CN117307869A - 一种水下机器人用海底管道堵漏装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海底管道施工技术领域，尤其是涉及一种水下机器人用海底管道堵漏装置，包括相对设置的固定座和支架，所述固定座上设置有上封堵组件，所述支架上设置有下封堵组件，所述上封堵组件和下封堵组件相对设置形成环形结构，所述环形结构与管道外周面相匹配并用于对管道的封堵，使用时，通过固定座上的上封堵组件和支架上的下封堵组件，上封堵组件和下封堵组件形成用于封堵管道泄漏处的环形结构，最大化的降低维修保护管道所花费的资金，更便捷的对小局部破坏和局部破坏的管道裂隙进行填补，并且固定座通过防偏机构固定，同时通过托举机构保证下封堵组件紧贴管道，保证管道封堵稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及海底管道施工技术领域，尤其是涉及一种水下机器人用海底管道堵漏装置。
背景技术
海底管道是通过密闭的管道在海底连续地输送大量油(气)的管道，是海上油(气)田开发生产系统的主要组成部分，也是最快捷、最安全和经济可靠的海上油气运输方式，海底管道的优点是可以连续输送，几乎不受环境条件的影响，所以对于海底管道的建设越来越多，但是凡事都具有双面性，海底管道方便的同时除了前期的大量物资投入以外对于之后的维修和检查来说比较困难，海底管道某些处于潮差或波浪破碎带的管段，受风浪、潮流、冰凌等影响较大，有时可能被海中漂浮物和船舶撞击或抛锚遭受破坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有海底管道维修和保护所需物资过高问题的问题，现提供了一种水下机器人用海底管道堵漏装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水下机器人用海底管道堵漏装置，包括相对设置的固定座和支架，所述固定座上设置有上封堵组件，所述支架上设置有下封堵组件，所述上封堵组件和下封堵组件相对设置形成环形结构，所述环形结构与管道外周面相匹配并用于对管道的封堵，所述固定座上设置有用于将固定座固定在土地中并防止其偏移的防偏机构，所述支架上设置有用于托举支架的托举机构，并实现下封堵组件与管道外周面紧贴。相比于现有技术，本方案通过固定座上的上封堵组件和支架上的下封堵组件，上封堵组件和下封堵组件形成用于封堵管道泄漏处的环形结构，最大化的降低维修保护管道所花费的资金，更便捷的对小局部破坏和局部破坏的管道裂隙进行填补，并且固定座通过防偏机构固定，同时通过托举机构保证下封堵组件紧贴管道，保证管道封堵稳定可靠。
优选地一些实施方式，所述上封堵组件包括由外向内依次叠加设置的第一保温材料层、第一封堵钢板、第一电磁板、凹槽板、第二保温材料层、第二封堵钢板和密封材料层，所述第一封堵钢板用于对第一保温材料层、第一电磁板、凹槽板和第二保温材料层定型，所述第二封堵钢板用于对密封材料层定型，所述第一电磁板用于通电或断电并使第二封堵钢板吸附或滑动在管道上，实现将封堵装置固定或者滑动在管道上，所述第一保温材料层和第二保温材料层用于保持泄漏处管道温度恒定，所述密封材料层与管道接触并用于对管道泄漏处进行封堵。
优选地一些实施方式，所述密封材料层包括依次设置的镂空钢板、含有增塑剂PVC保护膜和膨胀水泥层，所述镂空钢板上设置有孔隙，所述镂空钢板与管道接触，所述含有增塑剂PVC保护膜用于在管道未泄漏时防止膨胀水泥进入至镂空钢板的孔隙中，以及在管道泄漏时与油接触并融掉，使对应位置膨胀水泥层接触油后会迅速膨胀，实现对管道泄漏的裂隙处可以进行填补。
优选地一些实施方式，所述防偏机构包括固定在固定座上的固定柱，所述固定柱上转动安装有外环板，所述外环板的外周面上设置有螺旋叶片。
优选地一些实施方式，所述固定座上设置有第二电磁板，所述固定柱上沿其轴向滑动设置有滑板，所述滑板为金属材质，所述第二电磁板和滑板相对设置，所述外环板套设在滑板的外周并通过钢珠相互转动连接。
