示意图，通过双向液压泵7将油池8内的液压油泵送如中轴输液管内，相应进入各个液压缸5，从而推动液压推杆4，中轴输液管内的高压油同时推动与充气空气阀11的阀芯13通过杆相连的活塞15，阀芯13初始状态受弹簧14作用抵压在阀体12的左端，从而封闭进气口16，当液压油推动活塞15右移时带动阀芯13移动至阀体12的右端，从而堵塞排气口18，并且释放进气口16使其与充气口17连通，高压气瓶9内的气体依次通过进气口16、阀体12、充气口17和充气管10进入气囊3。所述双向液压泵7的输出端与油池8之间还连接有单向阀20，将中轴液压管内的超压油输送回油池，从而稳定液压推杆对弧形推板结构2施加的推力。封堵器工作完成后，双向液压泵7反向转动，将中轴输液管内的高压油抽出，液压推杆回缩，同时活塞15不再受力，阀芯13在弹簧14作用下向阀体左端复位，阀体右端的排气口18被释放，气囊3内的气体可通过充气管10、排气口18、阀体12和泄气口19排出。

图7是本发明承压面密封示意图，如图所示，由于气囊3随弧形推板结构外扩，两个半圆环形气囊3的拼接处相互远离形成泄露区A，该泄露区A主要依靠相邻的交错90°设置的另一半圆环形气囊3充气后贴紧形成密封；四块组成圆环的弧形推板结构2外扩后也会相互远离形成泄露区B，该泄露区B依靠气囊3充气后的弹性扩张从而与封堵框架主体1的径向凸起的挡板紧贴形成密封；另外封堵框架主体1的径向挡板内侧设置多道环形微槽，从而在挡板与弧形推板结构2相接触的面之间形成迷宫密封。

所述弧形推板结构两侧板的外周面还覆盖有防滑材料，如橡胶层，从而当弧形推板结构抵接管道内壁面时，其同时起到了锚定防滑的作用，为气囊充气封堵管道提供稳定的工作环境。

密封过程：

当安装在封堵框架外周面中间部分的传感器检测到管道内壁面损伤后，由电机启动双向液压泵，液压油从油池内经双向液压泵增压后进入中轴输油管，并从中轴输油管同步进入各液压缸内，推动液压推杆的活塞从而推动液压推杆径向向外运动，液压推杆带动弧形推板结构径向向外运动，以使弧形推板结构的外周面的防滑材料紧压在管道内壁面上，实现了封堵系统的锚定；

液压油进入中轴输液管后，压力施加在位于中轴液压管内部的所述充气控制阀的通过杆与阀芯连接的活塞，活塞通过杆推动阀芯压缩弹簧移动，释放被阀芯堵塞的进气口和充气口，同时阀芯压缩弹簧移动到阀体另一端后堵塞排气口；进气口和充气口通过阀体连通，高压气瓶内的氮气或氩气经进气口、充气口和充气管后输送进气囊，气囊膨胀外扩，同时气囊又受弧形推板结构径向向外带动，因此气囊外周侧会紧压在管道内壁面上，气囊的侧面会紧压在弧形推板结构内侧壁面和相邻的气囊侧面上，由于气囊是“每组由两个半圆环形气囊组合成一个整圆环，两组气囊交错90°相邻设置于弧形推板结构的外侧环槽内”的设置方式，气囊被弧形推板结构带动外扩时，组成同一圆环的两个气囊的接口部位会分离，但是两组气囊交错90°的相邻设置的方式通过相邻气囊的侧面相互挤压以及两个气囊接口部位相邻气囊对管道内壁面的紧压实现了两个气囊接口部位的密封，如此实现锚定和密封同步完成。

解封过程：

液压双向泵反向转动，将液压缸及中轴输油管中的液压油输送回油池，弧形推板结构失去液压推杆的推力，卸去施加在管道内壁面和气囊上的的紧压力，同时液压推杆回缩带动弧形推板结构脱离管道内壁面；

