專利名稱：管內(nèi)智能封堵器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于水油氣等介質(zhì)的管道維修作業(yè)封堵工具中的一種封堵器， 尤其有關(guān)一種遙控的可在高壓管內(nèi)自行封堵和解堵的管內(nèi)智能封堵器。
背景技術(shù)：
管道運(yùn)輸是石油天然氣等最經(jīng)濟(jì)、最合理的運(yùn)輸方式。截至2006年底， 我國長輸油氣管道總長度已超過5萬千米，其中天然氣管道約3萬千米，原油 管道約1.5萬千米，成品油管道約0.56萬千米。目前我國己形成多個(gè)油氣區(qū) 域管網(wǎng)，其中包括川渝、華北及長三角地區(qū)比較完善的區(qū)域性天然氣管網(wǎng)， 中南、珠三角地區(qū)的區(qū)域性天然氣管網(wǎng)主體框架以及東北、西北和華北的區(qū) 域性原油管網(wǎng)；在"十一五"期間，中國的油氣管道工業(yè)將繼續(xù)得到長足的 發(fā)展。
目前，我國服役的管道中，"服役期"超過20年的占62%， IO年以上的 接近85%;在外力干擾、腐蝕、材料缺陷等因素的作用下，管道失效以及閥 門等故障會逐漸增多，因此需要對管道進(jìn)行有計(jì)劃的維護(hù)。
在管道進(jìn)行維護(hù)的過程中，不可避免的采用管道封堵技術(shù)來封隔管道內(nèi) 部的輸送介質(zhì)；然而，目前廣泛使用的帶壓開孔封堵技術(shù)對維修管道進(jìn)行封 堵作業(yè)時(shí)，除工藝較為復(fù)雜之外，影響管道正常輸送的時(shí)間也較長。同時(shí)， 帶壓開孔封堵作業(yè)方式的封堵壓力遠(yuǎn)低于管道的正常輸送壓力，所以必須突 破封堵器自開孔處進(jìn)入管道進(jìn)行封堵的結(jié)構(gòu)限制，研發(fā)出能夠承受更高管內(nèi) 壓力的管道內(nèi)部封堵器。
在目前的石油天然氣消費(fèi)市場，任何時(shí)間長度的停輸都是用戶難以接受
的，因此最有效的減少管道停輸時(shí)間的方法就是在管道維修作業(yè)時(shí)采用不停 輸管內(nèi)高壓智能封堵技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可以使能源生產(chǎn)者和輸送公司完成一些 以前無法完成的管道項(xiàng)目。
另外，隨著我國海底管道鋪設(shè)長度的增加和服役年限的增長，對管道維 修時(shí)的封堵也提出了更高的要求。雖然我國已經(jīng)掌握了海底管道帶壓開孔封 堵作業(yè)工藝和裝備的研制技術(shù)，但是這種技術(shù)并不適用帶有電伴熱等附加設(shè) 施的雙層管道的內(nèi)層管道封堵。在這種情況下，研制能夠從清管器發(fā)球端進(jìn) 入、在管道內(nèi)部進(jìn)行高壓封堵、解堵后又能夠從清管器收球端接收的管內(nèi)高 壓智能封堵器，對于實(shí)現(xiàn)雙層管道封堵的內(nèi)層管道封堵具有重要的現(xiàn)實(shí)意 義。
具文獻(xiàn)調(diào)研表明，我國對于管內(nèi)智能封堵器的研究仍處于空白狀態(tài)，水 油氣等質(zhì)介管道工業(yè)的快速發(fā)展急需管內(nèi)智能封堵器應(yīng)用于維修作業(yè)，特別 是高壓管道封堵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有管道開孔封堵維修工藝和技術(shù)的 不足而提供一種管內(nèi)智能封堵器，能夠在不停輸?shù)那闆r下通過遙控實(shí)現(xiàn)管內(nèi) 封堵和解堵，特別能適用于管內(nèi)高壓封堵，封堵操作非常簡單快速，對正常 輸送基本沒有影響，且對于具有直焊縫或螺旋焊縫及變形等任何障礙物的管 道內(nèi)壁均可提供足夠的鎖定力，能對任何精度的管道實(shí)現(xiàn)可靠的封堵。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題還在于提供一種管內(nèi)智能封堵器，能從清管器 發(fā)球端進(jìn)入、到達(dá)封堵管段在超低頻電磁信號遙控下實(shí)施高壓封堵，并在管 道維修作業(yè)完成后遙控自動解堵，然后繼續(xù)運(yùn)行至清管器收球端被取出，能 實(shí)現(xiàn)帶有電伴熱等附加設(shè)施的雙層管道的內(nèi)層管道封堵。
