管道內(nèi)封堵器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種管道內(nèi)封堵器，包括中心管，該中心管一端端部設有引導錐體，另一端端部設有液動閘板閥；該中心管管體上由液動閘板閥端向引導錐體端依次設有連接法蘭、第一吊耳、法蘭連接盤、液壓缸、執(zhí)行套筒、平鍵、第二吊耳、解封環(huán)、錨定裝置、剪斷半環(huán)、密封裝置、抗剪半環(huán)、引導錐體；該第一吊耳和第二吊耳分別與輔助機構相連接；能夠用于大直徑管道的封堵，其結構設計合理，操作簡便，能保證封堵的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】管道內(nèi)封堵器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水下管道封堵設備，尤其涉及一種用于陸地和海洋輸油管道封堵的管道內(nèi)封堵器。

【背景技術】
[0002]海洋石油在整個石油產(chǎn)業(yè)中占有非常重要的地位，隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展，海底管道越來越多。海底管道是一種高效、經(jīng)濟、可靠的海洋油氣輸送方式，是海上油氣資源開發(fā)的生命線。海底管道系統(tǒng)包括海底輸油氣管道、立管、管道附件以及與其相連的海底裝置等用于輸送石油或天然氣的鋼制管道系統(tǒng)工程設施的所有組成部分。雖然隨著海洋資源勘采技術的不斷發(fā)展，海底結構物的設計、施工方法不斷改進，防護措施不斷提高，但由于海洋環(huán)境的高度復雜性以及許多不確定因素的客觀存在，海底管道的損傷和破壞是難以避免的。
[0003]2010年4月20日，英國石油公司在美國墨西哥灣租用的“深水地平線”鉆井平臺爆炸并起火，而后沉入海底，導致大量原油泄漏。墨西哥灣漏油事件給美國經(jīng)濟造成了很大損失，對墨西哥灣及海岸生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。
[0004]海底管線的損傷如不及時處理和維修，便可能造成重大損失和事故。這不僅影響海上油氣田的正常生產(chǎn)、安全進行，給企業(yè)和國家?guī)斫?jīng)濟損失，更嚴重的是可能造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞，釀成重大的生產(chǎn)事故。因此，當海底油氣管線發(fā)生損壞事故后，需要立即采取合理的方法進行維修。
[0005]為了海洋石油工程順利的發(fā)展，對破損的海底管道進行修復，對突發(fā)的海底管道的破裂進行快速的封堵，本發(fā)明創(chuàng)作人設計了管道內(nèi)封堵器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于設計一種管道內(nèi)封堵器，能夠用于大直徑管道的封堵，其結構設計合理，操作簡便，能保證封堵的穩(wěn)定性和可靠性。
[0007]本發(fā)明的具體技術方案是:
[0008]本發(fā)明管道內(nèi)封堵器，其特征在于:包括中心管，該中心管一端端部設有引導錐體，另一端端部設有液動閘板閥；該中心管管體上由液動閘板閥端向引導錐體端依次設有連接法蘭、第一吊耳、法蘭連接盤、液壓缸、執(zhí)行套筒、平鍵、第二吊耳、解封環(huán)、錨定裝置、剪斷半環(huán)、密封裝置、抗剪半環(huán)、引導錐體；該第一吊耳和第二吊耳分別與輔助機構相連接。
[0009]前述的管道內(nèi)封堵器，其中，
[0010]所述中心管為中空管體，該中心管靠近設置引導錐體端的管壁上設有一個徑向開設的環(huán)槽，該環(huán)槽內(nèi)放置抗剪半環(huán)；中心管側壁設有與執(zhí)行套筒內(nèi)壁開鍵槽相互配合的鍵槽，該鍵槽與執(zhí)行套筒內(nèi)壁開鍵槽供放置平鍵以限制執(zhí)行套筒的周向運動；
