[发明专利]一种高性能不停输管道封堵装置及其封堵方法

权利要求书

1.一种高性能不停输管道封堵装置, 其特征在于该装置包括：1）管道接口装置、2）管道过渡控制接口装置、3）管道开口装置、4）开口遗留铁屑清除装置、5）管道封堵输送装置、6）管道内壁清理装置、7）膨胀式管道封堵装置、8）管道封堵临时维持装置和9）管道开口永久封口装置，其中：

1）管道接口装置，用于管道开口、管道清理和管道封堵各工序的无泄漏连接密封作业，其结构是由鞍型管节、接口法兰和限位锁紧块组成，鞍型管节下部与管道开口处焊接在一起，鞍型管节的上部有接口法兰，接口法兰的侧面水平设置有限位锁紧块；

2）管道工艺阀装置，是由闸阀组成，其中，闸阀的下部与管道接口装置的接口法兰密封连接，闸阀的上部与各工序装置设备密封连接；

3）管道开口装置，是由动力设备、壳体和刀具组成，动力设备接在壳体的顶部，壳体的下端连接闸阀的顶部，壳体中间设置有筒形刀具，筒形刀具的上端通过传动轴与动力设备的动力输出轴连接，筒形刀具内设置有强力磁铁；

4）开口遗留铁屑清除装置，是由箱体、观察窗、可调球形密封节、操控杆和清理磁铁组成，箱体与闸阀顶部的法兰密封连接，箱体中间设置有密封球形节，操控杆的下端设置有清理磁铁伸至管道的底部，操控杆穿过密封球形节中心向上伸出，箱体上位于密封球形节周边对称两侧还设置有观察窗；

5）管道封堵输送装置，是由清理动力设备、输送动力设备、输送壳体、导向连接件、输送轴和传动轴组成，清理动力设备连接于输送动力设备顶部，输送动力设备与输送壳体上部连接，输送壳体下部与闸阀密封连接，壳体内部中心置有导向连接件，导向连接件下端连接管道清理装置、管道封堵装置或管道开口恢复装置，导向连接件与输送轴连接，输送轴与动力设备输出轴配合，输送轴内部中心位置置有传动轴，传动轴上端可与清理动力设备输出轴连接，下端可与清理装置连接轴或与封堵装置连接螺杆轴连接；

6）管道内壁清理装置，是由清理头悬挂件和清理头组成，其中：

①清理头悬挂件上部与管道封堵输送装置连接，清理头悬挂件内部中心位置设置有连接轴和传动软轴，连接轴与输送装置内传动轴连接，传动软轴连接清理头与连接轴，清理头与清理头悬挂件通过清理头铰链连接；

②清理头，是由清理头三角形翻转臂、外轴套、清扫轴套、支撑轴、伞齿轮减速器、链条清理盘和清理头三角形引导头组成，清理头三角形翻转臂通过清理头铰链与清理头悬挂件下端连接，外轴套焊接在清理头三角形翻转臂的下端，清扫轴套穿在外轴套之中，支撑轴穿在清扫轴套之中，清扫轴套的上端与伞齿轮减速器的大伞齿轮连接，伞齿轮减速器的小伞齿轮与传动软轴下端连接，链条清理盘固定在清扫轴套的下端，支撑轴的一端与清理头三角形翻转臂固定，另一端连接清理头三角形引导头，清理头三角形引导头上设置有清理头引导轮，清理头三角形引导头与清理头三角形翻转臂处于同一水平，即清理头引导轮的轴与连接清理头三角形翻转臂的清理头铰链的轴相互平行；

7）膨胀式管道封堵装置，由封堵头悬挂件、封堵头、固定压盘和外部操纵机构组成

①封堵头悬挂件上部与管道封堵输送装置连接，封堵头悬挂件上置有连接螺杆轴、悬挂进油口、悬挂出油口，上端面的进出油口通过外部油管与外部操纵机构的液压泵连接，下端面的进出油口通过内部油管与封堵头液压缸连接，封堵头悬挂件上部还设有主平衡球阀和辅助平衡球阀，两者通过软管连接在一起，在封堵头悬挂件上部主平衡球阀对称一侧有行程观察窗；

②封堵头是由封堵头三角形翻转臂、液压缸、活塞杆、锥形压盘、封堵盘、密封圈、和封堵头引导头组成，封堵头三角形翻转臂的上端通过封堵头铰链与封堵头悬挂件下端连接，封堵头三角形翻转臂的下端与封堵盘中间垂直焊接在一起，封堵盘的边缘设置有镶嵌密封圈环形台阶，液压缸固定于翻转臂内部，并且有液压缸进油口、液压缸出油口与内部油管连接，活塞杆置于液压缸内，活塞杆外端与锥形压盘连接，锥形压盘外边缘为锥形结构，其内圆与封堵盘的外圆滑动配合，锥形外圆与密封圈的锥形内圆滑动配合，封堵头三角形引导头与封堵盘连接，封堵头三角形引导头上设置有封堵头引导轮，封堵头三角形引导头与封堵头三角形翻转臂处于同一水平，即封堵头引导轮的轴与连接封堵头三角形翻转臂的封堵头铰链的轴相互平行；

③固定压盘为圆环状，外围通过螺栓与管道接口装置法兰密封连接，内边部与封堵头悬挂件通过螺栓连接，再通过螺栓与防护盲法兰密封连接，

④外部操纵机构为手动或电动液压泵；

8）管道封堵临时维持装置，是由临时防护盲法兰和安全螺栓组成，临时防护盲法兰通过螺栓与管道封堵装置密封连接，安全螺栓置于防护盲法兰顶部； 

9）管道开口恢复装置，是由塞板、复位切片和法兰盖组成，塞板通过限位锁紧块固定在管道接口装置上，与鞍型管节有密封配合,塞板下部置有开口处复位切片，法兰盖通过螺栓与管道接口装置上的法兰密封固定一起。

