CN211450041U - 一种海底管道内封堵锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海底管道内封堵锁紧装置，应用于管道内的锁紧封堵。包括前皮碗总成、后皮碗总成和连接在前后皮碗总成之间的锁紧总成；前端盖和后端盖向对面沿轴向设有内部空腔，相对端面通过连接臂连接构成整体结构，连接臂沿周向间隔开设数道轴向直槽；所述的锁紧总成包括驱动器、丝杠、特型螺母、托架和固块等组成。本实用新型采用沿管道圆周均布多个固块、通过驱动器驱动锥形翼使固块接近管壁、释放销释放固块、弹簧将固块与管壁密切接触，从而实现锁紧；在作业完成后，驱动器反向旋转即可解锁，再通过介质将封堵锁紧装置移出管道；具有操作性简便、自动化高、可靠性高、缩短施工时间、提高作业质量等特点。

Description

一种海底管道内封堵锁紧装置

技术领域

本实用新型涉及管道处理装置领域中的一种海底管道内封堵锁紧装置，应用于管道内的锁紧封堵。

背景技术

在役海底油气输送管线，由于腐蚀、疲劳等因素的影响，可能会在管道的某一位置出现缺陷或损伤，为确保管道使用安全需要对局部管段进行更换。通常在对海底管道进行水下维修时有三种方法：一是彻底清空管线进行维修，维修完成后再对整条管线内的海水进行清理；二是将管道内封堵锁紧装置分别放置到待修管段的两端进行维修，这样仅收集和清理被修复管段内的污物；三是在线维修，即将管道内封堵锁紧装置分别放置到待修管段的两端，并在对应于管道内封堵锁紧装置的外侧钻孔和敷设旁通管线实现在线维修，因此，管道内封堵锁紧装置对于海底管道的维修具有重要作用。

中国专利CN103047509A公开了一种管内封堵器锁紧装置，其包括：相对设置的第一支架和第二支架；一锥形筒的大直径端与所述第一支架相连接，能扩张的至少三个锁块嵌合设置在锥形筒的外壁上，每个锁块形成能与管道内壁相配合的扇形体，锁块能沿所述锥形筒的外壁滑动，扩张后的锁块外壁形成能与管道内壁卡合固定的卡合面；一推动件的一端与所述第二支架相连接，另一端能推动锁块；至少一个气动肌腱设置在锥形筒和推动件内，通过气动肌腱分别连接第一支架和第二支架，并能带动第一支架和第二支架相向移动，所述气动肌腱的气管通道与气体供给装置连接。该装置通过分布在锥形筒圆周方向的导向嵌槽和固定在第一支架上的连接销实现了在对锁块移动的导向和限位，保证锁块沿锥形筒外壁的锥面径向扩张， 使锁块外周面设置的卡合齿能卡紧管道内壁，完成锁紧。其存在的问题一是需要通过气动肌腱来启动装置，稳定性差；二是自动化程度底；三是用在海底管道适用性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种海底管道内封堵锁紧装置，该装置可在介质驱动下在管道内运行，当运行到预定位置后自行锁紧到管道壁上，从而封堵住管道内介质的流动；以实施对海底管道的维修专业，待维修专业完成后，可解锁并通过介质驱动移出管道。

其技术方案是：

一种海底管道内封堵锁紧装置，包括前皮碗总成、后皮碗总成和连接在前后皮碗总成之间的锁紧总成；其中，前皮碗总成包括前端盖和设置在在前端盖的外周边的前压板、前隔板、前皮碗；后皮碗总成包括后端盖和设置在后端盖的外周边设置后皮碗、后隔板、后压板；所述前端盖和后端盖相对面外周边上分别设有前法兰盘和后法兰盘，多个前皮碗之间由前隔板隔离并通过前压板与前法兰盘连接固定，同样多个后皮碗由后隔板隔离并通过后压板与后法兰盘固定。其中：

