管内智能封堵器转让专利
申请号 : CN200810223958.1
文献号 : CN101377259B
文献日 : 2010-06-23
发明人 : 张仕民 , 樊文斌 , 赵宏林 , 丁庆新
申请人 : 中国石油天然气集团公司 , 中国石油大学(北京)
摘要 :
一种管内智能封堵器，包括有：一主驱动缸，所述主驱动缸具有缸体、活塞以及与活塞连接的活塞杆；一承压头，连接于所述活塞杆远离活塞的一端；一执行器盘，连接于所述缸体上；一挤压碗，滑动的设在所述承压头和所述执行器盘之间，所述挤压碗具有倾斜的滑动锥面及挤压端面；至少两块锁定滑块，分别连接于一个副驱动缸，各副驱动缸固定在所述执行器盘上，锁定滑块的下表面滑动地配合在所述挤压碗的滑动锥面上，所述锁定滑块在滑动锥面上沿上升方向滑动时呈径向扩张状态进行锁定；一封隔圈，设在所述承压头与所述执行器盘之间，且受所述挤压碗的挤压端面挤压而呈径向膨胀状态实现封堵；信号收发装置，连接在所述管内智能封堵器上，接收一控制信号而驱动所述主驱动缸。
权利要求 :
1.一种管内智能封堵器，其特征在于，包括有：
一主驱动缸，所述主驱动缸具有缸体、活塞以及与活塞连接的活塞杆；
一承压头，连接于所述活塞杆远离活塞的一端，所述承压头具有内端面、外端面和从所述内端面轴向延伸的第一筒部；
一执行器盘，连接于所述缸体上，该执行器盘具有内端面、外端面和从所述内端面轴向延伸的第二筒部，所述第一筒部和第二筒部对应而形成一中空腔室，所述缸体、活塞以及活塞杆位于所述中空腔室内；
一挤压碗，滑动的设在所述承压头和所述执行器盘之间，所述挤压碗套置在所述第一筒部和第二筒部的外周面，所述挤压碗具有倾斜的滑动锥面及挤压端面；
四至八块锁定滑块，所述锁定滑块沿圆周方向均匀分布，且分别连接于一个副驱动缸，所述各副驱动缸包括有副缸体、副活塞和与副活塞相连接的副活塞杆，在执行器盘的第二筒部上设有固定锥面，所述固定锥面与挤压碗的滑动锥面倾斜方向一致，各副缸体固定配合在所述固定锥面上并与执行器盘的内端面固接；所述各副活塞杆远离副活塞的一端固定在所述各锁定滑块上；在锁定滑块的外表面设有锁定螺纹，锁定滑块的下表面滑动地配合在所述挤压碗的滑动锥面上，所述锁定滑块在滑动锥面上沿上升方向滑动时呈径向扩张状态进行锁定；
一封隔圈，设在所述承压头与所述执行器盘之间，且受所述挤压碗的挤压端面挤压而呈径向膨胀状态实现封堵；
信号收发装置，连接在所述管内智能封堵器上，接收一控制信号而驱动所述主驱动缸。
2.根据权利要求1所述的管内智能封堵器，其特征在于，所述主驱动缸和全部副驱动缸均为液压缸，且均连通于一微型主液压系统，所述微型主液压系统包括控制模块、电池组和保压回路；所述微型主液压系统位于所述中空腔室内或者置于一密封筒内，而该密封筒连挂在所述承压头的外端面上或者连挂在所述执行器盘的外端面上，所述信号收发装置为超低频信号收发装置且位于所述中空腔室内或者置于该密封筒内。
3.根据权利要求2所述的管内智能封堵器，其特征在于，该保压回路依次包括油箱、过滤器、截止阀、液压泵、单向阀和三位四通电磁换向阀，三位四通电磁换向阀的工作油口并接主驱动缸和全部副驱动缸，主驱动缸的回油口连通一卸压阀后连通油箱，一个溢流阀连通在单向阀和液压泵之间并连通油箱。
4.根据权利要求1所述的管内智能封堵器，其特征在于，在所述主驱动缸带动承压头和执行器盘相向动作的状态时，所述锁定滑块沿挤压碗的滑动锥面上升，封隔圈夹设在承压头的内端面以及挤压碗的挤压端面之间；在所述主驱动缸和承压头的内端面之间设有均匀分布的多个弹性压缩元件，各弹性压缩元件分别套置在一个导杆上。
5.根据权利要求1所述的管内智能封堵器，其特征在于，所述挤压碗的滑动锥面和锁定滑块的下表面设有沿轴向延伸的凹凸配合的导向结构，所述导向结构包括设在滑动锥面和全部锁定滑块的下表面一者之上的凸条，和设在另一者之上对应的凹槽。
6.根据权利要求5所述的管内智能封堵器，其特征在于，所述凸条和凹槽的截面呈燕尾形。
7.根据权利要求1所述的管内智能封堵器，其特征在于，所述承压头的内端面以及挤压碗的挤压端面均为斜面，承压头的内端面和挤压碗的挤压端面沿轴心指向径向远端的方向上的距离逐渐增加，封隔圈的轴向两侧的受力端面为斜面，分别与所述承压头的内端面以及挤压碗的挤压端面相配合。
8.根据权利要求1所述的管内智能封堵器，其特征在于，所述封隔圈由聚氨脂制成，所述锁定滑块由硬质合金钢制成。
9.根据权利要求1所述的管内智能封堵器，其特征在于，在承压头的外端面和执行器盘的外端面上分别设置多个沿周向均布的支撑轮。
10.根据权利要求1、4～9中任意一项所述的管内智能封堵器，其特征在于，所述信号收发装置为超低频信号收发装置；所述信号收发装置位于所述中空腔室内，或者置于一密封筒内，而该密封筒连挂在所述承压头的外端面上或者连挂在所述执行器盘的外端面上。
说明书 :
技术领域
本发明有关于水油气等介质的管道维修作业封堵工具中的一种封堵器，尤其有关一种遥控的可在高压管内自行封堵和解堵的管内智能封堵器。
背景技术
管道运输是石油天然气等最经济、最合理的运输方式。截至2006年底，我国长输油气管道总长度已超过5万千米，其中天然气管道约3万千米，原油管道约1.5万千米，成品油管道约0.56万千米。目前我国已形成多个油气区域管网，其中包括：川渝、华北及长三角地区比较完善的区域性天然气管网，中南、珠三角地区的区域性天然气管网主体框架以及东北、西北和华北的区域性原油管网；在“十一五”期间，中国的油气管道工业将继续得到长足的发展。
