一種變徑式球形封堵器的制作方法

本發明涉及一種變徑式球形封堵器，用于管道焊接作業過程中管道切斷部位的封堵。

背景技術：

在油氣儲運與城市燃氣工程中，石油與天然氣輸送需要敷設長距離大口徑管道，對在役油氣管道，隨著管道使用年限增長，管道可能因腐蝕、疲勞和機械損傷等因素造成破壞和缺陷，或者由于城市建設等原因需要在役管道改線等，均需要在役油氣管道部分切斷后，重新焊接新的管道，焊接技術將涉及到動火作業，為保證施工安全需要將殘留在管道中的油氣進行置換或者封堵。

現有的動火技術主要包括置換動火技術、安全封堵動火技術，其中氮氣置換技術因具有技術操作規程標準，指標控制嚴格而被廣泛采用，但是在實際動火作業技術中，原來置換合格的天然氣管道，因內部存在凝析油的揮發，導致動火作業中置換條件不合格，需要停止焊接，重啟氮氣置換，直至條件合格后方可繼續動火，這就延長了動火作業周期，增加動火作業成本；安全封堵技術有采用冷凍封堵技術，該技術利用固水乳化劑在低溫下與管壁的凍粘效應實現油氣隔離，但是此技術需要較長的介質冷凍時間，前期準備時間過長，動火作業成本增加。

現有管道焊接封堵器，采用常規密封型清管器進行封堵，施工完成后依靠管道內介質推動清管器進行回收。因為采用皮碗與管道過盈配合進行密封，為保證密封效果，管道和清管器之間接觸力過大，回收過程介質推動難度大，同時容易造成清管器磨損嚴重和管道擦傷等問題。另一方面，對于海底管道水下干式焊接，在管道切斷以后同樣需要用密封型清管器進行封堵，操作室將管段罩起來排水后實施焊接。這種工況下，更加要求清管器封堵有效，液體介質不能泄漏進入焊接部位影響焊接效果。

基于上述技術背景，本發明特提供一種變徑式球形封堵器。

技術實現要素：

本發明的目的：為了克服現有管道封堵器封堵不嚴以及回收過程阻力過大的缺點，特提供一種變徑式球形封堵器。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種變徑式球形封堵器，包括電機、偏心塊、殼體、振動開關、可控單向閥、振動桿、安裝板；殼體為球殼結構，殼體內安裝注入接頭，可控單向閥和振動開關設置在殼體內，振 動桿一端安裝到安裝板上，振動桿懸臂端設置振動開關，振動開關和可控單向閥固定到一起，電機輸出軸上安裝偏心塊，電機設置在本發明所述封堵器安裝位置對應的管道外側；其特征在于：

殼體內安裝注入接頭，注入接頭與殼體外界連通，通過注入接頭向殼體內注入液體；殼體內設置振動桿、安裝板、振動開關和可控單向閥；振動桿為懸臂梁結構，振動桿端部固定到安裝板上，振動桿的懸臂端設置振動開關；振動開關和可控單向閥固定到一起并安裝到安裝板上；可控單向閥的排液口連通殼體內部空間，用軟管連接可控單向閥的進液口和注入接頭；

電機輸出軸上安裝偏心塊，電機設置在本發明所述封堵器安裝位置對應的管道外側；電機轉速與振動桿的某階固有頻率之間相差10％以內，電機轉動帶動振動桿共振；

檔桿與頂桿垂直布置并設置于振動開關內，檔桿一端設置壓縮彈簧，檔桿另一端靠近振動桿端部；頂桿與可控單向閥的閥芯同軸布置，頂桿一端設置壓縮彈簧另一端頂在可控單向閥的閥芯端部；頂桿上安裝卡銷，所述卡銷與檔桿配合并限制頂桿軸向移動；檔桿為階梯軸，檔桿大徑部分擋住卡銷，限制頂桿軸向位移；檔桿小徑部分不能擋住卡銷，頂桿可以軸向伸出。

本發明具有的有益效果是：1、本發明無電控部分，對油氣管道使用安全性更高；2、通過共振開關控制殼體泄流，泄流方式可靠，操作方便；3.縮徑回收，降低回收過程的阻力，同時降低清管器卡堵風險；4、采用球形清管器結構，管道內通過性能好。