前端盖和后端盖向对面沿轴向设有内部空腔，相对端面通过连接臂连接构成整体结构，连接臂沿周向间隔开设数道轴向直槽；所述的锁紧总成包括驱动器、丝杠、特型螺母、托架和固块，其中，驱动器设置在前端盖或后端盖内部空腔内，丝杠贯穿在连接臂内部且与驱动器联动，特型螺母是在螺纹套的外围带有数组锥形翼，特型螺母的螺纹套套在连接臂内且与丝杠螺纹旋转配合，特型螺母外部的数组锥形翼分别沿连接臂轴向直槽伸出并与连接臂轴向直槽滑动配合，数个托架分别设置在特型螺母外围且与特型螺母的锥形翼斜面支撑滑动配合，数个固块分别设置在托架滑槽内且与托架构成限位滑动配合，表面为弧面且设置齿牙结构。

上述方案进一步包括：

所述连接臂为3-5块断面呈扇形的条块组成，连接臂两端分别设有内环形卡槽，前端盖和后端盖相对端面设有凸出的外环形卡槽，连接臂两端的内环形卡槽分别与前端盖和后端盖的外环形卡槽卡接后，由前固紧环和后固紧环固定在前法兰盘和后法兰盘的向对面。

特型螺母外部沿圆周方向均匀设置有-组锥形翼，每组锥形翼沿轴向方向布置1-3个，特型螺母的锥形翼上设有限位孔；与特型螺母锥形翼配合的托架为3-5个，托架外面设有矩形凹槽且沿轴向向后倾斜结构，凹槽内设置有沿轴向支撑配合的固块弹簧、固块，固块沿轴向方向的截面为凸形，凹槽凸起的外表面设有与固块径向限位配合的固块压条，托架前后端分别设有与固块弹簧、固块轴向限位配合的前挡块、后挡块，托架两个侧面分别设置托架导向条和螺母导向条，托架与固块之间设有限位机构。

限位机构是在托架中段径向设有阶梯孔，孔内安装有限位销、销弹簧、盖板，限位销的一端与固块上的销孔配合，另一端连接限位块，限位块与对应的特型螺母上的限位孔配合。

螺母导向条、托架导向条均与特型螺母锥形翼的斜面平行。

前端盖的前压板与前隔板之间还设有导向皮碗，前端盖的前端面上设有拉环，内部空腔还设置有卡环、前轴承，后端盖的尾端设置牵引臂，后端盖的内部空腔设置有后轴承、卡环，卡环与前轴承和后轴承构成轴向限位配合；丝杠安装在前轴承和后轴承上，丝杠的前端与驱动器的轴连接。

驱动器及其电源与控制系统安装在驱动器密封体内，通过驱动器固环固定在前端盖的内部空腔内。

后皮碗、前皮碗其形状包括碗形或平面型，其外圆直径大于管道的内径。

本实用新型采用沿管道圆周均布多个固块、通过驱动器驱动锥形翼使固块接近管壁、释放销释放固块、弹簧将固块与管壁密切接触，从而实现锁紧；前后驱动皮碗可对管道密封，同时也可通过拖动单独的密封单元进行密封；在作业完成后，驱动器反向旋转即可解锁，再通过介质将封堵锁紧装置移出管道；具有操作性简便、自动化高、可靠性高等特点，可大大减少对其他施工装备的要求，缩短施工时间，提高作业质量。

附图说明

图1为一种海底管道内封堵锁紧装置主视图；

图2为一种海底管道内封堵锁紧装置A向视图；

图3为一种海底管道内封堵锁紧装置B向视图；

图中：1、后皮碗，2、托架导向条，3、螺母导向条，4、丝杠，5、后端盖，6、后轴承，7、后压板，8、后隔板，9、后法兰盘，10、后固紧环，11、托架，12、特型螺母，13、后挡块，14、限位块，15、盖板，16、销弹簧，17、限位销，18、固块，19、固块压条，20、固块弹簧，21、前挡块前，22、前固紧环，23、前法兰盘，24、前轴承，25、卡环，26、驱动器固环，27、驱动器密封体，28、驱动器，29、前压板，30、前端盖，31、前隔板，32、连接臂，33、导向皮碗， 34、前皮碗，35、管道。