优选地一些实施方式，所述固定柱远离固定座的一端设置有锥形的实心尖，所述实心尖用于增加固定柱破土的能力。
优选地一些实施方式，所述下封堵组件包括由内向外的第三封堵钢板和第三保温层，所述第三封堵钢板用于对第三保温层定型，所述第三保温层用于对管道泄漏处温度保持恒定。
优选地一些实施方式，所述托举机构包括托举架、触点开关和气囊，所述支架上设置有囊腔，所述气囊设置在囊腔内，所述托举架的一端滑动设置在囊腔内，所述气囊位于支架和托举架之间，所述触点开关设置在托举架上，所述触点开关用于控制气囊膨胀。
优选地一些实施方式，所述固定座上设置有把手，所述把手与固定座之间通过弹簧连接。
优选地一些实施方式，所述把手上设置有防滑条。
本发明的有益效果是：本发明一种水下机器人用海底管道堵漏装置在使用时，通过固定座上的上封堵组件和支架上的下封堵组件，上封堵组件和下封堵组件形成用于封堵管道泄漏处的环形结构，最大化的降低维修保护管道所花费的资金，更便捷的对小局部破坏和局部破坏的管道裂隙进行填补，并且固定座通过防偏机构固定，同时通过托举机构保证下封堵组件紧贴管道，保证管道封堵稳定可靠，避免了现有海底管道维修和保护所需物资过高问题的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A的局部放大图；
图3是图1中B的局部放大图；
图4是本发明中固定座的结构示意图；
图5是本发明中支架的结构示意图；
图6是本发明中密封材料层的结构示意图。
图中：1、管道，2、固定座，3、支架，4、上封堵组件，401、第一保温材料层，402、第一封堵钢板，403、第一电磁板，404、凹槽板，405、第二保温材料层，406、第二封堵钢板，407、密封材料层，4071、镂空钢板，4072、含有增塑剂PVC保护膜，4073、膨胀水泥层，5、下封堵组件，501、第三封堵钢板，502、第三保温层，6、防偏机构，601、固定柱，602、外环板，603、螺旋叶片，604、第二电磁板，605、滑板，7、托举机构，701、托举架，702、触点开关，703、气囊，8、把手，9、弹簧。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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元件必须具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-6所示，一种水下机器人用海底管道堵漏装置，包括固定座2和支架3，固定座2和支架3相对设置，固定座2上固定安装有上封堵组件4，上封堵组件4呈弧形，支架3上固定安装有下封堵组件5，下封堵组件5呈弧形，上封堵组件4和下封堵组件5相对设置形成环形结构，环形结构与管道1外周面相匹配并用于对管道1的封堵，固定座2上设置有防偏机构6，防偏机构6用于将固定座2固定在土地中并防止其偏移，支架3上设置有托举机构7，托举机构7用于托举支架3，并实现下封堵组件5与管道1外周面紧贴。
上封堵组件4包括由外向内依次叠加设置的第一保温材料层401、第一封堵钢板402、第一电磁板403、凹槽板404、第二保温材料层405、第二封堵钢板406和密封材料层407，第一封堵钢板402用于对第一保温材料层401、第一电磁板403、凹槽板404和第二保温材料层405定型，第二封堵钢板406用于对密封材料层407定型，第一电磁板403用于通电或断电并使第二封堵钢板406吸附或滑动在管道1上，实现将封堵装置固定或者滑动在管道1上，第一保温材料层401和第二保温材料层405用于保持泄漏处管道1温度恒定，密封材料层407与管道1接触并用于对管道1泄漏处进行封堵，在固定座2内存在第二电源，该第二电源的设置是为了单独负责调节上封堵组件4中第一电磁板403的磁性，第二电源下方的左右两侧有两个其他电路控制阀，通过调节这两个控制阀可以改变除了第一电磁板403以外的其他电路内通过的电流的大小，同时可通电的第一电磁板403中含有磁性