CN214446946U - Pe管道同步切换器 - Google Patents

Abstract

一种PE管道同步切换器，包括：外壳，垂直于PE管道的外表面安装；升降台，在外壳内沿PE管道表面的法线方向运动；多个开孔刀，可移动地安装在升降台上；封堵器，可拆卸地安装在升降台上，包括PE材料；加热丝，位于至少一个开孔刀和/或封堵器内，用于将封堵器与PE管道熔接在一起；同步器，用于检测当前的状态信息并向另一PE管道同步切换器发送，以便另一PE管道同步切换器根据状态信息而同步操作。该同步切换器不降压进行开孔工作，改变传统的停输、降压、放散、动用明火的作业方式，减少经济损失和对环境的不良影响，并可避开夜间作业，减少人力、物力的投入，提高工作效率、降低劳动强度和消耗，避免作业风险，提高安全性。

Description

PE管道同步切换器

技术领域

本实用新型涉及管道铺设领域，特别是涉及一种用于PE管道尤其是燃气用PE管道的同步切换器。

背景技术

随着高分子材料科学的不断发展，我国在管道领域发生了“以塑代钢”的革命，聚乙烯(PE)材质的管道由于其施工方便、工程造价比用钢管低(DN300)，不存在腐蚀泄漏问题，对输送物质污染小等优点，近年来在城市管网应用中被广泛应用，特别是输送燃气管网和自来水管网。

一般情况下，PE管道在改造或维抢修过程中，通常要先停输再作业，即便是不采取放空管道内天然气的作业方法，作业时也需将管内输送气体的压力降低到安全范围，采用阻气袋临时封堵后实施作业，以确保改造作业安全完成。不论是采取放空还是降低管道压力的作业方法，都会造成资源浪费和环境污染，还会影响下游用户的正常生产和生活。以呼和浩特为例，中燃城市燃气发展有限公司生产部目前拥有大量的PE管道，接点或管道改造等工作若每次降压运行，则既浪费时间也会带来未知问题。

因此，对于PE管道双封双堵技术的需求越来越迫切。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于克服以上技术问题，提高PE管道切换效率和安全性。

本实用新型提供了一种PE管道同步切换器，包括：

外壳，垂直于PE管道的外表面安装；

升降台，在外壳内沿PE管道表面的法线方向运动；

多个开孔刀，可移动地安装在升降台上；

封堵器，可拆卸地安装在升降台上，包括PE材料；

加热丝，位于至少一个开孔刀和/或封堵器内，用于将封堵器与PE管道熔接在一起；

同步器，用于检测当前的状态信息并向另一PE管道同步切换器发送，以便另一 PE管道同步切换器根据所述状态信息而同步操作。

其中，多个开孔刀等间距分布在圆形的旋转台的周缘上，且能够改变沿旋转台径向的位置，封堵器的安装位置在相邻两个开孔刀之间。

其中，升降台通过螺杆或汽缸与外壳连接。

其中，升降台的驱动由处理器配合传感器驱动电动机而操作，所述传感器是电容传感器，用于测量开孔刀与PE管道的相对位置。

其中，封堵器包括上方的第一部分和下方的第二部分，第一部分为平板状穿过升降台，第二部分的上部宽度小于下部宽度，第二部分包括平直的第一侧面、和包含曲面的第二侧面。

其中，外壳上设置清扫口，用于在开孔过程中吸出切割废料。

其中，所述状态信息包括以下的至少一个或其组合：升降台的当前位置、管道内气压和/或温度、开孔刀相对于管道内壁的位置、封堵器相对于管道内壁的位置。

其中，另一PE管道同步切换器根据所述状态信息以同样的幅度和/或频率、且不同的相位而同步操作。其中，不同的相位对应于预设的固定时间量，或者是根据状态信息实时计算的优化时间量。