本發(fā)明提供的一種管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，包括有
一主驅(qū)動缸，所述主驅(qū)動缸具有缸體、活塞以及與活塞連接的活塞桿；
一承壓頭，連接于所述活塞桿遠(yuǎn)離活塞的一端； 一執(zhí)行器盤，連接于所述缸體上；
一擠壓碗，滑動的設(shè)在所述承壓頭和所述執(zhí)行器盤之間，所述擠壓碗具 有傾斜的滑動錐面及擠壓端面；
至少兩塊鎖定滑塊，分別連接于一個(gè)副驅(qū)動缸，各副驅(qū)動缸固定在所述 執(zhí)行器盤上，鎖定滑塊的下表面滑動地配合在所述擠壓碗的滑動錐面上，所 述鎖定滑塊在滑動錐面上沿上升方向滑動時(shí)呈徑向擴(kuò)張狀態(tài)進(jìn)行鎖定；
一封隔圈，設(shè)在所述承壓頭與所述執(zhí)行器盤之間，且受所述擠壓碗的擠 壓端面擠壓而呈徑向膨脹狀態(tài)實(shí)現(xiàn)封堵；
信號收發(fā)裝置，連接在所述管內(nèi)智能封堵器上，接收一控制信號而驅(qū)動 所述主驅(qū)動缸。
根據(jù)上述方案，本發(fā)明相對于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的效果是顯著的
一、 本發(fā)明通過在地面發(fā)送啟動遙控信號，啟動主驅(qū)動缸，就可帶動承 壓頭和執(zhí)行器盤發(fā)生相對運(yùn)動，使鎖定滑塊沿著擠壓碗的滑動錐面向上滑動 而徑向擴(kuò)張，鎖定于管道內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)鎖定；同時(shí)由擠壓碗的擠壓端面擠壓封隔 圈徑向膨脹實(shí)現(xiàn)封堵，在封堵時(shí)，不必停止正常輸送，可在不停輸?shù)那闆r下 實(shí)現(xiàn)封堵，本發(fā)明特別適用于管內(nèi)高壓封堵，可以制造成各種尺寸規(guī)格，適 用于多種管道規(guī)格，且封堵操作非常簡單快速，對正常輸送基本沒有影響； 并且各鎖定滑塊可以分別由一個(gè)副驅(qū)動缸來輔助推動，各副驅(qū)動缸行程獨(dú) 立，因此各鎖定滑動在管道內(nèi)壁滑動并徑向擴(kuò)張時(shí)，如果某個(gè)鎖定滑塊遭遇 到管道直焊縫或螺旋焊縫及變形等任何管道障礙物而無法繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，雖然 這個(gè)鎖定滑塊只能鎖定到該障礙物處，但其它的鎖定滑塊可以在其各自的副 驅(qū)動缸推動下繼續(xù)滑動并徑向擴(kuò)張而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的鎖定，整體的鎖定力沒有 變化，仍能實(shí)現(xiàn)可靠封堵，能適用于各種精度的管道封堵。
二、 本發(fā)明的管內(nèi)智能封堵器，能從清管器發(fā)球端進(jìn)入、到達(dá)封堵管段 在電磁信號遙控下實(shí)施高壓封堵，并在管道維修作業(yè)完成后遙控自動解堵，
然后繼續(xù)運(yùn)行至清管器收球端被取出，能實(shí)現(xiàn)帶有電伴熱等附加設(shè)施的雙層 管道的內(nèi)層管道封堵。


圖1為本發(fā)明的管內(nèi)智能封堵器的實(shí)施方式1的示意圖。
圖2為本發(fā)明的鎖定滑塊的立體圖。 圖3為本發(fā)明的液壓原理圖。 圖4為本發(fā)明的信號控制方塊圖。
圖5為本發(fā)明的管內(nèi)智能封堵器的實(shí)施方式2的示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式l
如圖l、 2所示，本發(fā)明提供的一種管內(nèi)智能封堵器，包括有 一主驅(qū)動缸1，主驅(qū)動缸1具有缸體11、活塞12以及與活塞12連接的 活塞桿13，主驅(qū)動缸l優(yōu)選液壓缸；
一承壓頭2，連接于活塞桿13遠(yuǎn)離活塞12的一端131; 一執(zhí)行器盤3，連接于缸體ll上；
一擠壓碗4，滑動的設(shè)在承壓頭2和執(zhí)行器盤3之間，擠壓碗4具有傾 斜的滑動錐面41及擠壓端面42;