[0011]所述引導錐體是中空圓臺形體，該中空圓臺形體的外壁呈錐面，錐面斜度為30±5°，中空圓臺形體的長度為145±10mm，引導錐體套設在中心管一端外壁上，且引導錐體小端面與中心管該端端部平齊，使引導錐體的內(nèi)壁卡置在抗剪半環(huán)上，且借助4個周向均勻分布的銷釘使引導錐體固定在中心管外壁上，以限制引導錐體的周向和軸向運動；
[0012]所述液動閘板閥I是購置美國CAMERRON公司的Tailrod Hydraulic Gate Valves的產(chǎn)品，該液動閘板閥一端法蘭通過螺栓螺母組與焊接在中心管上的法蘭連接，液動閘板閥另一端法蘭通過螺栓螺母組與轉(zhuǎn)接裝置連接；
[0013]所述第一吊耳下端焊接在中心管管壁外側，且第一吊耳的上部設有一個縱向斷面呈U字型的軌道；該第一吊耳與輔助機架直線軌道滑動連接，供中心管運動以完成封堵器的錨定和密封；
[0014]所述液壓缸為四個，該四個液壓缸沿中心管管壁周向均勻分布，中心管靠近第一吊耳的管壁上套設焊接一個法蘭連接盤，四個液壓缸尾端分別借助螺栓與該法蘭連接盤連接固定，四個液壓缸活塞桿分別螺接一個耳環(huán)，四個耳環(huán)的環(huán)部借助銷軸與周向均勻焊接在執(zhí)行套筒平面端端面的鉸接叉連接；第二吊耳焊接在執(zhí)行套筒筒壁外側，且第二吊耳的設置位置與第一吊耳的設置位置處于同一軸線；
[0015]所述執(zhí)行套筒內(nèi)徑等于中心管的外徑，該執(zhí)行套筒大端是環(huán)狀平面，中部為中空柱形體，小端是由八個相同的等腰梯形平面板體從斜邊兩側沿軸向依次相互排列連接構成的中空錐形體，該中空錐體傾斜度為6.5度，該傾斜度與八面錐體斜度方向相反；執(zhí)行套筒中部內(nèi)壁面設有開鍵槽，該開鍵槽與中心管管壁設置的開槽相互配合供裝配平鍵，以限制執(zhí)行套筒的周向運動并保證第二吊耳和第二吊耳的中心面位于同一軸線上；
[0016]所述錨定裝置包括解封環(huán)、限位板、外脹塊、錨定塊、擋塊、八面錐體、T型鍵、定位螺釘以及螺釘；該八面錐體是由八個相同的等腰梯形平面板體從斜邊兩側沿軸向依次相互排列連接構成的中空錐形體，該中空錐體傾斜度為6.5度；該八個相同板體外側面分別借助螺釘固定一個T型鍵，該T型鍵的縱斷面呈T字形；外脹塊為上端具有6.5度傾斜度的長方形體，其底面沿長度方向設有一個燕尾槽，上表面為圓弧面，該圓弧面的弧心角為45度；該圓弧面上沿寬度方向等距設有三列燕尾槽，每個燕尾槽位于外脹塊低端的一端分別放置一個擋塊，三個燕尾槽另一端端部與固定在外脹塊上的限位板抵頂，限制放置在燕尾槽內(nèi)的錨定塊軸向移動，保證錨定可靠性；外脹塊底部設有燕尾槽斷面為T字形，該燕尾槽與固定在八面錐體上的T型鍵扣接，當八面錐體運動時，八個外脹塊分別沿著八面錐體上的八個T型鍵進行軌道式運動；限位板是弧心角與外脹塊圓弧面弧心角相應弧形板(如圖5)，該弧形板兩端設置對應的螺孔供螺釘穿設而使限位板與外脹塊固定:錨定塊是上端橫截面為環(huán)形而下端縱向截面為與燕尾槽形狀相應的等腰梯形塊體，該上端環(huán)形體上設有齒牙，該錨定塊113依次排列放置在外脹塊上表面設置的燕尾槽內(nèi)；本發(fā)明實施例中每個燕尾槽中放置五個錨定塊，這樣能滿足錨定時的受力要求；該外脹塊設置限位板端的端面設有螺孔，執(zhí)行套筒中空錐形體的八塊等腰梯形平面板體外側分別設有軸向開設的凹槽(如圖3)，定位螺釘螺紋端與螺孔配合，另一端位于凹槽內(nèi)，使外脹塊沿T型鍵運動的同時也沿著執(zhí)行套筒中空錐形體斜面移動，并限制外脹塊的周向運動；錨定時借助錨定塊上端環(huán)形體齒牙嵌入管道內(nèi)壁，達到錨定的目的；所述解封環(huán)是環(huán)壁斷面呈凸臺形狀的環(huán)體，該解封環(huán)套設在中心管設置的八面錐體小端處位置；解封時，開啟液動閘板閥，驅(qū)動液壓缸活塞桿推動中心管運動進而推動錨定裝置與待封堵管道脫離實現(xiàn)解封；工作時，解封環(huán)先推動八面錐體向活塞桿前進的方向運動，八面錐體上的T型鍵推動外脹塊沿徑向向與八面錐體移動方向相反的方向移動，帶動錨定塊環(huán)形體上的齒牙與管道內(nèi)壁分開進行解封，使深水管道內(nèi)封堵可反復使用；