其中，以无线或有线方式发送所述状态信息。

其中，封堵器的底面具有多个凹口或锥台以增大接触面积。

根据本实用新型实施例的同步管道切换器，实现不降压进行开孔工作，改变传统的停输、降压、放散、动用明火的作业方式，减少经济损失和对环境的不良影响，并可避开夜间作业，减少人力、物力的投入，提高工作效率、降低劳动强度和消耗，避免作业风险，提高安全性。

本实用新型所述目的，以及在此未列出的其他目的，在本申请独立权利要求的范围内得以满足。本实用新型的实施例限定在独立权利要求中，具体特征限定在其从属权利要求中。

附图说明

以下参照附图来详细说明本实用新型的技术方案，其中：

图1依照本实用新型实施例的管道同步切换的概念图；

图2显示了图1中所示管道切换器的局部放大图；

图3显示了图1中所示升降台的顶部平视图；以及

图4显示了图2中所示封堵器的放大图。

附图标记说明

1 旧管道

2 新管道

3 管道切换器

4 升降台

5 新管道切口

6 封堵器

7 同步器

8 清扫口

9 加热丝

10 旋转台

11 安装槽

12 开孔刀

13 封堵槽

14 锥台

15 凹口

具体实施方式

以下参照附图并结合示意性的实施例来详细说明本实用新型技术方案的特征及其技术效果，公开了能够提高切换效率和安全性的PE管道同步切换器。需要指出的是，类似的附图标记表示类似的结构，本申请中所用的术语“第一”、“第二”、“上”、“下”等等可用于修饰各种结构。这些修饰除非特别说明并非暗示所修饰结构的空间、次序或层级关系。

如图1所示，在管线不停止输送介质、不降低压力且保证管线正常运行的前提下，为了主要应用在燃气管线管网上接支线，更换阀门、管线以及管线的改造，适用于城市PE燃气管线的施工作业，优选实施例的管道切换器应用于旧管道与新管道的连接处，如图1中虚线框所示。通常，管线封堵部位附近的弯头较多，封堵部位的选取十分重要，因此管道切换器的安装位置应选在旧管道的直管段上。施工过程中，管道切换器先在旧管道上打孔切口，然后将封堵器(图1中阴影部分所示)塞入旧管道并与新管道接合在一起，从而在不断气或不降低气压的情况下实现PE管道切换。值得注意的是，在仅局部更换旧管道而重复利用了首尾两端的旧管道的情形中，需要将两处的管道切换器基本上或实质上同步操作，以减少逸出的燃气量，避免资源浪费，同时防止因为现场意外出现的明火导致次生灾难的发生。为此，需要将图1中所示两处管道切换器同步操作。

具体地，参照图2，示出了PE管道切换器的具体构成。管道切换器包括外壳或机架，通常由金属材料例如不锈钢制成，以增强支撑强度、避免偏移。虽然图2中示出管道切换器安装在旧管道的上方，但是实际施工过程中的定向不限于沿重力方向的上方，而是只要管道切换器的外壳与旧管道的表面垂直即可，也即可以安装在旧管道的下侧、左右两侧、或者旧管道圆周上其他角度。升降台通过螺杆或汽缸与外壳连接，能够在外壳所包裹的内部工作空间内沿旧管道表面法线方向移动，以便开孔刀和封堵器能够移入或移出旧管道。

特别地，为了使得多处管道切换器能够基本上同步操作，在每个PE管道切换器内或者上(不限于例如图中所示升降台上)设置了同步器，用于检测当前管道切换的状态，并向其他管道切换器发送状态信息，以便其他管道切换器能够根据当前管道切换器的状态信息而同步操作。在一个优选实施例中，状态信息包括升降台的当前位置、管道内气压和/或温度、开孔刀相对于管道内壁的位置、封堵器相对于管道内壁的位置的至少一个及组合。其他管道切换器接收到当前管道切换器的状态信息后，根据预设的延迟量或提前量而以同样的幅度/频率、不同的相位操作，延迟量或提前量可以是固定的时间量例如延后或提前1-10秒、优选2-5秒、最佳3秒，也可以是根据状态信息实时计算的优化时间量，例如根据压力变化、位置变化而实时调整。同步器虽然在图2中示出为采用天线的无线传送模式，但是实际上也可以是采用电缆 (未示出)的有线传送模式，且同步器内设置了用于检测上述状态信息的传感器(未示出)。