目前，我国服役的管道中，“服役期”超过20年的占62％，10年以上的接近85％；在外力干扰、腐蚀、材料缺陷等因素的作用下，管道失效以及阀门等故障会逐渐增多，因此需要对管道进行有计划的维护。
在管道进行维护的过程中，不可避免的采用管道封堵技术来封隔管道内部的输送介质；然而，目前广泛使用的带压开孔封堵技术对维修管道进行封堵作业时，除工艺较为复杂之外，影响管道正常输送的时间也较长。同时，带压开孔封堵作业方式的封堵压力远低于管道的正常输送压力，所以必须突破封堵器自开孔处进入管道进行封堵的结构限制，研发出能够承受更高管内压力的管道内部封堵器。
在目前的石油天然气消费市场，任何时间长度的停输都是用户难以接受的，因此最有效的减少管道停输时间的方法就是在管道维修作业时采用不停输管内高压智能封堵技术。这项技术可以使能源生产者和输送公司完成一些以前无法完成的管道项目。
另外，随着我国海底管道铺设长度的增加和服役年限的增长，对管道维修时的封堵也提出了更高的要求。虽然我国已经掌握了海底管道带压开孔封堵作业工艺和装备的研制技术，但是这种技术并不适用带有电伴热等附加设施的双层管道的内层管道封堵。在这种情况下，研制能够从清管器发球端进入、在管道内部进行高压封堵、解堵后又能够从清管器收球端接收的管内高压智能封堵器，对于实现双层管道封堵的内层管道封堵具有重要的现实意义。
具文献调研表明，我国对于管内智能封堵器的研究仍处于空白状态，水油气等质介管道工业的快速发展急需管内智能封堵器应用于维修作业，特别是高压管道封堵。
目前，我国服役的管道中，“服役期”超过20年的占62％，10年以上的接近85％；在外力干扰、腐蚀、材料缺陷等因素的作用下，管道失效以及阀门等故障会逐渐增多，因此需要对管道进行有计划的维护。
在管道进行维护的过程中，不可避免的采用管道封堵技术来封隔管道内部的输送介质；然而，目前广泛使用的带压开孔封堵技术对维修管道进行封堵作业时，除工艺较为复杂之外，影响管道正常输送的时间也较长。同时，带压开孔封堵作业方式的封堵压力远低于管道的正常输送压力，所以必须突破封堵器自开孔处进入管道进行封堵的结构限制，研发出能够承受更高管内压力的管道内部封堵器。
在目前的石油天然气消费市场，任何时间长度的停输都是用户难以接受的，因此最有效的减少管道停输时间的方法就是在管道维修作业时采用不停输管内高压智能封堵技术。这项技术可以使能源生产者和输送公司完成一些以前无法完成的管道项目。
另外，随着我国海底管道铺设长度的增加和服役年限的增长，对管道维修时的封堵也提出了更高的要求。虽然我国已经掌握了海底管道带压开孔封堵作业工艺和装备的研制技术，但是这种技术并不适用带有电伴热等附加设施的双层管道的内层管道封堵。在这种情况下，研制能够从清管器发球端进入、在管道内部进行高压封堵、解堵后又能够从清管器收球端接收的管内高压智能封堵器，对于实现双层管道封堵的内层管道封堵具有重要的现实意义。
具文献调研表明，我国对于管内智能封堵器的研究仍处于空白状态，水油气等质介管道工业的快速发展急需管内智能封堵器应用于维修作业，特别是高压管道封堵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有管道开孔封堵维修工艺和技术的不足而提供一种管内智能封堵器，能够在不停输的情况下通过遥控实现管内封堵和解堵，特别能适用于管内高压封堵，封堵操作非常简单快速，对正常输送基本没有影响，且对于具有直焊缝或螺旋焊缝及变形等任何障碍物的管道内壁均可提供足够的锁定力，能对任何精度的管道实现可靠的封堵。
本发明要解决的技术问题还在于提供一种管内智能封堵器，能从清管器发球端进入、到达封堵管段在超低频电磁信号遥控下实施高压封堵，并在管道维修作业完成后遥控自动解堵，然后继续运行至清管器收球端被取出，能实现带有电伴热等附加设施的双层管道的内层管道封堵。
本发明提供的一种管内智能封堵器，包括有：
一主驱动缸，所述主驱动缸具有缸体、活塞以及与活塞连接的活塞杆；
一承压头，连接于所述活塞杆远离活塞的一端，所述承压头具有内端面、外端面和从所述内端面轴向延伸的第一筒部；
一执行器盘，连接于所述缸体上，该执行器盘具有内端面、外端面和从所述内端面轴向延伸的第二筒部，所述第一筒部和第二筒部对应而形成一中空腔室，所述缸体、活塞以及活塞杆位于所述中空腔室内；
一挤压碗，滑动的设在所述承压头和所述执行器盘之间，所述挤压碗套置在所述第一筒部和第二筒部的外周面，所述挤压碗具有倾斜的滑动锥面及挤压端面；
四至八块锁定滑块，所述锁定滑块沿圆周方向均匀分布，且分别连接于一个副驱动缸，所述各副驱动缸包括有副缸体、副活塞和与副活塞相连接的副活塞杆，在执行器盘的第二筒部上设有固定锥面，所述固定锥面与挤压碗的滑动锥面倾斜方向一致，各副缸体固定配合在所述固定锥面上并与执行器盘的内端面固接；所述各副活塞杆远离副活塞的一端固定在所述各锁定滑块上；在锁定滑块的外表面设有锁定螺纹，锁定滑块的下表面滑动地配合在所述挤压碗的滑动锥面上，所述锁定滑块在滑动锥面上沿上升方向滑动时呈径向扩张状态进行锁定；
一封隔圈，设在所述承压头与所述执行器盘之间，且受所述挤压碗的挤压端面挤压而呈径向膨胀状态实现封堵；
信号收发装置，连接在所述管内智能封堵器上，接收一控制信号而驱动所述主驱动缸。
根据上述方案，本发明相对于现有结构的效果是显著的：