[0017]所述密封裝置包括剪斷半環(huán)、加強筋、第一阻擋環(huán)、主膠筒、支撐環(huán)、第二阻擋環(huán)以及輔助膠筒；該加強筋嵌套在輔助膠筒內(nèi)壁上而作為輔助膠筒的骨架；加強筋和輔助膠筒配合，起防止肩突和輔助密封作用；主膠筒軸向受壓時，借助其拱形結構發(fā)生較大幅度徑向形變與管壁接觸形成密封，主膠筒筒壁中部沿周向均勻排列設有四個排油孔，有效防止主膠筒變形過程中包裹殘余油液而形成虛密封的問題；支撐環(huán)為橫截面呈凸字形的金屬環(huán)，其套設在中心管外壁上且位于主膠筒中部內(nèi)壁的位置而帶動主膠筒沿中心管軸向移動，主膠筒變形過程中支撐環(huán)始終處在其內(nèi)側中間位置，支撐環(huán)橫截面呈凸字形的結構使主膠筒中部凸起量大于兩端的凸起量，形成有效密封，支撐環(huán)環(huán)壁上設有儲油槽供儲存由排油孔導入的殘余油液；主膠筒軸向套設在中心管設置的第一阻擋環(huán)和第二阻擋環(huán)之間的管壁上，兩個輔助膠筒分別環(huán)繞在主膠筒的兩端外側且分別與第一阻擋環(huán)和第二阻擋環(huán)相接；輔助膠筒對主膠筒起防突作用，在主膠筒徑向膨脹時保護其兩端部，第一阻擋環(huán)套設在中心管設置外脹塊和主膠筒之間的管壁上，第二阻擋環(huán)套設在中心管設置主膠筒和引導錐體之間的管壁上；第一阻擋環(huán)和第二阻擋環(huán)可使主膠筒受力均勻；剪斷半環(huán)是兩個相互對應的半圓形環(huán)體，該兩個半圓形環(huán)體對稱套設中心管設置八面錐體和第一阻擋環(huán)之間的凹槽內(nèi)；剪斷半環(huán)剪斷后，主膠筒受壓縮與待封堵管道接觸產(chǎn)生接觸應力，當接觸應力大于待封堵管道內(nèi)流體介質(zhì)的壓力時主膠筒達到密封，剪斷半環(huán)是在預錨定完成后在液壓缸提供的動力下完成剪斷，這樣可以預防錨定裝置還沒預錨定住后主膠筒就先與待封堵度管道的內(nèi)壁接觸，因為主膠筒的材質(zhì)是橡膠的，設置剪斷半環(huán)就是防止主膠筒與待封堵管道接觸后在較大的軸向位移下?lián)p傷主膠筒外表面影響密封效果。
[0018]前述的管道內(nèi)封堵器，其中，所述抗剪半環(huán)為兩個半圓形環(huán)體，該兩個半圓形環(huán)體對稱放置在引導錐體端管壁上設有的徑向開設的環(huán)槽內(nèi)。
[0019]前述的管道內(nèi)封堵器，其中，所述中心管為0236x25mm、長度為2100mm的中空管體。
[0020]本發(fā)明管道內(nèi)封堵器的有益效果是:其是一種內(nèi)脹式封堵裝置，封堵壓力較大，能保證封堵作業(yè)的穩(wěn)定性和可靠性，同時可保證其在深水環(huán)境下的穩(wěn)定安裝、鎖緊、密封與解封，可反復使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明管道內(nèi)封堵器整體結構部分剖視圖。
[0022]圖2為本發(fā)明管道內(nèi)封堵器局部結構放大示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明深水管道內(nèi)封堵器外脹塊結構示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明深水管道內(nèi)封堵器整體結構示意圖。
[0025]圖5為本發(fā)明深水管道內(nèi)封堵器密封與錨定裝置剖切示意圖。
[0026]圖中主要標號說明:
[0027]I液動閘板閥、2連接法蘭、3第一吊耳、4中心管、5法蘭連接盤、6液壓缸、7執(zhí)行套筒、8平鍵、9第二吊耳、10解封環(huán)、11錨定裝置、12剪斷半環(huán)、13密封裝置、14抗剪半環(huán)、15引導錐體、16待封堵管道、17銷軸、18定位螺釘、19銷釘、20銷釘、21銷釘、61活塞桿、62耳環(huán)、71鍵槽、72梯形端面、73鉸接叉、74凹槽、111限位板、112外脹塊、113錨定塊、114擋塊、115八面錐體、116T型鍵、131加強筋、132第一阻擋環(huán)、133主膠筒、134支撐環(huán)、135第二阻擋環(huán)、136輔助膠筒、1121螺孔、1122燕尾槽。

【具體實施方式】
[0028]如圖1至圖5所示，本發(fā)明管道內(nèi)封堵器，其包括中心管4，該中心管4 一端端部設有引導錐體15，另一端端部設有液動閘板閥I ;該中心管4管體上由液動閘板閥I端向引導錐體15端依次設有連接法蘭2、第一吊耳3、法蘭連接盤5、液壓缸6、執(zhí)行套筒7、平鍵8、第二吊耳9、解封環(huán)10、錨定裝置11、剪斷半環(huán)12、密封裝置13、抗剪半環(huán)14、引導錐體15 ;該第一吊耳3和第二吊耳9分別與輔助機構相連接。
[0029]如圖1至圖5所示，本發(fā)明管道內(nèi)封堵器，其中，
[0030]所述中心管4為中空管體，該中心管靠近設置引導錐體15端的管壁上設有一個徑向開設的環(huán)槽，該環(huán)槽內(nèi)放置抗剪半環(huán)14 ;中心管4側壁設有與執(zhí)行套筒7內(nèi)壁開鍵槽相互配合的鍵槽，該鍵槽與執(zhí)行套筒7內(nèi)壁開鍵槽供放置平鍵8以限制執(zhí)行套筒7的周向運動；
[0031]所述引導錐體15是中空圓臺形體，該中空圓臺形體的外壁呈錐面，錐面斜度為30±5°，中空圓臺形體的長度為145±10mm，引導錐體15套設在中心管4一端外壁上，且引導錐體15小端面與中心管該端端部平齊，使引導錐體15的內(nèi)壁卡置在抗剪半環(huán)14上，且借助4個周向均勻分布的銷釘21使引導錐體15固定在中心管4外壁上，以限制引導錐體15的周向和軸向運動；
[0032]所述液動閘板閥I是購置美國CAMERRON公司的Tailrod Hydraulic Gate Valves的產(chǎn)品，該液動閘板閥I一端法蘭通過螺栓螺母組與焊接在中心管4上的法蘭2連接，液動閘板閥I另一端法蘭通過螺栓螺母組與轉(zhuǎn)接裝置連接；
[0033]所述第一吊耳3下端焊接在中心管4管壁外側，且第一吊耳3的上部設有一個縱向斷面呈U字型的軌道；該第一吊耳3與輔助機架直線軌道滑動連接，供中心管運動以完成封堵器的錨定和密封；
[0034]所述液壓缸6為四個，該四個液壓缸沿中心管管壁周向均勻分布，中心管4靠近第一吊耳3的管壁上套設焊接一個法蘭連接盤5，四個液壓缸尾端分別借助螺栓與該法蘭連接盤5連接固定，四個液壓缸活塞桿61分別螺接一個耳環(huán)62，四個耳環(huán)的環(huán)部借助銷軸17與周向均勻焊接在執(zhí)行套筒7平面端端面的鉸接叉73連接；第二吊耳9焊接在執(zhí)行套筒7筒壁外側，且第二吊耳9的設置位置與第一吊耳3的設置位置處于同一軸線；
[0035]所述執(zhí)行套筒7內(nèi)徑等于中心管4的外徑，該執(zhí)行套筒7大端是環(huán)狀平面，中部為中空柱形體，小端是由八個相同的等腰梯形平面板體從斜邊兩側沿軸向依次相互排列連接構成的中空錐形體，該中空錐體傾斜度為6.5度，該傾斜度與八面錐體斜度方向相反；執(zhí)行套筒7中部內(nèi)壁面設有開鍵槽71，該開鍵槽71與中心管4管壁設置的開槽相互配合供裝配平鍵8，以限制執(zhí)行套筒7的周向運動并保證第二吊耳3和第二吊耳9的中心面位于同一軸線上；