至少兩塊鎖定滑塊5，優(yōu)選包括八個(gè)且沿圓周方向均勻分布，以保證鎖 定力均衡，八個(gè)鎖定滑塊5分別連接于八個(gè)副驅(qū)動缸15，各副驅(qū)動缸15分 別固定在執(zhí)行器盤3上，鎖定滑塊5的下表面51滑動地配合在擠壓碗4的 滑動錐面41上，鎖定滑塊5在滑動錐面41上沿箭頭A所示的上升方向滑動 時(shí)能呈徑向擴(kuò)張狀態(tài)進(jìn)行鎖定；當(dāng)然鎖定滑塊5也可為三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、 六個(gè)、七個(gè)等均可，不作限制，各鎖定滑塊5優(yōu)選由硬質(zhì)合金鋼制造，使用 壽命相對較長，在鎖定滑塊5的外表面設(shè)有鎖定螺紋53，在徑向擴(kuò)張以后鎖
定螺紋53可以刺入管道內(nèi)壁，平衡管道內(nèi)壓力對封堵器的推力，使得封堵 器被固定在管道內(nèi)且不能移動，實(shí)現(xiàn)可靠的鎖定，鎖定螺紋53刺入管道內(nèi) 壁會使管道內(nèi)壁產(chǎn)生刻痕，但不超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求即可；
一封隔圈6，設(shè)在承壓頭2與執(zhí)行器盤3之間，且受擠壓碗4的擠壓端 面42擠壓而呈徑向膨脹狀態(tài)實(shí)現(xiàn)封堵；
信號收發(fā)裝置7，連接在管內(nèi)智能封堵器上，圖中所示是固定在承壓頭 2上，用于接收一控制信號而驅(qū)動主驅(qū)動缸l。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，該承壓頭2具有內(nèi)端面21、外端面23和從內(nèi)端面 21軸向延伸的第一筒部22，該執(zhí)行器盤3具有內(nèi)端面31、外端面33和從內(nèi) 端面31軸向延伸的第二筒部32，第一筒部22和第二筒部32對應(yīng)而形成中 空腔室8，擠壓碗4套置在第一筒部22和第二筒部32的外周面，缸體ll、 活塞12以及活塞桿13位于中空腔室8內(nèi)。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，主驅(qū)動缸l為液壓缸，主驅(qū)動缸l連接于一微型主 液壓系統(tǒng)14，如果中空腔室8的內(nèi)部空間足夠大，微型主液壓系統(tǒng)14可位 于中空腔室8內(nèi)，例如可以固定在承壓頭2的位于第一筒部22內(nèi)部的內(nèi)端 面21上或者固定在執(zhí)行器盤3的位于第二筒部32內(nèi)部的內(nèi)端面31上，能 使微型主液壓系統(tǒng)14得到保護(hù)，避受高壓介質(zhì)影響，延長使用壽命，并且 微型主液壓系統(tǒng)14設(shè)在中空腔室8內(nèi)，相對于將其設(shè)在承壓頭2的外端面 23或者設(shè)在執(zhí)行器盤3的外端面33上而言，可以使整個(gè)封堵器的體積縮小。 當(dāng)然，在本發(fā)明中，如果應(yīng)用于相對較低壓的介質(zhì)管道，可以考慮采用氣壓 缸作為主驅(qū)動缸，由包括氣壓泵等的氣動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動。另外，例如凸輪連 桿等的機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)也可以考慮采用，不作限制，只要能夠帶動承壓頭和執(zhí) 行器盤發(fā)生相對位移的驅(qū)動裝置都可采用。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，各副驅(qū)動缸15包括有副缸體151、副活塞152和與 副活塞152相連接的副活塞桿153，在執(zhí)行器盤3的第二筒部32上設(shè)有固定 錐面34，固定錐面34的傾斜方向與擠壓碗4的滑動錐面41傾斜方向一致，
各副缸體151固定配合在固定錐面34上并與執(zhí)行器盤3的內(nèi)端面31固接， 該內(nèi)端面31優(yōu)選為斜面，以使各副驅(qū)動缸15呈傾斜角度固定，各副活塞桿 153遠(yuǎn)離活塞152的一端固定在各鎖定滑塊5上。各副驅(qū)動缸15同樣也優(yōu)選 液壓缸，連通到微型主液壓系統(tǒng)14，當(dāng)然也可單獨(dú)連通到另外一個(gè)微型液壓 系統(tǒng)。