一、本发明通过在地面发送启动遥控信号，启动主驱动缸，就可带动承压头和执行器盘发生相对运动，使锁定滑块沿着挤压碗的滑动锥面向上滑动而径向扩张，锁定于管道内壁实现锁定；同时由挤压碗的挤压端面挤压封隔圈径向膨胀实现封堵，在封堵时，不必停止正常输送，可在不停输的情况下实现封堵，本发明特别适用于管内高压封堵，可以制造成各种尺寸规格，适用于多种管道规格，且封堵操作非常简单快速，对正常输送基本没有影响；并且各锁定滑块可以分别由一个副驱动缸来辅助推动，各副驱动缸行程独立，因此各锁定滑动在管道内壁滑动并径向扩张时，如果某个锁定滑块遭遇到管道直焊缝或螺旋焊缝及变形等任何管道障碍物而无法继续前进时，虽然这个锁定滑块只能锁定到该障碍物处，但其它的锁定滑块可以在其各自的副驱动缸推动下继续滑动并径向扩张而实现进一步的锁定，整体的锁定力没有变化，仍能实现可靠封堵，能适用于各种精度的管道封堵。
二、本发明的管内智能封堵器，能从清管器发球端进入、到达封堵管段在电磁信号遥控下实施高压封堵，并在管道维修作业完成后遥控自动解堵，然后继续运行至清管器收球端被取出，能实现带有电伴热等附加设施的双层管道的内层管道封堵。
本发明要解决的技术问题还在于提供一种管内智能封堵器，能从清管器发球端进入、到达封堵管段在超低频电磁信号遥控下实施高压封堵，并在管道维修作业完成后遥控自动解堵，然后继续运行至清管器收球端被取出，能实现带有电伴热等附加设施的双层管道的内层管道封堵。
本发明提供的一种管内智能封堵器，包括有：
一主驱动缸，所述主驱动缸具有缸体、活塞以及与活塞连接的活塞杆；
一承压头，连接于所述活塞杆远离活塞的一端，所述承压头具有内端面、外端面和从所述内端面轴向延伸的第一筒部；
一执行器盘，连接于所述缸体上，该执行器盘具有内端面、外端面和从所述内端面轴向延伸的第二筒部，所述第一筒部和第二筒部对应而形成一中空腔室，所述缸体、活塞以及活塞杆位于所述中空腔室内；
一挤压碗，滑动的设在所述承压头和所述执行器盘之间，所述挤压碗套置在所述第一筒部和第二筒部的外周面，所述挤压碗具有倾斜的滑动锥面及挤压端面；
四至八块锁定滑块，所述锁定滑块沿圆周方向均匀分布，且分别连接于一个副驱动缸，所述各副驱动缸包括有副缸体、副活塞和与副活塞相连接的副活塞杆，在执行器盘的第二筒部上设有固定锥面，所述固定锥面与挤压碗的滑动锥面倾斜方向一致，各副缸体固定配合在所述固定锥面上并与执行器盘的内端面固接；所述各副活塞杆远离副活塞的一端固定在所述各锁定滑块上；在锁定滑块的外表面设有锁定螺纹，锁定滑块的下表面滑动地配合在所述挤压碗的滑动锥面上，所述锁定滑块在滑动锥面上沿上升方向滑动时呈径向扩张状态进行锁定；
一封隔圈，设在所述承压头与所述执行器盘之间，且受所述挤压碗的挤压端面挤压而呈径向膨胀状态实现封堵；
信号收发装置，连接在所述管内智能封堵器上，接收一控制信号而驱动所述主驱动缸。
根据上述方案，本发明相对于现有结构的效果是显著的：
一、本发明通过在地面发送启动遥控信号，启动主驱动缸，就可带动承压头和执行器盘发生相对运动，使锁定滑块沿着挤压碗的滑动锥面向上滑动而径向扩张，锁定于管道内壁实现锁定；同时由挤压碗的挤压端面挤压封隔圈径向膨胀实现封堵，在封堵时，不必停止正常输送，可在不停输的情况下实现封堵，本发明特别适用于管内高压封堵，可以制造成各种尺寸规格，适用于多种管道规格，且封堵操作非常简单快速，对正常输送基本没有影响；并且各锁定滑块可以分别由一个副驱动缸来辅助推动，各副驱动缸行程独立，因此各锁定滑动在管道内壁滑动并径向扩张时，如果某个锁定滑块遭遇到管道直焊缝或螺旋焊缝及变形等任何管道障碍物而无法继续前进时，虽然这个锁定滑块只能锁定到该障碍物处，但其它的锁定滑块可以在其各自的副驱动缸推动下继续滑动并径向扩张而实现进一步的锁定，整体的锁定力没有变化，仍能实现可靠封堵，能适用于各种精度的管道封堵。
二、本发明的管内智能封堵器，能从清管器发球端进入、到达封堵管段在电磁信号遥控下实施高压封堵，并在管道维修作业完成后遥控自动解堵，然后继续运行至清管器收球端被取出，能实现带有电伴热等附加设施的双层管道的内层管道封堵。
附图说明
图1为本发明的管内智能封堵器的实施方式1的示意图。
图2为本发明的锁定滑块的立体图。
图3为本发明的液压原理图。
图4为本发明的信号控制方块图。
图5为本发明的管内智能封堵器的实施方式2的示意图。
图2为本发明的锁定滑块的立体图。
图3为本发明的液压原理图。
图4为本发明的信号控制方块图。
图5为本发明的管内智能封堵器的实施方式2的示意图。
具体实施方式
实施方式1
如图1、2所示，本发明提供的一种管内智能封堵器，包括有：
一主驱动缸1，主驱动缸1具有缸体11、活塞12以及与活塞12连接的活塞杆13，主驱动缸1优选液压缸；
一承压头2，连接于活塞杆13远离活塞12的一端131；
一执行器盘3，连接于缸体11上；
一挤压碗4，滑动的设在承压头2和执行器盘3之间，挤压碗4具有倾斜的滑动锥面41及挤压端面42；
至少两块锁定滑块5，优选包括八个且沿圆周方向均匀分布，以保证锁定力均衡，八个锁定滑块5分别连接于八个副驱动缸15，各副驱动缸15分别固定在执行器盘3上，锁定滑块5的下表面51滑动地配合在挤压碗4的滑动锥面41上，锁定滑块5在滑动锥面41上沿箭头A所示的上升方向滑动时能呈径向扩张状态进行锁定；当然锁定滑块5也可为三个、四个、五个、六个、七个等均可，不作限制，各锁定滑块5优选由硬质合金钢制造，使用寿命相对较长，在锁定滑块5的外表面设有锁定螺纹53，在径向扩张以后锁定螺纹53可以刺入管道内壁，平衡管道内压力对封堵器的推力，使得封堵器被固定在管道内且不能移动，实现可靠的锁定，锁定螺纹53刺入管道内壁会使管道内壁产生刻痕，但不超过行业标准要求即可；
