一种带压开孔封堵分流装备

摘要

本发明提供了一种带压开孔封堵分流设备，主要包括密封连接机构、封堵机构和开孔装置，所述密封连接结构包括下阀体、上阀体和密封箱体，所述下阀体与上阀体均分别与待修管道的外壁相适配，上阀体与下阀体螺栓连接，待修管道沿轴线方向夹紧在上阀体与下阀体之间；所述密封箱体的下端与上阀体连通；所述封堵机构设于密封箱体的内部，开孔装置的驱动端可伸入密封箱体，对待修管道开孔。本发明的有益效果为：封堵机构装配在开孔装置的壳体内，开孔、封堵结构整合于一体，简化了设备，减少了操作步骤，降低了施工成本；钻头开孔完成后封堵机构伸出，仅需一次开孔就能利用两端伸出的环形气囊将待修管道两端封堵，并且管道内流体通过中间套管流通，无需另加旁通管道。

权利要求

1.一种带压开孔封堵分流设备，其特征在于，主要包括密封连接机构、封堵机构和开孔装置，所述密封连接结构包括下阀体、上阀体和密封箱体，所述下阀体与上阀体均分别与待修管道的外壁相适配，上阀体与下阀体螺栓连接，待修管道沿轴线方向夹紧在上阀体与下阀体之间；所述密封箱体的下端与上阀体连通；所述封堵机构设于密封箱体的内部，开孔装置的驱动端可伸入密封箱体，对待修管道开孔；所述开孔装置包括动力机构、传动机构和刀具结构，动力机构与传动机构的输入端相连，传动机构的输出端与刀具结构相连，带动刀具结构进给运动和旋转运动。

2.如权利要求1所述的带压开孔封堵分流设备，其特征在于，所述动力机构包括进给行程缸、工作台和旋转液压马达，所述进给行程缸的活塞杆竖直布置，且活塞杆的上端与工作台固连；所述旋转液压马达安装在工作台上，旋转液压马达的电机轴与传动机构的输入端相连，传动机构的输出端可分别与刀具结构和封堵机构相连，带动刀具结构和封堵机构垂直运动和旋转运动。

3.如权利要求2所述的带压开孔封堵分流设备，其特征在于，所述刀具结构包括左右贯通的壳体，壳体内部安设封堵机构；壳体的上部开设有传动轴孔，壳体的外壁底部安装钻头。

4.如权利要求3所述的带压开孔封堵分流设备，其特征在于，所述传动机构包括传动轴、液压缸、导向键和环形导台，传动轴的上端与旋转液压马达的电机轴相连，传动轴可穿过壳体的传动轴孔；传动轴与封堵机构通过齿轮组传动。

5.如权利要求4所述的带压开孔封堵分流设备，其特征在于，所述传动轴上设有环形的凸台和环形导台，沿凸台周向间隔安装有若干液压缸，液压缸的伸缩端与环形导台的上部固连；凸台下方的传动轴上设导向键，导向键的长度方向与传动轴的轴线平行；所述环形导台与导向键相连，环形导台可沿导向键的长度方向上下移动；环形导台的下部沿周向间隔布置有若干键销，键销与设于壳体顶部的键槽相适配。

6.如权利要求4所述的带压开孔封堵分流设备，其特征在于，所述封堵机构包括中间套管，以及两组对称安装在中间套管两端的管道伸缩结构，管道伸缩结构的内端通过齿轮组与传动轴的下端相连，管道伸缩结构的外端安装有环形气囊，环形气囊的进气口与压气机相连。

7.如权利要求6所述的带压开孔封堵分流设备，其特征在于，所述伸缩结构包括依次安装在中间套管外围的内套筒和外套筒，以及与外套筒相适配的轴承，轴承安设于壳体内的轴承座上；所述内套筒的外壁与外套筒的内壁螺纹配合；外套筒的内端面固定有从动锥齿轮，从动锥齿轮与安设在传动轴下端的主动锥齿轮相啮合；内套筒的外端径向伸出有凸起，在凸起上安装环形气囊。

8.如权利要求7所述的带压开孔封堵分流设备，其特征在于，所述环形气囊的进气口与设于内套筒的通气管路连通，通气管路的入口与压力机相连；环形气囊通气后可封闭待修管道。