如圖3所示，該微型主液壓系統(tǒng)14包括有控制模塊140、電池組149(參 見圖5,圖3中未具體繪示)和保壓回路，保壓回路包括油箱141、過濾器 142、截止閥143、液壓泵144、單向閥145、溢流閥146、三位四通電磁換 向閥147和卸壓閥148，控制模塊140用于控制前述全部液壓元件的動作。 在液壓泵144和單向閥145之間由溢流閥146連接油箱141，單向閥145連 通三位四通電磁換向閥147的壓力油口 P，三位四通電磁換向閥147的回油 口0接油箱，工作油口A、 B并接全部副驅(qū)動缸體15以及主驅(qū)動缸l，主驅(qū) 動缸1的回油口連通卸壓閥148后連通油箱141，從而在鎖定滑塊5徑向鎖 定后由此微型主液壓系統(tǒng)14的單向閥145形成保壓回路，以保持鎖定滑塊5 的鎖緊壓力，實(shí)現(xiàn)可靠的鎖定。在需要封堵時(shí)，液壓泵144在蓄電池149的 帶動下工作，給主驅(qū)動缸1和全部副驅(qū)動缸15供油，使其帶動相應(yīng)的部件 工作。而在需要解堵時(shí)， 一旦系統(tǒng)通訊和控制失靈時(shí)，當(dāng)上述執(zhí)行器盤3 — 邊的壓力達(dá)到卸壓閥148的設(shè)定壓力時(shí)，液壓回路上的卸壓閥148自動打開， 由卸壓閥148卸載液壓回路的壓力油，能使主驅(qū)動缸1的左右腔同時(shí)卸壓， 再由彈性壓縮元件81推動承壓頭2和執(zhí)行器盤3分離完成解堵，實(shí)現(xiàn)了利 用系統(tǒng)機(jī)械自動防故障裝置解堵。當(dāng)然，本發(fā)明中的微型主液壓系統(tǒng)14不 局限這種由單向閥構(gòu)成的保壓回路，也可以釆用由蓄能器構(gòu)成的保壓回路， 不作限制，任何能夠在鎖定滑塊5鎖定以后可以保持鎖定壓力的液壓系統(tǒng)都 可采用。
在封堵時(shí)，由信號收發(fā)裝置7接收地面控制中心發(fā)送的啟動信號，啟動 微型主液壓系統(tǒng)14的控制模塊140來驅(qū)動主驅(qū)動缸1帶動承壓頭2和執(zhí)行
器盤3發(fā)生相對運(yùn)動，同時(shí)由各副驅(qū)動缸15輔助推動各鎖定滑塊5沿?cái)D壓 碗4的滑動錐面41上升滑動實(shí)現(xiàn)鎖定，由于各副驅(qū)動缸15可以起到進(jìn)一步 的推動作用，各副驅(qū)動缸15行程獨(dú)立，各鎖定滑動5在管道內(nèi)壁滑動并徑 向擴(kuò)張時(shí)，如果某個(gè)鎖定滑塊5遭遇到管道直焊縫或螺旋焊縫及變形等管道 障礙物而無法繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，雖然這個(gè)鎖定滑塊5只能鎖定到該障礙物處，但 其它的鎖定滑塊5可以在其各自的副驅(qū)動缸15推動下繼續(xù)滑動并徑向擴(kuò)張 而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的鎖定，整體的鎖定力沒有變化，同時(shí)由擠壓碗4的擠壓端面 42和承壓頭2的內(nèi)端面21同時(shí)擠壓封隔圈6而使其徑向膨脹實(shí)現(xiàn)可靠的封 堵，可見本發(fā)明能適用于任何內(nèi)表面精度不高的管道封堵，可靠性能非常高， 且在封堵時(shí)也不必停止正常輸送，可在不停輸?shù)那闆r下實(shí)現(xiàn)封堵，適用于管 內(nèi)高壓封堵，且封堵操作非常簡單快速，對正常輸送基本沒有影響，也能實(shí) 現(xiàn)帶有電伴熱等附加設(shè)施的雙層管道的內(nèi)層管道封堵。
在本實(shí)施例中，是在主驅(qū)動缸1帶動承壓頭2和執(zhí)行器盤3相向動作的 狀態(tài)時(shí)，能使鎖定滑塊5沿?cái)D壓碗4的滑動錐面41上升。此結(jié)構(gòu)當(dāng)中，封 隔圈6夾設(shè)在承壓頭2的內(nèi)端面21以及擠壓碗4的擠壓端面42之間。封堵 時(shí)，主驅(qū)壓缸l啟動，活塞12拉動承壓頭2向右移動，承壓頭2推動封隔 圈6右移，與擠壓碗4的擠壓端面42接觸形成擠壓，同時(shí)八個(gè)副液壓缸15 推動八個(gè)鎖定滑塊5沿?cái)D壓碗4的滑動錐面41向上滑動并周向膨脹，鎖定 滑塊5外表面的鎖定螺紋53刺入管道內(nèi)壁，起到鎖定作用，平衡管道內(nèi)介 質(zhì)推力；上述承壓頭2和擠壓碗4的擠壓端面42對封隔圈6的擠壓，使得 封隔圈6徑向膨脹而與管道內(nèi)壁高壓均勻接觸，起到密封管內(nèi)介質(zhì)的作用， 從而完成封堵過程。如圖1所示，在主驅(qū)動缸1和承壓頭2的內(nèi)端面21之 間優(yōu)選的設(shè)有均勻分布的多個(gè)彈性壓縮元件81，各彈性壓縮元件81可以進(jìn) 一步配置導(dǎo)桿82，以保證其壓縮方向。彈性壓縮元件81的作用是在使主驅(qū) 動缸1和全部副驅(qū)動缸15壓力卸載時(shí)，將承壓頭2和擠壓碗3背向的推開， 使鎖定滑塊5沿滑動錐面41下滑實(shí)現(xiàn)解堵。根據(jù)對稱原理，可以考慮在主
