一种自动化不停输管道封堵旁通装置的制作方法

本发明涉及管道施工技术领域，具体涉及一种自动化不停输管道封堵旁通装置。

背景技术：

近年来，随着我国经济的发展和能源需求的增加，城市管道输送网、油田管道输送网也在不断扩大,安全可靠的管道系统是油气资源开采输送和满足市民生活需求的重要保障。然而,随着管道服役时间的增加，管道的腐蚀泄漏事故屡见不鲜，同时由于管线改造、人为破坏和自然灾害等原因，需对输送管道进行定时维修、更新、改造以及突发性事故时管道抢修。管道施工期间停止输送介质会给人民的生活和工厂设备的正常运转带来不利的影响，同时还易导致环境的污染和传输介质的浪费，因此，如何在不止管道的运输情况下实现管道的维修，是目前管道施工技术领域的关键问题。据调查，目前才由人工操作实现管道封堵旁通，管道开孔较多，效率低，对原有管道破坏也较大。因此，研制出一种高效、高质量的不停止管道运输即可实现管道封堵的修复设备就显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种高效、易操作的自动化不停输管道封堵旁通装置。

本发明采用的技术方案是：一种自动化不停输管道封堵旁通装置，主要包括主缸体、分流夹板阀、封口夹板机构、废料清除机构、切割装置和筒式封堵机构，主缸体为筒型，主缸体的下端通过四通管件固定在待开孔的输送管道上；自主缸体的下部依次向上设置有封口夹板机构、分流管道和废料出口，分流管道的入口处安装有分流夹板阀；所述废料清除机构固定在废料出口处的主缸体上；所述切割装置安设于主缸体的上端，切割装置的驱动端可伸入主缸体的内底部；所述筒式封堵机构安设于主缸体的上端，筒式封堵机构的下端伸入主缸体的内底部。

按上述方案，所述切割装置包括刀具、刀柄、进给机构和旋转机构，所述刀具固定安装在刀柄的下端，刀柄的下端可伸入主缸体的内部；刀柄分别与进给机构和旋转机构相连，进给机构带动刀柄沿主缸体的轴线方向运动，旋转机构带动刀柄相对主缸体转动。

按上述方案，所述旋转机构包括旋转套筒、旋转驱动电机、旋转主动齿轮和旋转从动齿轮，所述旋转套筒的下端通过连接件与主缸体的上端相连，旋转套筒可相对主缸体转动；所述旋转驱动电机的电机轴穿过旋转主动齿轮的中心，与旋转主动齿轮连接固定；旋转主动齿轮与旋转从动齿轮啮合，旋转从动齿轮与旋转套筒的上端固连，旋转套筒的内壁沿高度方向开设有键槽，键槽与固定在刀柄上的键相适配；旋转机构通过旋转套筒带动刀柄旋转。

按上述方案，所述进给机构包括进给驱动电机、进给主动齿轮、进给从动齿轮，所述进给驱动电机的电机轴与进给主动齿轮连接固定，进给电机的电机轴固定于进给主动齿轮的中心，进给主动齿轮与进给从动齿轮啮合，进给从动齿轮的中心穿过进给螺杆；所述刀柄内设有与进给螺杆配合的螺纹孔，螺杆伸入旋转套筒，与刀柄相连。

按上述方案，所述筒式封堵机构包括封堵驱动电机、封堵螺杆、封堵套筒以及固定于封堵套筒下端的封堵头，所述封堵驱动电机的电机轴与封堵螺杆的上端固连，封堵螺杆的下部与设于封堵套筒内的螺纹孔相适配，封堵套筒可伸入设于进给螺杆的通孔内。

按上述方案，所述封口夹板机构包括壳体、伺服电机，以及置于壳体内部的封口夹板；所述主缸体垂直穿过壳体，封口夹板垂直于主缸体的轴线方向；所述伺服电机的电机轴通过螺杆与设于封口夹板内的螺纹孔适配，伺服电机的电机轴转动时通过螺纹传动带动封口夹板向主缸体的方向水平移动，封堵主缸体。