具体实施方式

现结合说明书附图1、附图2、附图3对本实用新型作进一步描述：

实施例1

一种海底管道内封堵锁紧装置，包括前皮碗总成、后皮碗总成和连接在前后皮碗总成之间的锁紧总成；其中，前皮碗总成包括前端盖30和设置在在前端盖30的外周边的前压板29、前隔板31、前皮碗34；后皮碗总成包括后端盖5和设置在后端盖5的外周边设置后皮碗1、后隔板8、后压板7；所述前端盖30和后端盖5相对面外周边上分别设有前法兰盘23和后法兰盘9，多个前皮碗34之间由前隔板31隔离并通过前压板29与前法兰盘23连接固定，同样多个后皮碗1由后隔板8隔离并通过后压板7与后法兰盘9固定。其中：

前端盖30和后端盖5向对面沿轴向设有内部空腔，相对端面通过连接臂32连接构成整体结构，连接臂32沿周向间隔开设数道轴向直槽；所述的锁紧总成包括驱动器28、丝杠4、特型螺母12、托架11和固块18，其中，驱动器28设置在前端盖30或后端盖5内部空腔内，丝杠4贯穿在连接臂32内部且与驱动器联动，特型螺母12是在螺纹套的外围带有数组锥形翼，特型螺母12的螺纹套套在连接臂32内且与丝杠4螺纹旋转配合，特型螺母12外部的数组锥形翼分别沿连接臂32轴向直槽伸出并与连接臂32轴向直槽滑动配合，数个托架11分别设置在特型螺母12外围且与特型螺母12的锥形翼斜面支撑滑动配合，数个固块18分别设置在托架11滑槽内且与托架11构成限位滑动配合，表面为弧面且设置齿牙结构。

上述实施例进一步包括：

所述连接臂32为3-5块断面呈扇形的条块组成，连接臂32两端分别设有内环形卡槽，前端盖30和后端盖5相对端面设有凸出的外环形卡槽，连接臂32两端的内环形卡槽分别与前端盖30和后端盖5的外环形卡槽卡接后，由前固紧环22和后固紧环10固定在前法兰盘23和后法兰盘9的向对面。

特型螺母12外部沿圆周方向均匀设置有3-5组锥形翼，每组锥形翼沿轴向方向布置1-3个，特型螺母12的锥形翼上设有限位孔；与特型螺母12锥形翼配合的托架11为3-5个，托架11外面设有矩形凹槽且沿轴向向后倾斜结构，凹槽内设置有沿轴向支撑配合的固块弹簧20、固块18，固块18沿轴向方向的截面为凸形，凹槽凸起的外表面设有与固块18径向限位配合的固块压条19，托架11前后端分别设有与固块弹簧20、固块18轴向限位配合的前挡块21、后挡块13，托架11两个侧面分别设置托架导向条2和螺母导向条3，托架11与固块18之间设有限位机构。

限位机构是在托架11中段径向设有阶梯孔，孔内安装有限位销17、销弹簧16、盖板15，限位销17的一端与固块18上的销孔配合，另一端连接限位块14，限位块14与对应的特型螺母12上的限位孔配合。

螺母导向条3、托架导向条2均与特型螺母12锥形翼的斜面平行。

前端盖30的前压板29与前隔板31之间还设有导向皮碗33，前端盖30的前端面上设有拉环，内部空腔还设置有卡环25、前轴承24，后端盖5的尾端设置牵引臂，后端盖5的内部空腔设置有后轴承6、卡环25，卡环25与前轴承24和后轴承6构成轴向限位配合；丝杠4安装在前轴承24和后轴承6上，丝杠4的前端与驱动器28的轴连接。

驱动器28及其电源与控制系统安装在驱动器密封体33内，通过驱动器固环26固定在前端盖30的内部空腔内。

后皮碗1、前皮碗34其形状包括碗形或平面型，其外圆直径大于管道35的内径。

实施例2

本实用新型的海底管道内封堵锁紧装置由后皮碗1、托架导向条2、螺母导向条3、丝杠4、后端盖5、后轴承6、后压板7、后隔板8、后法兰盘9、后固紧环10、托架11、特型螺母12、后挡块13、限位块14、盖板15、销弹簧16、限位销17、固块18、固块压条19、固块弹簧20、前挡块21、前固紧环22、前法兰盘23、前轴承24、卡环25、驱动器固环26、驱动器密封体27、驱动器28、前压板29、前端盖30、前隔板31、连接臂32、导向皮碗33、前皮碗34、管道35组成。其中：