驅(qū)動缸1帶動承壓頭2和執(zhí)行器盤3相背向遠(yuǎn)離動作的狀態(tài)時(shí)，使鎖定滑塊 5沿?cái)D壓碗4的滑動錐面41上升，此結(jié)構(gòu)當(dāng)中，需變換滑動錐面41的傾斜 方面，封隔圈6也需固定在執(zhí)行器盤3的內(nèi)端面31以及擠壓碗4的擠壓端 面42之間，而彈性壓縮元件81也相應(yīng)替換為彈性拉伸元件，在使主驅(qū)動缸 1和全部副驅(qū)動缸15壓力卸載時(shí)，將承壓頭2和擠壓碗3相向拉近，以使鎖 定滑塊5沿滑動錐面41下滑實(shí)現(xiàn)解堵。當(dāng)然這種結(jié)構(gòu)會使整個(gè)封堵器的體 積相對較大，并且由于執(zhí)行器盤3的內(nèi)端面31已經(jīng)固定了副驅(qū)動缸，再設(shè) 置封隔圈可使結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，不是優(yōu)選的。
如圖l、 2所示，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，擠壓碗4的滑動錐面41和鎖定 滑塊5的下表面51設(shè)有沿軸向延伸的凹凸配合的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)9，該導(dǎo)向結(jié)構(gòu)9 包括設(shè)在滑動錐面41和全部鎖定滑塊5的下表面51 —者之上的凸條91(全 部鎖定滑塊5的下表面51作為一個(gè)整體)，和設(shè)在另一者之上對應(yīng)的凹槽92， 也就是說在滑動錐面41上設(shè)置多個(gè)凸條或凹槽，而在各鎖定滑塊5的各下 表面上分別設(shè)置一個(gè)對應(yīng)的凹槽或凸條，例如可以在擠壓碗4的滑動錐面41 上設(shè)置凸條91，如圖4所示，在各鎖定滑塊5的下表面51設(shè)置凹槽92;當(dāng) 然也可以使凸條91和凹槽92位置互換。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)9不僅能夠保證鎖定滑塊 5沿預(yù)定方向滑動，也可以起到鎖定滑塊5和擠壓碗4相連接的作用。優(yōu)選 的，可以使凸條91和凹槽91的截面設(shè)成燕尾形，對于連接鎖定滑塊5和擠 壓碗4效果更好。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)9的凸條91也可以不必直接在擠壓碗4的滑動 表面41上銑制出來，也可通過緊固件將多個(gè)單獨(dú)加工的凸條91固定在滑動 表面41上，這樣不僅能采用較小直徑的硬度不是很高的鋼材來加工擠壓碗 4，而僅使凸條91采用硬度較大的硬質(zhì)合金鋼制成，能提高耐磨性能，延長 使用壽命，也能使整個(gè)封堵器的成本降低。當(dāng)然，完全可以不必設(shè)置導(dǎo)向結(jié) 構(gòu)9，就由滑動錐面41直接與鎖定鎖塊5的下表面滑動接觸。
如圖l所示，承壓頭2的內(nèi)端面21以及擠壓碗4的擠壓端面41為斜面， 承壓頭2的斜面和擠壓碗4的擠壓端面42沿軸心指向徑向遠(yuǎn)端的方向上的
距離逐漸增加。這樣在承壓頭2和擠壓碗4對封隔圈6形成夾持?jǐn)D壓時(shí)，可 對封隔圈6軸向兩側(cè)的受力端面61施加軸向壓力，由于兩個(gè)斜面會產(chǎn)生徑 向向外的分力，使得封隔圈6更易徑向膨脹并與管道內(nèi)表面形成高壓接觸， 起到了密封管內(nèi)介質(zhì)的作用，實(shí)現(xiàn)了封堵。并且由于這兩個(gè)斜面的作用，一 旦封堵器徑向膨脹并與管道內(nèi)表面接觸實(shí)現(xiàn)封堵以后，封隔圈6兩側(cè)的擠壓 力或者介質(zhì)壓差越大，徑向上的分力越大，會使封隔圈更加向外膨脹，封堵 器兩端的壓差將會維持或者增強(qiáng)密封及夾持能力，使封堵器成了壓差自鎖功 能，此時(shí)，不再需要微型主液壓系統(tǒng)14的電池組149提供維持壓力，從而 可以節(jié)省電池組的能量。