2.高性能不停输管道封堵封堵方法，其特征在于具体封堵步骤如下：

1）管道接口装置与管道的焊接步骤，将鞍型管节安放在需要开口的钢制管道上，沿鞍型管节与管道外壁连接的边缘用电焊将鞍型管节与管道焊接在一起，按规范对焊缝进行检验后，进行下一步管道工艺阀装置与管道接口装置的连接步骤；

2）管道工艺阀装置与管道接口装置的连接步骤，将管道工艺阀装置的闸阀与管道接口装置上部的法兰用螺栓密封连接在一起，进行下一步管道开口装置的安装与管道开口步骤；

3）管道开口装置的安装与管道开口步骤，将管道开口装置与管道工艺阀装置的上部通过法兰密封连接在一起，打开闸板阀，让筒形刀具下降至管道并与管道保证一定距离10～20mm，开启动力设备，传动轴驱动筒形刀具转动并进给，对钢制管道进行切削，当筒形刀具下行至管道直径二分之一深度时，管道上部管段被切下形成圆形开口，切割下的管道切片被筒形刀具中间的磁铁吸住，开口完毕后退刀，筒形刀具上行至闸阀上部，关闭闸阀，卸下管道开口装置，进行下一步管道开口后遗留铁屑的清除步骤；

4）管道开口后遗留铁屑的清除步骤，将开口遗留铁屑清除装置通过法兰与工艺阀密封连接在一起，打开闸阀，通过观察窗观察管道内部状态，将磁铁通过操纵杆伸至管道底部，通过观察窗观察人工操控磁铁将管道内的铁屑吸附干净，再通过操控杆将磁铁上拉到闸阀上方，关闭闸阀，卸下开口遗留铁屑清除装置，进行下一步清理步骤；

5）对管道封堵位置的管道内壁附着物进行机械清理步骤，将清理装置与输送装置导向连接件连接并置入封堵输送装置壳体内，将管道封堵输送装置下部壳体与工艺阀密封连接，打开闸阀，动力设备驱动清理装置下移至管道开口处，清理头下端引导头的引导轮首先触及管道内壁底部，三角形翻转臂在引导轮的引导下产生翻转，当清理头翻转至一定角度时开启清理电机，清理电机的动力输出轴带动传动软轴，传动软轴驱动伞齿轮减速机构，伞齿轮减速机构驱动清扫轴套转动进而带动链盘转动，链盘带动链条旋转，链条在离心力的作用下旋起击打管道内壁上的附着物使其落下，当支撑轴翻转至与管道轴向同心时，关闭电机，反复运行2～3次后，将清理装置提至闸阀上方，关闭闸阀，进行下一步封堵步骤；

6)膨胀式管道封堵装置的封堵度步骤，包括：

①将膨胀式管道封堵装置与输送装置导向连接件连接并置入封堵输送装置壳体内，将管道封堵输送装置下部壳体与工艺阀密封连接，打开闸阀，动力设备驱动管道封堵装置下移并通过管道开口进入管道内部，封堵头下端引导头的引导轮首先触及管道内壁底部，三角形翻转臂在引导轮的引导下产生翻转，当封堵盘与管道轴向同心时，停止输送，启用管道接口装置的限位锁紧块，固定并锁紧封堵装置，然后解除封堵装置与输送装置的连接；

②拆卸管道工艺阀装置和管道输送装置，安装固定压盘；

③膨胀封堵，通过外部操纵机构操纵液压泵实现油路运行，液压油进入液压缸内推动活塞杆直线运动，进而带动锥形压盘向封堵盘靠近，锥形压盘外边缘为锥形结构，其内圆与封堵盘的外圆滑动配合，锥形外圆与密封圈的锥形内圆滑动配合，锥形外圆进入密封圈与封堵盘之间，将密封圈向外撑开，密封圈向外膨胀挤压填充密封圈外圆与管道内壁之间的间隙，直至密封圈与管道内壁之间完全密封，封堵步骤完毕，当需要置换施工管段内介质或平衡封堵点两侧介质压力时可利用封堵装置上的两平衡球阀进行置换或平衡；

7）管道封堵临时维持装置的使用，如果管道开口位置正好处于交通要道，管道接口装置以上的设备竖在路中间，必然会给交通带来不便，因此将闸阀以上部分卸下后，为保证安全应安装临时防护盲法兰，并在盲法兰顶部安装安全螺栓用于放出意外泄露介质；

8）管道开口恢复装置的使用，当两个封堵头中间管道的接管、维修或换管施工结束后，卸下管道封堵临时维持装置，重新安装管道工艺阀装置和封堵输送装置并连接封堵装置与输送装置，打开闸阀，收回限位锁紧块，通过动力设备将封堵装置提升至闸阀上方，关闭闸阀，卸下封堵装置，安装复位装置中的塞板和复位切片，安装输送装置，打开闸阀，将塞板输送至管道接口装置内，然后启用限位锁紧块，固定并锁紧塞板，将闸阀以上部分卸下，在管道接口装置上加装法兰盖，管道封堵施工结束；

如果此次施工结束后，两个封堵点之间再有管道施工，管道开口恢复装置还可重新打开，重复步骤6）-8）。