颗粒，第一电磁板403两侧哪一侧通电磁性颗粒就会大量转移到相对应的一侧，第一电磁板403在刚开始时会紧贴第二封堵钢板406，第二封堵钢板406是负责堵漏管道1近地侧的一半管道1，在被第一电磁板403吸住时第二封堵钢板406不会下滑并吸附管道1上，当第一电磁板403的另一侧会加大电流，磁性颗粒迅速转移到对面方向，那么第二封堵钢板406在此时不再受磁力的约束，固定座2就可以沿着所设计的符合海底管道尺寸轨迹下滑并对泄漏管道1封堵，而凹槽板404设置的作用是当固定座2按所设计轨道下滑时，第一电磁板403会部分压进凹槽板404内部并缩短第二封堵钢板406的距离，确保第二封堵钢板406和第三封堵钢板501最终包裹住管道1并将其堵漏，对于上封堵组件4中的第一保温材料层401和第二保温材料层405的选取可以选择纳米气囊703材料，也可以采用无机有机混合既具有阻燃性也具有保温性的材料，例如：空心玻璃微珠—聚合物复合涂层，空心纳米微球—聚合物复合涂层，多孔陶瓷—聚合物复合涂层等等材料，随着新型材料制备的成功也可以使用最新发明的保温材料进行优化。
密封材料层407包括依次设置的镂空钢板4071、含有增塑剂PVC保护膜4072和膨胀水泥层4073，镂空钢板4071上设置有孔隙，镂空钢板4071与管道1接触，含有增塑剂PVC保护膜4072用于在管道1未泄漏时防止膨胀水泥进入至镂空钢板4071的孔隙中，以及在管道1泄漏时与油接触并融掉，使对应位置膨胀水泥层4073接触油后会迅速膨胀，实现对管道1泄漏的裂隙处可以进行填补。当管道1破裂时油会流出通过镂空钢板4071的孔隙接触到含有增塑剂PVC保护膜4072，并使该膜会融化，那么油就会接触到水泥石颗粒，遇油膨胀剂水泥层进而开始膨胀堵漏管道1，含有增塑剂PVC保护膜4072会被泄露的油融掉那么对应位置包裹的含有一定质量分数膨胀剂的水泥浆接触油后会迅速膨胀，管道1泄漏的裂隙处可以进行填补，镂空钢板4071的作用是防止水泥浆膨胀后形状不规整可以造成的管道1内部油流的扰动从而有塑形的作用，所以此镂空钢板4071孔隙尽可能小，还可以稍减缓油喷出对于含有增塑剂PVC保护膜4072的冲击力，该密封材料层407的设计优点：首先密封材料可以根据堵漏管道1中的油性质的不同进行调节，并且对于管道1裂隙的大小不同膨胀水泥浆可以自主的根据空间大小发挥膨胀程度，达到堵漏效果更佳，其次密封材料层407结构可以不断优化完善，如果破坏了后续替换也便捷，含有增塑剂PVC保护膜4072在生活中因为溶于油和其他有机物价格便宜使用率低的属性用作该装置反而是优势之处，最后含膨胀剂的水泥浆有双层膨胀效果：一是可以和水泥浆内部混油膨胀，二是整体可在油基环境中二次膨胀，二次膨胀效果更明显，这样堵漏物质本身可能存在的微孔隙和泄漏处孔隙都能被考虑到，封堵效果更佳。
防偏机构6包括固定在固定座2上的固定柱601，固定柱601上转动安装有外环板602，外环板602的外周面上设置有螺旋叶片603，固定柱601可以在整体压力的作用下陷入土地中，使整个装置固定在管道1受损处，避免深水中风浪、潮流、冰凌等影响导致所设计的整个装置偏移或倾倒，外环板602外周的螺旋叶片603可以带动外环板602在固定柱601上转动，加速装置下沉的速度，可提高安装效率。
固定座2上设置有第二电磁板604，固定柱601上沿其轴向滑动设置有滑板605，滑板605为金属材质，第二电磁板604和滑板605相对设置，外环板602套设在滑板605的外周并通过钢珠相互转动连接，在钻土过程汇总可以控制第二电磁板604得失电，并控制滑板605在固定柱601上上下位移，提高破土效率。
固定柱601远离固定座2的一端设置有锥形的实心尖，实心尖用于增加固定柱601破土的能力。
由于大多海底管道近地侧大都紧贴于地面，受到损坏的可能性远没有远地侧管道1表面的大，因此下堵漏组件结构简单，下封堵组件5包括由内向外的第三封堵钢板501和第三保温层502，第三封堵钢板501用于对第三保温层502定型，第三保温层502用于对管道1泄漏处温度保持恒定。