[0036]所述錨定裝置11包括解封環(huán)10、限位板111、外脹塊112、錨定塊113、擋塊114、八面錐體115、T型鍵116、定位螺釘18以及螺釘19 ;該八面錐體115是由八個相同的等腰梯形平面板體從斜邊兩側沿軸向依次相互排列連接構成的中空錐形體，該中空錐體傾斜度為6.5度；該八個相同板體外側面分別借助螺釘19固定一個T型鍵116，該T型鍵116的縱斷面呈T字形；外脹塊112為上端具有6.5度傾斜度的長方形體，其底面沿長度方向設有一個燕尾槽1122，上表面為圓弧面，該圓弧面的弧心角為45度；該圓弧面上沿寬度方向等距設有三列燕尾槽，每個燕尾槽位于外脹塊112低端的一端分別放置一個擋塊114，三個燕尾槽另一端端部與固定在外脹塊112上的限位板111抵頂，限制放置在燕尾槽內(nèi)的錨定塊113軸向移動，保證錨定可靠性；外脹塊112底部設有燕尾槽1122斷面為T字形，該燕尾槽1122與固定在八面錐體115上的T型鍵116扣接，當八面錐體115運動時，八個外脹塊112分別沿著八面錐體115上的八個T型鍵116進行軌道式運動；限位板111是弧心角與外脹塊圓弧面弧心角相應弧形板(如圖5)，該弧形板兩端設置對應的螺孔1111供螺釘穿設而使限位板與外脹塊112固定:錨定塊113是上端橫截面為環(huán)形而下端縱向截面為與燕尾槽形狀相應的等腰梯形塊體，該上端環(huán)形體上設有齒牙，該錨定塊113依次排列放置在外脹塊上表面設置的燕尾槽內(nèi)；本發(fā)明實施例中每個燕尾槽中放置5個錨定塊113，這樣能滿足錨定時的受力要求；外脹塊112設置限位板端的端面設有螺孔1111，執(zhí)行套筒7中空錐形體的八塊等腰梯形平面板體72外側分別設有軸向開設的凹槽74(如圖3)，定位螺釘18螺紋端與螺孔1111配合，另一端位于凹槽74內(nèi)，使外脹塊112沿T型鍵116運動的同時也沿著執(zhí)行套筒7中空錐形體斜面72移動，并限制外脹塊的周向運動；錨定時借助錨定塊113上端環(huán)形體齒牙嵌入管道16內(nèi)壁，達到錨定的目的；所述解封環(huán)10是環(huán)壁斷面呈凸臺形狀的環(huán)體，該解封環(huán)10套設在中心管4設置的八面錐體115小端處位置；解封時，開啟液動閘板閥1，驅(qū)動液壓缸6活塞桿推動中心管4運動進而推動錨定裝置與待封堵管道脫離實現(xiàn)解封；工作時，解封環(huán)10先推動八面錐體115向活塞桿前進的方向運動，八面錐體115上的T型鍵116推動外脹塊112沿徑向向與八面錐體115移動方向相反的方向移動，帶動錨定塊113環(huán)形體上的齒牙與管道內(nèi)壁分開進行解封，使深水管道內(nèi)封堵可反復使用；
[0037]所述密封裝置13包括剪斷半環(huán)12、加強筋131、第一阻擋環(huán)132、主膠筒133、支撐環(huán)134、第二阻擋環(huán)135以及輔助膠筒136 ;該加強筋131嵌套在輔助膠筒136內(nèi)壁上而作為輔助膠筒136的骨架；加強筋131和輔助膠筒136配合，起防止肩突和輔助密封作用；主膠筒133軸向受壓時，借助其拱形結構發(fā)生較大幅度徑向形變與管壁接觸形成密封，主膠筒133筒壁中部沿周向均勻排列設有四個排油孔，有效防止主膠筒變形過程中包裹殘余油液而形成虛密封的問題；支撐環(huán)134為橫截面呈凸字形的金屬環(huán)，其套設在中心管4外壁上且位于主膠筒133中部內(nèi)壁的位置而帶動主膠筒沿中心管4軸向移動，主膠筒133變形過程中支撐環(huán)始終處在其內(nèi)側中間位置，支撐環(huán)134橫截面呈凸字形的結構使主膠筒133中部凸起量大于兩端的凸起量，形成有效密封，支撐環(huán)環(huán)壁上設有儲油槽供儲存由排油孔導入的殘余油液；主膠筒133軸向套設在中心管設置的第一阻擋環(huán)132和第二阻擋環(huán)135之間的管壁上，兩個輔助膠筒136分別環(huán)繞在主膠筒134的兩端外側且分別與第一阻擋環(huán)132和第二阻擋環(huán)135相接；輔助膠筒136對主膠筒134起防突作用，在主膠筒134徑向膨脹時保護其兩端部，第一阻擋環(huán)132套設在中心管設置外脹塊112和主膠筒133之間的管壁上，第二阻擋環(huán)135套設在中心管設置