如圖1所示，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，封隔圈6由中等硬度的彈性材料 制成，優(yōu)選聚氨脂，相較于常規(guī)的橡膠封隔圈容易與油發(fā)生反應(yīng)，聚氨脂封 隔圈能適用于油、氣、水等全部高壓介質(zhì)。優(yōu)選的封隔圈6，其軸向兩側(cè)的 受力端面61為斜面，分別與承壓頭2的內(nèi)端面21的斜面以及擠壓碗4的擠 壓端面42的斜面相配合，在斜面夾持?jǐn)D壓狀態(tài)下，封隔圈6更易于徑向膨 脹而與管壁高壓接觸，起到可以通過壓差自鎖的密封功能。當(dāng)然，承壓頭2 的內(nèi)端面2K擠壓碗4的擠壓端面42以及封隔圈6的受力端面61也可以不 是斜面，而是正常的豎直面，此時(shí)可以僅通過封隔圈6的變形膨脹同樣也能 實(shí)現(xiàn)壓差自鎖。
如圖1所示，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，可以在承壓頭2的外端面23和 執(zhí)行器盤3的外端面33設(shè)置多個(gè)例如八個(gè)均布的帶有彈簧的支撐輪24，能 使封堵器在管道內(nèi)運(yùn)行滑動更加平穩(wěn)、順暢，能避免由于封堵器重力作用而 使其下部的封隔圈磨損、變形以及對管道下方壁部造成損傷的不足。
在前述全部的實(shí)施例中，信號收發(fā)裝置7置于中空腔室8內(nèi)，可以固定 在承壓頭2上或者執(zhí)行器盤3上，能避免被高壓介質(zhì)腐蝕破壞。信號收發(fā)裝 置7可以采用常規(guī)頻段的電磁波收發(fā)器，可適用于封堵非金屬管道。考慮到 通常高壓管道均為金屬管道，且管道通常會埋入地下和海底，因此為了保證
電磁波信號穿過管道等傳輸路徑而不被屏蔽，如圖4所示，信號收發(fā)裝置7 優(yōu)選采用超低頻信號收發(fā)裝置，超低頻信號可以穿透任何管道被接收，從而 使封堵器可以適用于任何場合的任何材質(zhì)的管道。通信方式視陸地和海底管 道智能封堵器而不同，如圖4所示，為海底管道智能封堵器的通信流程示意 圖，在進(jìn)行封堵時(shí)，地面控制中心將計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令信號通過水聲調(diào)制解 調(diào)器轉(zhuǎn)換成適合水聲換能器的電信號，然后利用水聲換能器把電信號變成聲 信號(35kHz 40kHz)傳到海底，在海底由換能器接收后把聲信號變成超低 頻電磁波ELF (10Hz 30Hz)，然后通過ELF天線發(fā)射出去，使ELF信號穿透 管壁發(fā)射出去。同時(shí)，管道內(nèi)部在封堵器的信號收發(fā)裝置7上裝有ELF接收 系統(tǒng)，再由封堵器的遙控執(zhí)行系統(tǒng)來執(zhí)行啟動主驅(qū)動缸l的動作，然后控制 封堵的一系列動作，并把管道內(nèi)系統(tǒng)的一系列位移、壓力等參數(shù)，通過傳感 器變成電信號，然后再轉(zhuǎn)換成ELF電磁波反饋到地面控制中心。此超低頻信 號發(fā)送接收裝置為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述。陸地管道智能封堵器通信方式相對 簡單，控制計(jì)算機(jī)將直接與置于被封堵管段上方的便攜式天線相連。從而工 作人員就可以在陸地或海上母船完成對管道的封堵器的追蹤定位、密封、解 封等一系列的動作。
綜合以上各實(shí)施例，總結(jié)本發(fā)明的封堵器實(shí)現(xiàn)解堵的方式共有三種第 一種，使封堵器前后壓力平衡，主驅(qū)動缸l右腔壓力增加，左腔壓力釋放， 從而推動活塞12左移，推動承壓頭2和執(zhí)行器盤3分離，即可解堵。第二 種，平衡封堵器前后壓力，同時(shí)釋放主驅(qū)動缸l左右腔壓力，由一組彈性壓 縮元件81推動承壓頭2和執(zhí)行器盤3分離，從而解堵。第三種，在系統(tǒng)通 訊和控制失靈時(shí)，利用系統(tǒng)機(jī)械自動防故障裝置解堵，即當(dāng)封堵器執(zhí)行器盤 3 —邊的壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，微型主液壓系統(tǒng)14液壓回路上的卸壓閥148 自動打開，使主驅(qū)動缸1左右腔同時(shí)卸壓，再由彈性壓縮元件81推動執(zhí)行 器盤3和承壓頭2分離，完成解堵。
實(shí)施方式2
如圖5所示，該實(shí)施方式與實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)、原理和效果基本相同，
不再重述，不同之處是信號收發(fā)裝置7和微型主液壓系統(tǒng)14均沒有設(shè)置