前端盖30与后端盖5通过四个连接臂32连接；连接臂32两端设有凹槽呈对称结构，分别与前端盖30和后端盖5上的外圆面凹槽及端面配合，连接臂32两端的外圆面分别与前固紧环22、后固紧环10配合，四个连接臂32通过前固紧环22和后固紧环10沿圆周方向凸台间隔均布；前端盖30尾部外圆面上设置与连接臂32端部相配合的凹槽结构，前法兰盘23固定在前端盖30的后部，前法兰盘23的前面、在前端盖30的外圆面上依次布置有前皮碗34、前隔板31、导向皮碗33、前压板29，并通过螺栓固定在前法兰盘23上，前法兰盘23的后面设置前固紧环22，前端盖30的前端面上布置有拉环，内部空腔布置有驱动器28、卡环25、前轴承24，前端盖30的尾端端面与连接臂32配合；后端盖5的尾端端面上设置牵引臂，前部外圆面上设置与连接臂32端部相配合的凹槽结构，后法兰盘9固定在后端盖5的前部，后法兰盘9的后面、在后端盖5的外圆面上依次布置有后皮碗1、后隔板8、后压板7，并通过螺栓固定在后法兰盘9上，后法兰盘9的前面设置后固紧环10，后端盖5的内部空腔布置有后轴承6、卡环25，后端盖5的前端端面与连接臂32配合；丝杠4安装在前轴承24和后轴承6上，丝杠4的前端与驱动器28的轴连接；特型螺母12与丝杠配合，外部沿圆周方向均匀设置有四组凸块，每组凸块沿轴向方向布置两个，凸块两侧与连接臂32的侧面配合，外表面为斜形与托架11配合，凸块的两个侧面上设置托架导向条2，前面设有与限位块14配合的孔；托架11的内面与特型螺母12上的凸块配合，每个托架11对应于两个凸块，托架11外面设有矩形凹槽且沿轴向方向为斜形结构，凹槽内依次布置有固块弹簧20、固块18，凹槽凸起的外表面固定有固块压条19，托架11外面前后两端分别固定有前挡块21、后挡块13，托架11两个侧面分别设置托架导向条2并与螺母导向条3配合，托架11中部设有阶梯孔，孔内安装有限位销17、销弹簧16、盖板15；限位销17的两端分别与固块18上的销孔和限位块14配合，限位块14与对应于特型螺母12上的销孔配合；驱动器28及其电源与控制系统安装在驱动器密封体33内，通过驱动器固环26固定在前端盖30的腔内；固块18沿轴向方向的截面为凸形，前端面与固块弹簧20连接，内表面和两侧面与托架11上的凹槽配合，肩部表面与固块压条19配合，凸出部分的表面为弧面且设置齿牙结构，弧面直径与管道35的内径相同，弧面平行于管道35内表面。

