可变形球状封堵器的制作方法

本发明属于油气管道修复技术领域，更具体地说，涉及一种可变形球状封堵器。

背景技术：

石油天然气管道运输是我国油气资源的主要运输方式，所以油气管道建设与维护有着重要的意义。我国现有油气管道中85％的管道“服役期”超过10年，而62％的油气管道“服役期”在20年以上。这使得我国的油气管道在外力干扰、腐蚀、材料缺陷等因素的作用下更易发生管道失效以及阀门损坏等故障，引发油气泄漏事故，对我国经济、安全、环境等方面产生严重影响。所以，一方面需要对管道进行有计划的维护，另一方面要对在油气输送中出现的管道故障进行维抢修。

在油气管道维护或维抢修中，通常采用封堵技术来封堵住油气管道内部的油气资源，然后进行下一步作业。封堵器的可靠性将直接影响到后续作业的安全快速性，所以封堵器的性能对于管道封堵作业有着至关重要的作用。在过去的管道维护方法中，主要分为两种方法，一种是停输清管维修，一种是不停输带压维修。前一种方法会造成巨大的经济损失和环境污染，所以，自从管道的不停输带压开孔封堵原理提出后，不停输带压维修法得到了广泛的运用，该工艺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，不但避免了不必要的经济损失和对环境的污染，又为管道的施工作业提供了更安全的保证。

不停输封堵工艺所使用的封堵头按其机械手段可分为悬挂式封堵器、桶式封堵器、折叠式封堵器和囊式封堵器。在实际作业中，应根据不同地工艺参数(管道直径、管网压力、管道直径、管道工况)进行选取，从而可以达到最好的快速修复效果。各种不同的封堵器有各自的优缺点。其中应用最广泛的是悬挂式封堵器，这种封堵器结构紧凑、操作简单、安装简便、使用成本低。但是，悬挂式封堵器只能在管道上开与管道内径相等的孔，这就极大的损伤了开孔处管道的强度，而且管线中的焊缝容易划伤悬挂式封堵器的皮碗；有的封堵器在有变形量的管道中无法完全与管道紧密贴合，或者由于管道中结垢较多而不能很好的进行密封，所以总体密封效果较差。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种可变形球状封堵器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

设计一种可变形球状封堵器，包括通过连接机构相互铰接的转动结构和封堵球机构，所述转动结构包括主支撑筒，所述主支撑筒顶端设有外部结合孔及与外部封堵机连接的外部连接槽；所述封堵球机构包括通过T型槽相互连接的上球体、中间球体、下球体，所述上球体与中间球体的衔接处、中间球体与下球体的衔接处设有电磁铁片，所述电磁铁片通过导线与管道外部的控制器连接；所述电磁铁片通电时上球体、中间球体、下球体处于相互错开的最大位置且保持相对静止，使得封堵球机构的最小直径小于待修复管道直径；所述电磁铁片断电时上球体、中间球体、下球体在外部作用力下做相对运动以形成完整球体，使得封堵球机构的最大直径大于待修复管道直径。

在上述方案中，所述连接机构包括设置在主支撑筒底端的连接双耳、设置在中间球体左侧的连接单耳及与所述连接双耳和连接单耳铰接的连接件。

在上述方案中，所述上球体、中间球体、下球体中开设有引出导线的出线口。

实施本发明可变形球状封堵器，具有以下有益效果：

1、本发明中封堵球机构分为通过T型槽连接的上球体、中间球体、下球体，其衔接处的电磁铁片为间隙配合，其他滑动部位为过渡配合，使得上球体、中间球体、下球体在没有相对滑动时合成一个完整的封堵球，封堵球的直径稍大于被封堵管道的直径，达到完全封堵的目的。

2、本发明可变形球状封堵器由钻孔进入待修复管道时，上球体、中间球体、下球体三部分相互错开至最大位置使得封堵球径向的长度减小，因此待修复管道上钻孔直径可以很小，避免了大钻孔造成的缺陷。