9.如权利要求7所述的带压开孔封堵分流设备，其特征在于，在中间套管的两端外壁设有密封圈，密封圈的外壁与内套筒的内壁紧贴。

说明书

一种带压开孔封堵分流装备

技术领域

[0001] 本发明涉及管道设备技术领域，具体涉及一种带压开孔封堵分流设备。

背景技术

[0002] 管道遍布我们生活的各个角落，管道修复与改造工程数量逐年上升，管道修复技术具有很大的应用前景。传统的管道维护方法主要包括两种，一种是停输清管维修，造成巨大的经济损失和环境污染；另一种是不停输带压维修，这种维修方式不需要管道进行停产降压和管道置换，只需要对管道的待维修段进行开孔，并对局部区域进行有效封堵，然后进行局部维修，不仅避免了不必要的经济损失和对环境的污染，而且为管道的施工作业提供了更安全的保证。

[0003] 然而，现今大多数的不停输带压开孔设备其开孔和封堵装置不为一体，在进行开孔封堵作业时，操作过程复杂；完成开孔作业时，需取出开孔设备，更换封堵设备，浪费了大量的时间。另外，传统的带压封堵工艺，在完成对一段管道维修时，需对管道两端同时进行开孔和封堵，并需要安装旁管连接两端，实现旁管分流，这样两处开孔，一方面加大了对原有管道的损害，另一方面两处开孔和封堵所需作业设备多，增加了作业成本，加大操作难度；传统带压封堵技术为保证与管道直径相当的封堵器顺利进入管道，需在原管道以相当大的直径进行开孔，进一步加重了对原有管道的损害。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种带压开孔封堵分流装备。

[0005] 本发明所采用的技术方案为：一种带压开孔封堵分流设备，主要包括密封连接机构、封堵机构和开孔装置，所述密封连接结构包括下阀体、上阀体和密封箱体，所述下阀体与上阀体均分别与待修管道的外壁相适配，上阀体与下阀体螺栓连接，待修管道沿轴线方向夹紧在上阀体与下阀体之间；所述密封箱体的下端与上阀体连通；所述封堵机构设于密封箱体的内部，开孔装置的驱动端可伸入密封箱体，对待修管道开孔。

[0006] 按上述方案，所述开孔装置包括动力机构、传动机构和刀具结构，动力机构与传动机构的输入端相连，传动机构的输出端与刀具结构相连，带动刀具结构进给运动和旋转运动。

[0007] 按上述方案，所述动力机构包括进给行程缸、工作台和旋转液压马达，所述行程缸的活塞杆竖直布置，且活塞杆的上端与工作台固连；所述旋转液压马达安装在工作台上，旋转液压马达的电机轴与传动机构的输入端相连，传动机构的输出端可分别与刀具结构和封堵机构相连，带动刀具结构和封堵机构垂直运动和旋转运动。

[0008] 按上述方案，所述刀具结构包括左右贯通的壳体，壳体内部安设封堵机构；壳体的上部开设有传动轴孔，壳体的外壁底部安装钻头。

[0009] 按上述方案，所述传动机构包括传动轴、液压缸、导向键和环形导台，传动轴的上端与旋转液压马达的电机轴相连，传动轴可穿过壳体的传动轴孔；传动轴与封堵机构通过齿轮组传动。

[0010] 按上述方案，所述传动轴上设有环形的凸台和环形导台，沿凸台周向间隔安装有若干液压缸，液压缸的伸缩端与环形导台的上部固连；凸台下方的传动轴上设导向键，导向键的长度方向与传动轴的轴线平行；所述环形导台与导向键相连，环形导台可沿导向键的长度方向上下移动；环形导台的下部沿周向间隔布置有若干键销，键销与设于壳体顶部的键槽相适配。

[0011] 按上述方案，所述封堵机构包括中间套管，以及两组对称安装在中间套管两端的管道伸缩结构，管道伸缩结构的内端通过齿轮组与传动轴的下端相连，管道伸缩结构的外端安装有环形气囊，环形气囊的进气口与压气机相连。

[0012] 按上述方案，所述伸缩结构包括依次安装在中间套管外围的内套筒和外套筒，以及与外套筒相适配的轴承，轴承安设于壳体内的轴承座上；所述内套筒的外壁与外套筒的内壁螺纹配合；外套筒的内端面固定有从动锥齿轮，从动锥齿轮与安设在传动轴下端的主动锥齿轮相啮合；内套筒的外端径向伸出有凸起，在凸起上安装环形气囊。

[0013] 按上述方案，所述环形气囊的进气口与设于内套筒的通气管路连通，通气管路的入口与压力机相连；环形气囊通气后可封闭待修管道。

[0014] 按上述方案，在中间套管的两端外壁设有密封圈，密封圈的外壁与内套筒的内壁紧贴。

[0015] 本发明的有益效果为:

[0016] 1.传统的开孔封堵设备为完成管道修复，需将两套开孔、封堵设备作用于待修管道两端，设备数量多，操作繁杂；而本发明中的封堵机构装配在开孔装置的壳体内，开孔、封堵结构整合于一体，简化了设备，减少了操作步骤及流程，降低了施工成本；