装置近地端封堵层在整体装置中下落进行管道1底部封堵时由于不存在一定的支撑力会导致封堵效果差，管道1中物质仍可能发生泄漏，为了完善这一问题的出现，托举机构7包括托举架701、触点开关702和气囊703，支架3上设置有囊腔，气囊703设置在囊腔内，托举架701的一端滑动设置在囊腔内，气囊703位于支架3和托举架701之间，触点开关702设置在托举架701上，触点开关702用于控制气囊703膨胀，当托举架701触底并触发触点开触发时，囊腔中气囊703膨胀，托举架701滑出支架3抵设在海底，同时托举架701对支架3托举，进而使下封堵组件5更好的贴合与管道1。
固定座2上设置有把手8，把手8与固定座2之间通过弹簧9连接。把手8下面的连接杆的中部添加强度系数大的弹簧9，可以通过弹簧9的调节改变连接的长度，对于一种水下机器人用海底管道堵漏装置中潜入海水中连接长度的理想实验数据和实际真实数据难免会出现偏差，弹簧9的设置是为了优化这一不可避免的误差，在整个大装置理想长度的基础上进行小范围的微调，弹簧9外圈有专门的弹簧9保护壁对弹簧9进行保护，弹簧9处于深海处时由于水流的影响会对弹簧9的性能有一定的影响，所以弹簧9壁的设置不仅仅可以发挥弹簧9的理想性能，还能保护弹簧9，延长弹簧9使用的年限。
为了增大机器人臂与封堵装置的把手8之间的摩擦力，使得连接处更紧实，从而进一步操作时可以避免掉落，把手8上设置有防滑条。
并且把手8内部包含着第一总电源，第一电源负责控制装置所有环节各处的电路，该电源于把手8内部可以防止海水的侵入。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种水下机器人用海底管道堵漏装置，其特征在于：包括相对设置的固定座(2)和支架(3)，所述固定座(2)上设置有上封堵组件(4)，所述支架(3)上设置有下封堵组件(5)，所述上封堵组件(4)和下封堵组件(5)相对设置形成环形结构，所述环形结构与管道(1)外周面相匹配并用于对管道(1)的封堵，所述固定座(2)上设置有用于将固定座(2)固定在土地中并防止其偏移的防偏机构(6)，所述支架(3)上设置有用于托举支架(3)的托举机构(7)，并实现下封堵组件(5)与管道(1)外周面紧贴。
2.根据权利要求1所述的一种水下机器人用海底管道堵漏装置，其特征在于：所述上封堵组件(4)包括由外向内依次叠加设置的第一保温材料层(401)、第一封堵钢板(402)、第一电磁板(403)、凹槽板(404)、第二保温材料层(405)、第二封堵钢板(406)和密封材料层(407)，所述第一封堵钢板(402)用于对第一保温材料层(401)、第一电磁板(403)、凹槽板(404)和第二保温材料层(405)定型，所述第二封堵钢板(406)用于对密封材料层(407)定型，所述第一电磁板(403)用于通电或断电并使第二封堵钢板(406)吸附或滑动在管道(1)上，实现将封堵装置固定或者滑动在管道(1)上，所述第一保温材料层(401)和第二保温材料层(405)用于保持泄漏处管道(1)温度恒定，所述密封材料层(407)与管道(1)接触并用于对管道(1)泄漏处进行封堵。
3.根据权利要求2所述的一种水下机器人用海底管道堵漏装置，其特征在于：所述密封材料层(407)包括依次设置的镂空钢板(4071)、含有增塑剂PVC保护膜(4072)和膨胀水泥层(4073)，所述镂空钢板(4071)上设置有孔隙，所述镂空钢板(4071)与管道(1)接触，所述含有增塑剂PVC保护膜(4072)用于在管道(1)未泄漏时防止膨胀水泥进入至镂空钢板(4071)的孔隙中，以及在管道(1)泄漏时与油接触并融掉，使对应位置膨胀水泥层(4073)接触油后会迅速膨胀，实现对管道(1)泄漏的裂隙处可以进行填补。
4.根据权利要求1所述的一种水下机器人用海底管道堵漏装置，其特征在于：所述防偏机构(6)包括固定在固定座(2)上的固定柱(601)，所述固定柱(601)上转动安装有外环板(602)，所述外环板(602)的外周面上设置有螺旋叶片(603)。