3、本发明可变形球状封堵器进入待修复管道前，上球体与中间球体衔接处、中间球体与下球体衔接处的电磁铁片通电，保证封堵球机构在进入管道过程中上球体、中间球体、下球体由于磁力的吸引而没有相对滑动，可以顺利的通过拐角进入待修复管道。封堵球机构进入管道后，电磁铁片断电，封堵器沿逆压力流动方向转动前进，流动油气对上球体、下球体的冲击力和作用在中间球体的外部推力联合作用下，错开的上球体、中间球体、下球体会做相对运动，直至合成一个完整的球体，此时，电磁铁片再次通电时封堵球一直处于完整的球体形状从而保证可靠的封堵状态。完成封堵作业后电磁铁片断电，外部拉力使得上球体、中间球体、下球体错开，从而可以从原路由封堵机收回。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明可变形球状封堵器的结构示意图；

图2是本发明可变形球状封堵器的正视图；

图3是本发明可变形球状封堵器的下入过程运动轨迹图；

图4是本发明可变形球状封堵器的左视图；

图5是本发明中封堵球机构的左视图；

图6是本发明中主支撑筒的结构示意图；

图7是本发明中中间球体上电磁铁片分布示意图；

图8是本发明中下球体上电磁铁片分布示意图。

图中：主支撑筒1(其中：外部结合孔1.1，外部连接槽1.2，连接双耳1.3)，T型槽2，上球体3，中间球体4，连接单耳4.1，下球体5，电磁铁片6，连接件7，出线口8。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本发明可变形球状封堵器，包括通过连接机构相互铰接的转动结构和封堵球机构。其中，转动结构包括主支撑筒1，主支撑筒1顶端设有外部结合孔1.1及与外部封堵机连接的外部连接槽1.2。主支撑筒1在封堵球机构入管道过程中主要起导向和小孔封堵的作用，并为封堵球机构顺利进入待修复管道提供外部动力。

封堵球机构包括通过T型槽2相互连接的上球体3、中间球体4、下球体5。上球体3与中间球体4的衔接处、中间球体4与下球体5的衔接处设有电磁铁片6。如图7和图8分别给出了电磁铁片6在中间球体4、下球体5的位置，电磁铁片6在上球体3的位置与电磁铁片6在下球体5的位置对应。上球体3、中间球体4、下球体5衔接处的电磁铁片6为间隙配合，其他滑动部位为过渡配合，这样就保证了封堵器的密封性能，不会有气液从滑槽间隙中通过。

电磁铁片6通过导线与管道外部的控制器连接，控制器控制电磁铁片6的通断。为便于导线引出，在上球体3、中间球体4、下球体5中开设有引出导线的出线口8，如图4和图5所示。电磁铁片6通电时上球体3、中间球体4、下球体5处于相互错开的最大位置且保持相对静止，使得封堵球机构的最小直径小于待修复管道直径，堵球机构以由最小直径进入待修复管道；电磁铁片6断电时上球体3、中间球体4、下球体5在外部作用力下做相对运动以形成完整球体，使得封堵球机构的最大直径大于待修复管道直径，实现更好的封堵效果。

连接机构包括设置在主支撑筒1底端的连接双耳1.3、设置在中间球体4左侧的连接单耳4.1及与连接双耳1.3和连接单耳4.1铰接的连接件7。连接双耳1.3采用如图6所示的结构，连接双耳1.3的受力面积会更大，可以承受更大的油气冲击压力和适应更复杂的工作环境。

本发明的工作原理如下：

本发明可变形球状封堵器进入待修复管道前，上球体3与中间球体4衔接处、中间球体4与下球体5衔接处的电磁铁片6通电，保证封堵球机构在进入管道过程中上球体3、中间球体4、下球体5由于磁力的吸引而没有相对滑动且三部分处于相互错开的最大位置，封堵球机构的直径小于待修复管道直径，在外力作用下可以顺利地通过拐角进入待修复管道，如图3所示。封堵球机构进入管道后，电磁铁片6断电，封堵器沿逆压力流动方向转动前进，流动油气对上球体3、下球体5的冲击力和作用在中间球体4的外部推力联合作用下，错开的上球体3、中间球体4、下球体5会做相对运动，直至合成一个完整的球体，此时，封堵球机构的直径稍大于待修复管道直径，管道电磁铁片6再次通电使得封堵球一直处于完整的球体形状从而保证可靠的封堵状态。完成封堵作业后电磁铁片6断电，外部拉力使得上球体3、中间球体4、下球体5错开，从而可以从原路由封堵机收回。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。