CN1265727A - 安全阀 - Google Patents

Abstract

一种在输送管(3)中阻流的安全阀,该安全阀包括一个在输送管上钻孔的带有框架(6)的钻削装置(8)、一个固定在钻削装置的框架上卷绕装置(7)和由卷绕装置卷绕的带(4)。该安全阀包括一个套筒,钻削装置(8)和卷绕装置(7)已固定在所述套筒上,所述套筒已经设有将其固定在输送管(3)的外表面上。

Description

安全阀

本发明的主题是权利要求1前序部分中所述的安全阀。这种阀在发生事故时或在需要速度的其它情形中，在需要的部位用于堵塞输送管。这种安全阀的基础是通过管上制成的一个孔将带绕成填满管的内径的带卷以便塞流。

这种安全阀特别适用于油田和天然气田，在那里使用管道将液体/气体例如送向精炼厂或港口等。这种管道的因故破裂总构成环境灾难的危险。长管道也往往没有在足够频度的距离上设置阀门，因而阻止管中物质泄入环境的唯一可能性是使用本发明的安全阀迅速堵住管道。这种安全阀可以例如由直升飞机运至现场，以便连接于待堵塞的管道。当然，本发明也可用于堵塞其它类型的管道。

在现在使用的以卷绕带为基础的阀中，当在管道上制孔时，管具有被弄偏的倾向。另外，当带绕在管道内表面上时，带的摩擦力在管壁上引起的力矩通过卷绕装置的框架指向管道上的孔，这倾向于进一步改变管道的形状。管道形状的改变在管道和带卷之间引起间隙，从而引起泄漏。

在现有设备中对孔的密封不够或不存在，这里由于液体的大流量和/或高压需要牢固的框架，密封件才能够支承在框架上。因此，油、气或其它物质往往从孔泄漏，安全阀的目的就是防止上述物质泄入环境或被浪费掉。

大型油和天然气管道往往构制在地面上方，它们暴露于暴风雨中，使其往往肮脏不堪，甚至被冰雪包覆。即使管道埋入地下，当挖开时也很肮脏。由于脏物夹在密封件和管道之间，因而肮脏的管道难于密封。另外，当在管的侧面制孔时，固体杂物如砾石和/或砂子容易堵死在管中，当杂物被流动物送到例如泵站或相应设备时就可能引发问题。

当带在管内卷绕成卷时，管道中的压力倾向于分开带，在其间形成间隙，推压带卷，使其弯曲，形成泄漏的危险，甚至整个塞子可能开始打开。当堵塞的管道直径大时，以及当所使用的孔相对于管径较小，带窄且带卷宽度小时，上述问题尤其严重。

本发明的目的是消除上述问题。

本发明的特征在权利要求书中阐述。

安全阀包括一个钻削装置及其框架，其用于在输送管上钻孔；一个固定在钻削装置的框架上的卷绕装置；以及由卷绕装置卷绕的带。另外，本发明的装置包括一个套筒，钻削装置和卷绕装置已连接于套筒，且套筒设有一个将其固定在管的外表面上的系统。

钻削装置和卷绕装置的操作已为人熟知，这里不再赘述。

套筒包括将安全阀固定在管道上的设备，因而卷绕和钻削装置可密封在管道上并钻入管道中。套筒的结构最好使其可支承卷绕装置和钻削装置，以及管道。

套筒最好包括两个半圆形的固定瓦，它们借助接合面相互连接，从而固定以形成围绕管道的圆。固定瓦的尺寸在确定时考虑到所述管道的尺寸，使其直径等于管道的外径。固定瓦设有动力装置，其挤压固定瓦，使其紧紧包围管道。例如，动力装置可以是液缸。

在安全阀的一种应用中，在套筒上已制成一个孔，且围绕孔形成杯，因而钻削装置可以钻透管壁，也钻过相对的壁，可将钻削装置推入杯中，钻削装置的框架构成支承带卷的棒，在两个部位抵靠在管壁和套筒上。

按照本发明的一种应用，一个清洁装置已经固定在套筒上，其目的在于从管道外表面清除脏物等，使套筒紧密地配合在管面上，并使钻成的孔紧密地密封。清洁装置包括一个或多个清洁表面和一个围绕着抵靠管道移动清洁表面的驱动机构。

在安全阀的一种应用中，清洁表面在为清洁表面保留的特殊螺纹中抵靠固定瓦的内表面设置。驱动机构包括一个转动嵌齿和围绕清洁表面的齿圈的操作电机。驱动装置转动带有嵌齿的齿圈，因而也转动清洁表面。清洁表面围绕管道旋转，清洁其表面，同时沿螺纹在固定瓦下旋转。当清洁表面已转出固定瓦之下时，固定瓦被压在一起形成紧紧包围管道的套筒。