5.根据权利要求4所述的一种水下机器人用海底管道堵漏装置，其特征在于：所述固定座(2)上设置有第二电磁板(604)，所述固定柱(601)上沿其轴向滑动设置有滑板(605)，所述滑板(605)为金属材质，所述第二电磁板(604)和滑板(605)相对设置，所述外环板(602)套设在滑板(605)的外周并通过钢珠相互转动连接。
6.根据权利要求4或5所述的一种水下机器人用海底管道堵漏装置，其特征在于：所述固定柱(601)远离固定座(2)的一端设置有锥形的实心尖，所述实心尖用于增加固定柱(601)破土的能力。
7.根据权利要求1所述的一种水下机器人用海底管道堵漏装置，其特征在于：所述下封堵组件(5)包括由内向外的第三封堵钢板(501)和第三保温层(502)，所述第三封堵钢板(501)用于对第三保温层(502)定型，所述第三保温层(502)用于对管道(1)泄漏处温度保持恒定。
8.根据权利要求1所述的一种水下机器人用海底管道堵漏装置，其特征在于：所述托举机构(7)包括托举架(701)、触点开关(702)和气囊(703)，所述支架(3)上设置有囊腔，所述气囊(703)设置在囊腔内，所述托举架(701)的一端滑动设置在囊腔内，所述气囊(703)位于支架(3)和托举架(701)之间，所述触点开关(702)设置在托举架(701)上，所述触点开关(702)用于控制气囊(703)膨胀。
9.根据权利要求1所述的一种水下机器人用海底管道堵漏装置，其特征在于：所述固定座(2)上设置有把手(8)，所述把手(8)与固定座(2)之间通过弹簧(9)连接。
10.根据权利要求9所述的一种水下机器人用海底管道堵漏装置，其特征在于：所述把手(8)上设置有防滑条。
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| CN202311246451.9A CN117307869A (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 一种水下机器人用海底管道堵漏装置 |
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| CN202311246451.9A CN117307869A (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 一种水下机器人用海底管道堵漏装置 |
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Cited By (1)
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| CN117605904A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-02-27 | 自然资源部第一海洋研究所 | 一种基于水下机器人的海底管道表面增材修补的装置及方法 |
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2023
- 2023-09-25 CN CN202311246451.9A patent/CN117307869A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117605904A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-02-27 | 自然资源部第一海洋研究所 | 一种基于水下机器人的海底管道表面增材修补的装置及方法 |
| CN117605904B (zh) * | 2024-01-23 | 2024-04-12 | 自然资源部第一海洋研究所 | 一种基于水下机器人的海底管道表面增材修补的装置及方法 |
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