一封隔圈6，设在承压头2与执行器盘3之间，且受挤压碗4的挤压端面42挤压而呈径向膨胀状态实现封堵；
信号收发装置7，连接在管内智能封堵器上，图中所示是固定在承压头2上，用于接收一控制信号而驱动主驱动缸1。
在优选的实施例中，该承压头2具有内端面21、外端面23和从内端面21轴向延伸的第一筒部22，该执行器盘3具有内端面31、外端面33和从内端面31轴向延伸的第二筒部32，第一筒部22和第二筒部32对应而形成中空腔室8，挤压碗4套置在第一筒部22和第二筒部32的外周面，缸体11、活塞12以及活塞杆13位于中空腔室8内。
在优选的实施例中，主驱动缸1为液压缸，主驱动缸1连接于一微型主液压系统14，如果中空腔室8的内部空间足够大，微型主液压系统14可位于中空腔室8内，例如可以固定在承压头2的位于第一筒部22内部的内端面21上或者固定在执行器盘3的位于第二筒部32内部的内端面31上，能使微型主液压系统14得到保护，避受高压介质影响，延长使用寿命，并且微型主液压系统14设在中空腔室8内，相对于将其设在承压头2的外端面23或者设在执行器盘3的外端面33上而言，可以使整个封堵器的体积缩小。当然，在本发明中，如果应用于相对较低压的介质管道，可以考虑采用气压缸作为主驱动缸，由包括气压泵等的气动系统实现驱动。另外，例如凸轮连杆等的机械驱动系统也可以考虑采用，不作限制，只要能够带动承压头和执行器盘发生相对位移的驱动装置都可采用。
在优选的实施例中，各副驱动缸15包括有副缸体151、副活塞152和与副活塞152相连接的副活塞杆153，在执行器盘3的第二筒部32上设有固定锥面34，固定锥面34的倾斜方向与挤压碗4的滑动锥面41倾斜方向一致，各副缸体151固定配合在固定锥面34上并与执行器盘3的内端面31固接，该内端面31优选为斜面，以使各副驱动缸15呈倾斜角度固定，各副活塞杆153远离活塞152的一端固定在各锁定滑块5上。各副驱动缸15同样也优选液压缸，连通到微型主液压系统14，当然也可单独连通到另外一个微型液压系统。
如图3所示，该微型主液压系统14包括有控制模块140、电池组149(参见图5，图3中未具体绘示)和保压回路，保压回路包括油箱141、过滤器142、截止阀143、液压泵144、单向阀145、溢流阀146、三位四通电磁换向阀147和卸压阀148，控制模块140用于控制前述全部液压元件的动作。在液压泵144和单向阀145之间由溢流阀146连接油箱141，单向阀145连通三位四通电磁换向阀147的压力油口P，三位四通电磁换向阀147的回油口O接油箱，工作油口A、B并接全部副驱动缸体15以及主驱动缸1，主驱动缸1的回油口连通卸压阀148后连通油箱141，从而在锁定滑块5径向锁定后由此微型主液压系统14的单向阀145形成保压回路，以保持锁定滑块5的锁紧压力，实现可靠的锁定。在需要封堵时，液压泵144在蓄电池149的带动下工作，给主驱动缸1和全部副驱动缸15供油，使其带动相应的部件工作。而在需要解堵时，一旦系统通讯和控制失灵时，当上述执行器盘3一边的压力达到卸压阀148的设定压力时，液压回路上的卸压阀148自动打开，由卸压阀148卸载液压回路的压力油，能使主驱动缸1的左右腔同时卸压，再由弹性压缩元件81推动承压头2和执行器盘3分离完成解堵，实现了利用系统机械自动防故障装置解堵。当然，本发明中的微型主液压系统14不局限这种由单向阀构成的保压回路，也可以采用由蓄能器构成的保压回路，不作限制，任何能够在锁定滑块5锁定以后可以保持锁定压力的液压系统都可采用。
在封堵时，由信号收发装置7接收地面控制中心发送的启动信号，启动微型主液压系统14的控制模块140来驱动主驱动缸1带动承压头2和执行器盘3发生相对运动，同时由各副驱动缸15辅助推动各锁定滑块5沿挤压碗4的滑动锥面41上升滑动实现锁定，由于各副驱动缸15可以起到进一步的推动作用，各副驱动缸15行程独立，各锁定滑动5在管道内壁滑动并径向扩张时，如果某个锁定滑块5遭遇到管道直焊缝或螺旋焊缝及变形等管道障碍物而无法继续前进时，虽然这个锁定滑块5只能锁定到该障碍物处，但其它的锁定滑块5可以在其各自的副驱动缸15推动下继续滑动并径向扩张而实现进一步的锁定，整体的锁定力没有变化，同时由挤压碗4的挤压端面42和承压头2的内端面21同时挤压封隔圈6而使其径向膨胀实现可靠的封堵，可见本发明能适用于任何内表面精度不高的管道封堵，可靠性能非常高，且在封堵时也不必停止正常输送，可在不停输的情况下实现封堵，适用于管内高压封堵，且封堵操作非常简单快速，对正常输送基本没有影响，也能实现带有电伴热等附加设施的双层管道的内层管道封堵。