在管內(nèi)智能封堵器內(nèi)部的中空腔室8內(nèi)，而是連掛在管內(nèi)智能封堵器的外部。 具體是在承壓頭2的外端面23上連掛有一個(gè)密封筒70，信號收發(fā)裝置 7和微型主液壓系統(tǒng)14的控制模塊140、電池組149和保壓回路的油箱141、 液壓泵144以及全部液壓元件(圖中未示)均布置在該密封筒70內(nèi)。當(dāng)然 也可以使密封筒70連掛在執(zhí)行器盤3的外端面33上，不作限制，此時(shí)需將 各個(gè)支撐輪24設(shè)置在密封筒70的外端面701上。另外信號收發(fā)裝置7和微 型主液壓系統(tǒng)14也可以分別置于中空腔室8內(nèi)和密封筒70內(nèi)，而密封筒70 同樣可以連掛在承壓頭2的外端面23上或者是連掛在執(zhí)行器盤3的外端面 33上，可視管內(nèi)智能封堵器的具體空間來設(shè)計(jì)，不作限制。此實(shí)施方式中， 雖然整個(gè)封堵器的體積相對偏大，但這樣管內(nèi)智能封堵器內(nèi)部的中空腔室8 可以不必設(shè)置的過大，以用來容置信號收發(fā)裝置7和微型主液壓系統(tǒng)14，可 以相對減小中空腔室8，從而可將主驅(qū)動缸1和各副驅(qū)動缸15的行程縮小至 能實(shí)現(xiàn)鎖定和解鎖所需要的最小行程。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的 范圍，凡依本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容所作的等同變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利 涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，包括有一主驅(qū)動缸，所述主驅(qū)動缸具有缸體、活塞以及與活塞連接的活塞桿；一承壓頭，連接于所述活塞桿遠(yuǎn)離活塞的一端；一執(zhí)行器盤，連接于所述缸體上；一擠壓碗，滑動的設(shè)在所述承壓頭和所述執(zhí)行器盤之間，所述擠壓碗具有傾斜的滑動錐面及擠壓端面；至少兩塊鎖定滑塊，分別連接于一個(gè)副驅(qū)動缸，各副驅(qū)動缸固定在所述執(zhí)行器盤上，鎖定滑塊的下表面滑動地配合在所述擠壓碗的滑動錐面上，所述鎖定滑塊在滑動錐面上沿上升方向滑動時(shí)呈徑向擴(kuò)張狀態(tài)進(jìn)行鎖定；一封隔圈，設(shè)在所述承壓頭與所述執(zhí)行器盤之間，且受所述擠壓碗的擠壓端面擠壓而呈徑向膨脹狀態(tài)實(shí)現(xiàn)封堵；信號收發(fā)裝置，連接在所述管內(nèi)智能封堵器上，接收一控制信號而驅(qū)動所述主驅(qū)動缸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，所述承壓頭 具有內(nèi)端面、外端面和從所述內(nèi)端面軸向延伸的第一筒部，該執(zhí)行器盤具有 內(nèi)端面、外端面和從所述內(nèi)端面軸向延伸的第二筒部，所述第一筒部和第二 筒部對應(yīng)而形成一中空腔室，所述擠壓碗套置在所述第一筒部和第二筒部的 外周面，所述缸體、活塞以及活塞桿位于所述中空腔室內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，所述鎖定滑 塊包括四至八個(gè)且沿圓周方向均勻分布，在鎖定滑塊的外表面設(shè)有鎖定螺 紋；所述各副驅(qū)動缸包括有副缸體、副活塞和與副活塞相連接的副活塞桿， 在執(zhí)行器盤的第二筒部上設(shè)有固定錐面，所述固定錐面與擠壓碗的滑動錐面 傾斜方向一致，各副缸體固定配合在所述固定錐面上并與執(zhí)行器盤的內(nèi)端面 固接，所述各副活塞桿遠(yuǎn)離活塞的一端固定在所述各鎖定滑塊上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，所述主驅(qū)動缸和全部副驅(qū)動缸均為液壓缸，且均連通于一微型主液壓系統(tǒng)，所述微型主液壓系統(tǒng)包括控制模塊、電池組和保壓回路；所述微型主液壓系統(tǒng)位于所述 中空腔室內(nèi)或者置于一密封筒內(nèi)，而該密封筒連掛在所述承壓頭的外端面上 或者連掛在所述執(zhí)行器盤的外端面上，所述信號收發(fā)裝置為超低頻信號收發(fā) 