中轴输液管中液压油失去压力后，不能继续保持施加在充气控制阀的通过杆与阀芯连接的活塞上的力，阀芯受弹簧力作用向阀体另一端移动，堵塞进气口和充气口，同时释放排气口，气囊中的高压气体经充气管、排气口、阀体后由泄气口排出，气囊泄压，失去对管道内壁面的封堵效果。弧形推板结构与气囊都脱离管道内壁面后整个封堵系统与管道内壁面无摩擦，减小了与封堵系统相连的驱动机构的驱动力，节省能源。

实施例2：

图8是本发明另一实施例结构示意图，图9是本发明另一实施例剖面示意图，如图所示，在另一实施例中，弧形推板结构2底板两侧的径向侧板被取消，从而成为弧形板结构，如此设置的优点在于，可以完全利用气囊3在充气后的膨胀紧贴特点，气囊3的侧面直接与封堵框架主体1的径向挡板相紧贴，气囊3的外周面与管道内壁紧贴、内周面与弧形板紧贴，两组气囊之间也相互紧贴，从而增强了封堵系统的密封性能，但其相应的，因为失去了弧形推板结构侧板对气囊的支撑，气囊的壁厚相应提高了要求。

图10是本发明工作状态示意图，是其封堵弯管处时结构示意图，其封堵框架主体1分为左右两部分，两部分之间由波纹管21密封地连接在一起，从而左右两部分的环槽内的气囊各自实现其与管道内壁面接触位置的密封，相应的中轴输液管需要使用金属软管或者中轴输液管中间部位设置球接头以配合管道形状变化满足中轴输液管的弯曲。

本发明的优点在于：

1、本发明的封堵系统采用液压系统提供密封推力，充气控制阀也经过阀体特殊设计与液压系统连接，从而整个系统采用一台电机即可同步驱动所有部件，仅对电机作防水密封处理即可，系统电子件少，使故障率降低；

2、通过多块组合弧形推板结构的径向外推以及多块组合的充气气囊的膨胀性实现管道管径的可变径密封操作，可适应一定范围内不同管径的管道密封，以及在弯管部分的椭圆形截面管径也可实现密封；

3、弧形推板结构提供气囊径向外推力的同时还起到锚定作用，使整个封堵系统的锚定结构与封堵结构集成于一体，有利于缩小管道封堵器尺寸；

4、单一液压系统同步驱动各个弧形推板结构的液压推杆，液压系统内各处压力一致，因此施加在弧形推板结构上的推力也相同，使整个封堵系统无论在不同管径的管道还是弯管部分的椭圆形截面管道中支撑件受力均衡一致，增加了封堵系统定位稳定性，有效防止滑脱。

本申请中凡是没有展开论述的零部件本身、本申请中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (11)

1.液压驱动可变径管道封堵系统，包括封堵机构，其特征在于，所述封堵机构包括：

封堵框架，所述封堵框架主体为圆柱筒结构，所述圆柱筒结构的外周侧径向突起四道挡板，其中位于圆柱筒结构两端的挡板各自与相邻的挡板构成环槽结构，所述环槽结构的槽底部设置有四块弧形推板结构；

弧形推板结构，所述弧形推板结构的宽度与环槽结构宽度相同且能组合为圆环形覆盖整个环槽结构的底部，所述组合为圆环形的弧形推板结构的外侧设置气囊组件；

气囊组件，每个所述气囊组件包括两组，每组由两个半圆环形气囊组合成一个整圆环，两组气囊相邻设置于弧形推板结构的外侧环槽内；

液压推杆，所述每块弧形推板结构的中部均连接液压推杆，所述液压推杆径向穿出封堵框架的圆柱筒结构的壁面。

2.根据权利要求1所述的液压驱动可变径管道封堵系统，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构包括油池、双向液压泵、中轴输液管和液压缸，所述液压推杆从弧形推板结构的中部穿出圆柱筒结构的壁面后与液压缸连接，每个液压推杆均各自对应单独一个液压缸，所述液压缸的另一端均连通至中轴输液管内，所述中轴输液管连通双向液压泵，所述双向液压泵连通油池。

3.根据权利要求1所述的液压驱动可变径管道封堵系统，其特征在于，还包括充气机构，所述充气机构包括高压气瓶、充气管和充气控制阀，所述充气管连接气囊，充气管与高压气瓶之间设置充气控制阀。