在本实施例中，是在主驱动缸1带动承压头2和执行器盘3相向动作的状态时，能使锁定滑块5沿挤压碗4的滑动锥面41上升。此结构当中，封隔圈6夹设在承压头2的内端面21以及挤压碗4的挤压端面42之间。封堵时，主驱压缸1启动，活塞12拉动承压头2向右移动，承压头2推动封隔圈6右移，与挤压碗4的挤压端面42接触形成挤压，同时八个副液压缸15推动八个锁定滑块5沿挤压碗4的滑动锥面41向上滑动并周向膨胀，锁定滑块5外表面的锁定螺纹53刺入管道内壁，起到锁定作用，平衡管道内介质推力；上述承压头2和挤压碗4的挤压端面42对封隔圈6的挤压，使得封隔圈6径向膨胀而与管道内壁高压均匀接触，起到密封管内介质的作用，从而完成封堵过程。如图1所示，在主驱动缸1和承压头2的内端面21之间优选的设有均匀分布的多个弹性压缩元件81，各弹性压缩元件81可以进一步配置导杆82，以保证其压缩方向。弹性压缩元件81的作用是在使主驱动缸1和全部副驱动缸15压力卸载时，将承压头2和挤压碗3背向的推开，使锁定滑块5沿滑动锥面41下滑实现解堵。根据对称原理，可以考虑在主驱动缸1带动承压头2和执行器盘3相背向远离动作的状态时，使锁定滑块5沿挤压碗4的滑动锥面41上升，此结构当中，需变换滑动锥面41的倾斜方向，封隔圈6也需固定在执行器盘3的内端面31以及挤压碗4的挤压端面42之间，而弹性压缩元件81也相应替换为弹性拉伸元件，在使主驱动缸1和全部副驱动缸15压力卸载时，将承压头2和挤压碗3相向拉近，以使锁定滑块5沿滑动锥面41下滑实现解堵。当然这种结构会使整个封堵器的体积相对较大，并且由于执行器盘3的内端面31已经固定了副驱动缸，再设置封隔圈可使结构相对复杂，不是优选的。
如图1、2所示，在优选的实施方式中，挤压碗4的滑动锥面41和锁定滑块5的下表面51设有沿轴向延伸的凹凸配合的导向结构9，该导向结构9包括设在滑动锥面41和全部锁定滑块5的下表面51一者之上的凸条91(全部锁定滑块5的下表面51作为一个整体)，和设在另一者之上对应的凹槽92，也就是说在滑动锥面41上设置多个凸条或凹槽，而在各锁定滑块5的各下表面上分别设置一个对应的凹槽或凸条，例如可以在挤压碗4的滑动锥面41上设置凸条91，如图2所示，在各锁定滑块5的下表面51设置凹槽92；当然也可以使凸条91和凹槽92位置互换。导向结构9不仅能够保证锁定滑块5沿预定方向滑动，也可以起到锁定滑块5和挤压碗4相连接的作用。优选的，可以使凸条91和凹槽92的截面设成燕尾形，对于连接锁定滑块5和挤压碗4效果更好。导向结构9的凸条91也可以不必直接在挤压碗4的滑动表面41上铣制出来，也可通过紧固件将多个单独加工的凸条91固定在滑动表面41上，这样不仅能采用较小直径的硬度不是很高的钢材来加工挤压碗4，而仅使凸条91采用硬度较大的硬质合金钢制成，能提高耐磨性能，延长使用寿命，也能使整个封堵器的成本降低。当然，完全可以不必设置导向结构9，就由滑动锥面41直接与锁定滑块5的下表面滑动接触。
如图1所示，承压头2的内端面21以及挤压碗4的挤压端面42为斜面，承压头2的斜面和挤压碗4的挤压端面42沿轴心指向径向远端的方向上的距离逐渐增加。这样在承压头2和挤压碗4对封隔圈6形成夹持挤压时，可对封隔圈6轴向两侧的受力端面61施加轴向压力，由于两个斜面会产生径向向外的分力，使得封隔圈6更易径向膨胀并与管道内表面形成高压接触，起到了密封管内介质的作用，实现了封堵。并且由于这两个斜面的作用，一旦封堵器径向膨胀并与管道内表面接触实现封堵以后，封隔圈6两侧的挤压力或者介质压差越大，径向上的分力越大，会使封隔圈更加向外膨胀，封堵器两端的压差将会维持或者增强密封及夹持能力，使封堵器成了压差自锁功能，此时，不再需要微型主液压系统14的电池组149提供维持压力，从而可以节省电池组的能量。
如图1所示，在一个优选的实施例中，封隔圈6由中等硬度的弹性材料制成，优选聚氨脂，相较于常规的橡胶封隔圈容易与油发生反应，聚氨脂封隔圈能适用于油、气、水等全部高压介质。优选的封隔圈6，其轴向两侧的受力端面61为斜面，分别与承压头2的内端面21的斜面以及挤压碗4的挤压端面42的斜面相配合，在斜面夹持挤压状态下，封隔圈6更易于径向膨胀而与管壁高压接触，起到可以通过压差自锁的密封功能。当然，承压头2的内端面21、挤压碗4的挤压端面42以及封隔圈6的受力端面61也可以不是斜面，而是正常的竖直面，此时可以仅通过封隔圈6的变形膨胀同样也能实现压差自锁。
如图1所示，在一个优选的实施例中，可以在承压头2的外端面23和执行器盘3的外端面33设置多个例如八个均布的带有弹簧的支撑轮24，能使封堵器在管道内运行滑动更加平稳、顺畅，能避免由于封堵器重力作用而使其下部的封隔圈磨损、变形以及对管道下方壁部造成损伤的不足。
在前述全部的实施例中，信号收发装置7置于中空腔室8内，可以固定在承压头2上或者执行器盘3上，能避免被高压介质腐蚀破坏。信号收发装置7可以采用常规频段的电磁波收发器，可适用于封堵非金属管道。考虑到通常高压管道均为金属管道，且管道通常会埋入地下和海底，因此为了保证电磁波信号穿过管道等传输路径而不被屏蔽，如图4所示，信号收发装置7优选采用超低频信号收发装置，超低频信号可以穿透任何管道被接收，从而使封堵器可以适用于任何场合的任何材质的管道。通信方式视陆地和海底管道智能封堵器而不同，如图4所示，为海底管道智能封堵器的通信流程示意图，在进行封堵时，地面控制中心将计算机发出的指令信号通过水声调制解调器转换成适合水声换能器的电信号，然后利用水声换能器把电信号变成声信号(35kHz～40kHz)传到海底，在海底由换能器接收后把声信号变成超低频电磁波ELF(10Hz～30Hz)，然后通过ELF天线发射出去，使ELF信号穿透管壁发射出去。同时，管道内部在封堵器的信号收发装置7上装有ELF接收系统，再由封堵器的遥控执行系统来执行启动主驱动缸1的动作，然后控制封堵的一系列动作，并把管道内系统的一系列位移、压力等参数，通过传感器变成电信号，然后再转换成ELF电磁波反馈到地面控制中心。此超低频信号发送接收装置为现有技术，不再详述。陆地管道智能封堵器通信方式相对简单，控制计算机将直接与置于被封堵管段上方的便携式天线相连。从而工作人员就可以在陆地或海上母船完成对管道的封堵器的追踪定位、密封、解封等一系列的动作。