附圖說明

圖1為本發明的結構簡圖。

圖2為本發明所述可控單向閥和振動開關結構原理圖。

圖3為本發明圖3的剖視圖。

圖4為本發明所述振動開關外觀圖。

圖中：1.電機；2.偏心塊；3.管道；4.殼體；5.排氣孔；6.軟管；7.注入接頭；8.振動開關；9.可控單向閥；91.進液孔；92.排液孔；93.控制閥芯；10.振動桿；11.安裝板；12.閥座；13.開關閥芯；14.安裝筒；15.檔桿；16.卡銷；17.頂桿；18.控制桿；19.開關座。

具體實施方式

本發明不受下述實施實例的限制，可以根據本發明的技術方案和實際情況來確定具體的實施方式。下面結合圖1～4對本發明作以下描述。上、下、左、右等的位置關系是依據說明書附圖1的布局方向來確定的。

殼體4為橡膠球殼，殼體4內安裝注入接頭7，注入接頭7與殼體4外界連通，通過注 入接頭7向殼體4內注入液體。殼體4設置排氣孔5，所述排氣孔5設置在殼體4安裝位置的上方，當通過注入接頭7向殼體4內注入液體時候，殼體4內的空氣通過排氣孔5排出，空氣排出后關閉排氣孔5。

殼體4內設置振動桿10、安裝板11、振動開關8和可控單向閥9。振動桿10為懸臂梁結構，振動桿10一端固定到安裝板11上，振動桿10的懸臂端設置振動開關8。振動開關8和可控單向閥9固定到一起并安裝到安裝板11上。可控單向閥9的排液口連通殼體4內部空間，可控單向閥9的進液口連通注入接頭7，用軟管6連接可控單向閥9的進液口和注入接頭7。

電機1輸出軸上安裝偏心塊2，電機1設置在本發明所述封堵器安裝位置對應的管道3外側。電機1轉速與振動桿10的某階固有頻率之間相差10％以內，電機1轉動帶動振動桿10共振。

可控單向閥9的閥座12與振動開關8的開關座19之間用螺紋方式連接，控制閥芯93和開關閥芯13設置在閥座12內并同軸布置，控制閥芯93設置在可控單向閥9的進液孔91和排液孔92之間。頂桿17設置在開關座19內，頂桿17與控制閥芯93同軸布置，頂桿17頂在控制閥芯93后端，頂桿17后端設置壓縮彈簧。

頂桿17為階梯軸，頂桿17安裝在開關座19內，開關座19在頂桿17安裝位置設置縱向滑槽，卡銷16和控制桿18設置在所述滑槽內。頂桿17端部安裝控制桿18，頂桿17在控制桿18前端位置安裝卡銷16，控制桿18伸出開關座19，可以通過控制桿18將頂桿17向后滑動。

安裝筒14與開關座19垂直布置，安裝筒14與開關座19用螺紋方式連接，安裝筒14內設置檔桿15。檔桿15一端設置壓縮彈簧并安裝到安裝筒14內，檔桿15另一端伸出開關座19并靠近振動桿10懸臂端。檔桿15為階梯軸，檔桿15大徑部分擋住卡銷16，限制頂桿17軸向位移；檔桿15小徑部分不能擋住卡銷16，頂桿17可以軸向伸出并推動控制閥芯93。

本發明的原理是：

管道3切斷以后，將本發明所述裝置設置于需要封堵的管道3內部，通過注入接頭7向殼體4內注入液體，殼體4膨脹并壓緊在管道3內壁實現密封。

管道3焊接作業完成后，啟動管道3外側安裝的電機1，電機1轉動并通過偏心塊2產生特定頻率的振動。控制電機1轉速和振動桿10某階固有頻率接近，殼體4內部的振動桿10產生共振，振動桿10的劇烈振動產生端部擺動。振動開關8的檔桿15在振動桿10作用下產生軸向移動，從而打開頂桿17的卡銷16，頂桿17軸向推動控制閥芯93并打開可控單向閥9。殼體4內的介質依次通過排液孔92、進液孔91、軟管6、注入接頭7排出，殼體4 在自身彈力作用下回彈，殼體4與管道3之間的壓緊力降低，管道3內介質推動本發明所述封堵器從管道3內排出。