按上述方案，所述废料清除机构包括外壳、伺服电机组，以及均内置于外壳的第一夹板和第二夹板，所述主缸体垂直穿过外壳，第一夹板和第二夹板均垂直于主缸体的轴线方向，第二夹板位于第一夹板的上部；所述伺服电机组包括两组电机，一组电机的电机轴通过螺杆与设于第一夹板内的螺纹孔适配，电机的电机轴转动时通过螺纹传动可带动第一夹板水平移动，封堵主缸体；另一组电机的电机轴通过螺杆与设于第二夹板内部的螺纹孔适配，该电机的电机轴转动时通过螺纹传动带动第二夹板水平移动，将主缸体内的开孔废料经废料出口推出主缸体。

按上述方案，所述连接件包括筒本体、隔环和转子，所述隔环位于筒本体内部，隔环的一侧沿周向间隔安装有转子，所述旋转套筒的下端与转子端的筒本体相连，旋转套筒可相对筒本体转动；所述主缸体1的上端与筒本体的另一端相连。

按上述方案，在刀柄的下端安装有电磁铁。

本发明的有益效果为：

1传统设备中的旁通分流装置和封堵装置是分离的，工作时需要开分流孔和封堵孔，而本装置集旁通分流和封堵于一体，减少了输送管道的开孔数量，降低了对输送管道的破坏，提高了修复质量。

2本装置中各电机均分别可通过程序控制，实现自动化修复，缩短了修复时间，也提高了工作效率，为输送管道的正常运行争取了时间；同时，无需人工过多干涉，保证了操作精度，将对原有输送管道的破坏降至最低，也节约了人力；

3本装置的适用范围广，适用于多类高压工艺管道的改造和维修作业：筒式带压封堵可以实现较高压力的封堵，理论上的封堵压力可以达到6.4mpa，且对输送管道的输送介质无特殊要求；

4本装置的安全性好，利用不停输封堵技术，有效地解决了管道安全改造影响下游用户正常生活的问题。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2为本实施例中主缸体的主视图。

图3为本实施例中主缸体的右视图。

图4为本实施例中进给机构的半剖示意图。

图5为本实施例中刀具及其刀柄的半剖示意图。

图6为本实施例中旋转机构的半剖示意图。

图7为本实施例中筒式封堵机构的结构示意图。

图8为本实施例中进给机构、旋转机构及筒式封堵机构的装配示意图。

图9为本实施例中封口夹板机构的机构示意图。

图10为本实施例中废料清除机构的结构示意图。

图11为本实施例中连接件的结构示意图。

图12为本实施例的工作状态(一)。

图13为本实施例的工作状态(二)。

图14为本实施例的工作状态(三)。

图15为图14的a-a剖视图。

其中：1、主缸体；2、分流夹板阀；3、连接件；3.1、筒本体；3.2、隔环；3.3、转子；4、封口夹板机构；4.1、伺服电机；4.2、封口夹板；4.3、壳体；4.4、推板；5、废料清除机构；5.1、第一夹板；5.2、第二夹板；5.3、伺服电机组；5.4、外壳；6、旋转机构；6.1、旋转套筒；6.2、旋转驱动电机；6.3、旋转主动齿轮；6.4旋转从动齿轮；6.5、键槽；7、进给机构；7.1、进给驱动电机；7.2、进给主动齿轮；7.3、进给从动齿轮；7.4、进给螺杆；8、筒式封堵机构；8.1、封堵驱动电机；8.2、封堵螺杆；8.3、封堵套筒；8.4、封堵头；9、四通管件；10、输送管道；11、分流管道；12、刀具；13、刀柄；14、电磁铁；15、废料出口。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合后附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1所示的一种自动化不停输管道封堵旁通装置，主要包括主缸体1、分流夹板阀2、封口夹板机构4、废料清除机构5、切割装置和筒式封堵机构8，主缸体1为筒型，主缸体1的下端通过四通管件9固定在待开孔的输送管道10上；如图2和图3所示，自主缸体1的下端依次向上设置有封口夹板机构4、分流管道11和废料出口15，分流管道11的入口处安装有分流夹板阀2(分流夹板阀2的一端与主缸体1相连，另一端与分流管道11相连；分流夹板阀2由电机驱动)；所述废料清除机构5固定在废料出口15处的主缸体1上；所述切割装置安设于主缸体1的上端，切割装置的驱动端可伸入主缸体1的内底部；所述筒式封堵机构8安设于主缸体1的上端，筒式封堵机构8的下端可伸入主缸体1的内底部。