综合以上各实施例，总结本发明的封堵器实现解堵的方式共有三种：第一种，使封堵器前后压力平衡，主驱动缸1右腔压力增加，左腔压力释放，从而推动活塞12左移，推动承压头2和执行器盘3分离，即可解堵。第二种，平衡封堵器前后压力，同时释放主驱动缸1左右腔压力，由一组弹性压缩元件81推动承压头2和执行器盘3分离，从而解堵。第三种，在系统通讯和控制失灵时，利用系统机械自动防故障装置解堵，即当封堵器执行器盘3一边的压力达到设定压力时，微型主液压系统14液压回路上的卸压阀148自动打开，使主驱动缸1左右腔同时卸压，再由弹性压缩元件81推动执行器盘3和承压头2分离，完成解堵。
实施方式2
如图5所示，该实施方式与实施方式1的结构、原理和效果基本相同，不再重述，不同之处是：信号收发装置7和微型主液压系统14均没有设置在管内智能封堵器内部的中空腔室8内，而是连挂在管内智能封堵器的外部。
具体是在承压头2的外端面23上连挂有一个密封筒70，信号收发装置7和微型主液压系统14的控制模块140、电池组149和保压回路的油箱141、液压泵144以及全部液压元件(图中未示)均布置在该密封筒70内。当然也可以使密封筒70连挂在执行器盘3的外端面33上，不作限制，此时需将各个支撑轮24设置在密封筒70的外端面701上。另外信号收发装置7和微型主液压系统14也可以分别置于中空腔室8内和密封筒70内，而密封筒70同样可以连挂在承压头2的外端面23上或者是连挂在执行器盘3的外端面33上，可视管内智能封堵器的具体空间来设计，不作限制。此实施方式中，虽然整个封堵器的体积相对偏大，但这样管内智能封堵器内部的中空腔室8可以不必设置的过大，以用来容置信号收发装置7和微型主液压系统14，可以相对减小中空腔室8，从而可将主驱动缸1和各副驱动缸15的行程缩小至能实现锁定和解锁所需要的最小行程。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明的发明内容所作的等同变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
如图1、2所示，本发明提供的一种管内智能封堵器，包括有：
一主驱动缸1，主驱动缸1具有缸体11、活塞12以及与活塞12连接的活塞杆13，主驱动缸1优选液压缸；
一承压头2，连接于活塞杆13远离活塞12的一端131；
一执行器盘3，连接于缸体11上；
一挤压碗4，滑动的设在承压头2和执行器盘3之间，挤压碗4具有倾斜的滑动锥面41及挤压端面42；
至少两块锁定滑块5，优选包括八个且沿圆周方向均匀分布，以保证锁定力均衡，八个锁定滑块5分别连接于八个副驱动缸15，各副驱动缸15分别固定在执行器盘3上，锁定滑块5的下表面51滑动地配合在挤压碗4的滑动锥面41上，锁定滑块5在滑动锥面41上沿箭头A所示的上升方向滑动时能呈径向扩张状态进行锁定；当然锁定滑块5也可为三个、四个、五个、六个、七个等均可，不作限制，各锁定滑块5优选由硬质合金钢制造，使用寿命相对较长，在锁定滑块5的外表面设有锁定螺纹53，在径向扩张以后锁定螺纹53可以刺入管道内壁，平衡管道内压力对封堵器的推力，使得封堵器被固定在管道内且不能移动，实现可靠的锁定，锁定螺纹53刺入管道内壁会使管道内壁产生刻痕，但不超过行业标准要求即可；
一封隔圈6，设在承压头2与执行器盘3之间，且受挤压碗4的挤压端面42挤压而呈径向膨胀状态实现封堵；
信号收发装置7，连接在管内智能封堵器上，图中所示是固定在承压头2上，用于接收一控制信号而驱动主驱动缸1。
在优选的实施例中，该承压头2具有内端面21、外端面23和从内端面21轴向延伸的第一筒部22，该执行器盘3具有内端面31、外端面33和从内端面31轴向延伸的第二筒部32，第一筒部22和第二筒部32对应而形成中空腔室8，挤压碗4套置在第一筒部22和第二筒部32的外周面，缸体11、活塞12以及活塞杆13位于中空腔室8内。
在优选的实施例中，主驱动缸1为液压缸，主驱动缸1连接于一微型主液压系统14，如果中空腔室8的内部空间足够大，微型主液压系统14可位于中空腔室8内，例如可以固定在承压头2的位于第一筒部22内部的内端面21上或者固定在执行器盘3的位于第二筒部32内部的内端面31上，能使微型主液压系统14得到保护，避受高压介质影响，延长使用寿命，并且微型主液压系统14设在中空腔室8内，相对于将其设在承压头2的外端面23或者设在执行器盘3的外端面33上而言，可以使整个封堵器的体积缩小。当然，在本发明中，如果应用于相对较低压的介质管道，可以考虑采用气压缸作为主驱动缸，由包括气压泵等的气动系统实现驱动。另外，例如凸轮连杆等的机械驱动系统也可以考虑采用，不作限制，只要能够带动承压头和执行器盘发生相对位移的驱动装置都可采用。
在优选的实施例中，各副驱动缸15包括有副缸体151、副活塞152和与副活塞152相连接的副活塞杆153，在执行器盘3的第二筒部32上设有固定锥面34，固定锥面34的倾斜方向与挤压碗4的滑动锥面41倾斜方向一致，各副缸体151固定配合在固定锥面34上并与执行器盘3的内端面31固接，该内端面31优选为斜面，以使各副驱动缸15呈倾斜角度固定，各副活塞杆153远离活塞152的一端固定在各锁定滑块5上。各副驱动缸15同样也优选液压缸，连通到微型主液压系统14，当然也可单独连通到另外一个微型液压系统。