主膠筒133和引導錐體15之間的管壁上；第一阻擋環(huán)132和第二阻擋環(huán)135可使主膠筒受力均勻；剪斷半環(huán)12是兩個相互對應的半圓形環(huán)體，該兩個半圓形環(huán)體對稱套設中心管4設置八面錐體135和第一阻擋環(huán)132之間的凹槽內(nèi)；剪斷半環(huán)12剪斷后，主膠筒133受壓縮與待封堵管道接觸產(chǎn)生接觸應力，當接觸應力大于待封堵管道內(nèi)流體介質(zhì)的壓力時主膠筒達到密封，剪斷半環(huán)12是在預錨定完成后在液壓缸提供的動力下完成剪斷，這樣可以預防錨定裝置11還沒預錨定住后主膠筒133就先與待封堵度管道16的內(nèi)壁接觸，因為主膠筒133的材質(zhì)是橡膠的，設置剪斷半環(huán)12就是防止主膠筒133與待封堵管道16接觸后在較大的的軸向位移下?lián)p傷主膠筒133外表面影響密封效果。
[0038]所述抗剪半環(huán)14為兩個半圓形環(huán)體，該兩個半圓形環(huán)體對稱放置在引導錐體15端管壁上設有的徑向開設的環(huán)槽內(nèi)。
[0039]所述中心管4為0236X25mm、長度為2100mm的中空管體。
[0040]本發(fā)明管道內(nèi)封堵器的使用:
[0041]①輔助機架固定在封堵官道上。
[0042]②輔助機架固定完畢后(閘板閥開啟)，利用輔助機架上液壓缸把封堵器送入待封堵管道。
[0043]③封堵器送入待封堵管道后，驅(qū)動液壓缸無桿腔進油，推動中心管左移(錨定過程)進而抗剪半環(huán)推動錨定裝置和密封裝置左移，八面錐體左移推動外脹塊沿著T型鍵徑向運動帶動錨定細牙嵌入管道內(nèi)壁，達到預錨定的目的。
[0044]④預錨定完成后，剪斷半環(huán)剪斷，抗剪半環(huán)推動右阻擋環(huán)，主膠筒自由變形，密封裝置預密封。
[0045]⑤預密封完成后關閉液動閘板閥，八面錐體在管道內(nèi)壓的作用下繼續(xù)左移，錨定塊的細牙進一步嵌入管道內(nèi)壁，達到最終錨定，密封裝置中的主膠筒受迫變形，輔助膠筒沿著加強筋轉(zhuǎn)動輔助密封盒防止主膠筒突出。
[0046]⑥錨定和密封完成后，關閉閘板閥，把輸出裝置與閘板閥左端的法蘭聯(lián)接。
[0047]⑦連接完畢，打開閘板閥把油氣通過輸送裝置輸送到油輪上。
[0048]⑧解封時，液壓缸有桿腔進油，推動中心管右移進而帶動解封環(huán)推動八面錐體右移(解封過程)使錨定裝置中的錨定塊的環(huán)形牙與待封堵管道的內(nèi)壁分離達到解封。
[0049]本發(fā)明管道內(nèi)封堵器是一種內(nèi)脹式封堵裝置，其工作原理:液動閘板閥I兩端分別設有法蘭，這樣當封堵器封堵破損的輸油氣管道時，通過液動閘板閥能快速的把油氣輸送到油氣儲存裝置，驅(qū)動液壓缸是給預錨定和自由變形工作階段提供動力。
[0050]錨定裝置的八面錐體115具有一定傾斜度，八面錐體115能把很小的軸向力在斜面的作用下產(chǎn)生很大的徑向力，這樣更有利于錨定塊的齒牙嵌入管道內(nèi)壁；另外，八面錐體受力比較均勻，可以防止單面受力過大而將八面錐體壓壞，該八面錐體上設置的T型鍵在錨定時可作為外脹塊的軌道，解封時T型鍵可拉動外脹塊，進而拉動錨定塊的齒牙與管道內(nèi)壁分離，外脹塊上的定位螺釘在錨定和解封時可沿著執(zhí)行套筒的開健槽徑向運動，防止外脹塊的周向轉(zhuǎn)動。
[0051]密封裝置的主膠筒采用防突結構，使其在軸向的長度比較大，這樣在軸向壓縮量大在徑向方向能產(chǎn)生更大的變形，若帶有防突結構的主膠筒被壓潰，可使膠筒和管道內(nèi)壁產(chǎn)生更大的接觸應力，有利于管道的密封；中心管設置在八面錐體和第一阻擋環(huán)之間的凹槽內(nèi)設有剪斷半環(huán)，該剪斷半環(huán)的作用是把預錨定過程和初始密封過程分開，防止封堵器在工作過程中主膠筒先與待封堵管到內(nèi)壁接觸而在較大的軸向位移下造成主膠筒的外表面損傷進而影響密封裝置的密封效果；抗剪半環(huán)的作用是在封堵器錨定過程中，液壓缸帶動中心管運動，同時嵌入在中心管凹槽上的抗剪半環(huán)壓縮密封裝置，進而推動八面錐體一起運動完成錨定；在閘板閥關閉時，管內(nèi)流體壓力通過引導錐體傳遞到抗剪半環(huán)，抗剪半環(huán)壓縮密封裝置完成密封，同時防止流體介質(zhì)對引導錐體的壓力過大時使銷釘剪斷而導致引導錐體從封堵器上脫落。