清洁表面也可以放置在固定瓦的内表面上，因而驱动机构将其沿着固定瓦的内表面转动，因而清洁管道并最好在为其保留的一个空间中终止，例如，该空间可以是固定瓦内表面上的一条槽。

在安全阀的一种应用中，装置包括一个从管道压力侧的相反侧支承带卷的支承系统。该支承系统最好是一个销状系统，它放置在管内，在压力侧的相反侧抵靠带卷。

在安全阀的一种应用中，支承系统由一接头连接于钻削装置的框架，它具有一个动力装置，当钻削装置的框架被推入管道中时，该动力装置用于将其形成一个与管道和钻削装置的框架成横向的支承件。

在安全阀的一个应用中，支承系统具有一个将支承系统钻入管道的钻削系统，例如，这可以在与卷绕装置的孔的同时钻削。

在安全阀的一个应用中，支承系统是销状系统，它可以伸缩式前推，它在钻销装置的框架上。该装置包括一个动力装置，一个支承系统固定其上，该动力装置可用于推出支承系统。

可以设置一个或多个支承系统，特别是该支承系统从压力的相反侧支承带卷，以防弯曲或位移。例如，支承系统的动力装置可以是液压的或电动的。

在卷绕装置中使用带可以是任何常用的带，例如，带可以是中空的，在这种情况中，例如，可以将胶或某种密封物质泵入带中以密封带卷中的间隙，以及带和管道内表面之间的间隙。带上可设有孔，泵入的物质可通过这些孔挤出。

在安全阀的一种应用中，带是中空和扁平的，一个密封凸缘已经在至少一个其它边缘上形成，其目的是压紧在带卷上，密封带卷间的间隙。凸缘可以用与带的其它部分相同的材料或用其它材料。

本发明的套筒保护管道，当钻管或管受到其它方式的压迫时，或当将带卷在管中卷绕时，使管免于压扁和/或改变其形状。另外，套筒提供了一个极坚固的框架，卷绕和钻削装置及其框架可连接在套筒上。装置在管道上的密封通过套筒可以容易地实现。另外，可靠、牢固的套筒可以使安全阀较长时间地留置在位置上，在长时间的维修工作期间，或者如果人们希望通过使套筒留置在位而密封安全阀在管道上制出的孔时就需要这样做。另外，可以方便地从直升飞机上安装套筒，将装置降至管道上，并使用套筒的动力装置将固定瓦压在一起并压靠在管道上。

本发明的清洁装置使本发明可以得到快速的应用和密封，也可保证使套筒牢固，并使其工作可靠。另外，清洁装置可有效地防止杂物进入管道，从而防上发生新的事故。

本发明的密封套筒可以使安全阀十分可靠地密封在管道中，使管中的物质不能通过安全阀泄入其周围环境，这样就使安全阀甚至可以较长时间留置在位而不发生泄漏和破裂。

本发明的支承系统可显著提高带卷的致密度，从而可以在堵塞大尺寸和/或高压力的管道时使用安全阀。支承系统也是一个保证安全阀紧密的附加因素，当处置可燃液体或气体时，这一点很重要，这是因为焊接管道会发生泄漏气体/液体爆炸的危险。

本发明的带可提高带卷的致密度，特别是在大型管道4和在高压情况下，带卷可压在支承系统上，并不保持其片状外观，因而在带间形成间隙，通过在压力侧带缘上形成的密封凸缘可将其封闭。这样，带本身十分致密，带无需相互胶合以提高致密度和刚度，这样就可以简单而快速地打开带卷。某种密封物质，例如油脂可注入中空的带内。

本发明的安全阀的操作是可靠的，围绕管道的安装方便而迅速，例如当有可能发生石油灾害时使用安全阀时，这种品质是特别需要的。例如当需要长时间的维修时，安全阀可以长时间地留置在位。动力和驱动机构全部可以容易地以相同的方式例如以液压或电力方式构制，在这种情形中可以使用一个动力源。安全阀可以容易地自动操作，这样，使用起来方便且安全，为封闭管道所需要做的只不过是将安全阀放到管道的顶部。在灾害情形中，自动操作是重要的，这是因为管道周围区域可能发生灾害、污染等，在这些情形中人们不能在那里工作，情况也可能很糟，人们发生错误的可能性增大，在这种情形中，要堵住管道唯一可靠的方式是尽可能自动地进行。例如可以用直升飞机从空中送达，在这种情形中，事故发生后可十分迅速地进行安装工作。