如图3所示，至少一个开孔刀可拆卸地、可移动地安装在升降台的外侧边缘，例如为两片、三片、四片、六片或更多，优选地等间距分布在圆形旋转台的外缘上。在优选实施例中，待开孔或切换的新管道公称直径Φ110---Φ200mm，管内介质温度 -10----40℃，介质压力小于0.4Mpa，开孔刀的底部可拆卸地与旋转台固定，例如通过螺栓或卡扣安装在旋转台上的安装槽内并可以更改在安装槽内的径向位置从而使得相对开孔刀的间距大于等于新管道直径，开孔刀的尖端或刀刃指向旧管道的中心内部。施工期间，由升降台驱动旋转台朝向旧管道半径方向运动，而旋转台带动开孔刀旋转切割PE管道直至深入旧管道内部。升降台、旋转台的驱动由处理器配合传感器而驱动电动机(未示出)操作。传感器例如是电容传感器(未示出)，用于测量开孔刀尖端附近空间的电容量变化，以便判断开孔刀尖端位置，例如刚切入外管壁、进入旧管道内部、刚接触内管壁等等，从而自动地控制切割开孔动作的开始和结束时间。开孔刀由硬质且导热的材料构成，包括金属例如锰钢，或者陶瓷例如SiC、AlN等。优选地，至少一片开孔刀的内部或表面装有加热丝，能够从升降台获取电力以加热周围的材质。

封堵器可拆卸地安装在升降台上(例如在开孔之前与开孔刀一起安装，或者开孔之后开孔刀升起之后再安装)，与开孔刀一起运动。封堵器的安装位置在旋转台的外侧周缘上，位于相邻两个开孔刀的安装槽之间。封堵器主要地由与管道相同或相近的材料制成，例如均为PE。在一个优选实施例中，封堵器的内核由中密度PE (MDPE)或高密度PE(HDPE)材料制成以便提高硬度，而外表面由低密度PE(LDPE)、超低密度PE(LLDPE)、茂金属LDPE、双峰LDPE、其他材料例如人造橡胶、多孔材料制成以便提高结合力。如图2所示，封堵器包括顶部的第一部分和下部的第二部分。第一部分为水平的片状结构，穿过图3所示的封堵槽而固定在升降台上一起运动。第二部分为上窄下宽的构造，包括垂直的第一侧面以朝向旧管道待封堵的一侧，以及曲面的第二侧面以朝向新管道待接通的一侧，第二部分的底面虽然图2中所示为平直但实际上跟随旧管道的内壁而是圆柱面。图2中虽然示出了第二部分的上部宽度窄于开孔刀，但是实际施工过程中可以依照待切换管道的直径、压力等参数而灵活调整。第二部分的第二侧面的曲率可以依照管道内压力而设置，例如为圆柱面、球面、椭球面等等，此外也可以是平面与曲面组合的多面体。图3中仅示出了四个安装槽和一个封堵槽，但是实际数目可以依照施工需求而不同地设定。

优选地，封堵器的第一部分和/或第二部分的下部具有第二加热丝(未示出)，与开孔刀的加热丝一起协作。施工过程中，由开孔刀切割出开孔之后或同时，封堵器深入旧管道内并抵接管道内壁，由加热丝和/或第二加热丝对封堵器施加热量。此时，开孔刀随着升降台而移出管道，仅留下封堵器，主要由PE材料制成的封堵器(特别是第二部分)与PE管道熔接在一起，从而完全堵塞旧管道，将输气通过封堵器的第二侧面而引向新管道、或者从新管道引入旧管道中。优选地，第一部分也一起被加热，开孔刀移出之后且PE材料完全冷却之前，第一部分一端搭接在管道外壁上而另一端与第二部分相连，以进一步增强结合力。由于封堵器与开孔刀一并安装在切换器上，无需打孔之后完全裸露切口以更换设备，也无需采用火焰加热烧熔PE管道，因此能够实现不降压、不停输气的作业方式，减少经济损失和对环境的不良影响，并可避开夜间作业，减少人力、物力的投入，提高工作效率、降低劳动强度和消耗，避免作业风险，提高安全性。