[0052]為了使該封堵器能夠在水下作業(yè)，因此需要其具有錨定和密封的穩(wěn)定性和可靠性，更要具有防腐功效，所以對除了剪斷半環(huán)12和錨定塊113的所有零部件進行表面處理，以避免海水對這些部件的腐蝕。
[0053]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種管道內(nèi)封堵器，其特征在于:包括中心管，該中心管一端端部設有引導錐體，另一端端部設有液動閘板閥；該中心管管體上由液動閘板閥端向引導錐體端依次設有連接法蘭、第一吊耳、法蘭連接盤、液壓缸、執(zhí)行套筒、平鍵、第二吊耳、解封環(huán)、錨定裝置、剪斷半環(huán)、密封裝置、抗剪半環(huán)、引導錐體；該第一吊耳和第二吊耳分別與輔助機構相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的管道內(nèi)封堵器，其特征在于， 所述中心管為中空管體，該中心管靠近設置引導錐體端的管壁上設有一個徑向開設的環(huán)槽，該環(huán)槽內(nèi)放置抗剪半環(huán)；中心管側壁設有與執(zhí)行套筒內(nèi)壁開鍵槽相互配合的鍵槽，該鍵槽與執(zhí)行套筒內(nèi)壁開鍵槽供放置平鍵以限制執(zhí)行套筒的周向運動； 所述引導錐體是中空圓臺形體，該中空圓臺形體的外壁呈錐面，錐面斜度為30±5°，中空圓臺形體的長度為145± 10mm，引導錐體套設在中心管一端外壁上，且引導錐體小端面與中心管該端端部平齊，使引導錐體的內(nèi)壁卡置在抗剪半環(huán)上，且借助四個周向均勻分布的銷釘使引導錐體固定在中心管外壁上，以限制引導錐體的周向和軸向運動； 所述液動閘板閥是購置美國CAMERRON公司的Tailrod Hydraulic Gate Valves的產(chǎn)品，該液動閘板閥一端法蘭通過螺栓螺母組與焊接在中心管上的法蘭連接，液動閘板閥另一端法蘭通過螺栓螺母組與轉(zhuǎn)接裝置連接； 所述第一吊耳下端焊接在中心管管壁外側，且第一吊耳的上部設有一個縱向斷面呈U字型的軌道；該第一吊耳與輔助機架直線軌道滑動連接，供中心管運動以完成封堵器的錨定和密封； 所述液壓缸為四個，該四個液壓缸沿中心管管壁周向均勻分布，中心管靠近第一吊耳的管壁上套設焊接一個法蘭連接盤，四個液壓缸尾端分別借助螺栓與該法蘭連接盤連接固定，四個液壓缸活塞桿分別螺接一個耳環(huán)，四個耳環(huán)的環(huán)部借助銷軸與周向均勻焊接在執(zhí)行套筒平面端端面的鉸接叉連接；第二吊耳焊接在執(zhí)行套筒筒壁外側，且第二吊耳的設置位置與第一吊耳的設置位置處于同一軸線； 所述執(zhí)行套筒內(nèi)徑等于中心管的外徑，該執(zhí)行套筒大端是環(huán)狀平面，中部為中空柱形體，小端是由八個相同的等腰梯形平面板體從斜邊兩側沿軸向依次相互排列連接構成的中空錐形體，該中空錐體傾斜度為6.5度，該傾斜度與八面錐體斜度方向相反；執(zhí)行套筒中部內(nèi)壁面設有開鍵槽，該開鍵槽與中心管管壁設置的開槽相互配合供裝配平鍵，以限制執(zhí)行套筒的周向運動并保證第二吊耳和第二吊耳的中心面位于同一軸線上； 