现在对照以下附图实际举例的方式详述本发明。

图1表示围绕管道安装的本发明的一种应用的安全阀，

图2表示本发明的一种应用的安全阀，其中卷绕装置已被推入管道中，

图3表示本发明的一种应用中的安全阀，其中管道已被在管中卷绕的带堵住。

图4表示本发明的一种应用的卷绕装置、钻削装置和钻削装置的框架，

图5表示以管道成直角地看去的本发明的一种应用的密封套筒。

图6表示从另一角度看去的本发明的一种应用的密封套筒。

图7表示本发明的一种应用的清洁装置，

图8表示本发明的一种应用的套筒。

安全阀包括一个钻削装置8，卷绕装置7也连接于钻削装置的框架6，其轴线例如可设置在框架上的杆状长孔的中间。钻削装置的框架固定在套筒上。

安全阀借助套筒3连接于管道。一个孔借助钻削装置8在管道上钻成，卷绕装置7被推入孔中，卷绕装置7用于从管道外面将带4卷成一个充满管道内径的带卷，带卷堵塞管道中的流。按照本发明的一个应用，带卷由一个支承系统支承。例如，钻削装置可以通过管道的相对的壁上制成的另一个孔被推出，在这种情形中，钻削装置在卷绕带卷时不构成妨碍。钻削装置和卷绕装置例如可设有一个电机，液压系统或来自管道外部的源的动力可以通过框架机械地用于钻削和卷绕装置。任何公知的技术可用在动力传递中和/或用作动力源。在管道上制成的孔按照本发明的一种应用是由密封套筒密封的。

图1表示围绕管道3安装的安全阀及其清洁装置和套筒的动力装置。在图2和3中未画出清洁装置和动力装置。图2表示同一安全阀，其中使用钻削装置8已在管中钻孔，卷绕装置7已被推入管道中。在图2中，转动支承系统连接于钻削装置的框架，平行于钻削装置的框架。图3表示在图1和2的安全阀中，卷绕装置已用于卷绕带卷以堵塞管道。在图3中，支承系统已转动垂直于钻削装置的框架地支承带卷。

安全阀借助固定瓦1固定在管道上，固定瓦彼此铰接于标号16处，并借助动力装置17，通过例如液压方式或其它类似方法套紧在管道3上。固定瓦最好是半圆形的，适于可靠地围绕管道装配。例如，固定瓦的内表面可以制成粗糙的，以便紧紧地且可靠地夹持在管道上。固定瓦的目的是形成一个牢固的套筒。从该套筒可以操作钻削和卷绕装置。通过固定瓦的支承作用，装置可紧紧地进一步密封在管道上，不致使液体或气体逸出。由于固定瓦使安全阀的安装更为方便，使安全阀的工作受到保护，免受外界杂质等的影响。

卷绕装置7和钻削装置8及其框架6连接于另一固定瓦。卷绕装置也连接于钻削装置的框架，该框架可呈杆状，使卷绕带4的卷绕装置的轴布置在杆形成的空间中，从而使带可在框架的两个半部之间卷绕起来。位于框架端部的钻削装置及卷绕装置使用某种驱动机构。这种装置可以电动、液压或机械式地工作。但是，上述驱动机构要布置得使框架的外表面呈管道的形状，装配在由钻削装置钻成的孔中。一个杯2可以在与钻削装置的固定相对的另一固定瓦上制成，钻削装置可以钻入杯中，使钻削装置的框架平行于管道的直径地穿过管道，卷绕装置位于管道的中心点，而钻削装置的框架则构成一个在两个地方连接管道的支承件，卷绕装置及带卷都连接于它。

图5和6表示本发明的一种应用的密封套筒，密封套筒已连接于固定瓦。图5表示当管道成直角时的密封套筒，图6表示平行于管道的密封套筒。密封套筒可以连接于固定瓦1或连接于钻削装置的框架6。密封套筒基本围绕管道上的孔，并在管道和安全阀之间形成一个紧密的界面。最好设置一个或多个密封套筒。在管道上制成的所有的孔最好由密封套筒密封。管道上的孔可以是为卷绕装置7，以及还可能是为支承系统制成的孔。

管道内的压力可能通过密封套筒指向安全阀的不同的部分，使整个阀中的压力与管道相同，只有在这种情形中，安全阀的外表面必须被密封。密封套筒最好由筒状板面9构成，它被压至管道的表面，使套筒内部与外部隔绝，因而它是液密和/或气密的。如果需要，可以使用几个筒状板面一个套在另一个内，在其筒的空间10可用液体或气体加压，或者，它也可以注满某种密封物质，例如油脂。密封套筒可连接于固定瓦，当固定瓦套紧在管道上时，它们压在管道上。