任选地，如图4所示，封堵器的第二部分的底表面上具有多个凹口或多个锥台，以增大封堵器与管道内壁之间的接触面积，增强结合强度。优选地，锥台由硬度或熔点低于封堵器主体的材料制成，例如为低密度PE(LDPE)、超低密度PE(LLDPE)、茂金属LDPE、双峰LDPE、其他材料例如人造橡胶、多孔材料，以便熔接过程中向周围流动扩散以填充可能的缝隙。优选地，沿管道延伸方向，凹口或锥台的尺寸逐渐增大，以与封堵器第二部分的第二侧面的曲率相配合，减小应力。

进一步优选地，如图2所示，管道切换器外壳上还设置了清扫口，用于在开孔过程中吸出切割废料，防止PE碎屑堵塞管道。

根据本实用新型实施例的管道同步切换器，实现不降压进行开孔工作，改变传统的停输、降压、放散、动用明火的作业方式，减少经济损失和对环境的不良影响，并可避开夜间作业，减少人力、物力的投入，提高工作效率、降低劳动强度和消耗，避免作业风险，提高安全性。

尽管已参照一个或多个示例性实施例说明本实用新型，本领域技术人员可以知晓无需脱离本实用新型范围而对系统结构做出各种合适的改变和等价方式。此外，由所公开的教导可做出许多可能适于特定情形或材料的修改而不脱离本实用新型范围。因此，本实用新型的目的不在于限定在作为用于实现本实用新型的最佳实施方式而公开的特定实施例，而所公开的系统结构及其制造方法将包括落入本实用新型范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种PE管道同步切换器，包括：

外壳，垂直于PE管道的外表面安装；

升降台，在外壳内沿PE管道表面的法线方向运动；

多个开孔刀，可移动地安装在升降台上；

封堵器，可拆卸地安装在升降台上；

加热丝，位于至少一个开孔刀和/或封堵器内，用于将封堵器与PE管道熔接在一起；

同步器，用于检测当前的状态信息并向另一PE管道同步切换器发送，以便另一PE管道同步切换器根据所述状态信息而同步操作。

2.根据权利要求1所述的PE管道同步切换器，其中，多个开孔刀等间距分布在圆形的旋转台的周缘上，且能够改变沿旋转台径向的位置，封堵器的安装位置在相邻两个开孔刀之间。

3.根据权利要求1所述的PE管道同步切换器，其中，升降台通过螺杆或汽缸与外壳连接。

4.根据权利要求1所述的PE管道同步切换器，其中，升降台的驱动由处理器配合传感器驱动电动机而操作，所述传感器是电容传感器，用于测量开孔刀与PE管道的相对位置。

5.根据权利要求1所述的PE管道同步切换器，其中，封堵器包括上方的第一部分和下方的第二部分，第一部分为平板状穿过升降台，第二部分的上部宽度小于下部宽度，第二部分包括平直的第一侧面、和包含曲面的第二侧面。

6.根据权利要求1所述的PE管道同步切换器，其中，外壳上设置清扫口，用于在开孔过程中吸出切割废料。

7.根据权利要求1所述的PE管道同步切换器，其中，所述状态信息包括以下的至少一个或其组合：升降台的当前位置、管道内气压和/或温度、开孔刀相对于管道内壁的位置、封堵器相对于管道内壁的位置。

8.根据权利要求1所述的PE管道同步切换器，其中，另一PE管道同步切换器根据所述状态信息以同样的幅度和/或频率且不同的相位而同步操作。

9.根据权利要求8所述的PE管道同步切换器，其中，不同的相位对应于预设的固定时间量，或者是根据状态信息实时计算的优化时间量。

10.根据权利要求1所述的PE管道同步切换器，其中，以无线或有线方式发送所述状态信息。

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