裝置且位于所述中空腔室內(nèi)或者置于該密封筒內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，該保壓回路 依次包括油箱、過濾器、截止閥、液壓泵、單向閥和三位四通電磁換向閥， 三位四通電磁換向閥的工作油口并接主驅(qū)動缸和全部副驅(qū)動缸，主驅(qū)動缸的 回油口連通一卸壓閥后連通油箱， 一個(gè)溢流閥連通在單向閥和液壓泵之間并 連通油箱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，在所述主驅(qū) 動缸帶動承壓頭和執(zhí)行器盤相向動作的狀態(tài)時(shí)，所述鎖定滑塊沿?cái)D壓碗的滑 動錐面上升，封隔圈夾設(shè)在承壓頭的內(nèi)端面以及擠壓碗的擠壓端面之間；在 所述主驅(qū)動缸和承壓頭的內(nèi)端面之間設(shè)有均勻分布的多個(gè)彈性壓縮元件，各 彈性壓縮元件分別套置在多個(gè)導(dǎo)桿上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，所述擠壓碗 的滑動錐面和鎖定滑塊的下表面設(shè)有沿軸向延伸的凹凸配合的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，所 述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)包括設(shè)在滑動錐面和全部鎖定滑塊的下表面一者之上的凸條，和 設(shè)在另一者之上對應(yīng)的凹槽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，所述凸條和 凹槽的截面呈燕尾形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，所述承壓頭 的內(nèi)端面以及擠壓碗的擠壓端面均為斜面，承壓頭的內(nèi)端面和擠壓碗的擠壓 端面沿軸心指向徑向遠(yuǎn)端的方向上的距離逐漸增加，封隔圈的軸向兩側(cè)的受 力端面為斜面，分別與所述承壓頭的內(nèi)端面以及擠壓碗的擠壓端面相配合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，所述封隔圈 由聚氨脂制成，所述鎖定滑塊由硬質(zhì)合金鋼制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的管內(nèi)智能封堵器，其特征在于，在承壓頭的 外端面和執(zhí)行器盤的外端面上分別設(shè)置多個(gè)沿周向均布的支撐輪。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2、 3、 5 11中任意一項(xiàng)所述的管內(nèi)智能封堵器，其 特征在于，所述信號收發(fā)裝置為超低頻信號收發(fā)裝置；所述信號收發(fā)裝置位 于所述中空腔室內(nèi)，或者置于一密封筒內(nèi)，而該密封筒連掛在所述承壓頭的 外端面上或者連掛在所述執(zhí)行器盤的外端面上。
全文摘要
一種管內(nèi)智能封堵器，包括有一主驅(qū)動缸，所述主驅(qū)動缸具有缸體、活塞以及與活塞連接的活塞桿；一承壓頭，連接于所述活塞桿遠(yuǎn)離活塞的一端；一執(zhí)行器盤，連接于所述缸體上；一擠壓碗，滑動的設(shè)在所述承壓頭和所述執(zhí)行器盤之間，所述擠壓碗具有傾斜的滑動錐面及擠壓端面；至少兩塊鎖定滑塊，分別連接于一個(gè)副驅(qū)動缸，各副驅(qū)動缸固定在所述執(zhí)行器盤上，鎖定滑塊的下表面滑動地配合在所述擠壓碗的滑動錐面上，所述鎖定滑塊在滑動錐面上沿上升方向滑動時(shí)呈徑向擴(kuò)張狀態(tài)進(jìn)行鎖定；一封隔圈，設(shè)在所述承壓頭與所述執(zhí)行器盤之間，且受所述擠壓碗的擠壓端面擠壓而呈徑向膨脹狀態(tài)實(shí)現(xiàn)封堵；信號收發(fā)裝置，連接在所述管內(nèi)智能封堵器上，接收一控制信號而驅(qū)動所述主驅(qū)動缸。
文檔編號F16L55/26GK101377259SQ200810223958
公開日2009年3月4日 申請日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者丁慶新, 張仕民, 樊文斌, 趙宏林 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油大學(xué)(北京)