[0017] 2.传统开孔封堵设备其开孔、封堵结构单独配置，开孔、封堵工艺分离，为实现不停输需另加旁通管道；而本发明在开孔时，封堵机构设于在开孔装置中，开孔完成后才封堵机构伸出，仅需一次开孔就能利用两端伸出的环形气囊将待修管道两端封堵，并且管道内流体通过中间套管流通，不需另加旁通管，实现管道不停输；

[0018] 3.传统的封堵机构体积不能变化，为将封堵头从开孔中成功放入，开孔直径需大于封堵头直径；而本发明中的封堵机构由环状气囊实现封堵，环状气囊充压后直径可变，保证封堵机构以较小的直径从开孔中进入，待修管道开孔直径小，降低了对待修管道的损害；

[0019] 4.本发明中采用一套动力机构和传动机构，即可实现钻头钻削运动与管道伸缩运动的自由切换；钻头钻削开孔时，管道伸缩结构位于开孔机构内，待钻头钻削完成并到达指定位置，管道伸缩结构自壳体的两端伸出实现封堵，减少了动力源和传动链，实现了结构的合理配置和利用；

[0020] 5.本发明结构设计合理，传动精度高。

附图说明

[0021] 图1为本发明一个具体实施例的整体结构示意图。

[0022] 图2为本实施例中传动机构、刀具结构和封堵机构的连接示意图。

[0023] 图3为本实施例中封堵机构与传动轴的连接示意图。

[0024] 图4为本实施例中封堵机构和刀具结构的剖面图。

[0025] 图5为本实施例中中间套管的结构示意图。

[0026] 图6为本实施例中内套筒的结构示意图。

[0027] 图7为本实施例中刀具结构的整体示意图。

[0028] 图8为本实施例中刀具结构的剖面图。

[0029] 图9为图7的俯视图。

[0030] 图10为本实施例中传动机构的结构示意图。

[0031] 图11为传动机构与刀具结构的连接示意图。

[0032] 图12为本实施例的工作状态示意图(一)。

[0033] 图13为本实施例的工作状态示意图(二)。

[0034] 图14为本实施例的工作状态示意图(三)。

[0035] 图15为本实施例的工作状态示意图(四)。

[0036] 其中：1、封堵机构；1.1、内套筒；1.1.1、通气管路；1.2、环状气囊；1.3、外套筒；1.4、中间套管；1.4.1、密封圈；1.5、轴承；1.6、从动锥齿轮；2、刀具结构；2.1、钻头；2.2、壳体；2.2.1、传动轴孔；2.2.2、轴承座；2.2.3、键槽；3、传动机构；3.1、液压缸；3.2、导向键；
3.3、环形导台；3.4、键销；3.5、主动锥齿轮；3.6、传动轴；3.7、凸台；4、行程缸；5、工作台；6、旋转液压马达；7、密封箱体；8、上阀体；9、下阀体；10、待修管道。

具体实施方式

[0037] 为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

[0038] 如图1所示的一种带压开孔封堵分流设备，主要包括密封连接机构、封堵机构1和开孔装置，所述密封连接结构包括下阀体9、上阀体8和密封箱体7，所述下阀体9与上阀体8均分别与待修管道10的外壁相适配，上阀体8与下阀体9螺栓连接，待修管道10沿轴线方向夹紧在上阀体8与下阀体9之间；所述密封箱体7的下端与上阀体8连通；所述封堵机构1设于密封箱体7的内部，开孔装置的驱动端可伸入密封箱体7，对待修管道10开孔。

[0039] 开孔装置包括动力机构、传动机构3和刀具结构2，动力机构与传动机构3的输入端相连，传动机构3的输出端与刀具结构2相连，带动刀具结构2进给运动和旋转运动。本实施例中，所述动力机构包括进给行程缸4、工作台5和旋转液压马达6，所述行程缸4的活塞杆竖直布置，且其活塞杆的上端与工作台5固连；所述旋转液压马达6安装在工作台5上，旋转液压马达6的电机轴与传动机构3的输入端相连，传动机构3的输出端可分别与刀具结构2和封堵机构1相连，带动刀具结构2和封堵机构1垂直运动和旋转运动。本实施例中，如图7～9所示，刀具结构2包括左右贯通的壳体2.2，壳体2.2内部安设封堵机构1；壳体2.2的上部开设有传动轴孔2.2.1，壳体2.2的外壁底部安装钻头2.1。

