[发明专利]可膨胀塞及控制方法

说明书

发明背景

本发明涉及一种可膨胀塞，其适用于调整管件内的压力和流体的流动。本发明还涉及控制方法。

这种普通类型的可膨胀塞常用于因为某些原因不便使用普通阀门截止流体的场合。例如，相对于管件所希望的密封或调整位置不确定，所希望的密封是暂时的，或者不容易接近管件的外部。

通常近似的可膨胀塞的设计方案或结构涉及采用弹性筒状物，或囊体，其直径可以增大。通过多种机械方法，或者施加内部压力可以达到上述目的。

在使用中，这种塞子需要承受径向膨胀和轴向延伸，后者将承受摩檫(在塞子与管件之间产生相对运动的情况下)，以及沿该塞子存在的管件流体压力的压力差。

用机械方法使塞子膨胀仅适用于膨胀比相当小和/或轴向延伸小的情况。在有些情况下，需要有大膨胀比例，例如当塞子不膨胀时，管件不能承受过量的流体阻塞，或者放入塞子后，管件可能改变直径或引起膨胀。对于这种应用场合，最好使用内部压力进行膨胀。

发明概要

本发明的第一方面涉及可膨胀类型的可膨张塞。本发明的目的是提供一种塞子的结构，其在膨胀过程中不需要过大的压力，而且可以承受相当大的轴向延伸。

本发明的第一方面是提供一种可膨胀塞，其包括可膨胀囊体，该囊体适于在内部流体压力作用下径向膨胀，流体入口装置，该装置连通囊体的内部，以便连接膨胀流体源，还有加固装置，该加固装置包括柔性加固绳，该柔性加固绳沿膨胀塞轴向进行加固，并且沿径向支撑囊体，所述柔性加固绳在囊体膨胀时沿横向扩展。这些绳子最好由多条未缠绕在一起的线束形成，于是当囊体膨胀时，各绳子的线束沿横向向外伸展。

绳子最好在囊体的相对的轴向端部之间延伸，从而形成围绕囊体外表面的外套，在囊体径向膨胀过程中，绳子仅产生很小的阻力，或者不产生阻力。

本发明的第二方面涉及控制在管件中使可膨胀塞膨胀的方法，以便在管件中控制压力差，或者容许流体从塞子处漏过。按照下列等式控制塞子内部的压力：

Pp＝ΔP+Pd

其中：Pp＝施加到塞子的压力；

     ΔP＝沿塞子的压力差；

      Pd＝无限制条件下使塞子膨胀到直径d时的压力(自由膨胀压力)；

      d＝管件限制的直径。

附图简述

下面参照附图描述本发明的最佳实施例。

图1是具有局部剖视的示意图，其表示一个优选的塞子的构造。

图2是囊体部分的透视图，从中拆去部分元件，可以清楚地看到螺旋线形状的加固线的构造。

图3和4是示意图，其表示当塞子膨胀时线延伸的状态。

图5～7是示意图，其表示按照本发明第二方面的控制方法。

优选实施例的描述

通常塞子由一对端部元件10和在端部元件之间延伸的圆筒形囊体12构成。上游端盖10a中设有流体入口14，从而为膨胀囊体的液体或气体提供通道。在实际上，端盖可以是相同的，下游端盖可以被堵塞，或者被限制，以便提供回压。至少端盖之一很自然地与外支撑件相连，从而为塞子的轴向延伸的反作用提供支撑。这个支撑件通常由供给膨胀流体的管件提供(未图示)。

囊体12由弹性材料管构成，为了能够承受径向膨胀而不破裂，该弹性材料管具有高应变能力和低硬度。这在高膨胀率的情况下是特别重要的。

弹性囊体由压力密封件16或其他合适的装置固定到端盖上。当压力法兰的轴24上的螺母22被拧紧时，各密封件被压紧在压力法兰18和隔离块20之间。

如图2所示，加固外套26由柔性绳28形成，该柔性绳28围绕囊体的外表面。如图1所示，将绳分别缠绕在一系列成角度安装固定到各端盖上的固定销30上。非弹性材料的绳包围囊体仅对径向膨胀产生较小的阻力，或者不产生阻力。可以清楚地看到，当塞子沿径向膨胀时，柔性绳之间的间隙增加。在柔性绳的这些间隙之内，弹性囊体不受支撑。因此，必须使用大量的、紧密设置的绳子28。如果需要可以在塞子的外侧设置第二弹性外套34，来保护绳子28。

在图2所示的实施例中，以较小的螺旋角安置绳子，例如，相对于塞子的轴线螺旋角小于15度，而且具有两层或多层螺旋角相反的绳子32a，32b。由于有螺旋角的绳子构成周边元件，虽然在囊体膨胀时将产生较小的径向阻力增加，但是这有助于在膨胀过程中，使绳子定位。