图7表示在本发明的一种应用中的清洁装置，包括驱动机构13、齿轮11和清洁表面14。例如，清洁表面可以是粗糙的或覆盖着某种清洁材料。驱动机构包括一个电机12，该电机借助一个嵌齿13转动齿轮，因而也转动清洁圈和清洁表面。清洁表面抵靠着固定瓦1的内表面放置，清洁表面和固定瓦的接合表面具有螺纹15。当固定瓦被动力装置17围绕管道套紧时，清洁表面抵靠管道由驱动机构转动，因而清洁表面从固定瓦之下转出。当清洁表面已转出固定瓦之下时，固定瓦压紧在管道上。清洁表面也可以在固定瓦下放入一个为其留下的空间中，从而当清洁表面自由在固定瓦下移动时，固定瓦可受挤压至其最终的紧密程度。关于本发明的安全阀，清洁装置怎样工作并不重要，重要的因素是安全阀可以放置在管道顶部，并可以从该位置清洁固定瓦所需要的管道表面区域。在该种情形中，安全阀的工作可以自动地进行，例如，它可以由直升飞机或吊车等安装，无需由人直接进行。

图8表示本发明的一种应用中的套筒，其中，固定瓦1已经借助铰链6和动力装置17套紧在管道上。清洁装置环部在固定瓦下面。

本发明的应用实例的目的是描述本发明，决不是对本发明的限定。

Claims (16)

1.在输送管(3)中阻流的安全阀，该安全阀包括一个在输送管上制孔的带有框架(6)的钻削装置(8)、一个固定在钻削装置的框架上的卷绕装置(7)和由卷绕装置卷绕的带(4)，其特征在于：该安全阀包括一个套筒，钻削装置(8)和卷绕装置(7)已固定在所述套筒上，所述套筒设有将其固定在输送管(3)的外表面上的装置。

2.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于：所述套筒包括两个基本呈半圆形的固定瓦(1)，它们由接合部(16)彼此相连，并设有一个围绕输送管(3)压紧固定瓦的动力装置(17)，所述钻削装置的框架(6)已经固定在另一固定瓦上。

3.如权利要求1或2所述的安全阀，其特征在于：所述安全阀包括一个清洁装置，以便从所述套筒固定在输送管上所需区域清洁输送管(3)的外表面。

4.如权利要求3所述的安全阀，其特征在于：所述清洁装置包括一个清洁环，该清洁环由放置在固定瓦(1)内表面上的两个环部(18)构成，所述环部的内表面设有清洁表面(14)和一个围绕输送管(3)转动清洁环的驱动机构，以便清洁输送管的外表面。

5.如权利要求3或4所述的安全阀，其特征在于：驱动机构包括一个接合于清洁环和一个工作电机(12)的齿轮(11)，它被接合使其不能相切于输送管表面移至所述另一固定瓦(1)，它包括一个嵌齿轮(13)，所述工作电机已经设置得借助嵌齿轮转动所述齿轮和清洁环，清洁环的外表面借助螺纹(15)接合在固定瓦的内表面上，因而当清洁环转动并清洁输送管的表面时，它从固定瓦下面移出。

6.如权利要求1至5中任一项所述的安全阀，其特征在于：所述套筒包括一个密封套筒，以便使钻削装置的框架(6)密封于输送管(3)的外表面。

7.如权利要求6所述的安全阀，其特征在于：所述密封套筒连接于钻削装置(8)所连接的固定瓦(1)。

8.如权利要求6或7所述的安全阀，其特征在于：另一个固定瓦(1)包括一个密封套筒，当一个孔钻过输送管壁时，它将固定瓦密封于输送管(3)围绕钻削的外表面。

9.如权利要求6至8中任一项所述的安全阀，其特征在于：所述密封套筒包括至少一个筒状板面(9)，其设置得压靠在输送管的外表面上，因而当固定瓦(1)围绕输送管(3)挤压时它是压力密封的。

10.如权利要求6至9中任一项所述的安全阀，其特征在于：所述密封套筒包括至少两个筒状板面(9)，一个在另一个以内，其可以压在输送管(3)的外表面上，其间的间隙可以用气体/液体加压。

11.如权利要求1至10中任一项所述的安全阀，其特征在于：所述安全阀设有至少一个与输送管(3)基本呈横向的支承系统，以便从与压力侧的相反侧支承绕在输送管中的带(4)。

12.如权利要求11所述的安全阀，其特征在于：所述支承系统通过接合部连接于钻削装置的框架(6)，并设有一个动力装置，以便当钻削装置推入输送管以后，转动支承系统，与所述框架和输送管(3)成横向。

13.如权利要求11或12所述的安全阀，其特征在于：所述支承系统设有一个钻削系统，以便将支承系统通过输送管(3)的壁钻入输送管内。

14.如权利要求11至13中任一项所述的安全阀，其特征在于：所述支承系统放置在钻削装置的框架(6)内，由推出的伸缩销构成。

15.如权利要求1至14中任一项所述的安全阀，其特征在于：所述带包括两条带，它们在边缘在顶部彼此接合，一密封凸缘作为边缘的延伸部形成。

16.如权利要求15所述的安全阀，其特征在于：密封凸缘已经作为两边缘的延伸部形成。

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