优选地，所述切割装置包括刀具12、刀柄13、进给机构7和旋转机构6，如图5所示，所述刀具12固定安装在刀柄13的下端，刀柄13的下端可伸入主缸体1的内部；刀柄13分别与进给机构7和旋转机构6相连，进给机构7带动刀柄13沿主缸体1的轴线方向运动，实现刀柄13的进给运动；旋转机构6带动刀柄13相对主缸体1转动，实现刀柄13的旋转运动。

本实施例中，如图6所示，旋转机构6包括旋转套筒6.1、旋转驱动电机6.2、旋转主动齿轮6.3和旋转从动齿轮6.4，所述旋转套筒6.1的下端通过连接件3与主缸体1的上端相连，旋转套筒6.1可相对主缸体1转动；所述旋转驱动电机6.2的电机轴穿过旋转主动齿轮6.3的中心，与旋转主动齿轮6.3连接固定；旋转主动齿轮6.3与旋转从动齿轮6.4啮合，旋转从动齿轮6.4与旋转套筒6.1的上端固连，旋转套筒6.1的内壁沿高度方向开设有键槽6.5，键槽6.5与固定在刀柄13上的键相适配；旋转机构6通过旋转套筒6.1带动刀柄13旋转。优选地，在刀柄13的下端安装有电磁铁14。

本实施例中，如图4所示，进给机构7包括进给驱动电机7.1、进给主动齿轮7.2、进给从动齿轮7.3，所述进给驱动电机7.1的电机轴与进给主动齿轮7.2连接固定，进给电机7.1的电机轴固定于进给主动齿轮7.2的中心，进给主动齿轮7.2与进给从动齿轮7.3啮合，进给从动齿轮7.3的中心穿过进给螺杆7.4，进给螺杆7.4内开有上下贯通的通孔；所述刀柄13内设有与进给螺杆7.4配合的螺纹孔，螺杆7.4伸入旋转套筒6.1，与刀柄13相连。

优选地，如图7和图8所示，所述筒式封堵机构8包括封堵驱动电机8.1、封堵螺杆8.2、封堵套筒8.3以及固定于封堵套筒8.3下端的封堵头8.4，所述封堵驱动电机8.1的电机轴与封堵螺杆8.2的上端固连，封堵螺杆8.2的下部与设于封堵套筒8.2内的螺纹孔相适配，封堵套筒8.2可伸入进给螺杆7.4的通孔内。本实施例中的封堵头8.4为筒式封堵头，为现有结构。

优选地，如图9所示，所述封口夹板机构4包括壳体4.3、伺服电机4.1，以及置于壳体4.3内部的推板4.4,推板的4.4的内端开设有卡槽，卡槽内设有封口夹板4.2，封口夹板4.2与主缸体1的截面相适配；所述主缸体1垂直穿过壳体4.3，封口夹板4.2垂直于主缸体1的轴线方向；所述伺服电机4.1的电机轴通过螺杆与设于推板4.4外端的螺纹孔适配，伺服电机4.1的电机轴转动时通过螺纹传动带动推板4.4向主缸体1的方向水平移动，推板4.4上的封口夹板4.2被推入四通管件，实现四通的封堵。本实施例中，封口夹板4.2由橡胶材料制成。