如图3所示，该微型主液压系统14包括有控制模块140、电池组149(参见图5，图3中未具体绘示)和保压回路，保压回路包括油箱141、过滤器142、截止阀143、液压泵144、单向阀145、溢流阀146、三位四通电磁换向阀147和卸压阀148，控制模块140用于控制前述全部液压元件的动作。在液压泵144和单向阀145之间由溢流阀146连接油箱141，单向阀145连通三位四通电磁换向阀147的压力油口P，三位四通电磁换向阀147的回油口O接油箱，工作油口A、B并接全部副驱动缸体15以及主驱动缸1，主驱动缸1的回油口连通卸压阀148后连通油箱141，从而在锁定滑块5径向锁定后由此微型主液压系统14的单向阀145形成保压回路，以保持锁定滑块5的锁紧压力，实现可靠的锁定。在需要封堵时，液压泵144在蓄电池149的带动下工作，给主驱动缸1和全部副驱动缸15供油，使其带动相应的部件工作。而在需要解堵时，一旦系统通讯和控制失灵时，当上述执行器盘3一边的压力达到卸压阀148的设定压力时，液压回路上的卸压阀148自动打开，由卸压阀148卸载液压回路的压力油，能使主驱动缸1的左右腔同时卸压，再由弹性压缩元件81推动承压头2和执行器盘3分离完成解堵，实现了利用系统机械自动防故障装置解堵。当然，本发明中的微型主液压系统14不局限这种由单向阀构成的保压回路，也可以采用由蓄能器构成的保压回路，不作限制，任何能够在锁定滑块5锁定以后可以保持锁定压力的液压系统都可采用。
在封堵时，由信号收发装置7接收地面控制中心发送的启动信号，启动微型主液压系统14的控制模块140来驱动主驱动缸1带动承压头2和执行器盘3发生相对运动，同时由各副驱动缸15辅助推动各锁定滑块5沿挤压碗4的滑动锥面41上升滑动实现锁定，由于各副驱动缸15可以起到进一步的推动作用，各副驱动缸15行程独立，各锁定滑动5在管道内壁滑动并径向扩张时，如果某个锁定滑块5遭遇到管道直焊缝或螺旋焊缝及变形等管道障碍物而无法继续前进时，虽然这个锁定滑块5只能锁定到该障碍物处，但其它的锁定滑块5可以在其各自的副驱动缸15推动下继续滑动并径向扩张而实现进一步的锁定，整体的锁定力没有变化，同时由挤压碗4的挤压端面42和承压头2的内端面21同时挤压封隔圈6而使其径向膨胀实现可靠的封堵，可见本发明能适用于任何内表面精度不高的管道封堵，可靠性能非常高，且在封堵时也不必停止正常输送，可在不停输的情况下实现封堵，适用于管内高压封堵，且封堵操作非常简单快速，对正常输送基本没有影响，也能实现带有电伴热等附加设施的双层管道的内层管道封堵。
在本实施例中，是在主驱动缸1带动承压头2和执行器盘3相向动作的状态时，能使锁定滑块5沿挤压碗4的滑动锥面41上升。此结构当中，封隔圈6夹设在承压头2的内端面21以及挤压碗4的挤压端面42之间。封堵时，主驱压缸1启动，活塞12拉动承压头2向右移动，承压头2推动封隔圈6右移，与挤压碗4的挤压端面42接触形成挤压，同时八个副液压缸15推动八个锁定滑块5沿挤压碗4的滑动锥面41向上滑动并周向膨胀，锁定滑块5外表面的锁定螺纹53刺入管道内壁，起到锁定作用，平衡管道内介质推力；上述承压头2和挤压碗4的挤压端面42对封隔圈6的挤压，使得封隔圈6径向膨胀而与管道内壁高压均匀接触，起到密封管内介质的作用，从而完成封堵过程。如图1所示，在主驱动缸1和承压头2的内端面21之间优选的设有均匀分布的多个弹性压缩元件81，各弹性压缩元件81可以进一步配置导杆82，以保证其压缩方向。弹性压缩元件81的作用是在使主驱动缸1和全部副驱动缸15压力卸载时，将承压头2和挤压碗3背向的推开，使锁定滑块5沿滑动锥面41下滑实现解堵。根据对称原理，可以考虑在主驱动缸1带动承压头2和执行器盘3相背向远离动作的状态时，使锁定滑块5沿挤压碗4的滑动锥面41上升，此结构当中，需变换滑动锥面41的倾斜方向，封隔圈6也需固定在执行器盘3的内端面31以及挤压碗4的挤压端面42之间，而弹性压缩元件81也相应替换为弹性拉伸元件，在使主驱动缸1和全部副驱动缸15压力卸载时，将承压头2和挤压碗3相向拉近，以使锁定滑块5沿滑动锥面41下滑实现解堵。当然这种结构会使整个封堵器的体积相对较大，并且由于执行器盘3的内端面31已经固定了副驱动缸，再设置封隔圈可使结构相对复杂，不是优选的。
如图1、2所示，在优选的实施方式中，挤压碗4的滑动锥面41和锁定滑块5的下表面51设有沿轴向延伸的凹凸配合的导向结构9，该导向结构9包括设在滑动锥面41和全部锁定滑块5的下表面51一者之上的凸条91(全部锁定滑块5的下表面51作为一个整体)，和设在另一者之上对应的凹槽92，也就是说在滑动锥面41上设置多个凸条或凹槽，而在各锁定滑块5的各下表面上分别设置一个对应的凹槽或凸条，例如可以在挤压碗4的滑动锥面41上设置凸条91，如图2所示，在各锁定滑块5的下表面51设置凹槽92；当然也可以使凸条91和凹槽92位置互换。导向结构9不仅能够保证锁定滑块5沿预定方向滑动，也可以起到锁定滑块5和挤压碗4相连接的作用。优选的，可以使凸条91和凹槽92的截面设成燕尾形，对于连接锁定滑块5和挤压碗4效果更好。导向结构9的凸条91也可以不必直接在挤压碗4的滑动表面41上铣制出来，也可通过紧固件将多个单独加工的凸条91固定在滑动表面41上，这样不仅能采用较小直径的硬度不是很高的钢材来加工挤压碗4，而仅使凸条91采用硬度较大的硬质合金钢制成，能提高耐磨性能，延长使用寿命，也能使整个封堵器的成本降低。当然，完全可以不必设置导向结构9，就由滑动锥面41直接与锁定滑块5的下表面滑动接触。