4.根据权利要求1或2或3所述的液压驱动可变径管道封堵系统，其特征在于，还包括：

左端封盖，所述左端封盖封堵在封堵框架主体左端口，左端封盖中心开设有用于穿过中轴输液管的中孔并密封；

右端封盖，所述右端封盖封堵在封堵框架主体右端口，右端封盖中心开设有用于穿过充气管的中孔并密封。

5.根据权利要求3所述的液压驱动可变径管道封堵系统，其特征在于，所述充气控制阀由阀体、阀芯，所述阀体上开设进气口、充气口、排气口、泄气口，所述阀体为圆柱形阀体，所述阀芯为一端面设置凹槽的圆柱形滑块，阀芯凹槽与阀体之间设置弹簧，所述进气口连通高压气瓶，所述充气口和排气口共同连通充气管，所述泄气口设置于阀体抵接弹簧的一端。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的液压驱动可变径管道封堵系统，其特征在于，所述弧形推板结构两侧径向凸起有侧板，所述弧形推板结构两侧板的外周面还覆盖有防滑材料。

7.根据权利要求1或2或3或5所述的液压驱动可变径管道封堵系统，其特征在于，所述封堵框架主体由左右两部分圆柱筒结构组成，左右两部分圆柱筒结构之间由波纹管密封连接；所述封堵框架主体的径向挡板内侧设置有多道环形微槽。

8.根据权利要求5所述的液压驱动可变径管道封堵系统，其特征在于，所述圆柱形阀芯未设置凹槽的一端通过杆穿过阀体并连接活塞，所述活塞设置于所述中轴输液管远离双向液压泵的一端；所述双向液压泵的输出端与油池之间还连接有单向阀。

9.根据权利要求2所述的液压驱动可变径管道封堵系统，其特征在于，所述中轴输液管中间段设置为弯曲的金属软管。

10.液压驱动可变径管道封堵方法，其特征在于，包括以下步骤：

密封过程：当安装在封堵框架外周面中间部分的传感器检测到管道内壁面损伤后，由电机启动双向液压泵，液压油从油池内经双向液压泵增压后进入中轴输油管，并从中轴输油管同步进入各液压缸内，推动液压推杆的活塞从而推动液压推杆径向向外运动，液压推杆带动弧形推板结构径向向外运动，以使弧形推板结构的外周面的防滑材料紧压在管道内壁面上，实现了封堵系统的锚定；

液压油进入中轴输液管后，压力施加在位于中轴液压管内部的所述充气控制阀的通过杆与阀芯连接的活塞，活塞通过杆推动阀芯压缩弹簧移动，释放被阀芯堵塞的进气口和充气口，同时阀芯压缩弹簧移动到阀体另一端后堵塞排气口；进气口和充气口通过阀体连通，高压气瓶内的氮气或氩气经进气口、充气口和充气管后输送进气囊，气囊膨胀外扩，同时气囊又受弧形推板结构径向向外带动，因此气囊外周侧会紧压在管道内壁面上，气囊的侧面会紧压在弧形推板结构内侧壁面和相邻的气囊侧面上，由于气囊是“每组由两个半圆环形气囊组合成一个整圆环，两组气囊交错90°相邻设置于弧形推板结构的外侧环槽内”的设置方式，气囊被弧形推板结构带动外扩时，组成同一圆环的两个气囊的接口部位会分离，但是两组气囊交错90°的相邻设置的方式通过相邻气囊的侧面相互挤压以及两个气囊接口部位相邻气囊对管道内壁面的紧压实现了两个气囊接口部位的密封，如此实现锚定和密封同步完成。

11.根据权利要求10所述的液压驱动可变径管道封堵方法，其特征在于，还包括以下步骤：

解封过程：液压双向泵反向转动，将液压缸及中轴输油管中的液压油输送回油池，弧形推板结构失去液压推杆的推力，卸去施加在管道内壁面和气囊上的的紧压力，同时液压推杆回缩带动弧形推板结构脱离管道内壁面；

中轴输液管中液压油失去压力后，不能继续保持施加在充气控制阀的通过杆与阀芯连接的活塞上的力，阀芯受弹簧力作用向阀体另一端移动，堵塞进气口和充气口，同时释放排气口，气囊中的高压气体经充气管、排气口、阀体后由泄气口排出，气囊泄压，失去对管道内壁面的封堵效果。

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