进一步的：限位块14与特型螺母12上的孔相配合的一端为斜形，限位块14对应于托架11的表面与特型螺母12上的孔的同侧表面的距离大于限位销凸起于托架表面的高度。

进一步的：螺母导向条3、托架导向条2均平行于特型螺母12上的凸块的斜面。

进一步的：固块18在移动到后挡块13时，其外圆面与管道35内壁的距离小于后挡块13外表面与管道35内壁的距离。

进一步的：特型螺母12上的凸台的斜面高度大于后挡块13余管道34内壁间的距离。

进一步的：后皮碗1、前皮碗34其形状可为碗形也可为平面型，其外圆直径大于管道345的内径。

进一步的：固块弹簧20在伸到最大长度后，其推力大于固块18运动时的摩擦力。

进一步的：销弹簧16最小弹力大于限位销17、限位块14重量之和。

应用实例

一种海底管道内封堵锁紧装置的作用就是可在管道内运动到任意预定位置后锁紧锁紧到管壁上并封堵密封住管道内的介质。

具体作业过程为：

安装过程：将驱动器28及其驱动器密封体27通过驱动器固环26安装在前端盖29的腔内，再将卡环25、前轴承24依次安装到位；将卡环25、后轴承6安装到后端盖7的腔内；将特型螺母安装到丝杠4的中预定位置，再将丝杠4安装到前轴承24和后轴承6上，将四个连接臂32分别安装到前端盖29和后端盖7上，分别用前固紧环22和后固紧环10压紧，将螺母导向条3安装对位；将前挡块21、后挡块13安装到托架11上，将固块18及固块弹簧20安装到托架11凹槽内，将固块压条19固定，将限位块14安装到限位销17上，将限位销14、销弹簧16、盖板15安装到托架11上，并将限位销14插入到固块18的孔内；将托架11安装到特型螺母12上，将托架导向条2安装对位；将前皮碗34、前隔板31、导向皮碗33、前压板29安装到前端盖30上的前法兰盘23上，将后皮碗1、后盖板8、后压板7安装到后端盖5上的后法兰盘9上，即可完成装置的安装到工作。

锁紧密封作业过程：将装置投放到管道35内，前皮碗34、后皮碗1均与管道35形成密封，在管道35内部介质的驱动下运动，当即将运动到预定位置时，驱动器28驱动丝杠4旋转，使特型螺母12前移，托架11逐渐接近管道35的内壁，在限位块14插入到特型螺母上的销孔内后，固块18将被释放，在固块弹簧20的作用下，沿托架11凹槽斜面向后运动并压紧在管道35的管壁上，实现锁紧并密封。

解锁作业过程：待装置作业完成后，驱动器28驱动丝杠4反向旋转，特型螺母12带动托架11及固块18逐渐远离管道35 的管壁，装置将在管道35内部的介质驱动下实现回收。

前皮碗34、后皮碗1用于对管道35形成密封；固块弹簧20的作用是使所设置的所有固块18均能压紧管壁，从而克服管道35存在椭圆度及尺寸公差等问题实现均匀受力，避免管道35局部受力过大造成损伤或无法锁紧等现象；限位销17应用限制固块14的初始位置；销弹簧16用于保障限位销17在不受特型螺母12作用时能够插入到固块14的孔内，而起到限位作用。

装置在后端盖5上设置牵引臂可以带动其他作业装置或额外增加的管道密封装置。

本实用新型的海底管道内封堵锁紧装置，前端盖30、后端盖5通过四个连接臂32组成装置总体框架结构；驱动器28、丝杠4、特型螺母12、托架11、限位销17、固块18等组成装置的锁紧机构，通过驱动器28的驱动，使所有固块18均匀挤紧到管道35的管壁上，且推力越大，锁紧力越大，驱动器28反向驱动可实现解锁；固定在前端盖30上的前皮碗34及固定在后端盖5上的后皮碗1组合使用，实现装置在管道35内的介质驱动及对管道35进行密封；整套装置结构紧凑、锁紧可靠，具有很强的越障能力。

Claims (8)