优选地，如图10所示，所述废料清除机构5包括外壳5.4、伺服电机组5.3，以及均内置于外壳5.4的第一夹板5.1和第二夹板5.2，所述主缸体1垂直穿过外壳5.4，第一夹板5.1和第二夹板5.2均垂直于主缸体1的轴线方向，第二夹板5.2位于第一夹板5.1的上部；所述伺服电机组包括两组电机，一组电机的电机轴通过螺杆与设于第一夹板5.1内的螺纹孔适配，电机的电机轴转动时通过螺纹传动可带动第一夹板5.1水平移动，封堵主缸体1；另一组电机的电机轴通过螺杆与设于第二夹板5.2内部的螺纹孔适配，该电机的电机轴转动时通过螺纹传动带动第二夹板5.2水平移动，将主缸体1内的开孔废料经废料出口15推出主缸体1。

本实施例中，主缸体1主要用于管道开孔、封堵及其旁通分流等工序的无泄漏密封作业；分流夹板阀2用于分流管道11的打开与关闭，实现旁通分流；连接件3用于旋转套筒6.1与主缸体1的连接和定位；封口夹板机构4用于管道修复之后推出封口夹板4.2，在封堵套筒8.3的辅助推送下，实现四通管件9的密封；废料清除机构5的第一夹板5.1用于主缸体1的封堵，第二夹板5.2用于将开孔废料推出废料出口15；旋转机构6用于刀具12的旋转运动，进给机构7用于刀具12的进给运动，旋转机构6与进给机构7配合实现刀具开孔；筒式封堵机构8用于封堵头8.4的推进和输送管道10的封堵，以及封口夹板4.2的推进。

优选地，如图11所示，所述连接件3包括筒本体3.1、隔环3.2和转子3.3，所述隔环3.2位于筒本体3.1内部，隔环3.2的一侧沿周向间隔安装有转子3.3，所述旋转套筒6.1的下端与转子端的筒本体3.1相连，旋转套筒6.1可相对筒本体3.1转动；所述主缸体1的上端与筒本体3.1的另一端相连。

以下为本发明的具体安装及工作过程，如图12～图15所示：

1、将各组件如切割装置、筒式封堵机构8等安装在主缸体1上，再通过四通管件9将主缸体1固定于待开孔的输送管道10上，实现主缸体1的定位；

2、启动进给机构7，进给机构7的进给驱动电机7.1通过进给齿轮组带动进给螺杆7.4旋转，进给螺杆7.4通过螺纹传动带动刀柄13实现进给运动；刀具12靠近待开孔的输送管道10时减速前进；

3、启动旋转机构6，旋转机构6的旋转驱动电机6.2通过旋转齿轮组带动旋转套筒6.1旋转，旋转套筒6.1通过键传动带动刀柄13转动，旋转机构6与进给机构7配合驱动刀具12在带压管道10上开孔；

4、刀柄13下端的电磁铁14通电后吸附开孔废料，旋转机构6停止工作，进给机构7的进给驱动电机7.1反向转动带动刀具12复位；

5、打开分流夹板阀2分流，同时废料清除机构5中的第一夹板5.1推出，实现主缸体1内物料封堵；再打开废料出口15，通过第二夹板5.2将开孔废料推出主缸体1；

6、第一夹板5.1和第二夹板5.2复位，启动筒式封堵机构8，筒式封堵机构8的封堵驱动电机8.1带动封堵螺杆8.2转动，封堵螺杆8.2通过封堵套筒8.3带动封堵头8.4进给，封堵头8.4到达带压管道10的内部后撑开，在不停输的情况下实现带压管道10更换或修复；

7、修复结束之后，封堵头8.4复位至封口夹板机构4的上方，再通过推板4.4将封口夹板4.2推入主缸体1，最后封堵套筒8.4将封口夹板4.2推入四通管件9，实现四通管件9的封堵；

8、从四通管件9上卸下主缸体1，工作结束。

以上所述为本发明的优选实施例而已，并非对本发明作任何限制，尽管前面叙述的实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的技术人员依然可以对前述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代。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。