如图1所示，承压头2的内端面21以及挤压碗4的挤压端面42为斜面，承压头2的斜面和挤压碗4的挤压端面42沿轴心指向径向远端的方向上的距离逐渐增加。这样在承压头2和挤压碗4对封隔圈6形成夹持挤压时，可对封隔圈6轴向两侧的受力端面61施加轴向压力，由于两个斜面会产生径向向外的分力，使得封隔圈6更易径向膨胀并与管道内表面形成高压接触，起到了密封管内介质的作用，实现了封堵。并且由于这两个斜面的作用，一旦封堵器径向膨胀并与管道内表面接触实现封堵以后，封隔圈6两侧的挤压力或者介质压差越大，径向上的分力越大，会使封隔圈更加向外膨胀，封堵器两端的压差将会维持或者增强密封及夹持能力，使封堵器成了压差自锁功能，此时，不再需要微型主液压系统14的电池组149提供维持压力，从而可以节省电池组的能量。
如图1所示，在一个优选的实施例中，封隔圈6由中等硬度的弹性材料制成，优选聚氨脂，相较于常规的橡胶封隔圈容易与油发生反应，聚氨脂封隔圈能适用于油、气、水等全部高压介质。优选的封隔圈6，其轴向两侧的受力端面61为斜面，分别与承压头2的内端面21的斜面以及挤压碗4的挤压端面42的斜面相配合，在斜面夹持挤压状态下，封隔圈6更易于径向膨胀而与管壁高压接触，起到可以通过压差自锁的密封功能。当然，承压头2的内端面21、挤压碗4的挤压端面42以及封隔圈6的受力端面61也可以不是斜面，而是正常的竖直面，此时可以仅通过封隔圈6的变形膨胀同样也能实现压差自锁。
如图1所示，在一个优选的实施例中，可以在承压头2的外端面23和执行器盘3的外端面33设置多个例如八个均布的带有弹簧的支撑轮24，能使封堵器在管道内运行滑动更加平稳、顺畅，能避免由于封堵器重力作用而使其下部的封隔圈磨损、变形以及对管道下方壁部造成损伤的不足。
在前述全部的实施例中，信号收发装置7置于中空腔室8内，可以固定在承压头2上或者执行器盘3上，能避免被高压介质腐蚀破坏。信号收发装置7可以采用常规频段的电磁波收发器，可适用于封堵非金属管道。考虑到通常高压管道均为金属管道，且管道通常会埋入地下和海底，因此为了保证电磁波信号穿过管道等传输路径而不被屏蔽，如图4所示，信号收发装置7优选采用超低频信号收发装置，超低频信号可以穿透任何管道被接收，从而使封堵器可以适用于任何场合的任何材质的管道。通信方式视陆地和海底管道智能封堵器而不同，如图4所示，为海底管道智能封堵器的通信流程示意图，在进行封堵时，地面控制中心将计算机发出的指令信号通过水声调制解调器转换成适合水声换能器的电信号，然后利用水声换能器把电信号变成声信号(35kHz～40kHz)传到海底，在海底由换能器接收后把声信号变成超低频电磁波ELF(10Hz～30Hz)，然后通过ELF天线发射出去，使ELF信号穿透管壁发射出去。同时，管道内部在封堵器的信号收发装置7上装有ELF接收系统，再由封堵器的遥控执行系统来执行启动主驱动缸1的动作，然后控制封堵的一系列动作，并把管道内系统的一系列位移、压力等参数，通过传感器变成电信号，然后再转换成ELF电磁波反馈到地面控制中心。此超低频信号发送接收装置为现有技术，不再详述。陆地管道智能封堵器通信方式相对简单，控制计算机将直接与置于被封堵管段上方的便携式天线相连。从而工作人员就可以在陆地或海上母船完成对管道的封堵器的追踪定位、密封、解封等一系列的动作。
综合以上各实施例，总结本发明的封堵器实现解堵的方式共有三种：第一种，使封堵器前后压力平衡，主驱动缸1右腔压力增加，左腔压力释放，从而推动活塞12左移，推动承压头2和执行器盘3分离，即可解堵。第二种，平衡封堵器前后压力，同时释放主驱动缸1左右腔压力，由一组弹性压缩元件81推动承压头2和执行器盘3分离，从而解堵。第三种，在系统通讯和控制失灵时，利用系统机械自动防故障装置解堵，即当封堵器执行器盘3一边的压力达到设定压力时，微型主液压系统14液压回路上的卸压阀148自动打开，使主驱动缸1左右腔同时卸压，再由弹性压缩元件81推动执行器盘3和承压头2分离，完成解堵。
实施方式2
如图5所示，该实施方式与实施方式1的结构、原理和效果基本相同，不再重述，不同之处是：信号收发装置7和微型主液压系统14均没有设置在管内智能封堵器内部的中空腔室8内，而是连挂在管内智能封堵器的外部。
具体是在承压头2的外端面23上连挂有一个密封筒70，信号收发装置7和微型主液压系统14的控制模块140、电池组149和保压回路的油箱141、液压泵144以及全部液压元件(图中未示)均布置在该密封筒70内。当然也可以使密封筒70连挂在执行器盘3的外端面33上，不作限制，此时需将各个支撑轮24设置在密封筒70的外端面701上。另外信号收发装置7和微型主液压系统14也可以分别置于中空腔室8内和密封筒70内，而密封筒70同样可以连挂在承压头2的外端面23上或者是连挂在执行器盘3的外端面33上，可视管内智能封堵器的具体空间来设计，不作限制。此实施方式中，虽然整个封堵器的体积相对偏大，但这样管内智能封堵器内部的中空腔室8可以不必设置的过大，以用来容置信号收发装置7和微型主液压系统14，可以相对减小中空腔室8，从而可将主驱动缸1和各副驱动缸15的行程缩小至能实现锁定和解锁所需要的最小行程。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明的发明内容所作的等同变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。