[0040] 如图10所示，传动机构包括传动轴3.6、液压缸3.1、导向键3.2和环形导台3.3，传动轴3.6的上端与旋转液压马达6的电机轴相连，传动轴3.6可穿过壳体2.2的传动轴孔2.2.1；传动轴3.6与封堵机构1通过齿轮组传动(如图3和图11所示)；所述传动轴3.6上设有环形的凸台3.7和环形导台3.3，沿凸台3.7周向间隔安装有若干液压缸3.1，液压缸3.1的伸缩端与环形导台3.3的上部固连；凸台3.7下方的传动轴3.6上设导向键3.2，导向键3.2的长度方向与传动轴3.6的轴线平行；所述环形导台3.3与导向键3.2相连，环形导台3.3可沿导向键3.2的长度方向上下移动，环形导台3.3的下部沿周向间隔布置有若干键销3.4，键销
3.4与设于壳体2.2顶部的键槽2.2.3相适配，如图11所示。

[0041] 如图3～图7所示，封堵机构1包括中间套管1.4，以及两组对称安装在中间套管1.4两端的管道伸缩结构，管道伸缩结构的内端通过齿轮组与传动轴3.6的下端相连，管道伸缩结构的外端安装有环形气囊1.2，环形气囊1.2的进气口与压气机相连。伸缩结构包括依次安装在中间套管1.4外围的内套筒1.1和外套筒1.3，以及与外套筒1.3相适配的轴承1.5，轴承1.5安设于壳体2.2内的轴承座2.2.2上；所述内套筒1.1的外壁与外套筒1.3的内壁螺纹配合；外套筒1.3的内端面固定有从动锥齿轮1.6，从动锥齿轮1.6与安设在传动轴3.6下端的主动锥齿轮3.5相啮合；内套筒1.1的外端径向伸出有凸起，在凸起上安装有环形气囊1.2，环形气囊1.2与内套筒1.1的外壁贴合；环形气囊1.2的进气口与设于内套筒1.1的通气管路1.1.1连通(环形气囊1.2设有四个进气口)，通气管路1.1.1的入口与压力机相连；环形气囊1.2通气后可封闭待修管道10。本实施例中，在中间套管1.4的两端外壁设有密封圈
1.4.1，密封圈1.4.1的外壁与内套筒1.1的内壁紧贴。

[0042] 本发明的具体工作过程为：

[0043] 1、清理工作现场，在待修管道10上安装上阀体8和下阀体9，再将密封箱体7的下端与上阀体8螺栓连接，固定所述封堵分流设备；

[0044] 2、启动传动轴3.6上的液压缸3.1，液压缸3.1推动环形导台3.3沿导向键3.2下运动，直至环形导台3.3上的键销3.4插入壳体2.2的键槽2.2.3内，如图11所示；

[0045] 3、启动旋转液压马达6和行程缸4，旋转液压马达6通过传动机构将动力传递至刀具结构2，带动钻头2.1进旋转(此时刀具结构2和封堵机构1整体旋转)；同时，行程缸4的活塞杆伸缩运动，通过工作台5和传动机构，带动刀具结构2进行直线进给运动，如图12所示，钻头2.1在行程缸4和旋转液压马达6的配合下实现旋转切割；

[0046] 4、切削完成后，行程缸4推进刀具结构2和封堵机构1进入待修管道10的内部，如图13所示；关闭旋转液压马达6，钻头2.1停止旋转，并关闭传动机构的液压缸3.1，液压缸3.1的活塞杆回收，带动环形导台3.3沿导向键3.2向上运动，将环形导台3.3上的键销3.4从壳体2.2的键槽2.2.3中带出，回到起始位置；

[0047] 5、再次启动旋转液压马达6，旋转液压马达6通过传动机构将动力传递到封堵机构1，传动轴3.6通过锥齿轮组带动外套筒1.3旋转，与外套筒1.3螺纹配合的内套筒1.1直线运动，带动环状气囊1.2从刀具结构2的壳体2.2伸出，如图14所示；

[0048] 6、待环状气囊1.2完全伸出箱体2.2后，关闭旋转液压马达6，启动压力机，往环状气囊1.2内冲压；随压力升高，环状气囊1.2直径变大，直至环形气囊1.2与待修管道10的内壁紧密贴合并发生挤压变形，完成封堵；此时，待修管道10内的流体不经原破损管道流通，而经封堵机构的管道流通(也即经内套筒1.1和中间套管1.4流通)，完成封堵和分流工作，如图15所示；

[0049] 7、对待修管道10进行修补，修补完成后，环状气囊1.2泄压；在旋转液压发达6的反方向作用下，封堵机构1的外套筒1.3和内套筒1.1带动环形气囊1.2回到刀具结构2的壳体2.2内；工作行程缸4带动刀具结构2回到密封箱体7，完成密封作业后，卸载设备。

[0050] 最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。