所述錨定裝置包括解封環(huán)、限位板、外脹塊、錨定塊、擋塊、八面錐體、T型鍵、定位螺釘以及螺釘；該八面錐體是由八個相同的等腰梯形平面板體從斜邊兩側沿軸向依次相互排列連接構成的中空錐形體，該中空錐體傾斜度為6.5度；該八個相同板體外側面分別借助螺釘固定一個T型鍵，該T型鍵的縱斷面呈T字形；該外脹塊為下端具有6.5度傾斜度的長方形體，其底面沿長度方向設有一個燕尾槽，上表面為圓弧面，該圓弧面的弧心角為45度；該圓弧面上沿寬度方向等距設有三列燕尾槽，每個燕尾槽位于外脹塊低端的一端分別放置一個擋塊，每個燕尾槽放5個錨定塊，然后用銷釘(20)把限位板固定在外脹塊的凹槽內(nèi)，這樣可以防止錨定塊在錨定時晃動(如圖4、圖5)，限制放置在燕尾槽內(nèi)的錨定塊軸向移動，保證錨定可靠性；外脹塊底部設有燕尾槽斷面為T字形，該燕尾槽與固定在八面錐體上的T型鍵扣接，當八面錐體運動時，八個外脹塊分別沿著八面錐體上的八個T型鍵進行軌道式運動；該限位板是弧心角與外脹塊圓弧面弧心角相應弧形板，該弧形板兩端設置對應的螺孔供螺釘穿設而使限位板與外脹塊固定；該錨定塊是上端橫截面為環(huán)形而下端縱向截面為與燕尾槽形狀相應的等腰梯形塊體，該上端環(huán)形體上設有齒牙，該錨定塊依次排列放置在外脹塊上表面設置的燕尾槽內(nèi)；該外脹塊設置限位板端的端面設有螺孔，執(zhí)行套筒中空錐形體的八塊等腰梯形平面板體外側分別設有軸向開設的凹槽，定位螺釘螺紋端與螺孔配合，另一端位于凹槽內(nèi)，使外脹塊沿T型鍵運動的同時也沿著執(zhí)行套筒中空錐形體斜面移動，并限制外脹塊的周向運動；錨定時借助錨定塊上端環(huán)形體齒牙嵌入管道內(nèi)壁，達到錨定的目的；該解封環(huán)是環(huán)壁斷面呈凸臺形狀的環(huán)體，該解封環(huán)套設在中心管設置的八面錐體小端處位置； 所述密封裝置包括剪斷半環(huán)、加強筋、第一阻擋環(huán)、主膠筒、支撐環(huán)、第二阻擋環(huán)以及輔助膠筒；該加強筋嵌套在輔助膠筒內(nèi)壁上而作為輔助膠筒的骨架；主膠筒筒壁中部沿周向均勻排列設有四個排油孔；支撐環(huán)為橫截面呈凸字形的金屬環(huán)，其套設在中心管外壁上且位于主膠筒中部內(nèi)壁的位置而帶動主膠筒沿中心管軸向移動,主膠筒變形過程中支撐環(huán)始終處在其內(nèi)側中間位置，支撐環(huán)橫截面呈凸字形的結構使主膠筒中部凸起量大于兩端的凸起量，形成有效密封，支撐環(huán)環(huán)壁上設有儲油槽供儲存由排油孔導入的殘余油液；主膠筒軸向套設在中心管設置的第一阻擋環(huán)和第二阻擋環(huán)之間的管壁上，兩個輔助膠筒分別環(huán)繞在主膠筒的兩端外側且分別與第一阻擋環(huán)和第二阻擋環(huán)相接；第一阻擋環(huán)套設在中心管設置外脹塊和主膠筒之間的管壁上，第二阻擋環(huán)套設在中心管設置主膠筒和引導錐體之間的管壁上；第一阻擋環(huán)和第二阻擋環(huán)可使主膠筒受力均勻；剪斷半環(huán)是兩個相互對應的半圓形環(huán)體，該兩個半圓形環(huán)體對稱套設中心管設置八面錐體和第一阻擋環(huán)之間的凹槽內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的管道內(nèi)封堵器，其特征在于，所述抗剪半環(huán)為兩個半圓形環(huán)體，該兩個半圓形環(huán)體對稱放置在引導錐體端管壁上設有的徑向開設的環(huán)槽內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的管道內(nèi)封堵器，其特征在于，所述中心管為0236x25mm、長度為2100mm的中空管體。
【文檔編號】E21B33/12GK104196485SQ201410421453
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權日:2014年8月25日
【發(fā)明者】尚憲朝, 王立權, 尹漢軍, 張嵐, 張美榮, 呂成坤, 姜瑛, 陳祥余, 鐘朝廷, 劉凈川, 張玉濤 申請人:中國海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司, 哈爾濱工程大學