1.一种海底管道内封堵锁紧装置，包括前皮碗总成、后皮碗总成和连接在前后皮碗总成之间的锁紧总成；其中，前皮碗总成包括前端盖（30）和设置在前端盖（30）的外周边的前压板（29）、前隔板（31）、前皮碗（34）；后皮碗总成包括后端盖（5）和设置在后端盖（5）的外周边设置后皮碗（1）、后隔板（8）、后压板（7）；所述前端盖（30）和后端盖（5）相对面外周边上分别设有前法兰盘（23）和后法兰盘（9），多个前皮碗（34）之间由前隔板（31）隔离并通过前压板（29）与前法兰盘（23）连接固定，同样多个后皮碗（1）由后隔板（8）隔离并通过后压板（7）与后法兰盘（9）固定；其特征在于，前端盖（30）和后端盖（5）向对面沿轴向设有内部空腔，相对端面通过连接臂（32）连接构成整体结构，连接臂（32）沿周向间隔开设数道轴向直槽；所述的锁紧总成包括驱动器（28）、丝杠（4）、特型螺母（12）、托架（11）和固块（18），其中，驱动器（28）设置在前端盖（30）或后端盖（5）内部空腔内，丝杠（4）贯穿在连接臂（32）内部且与驱动器联动，特型螺母（12）是在螺纹套的外围带有数组锥形翼，特型螺母（12）的螺纹套套在连接臂（32）内且与丝杠（4）螺纹旋转配合，特型螺母（12）外部的数组锥形翼分别沿连接臂（32）轴向直槽伸出并与连接臂（32）轴向直槽滑动配合，数个托架（11）分别设置在特型螺母（12）外围且与特型螺母（12）的锥形翼斜面支撑滑动配合，数个固块（18）分别设置在托架（11）滑槽内且与托架（11）构成限位滑动配合，表面为弧面且设置齿牙结构。

2.根据权利要求1所述的海底管道内封堵锁紧装置，其特征在于，所述连接臂（32）为3-5块断面呈扇形的条块组成，连接臂（32）两端分别设有内环形卡槽，前端盖（30）和后端盖（5）相对端面设有凸出的外环形卡槽，连接臂（32）两端的内环形卡槽分别与前端盖（30）和后端盖（5）的外环形卡槽卡接后，由前固紧环（22）和后固紧环（10）固定在前法兰盘（23）和后法兰盘（9）的向对面。

3.根据权利要求2所述的海底管道内封堵锁紧装置，其特征在于，特型螺母（12）外部沿圆周方向均匀设置有3-5组锥形翼，每组锥形翼沿轴向方向布置1-3个，特型螺母（12）的锥形翼上设有限位孔；与特型螺母（12）锥形翼配合的托架（11）为3-5个，托架（11）外面设有矩形凹槽且沿轴向向后倾斜结构，凹槽内设置有沿轴向支撑配合的固块弹簧（20）、固块（18），固块（18）沿轴向方向的截面为凸形，凹槽凸起的外表面设有与固块（18）径向限位配合的固块压条（19），托架（11）前后端分别设有与固块弹簧（20）、固块（18）轴向限位配合的前挡块（21）、后挡块（13），托架（11）两个侧面分别设置托架导向条（2）和螺母导向条（3），托架（11）与固块（18）之间设有限位机构。

4.根据权利要求3所述的海底管道内封堵锁紧装置，其特征在于，限位机构是在托架（11）中段径向设有阶梯孔，孔内安装有限位销（17）、销弹簧（16）、盖板（15），限位销（17）的一端与固块（18）上的销孔配合，另一端连接限位块（14），限位块（14）与对应的特型螺母（12）上的限位孔配合。

5.根据权利要求3所述的海底管道内封堵锁紧装置，其特征在于，螺母导向条（3）、托架导向条（2）均与特型螺母（12）锥形翼的斜面平行。

6.根据权利要求1-4任一所述的海底管道内封堵锁紧装置，其特征在于，前端盖（30）的前压板（29）与前隔板（31）之间还设有导向皮碗（33），前端盖（30）的前端面上设有拉环，内部空腔还设置有卡环（25）、前轴承（24），后端盖（5）的尾端设置牵引臂，后端盖（5）的内部空腔设置有后轴承（6）、卡环（25），卡环（25）与前轴承（24）和后轴承（6）构成轴向限位配合；丝杠（4）安装在前轴承（24）和后轴承（6）上，丝杠（4）的前端与驱动器（28）的轴连接。

7.根据权利要求6所述的海底管道内封堵锁紧装置，其特征在于，驱动器（28）及其电源与控制系统安装在驱动器密封体（27）内，通过驱动器固环（26）固定在前端盖（30）的内部空腔内。

8.根据权利要求7所述的海底管道内封堵锁紧装置，其特征在于，后皮碗（1）、前皮碗（34）其形状包括碗形或平面型，其外圆直径大于管道（35）的内径。

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