带压封堵管卡的锁紧密封装置的制作方法

本发明涉及海底管道维修领域，尤其是一种带压封堵管卡的锁紧密封装置。

背景技术：

海底油气管道长期使用过程中，由于疲劳、海水的腐蚀或其他因素的影响，管道会出现裂缝、穿孔等损伤，导致管道内的油或天然气从损伤处渗漏出来。管道带压封堵技术是一种安全、经济、快速高效的在役管道维抢修特种技术。它能在不间断管道介质输送的情况下完成对管道的更换、移位、换阀及增加支线的作业，也可以在管道发生泄漏时对事故管道进行快速、安全地抢修，恢复管道的运行。带压封堵过程中，对于小损伤情况一般采用管卡对管道进行维修加固。利用管卡对管道进行维修的过程中，管卡与受损管件的对中锁紧以及良好的结构密封性是管卡安装需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种带压封堵管卡的锁紧密封装置，其实现了管卡与受损管件之间牢固的锁紧，并提供了良好的结构密封性。

本发明的技术方案是：一种带压封堵管卡的锁紧密封装置，包括壳体，其中，还包括锁紧机构和密封机构，锁紧机构位于壳体的轴向两端，壳体包括左侧壳体和右侧壳体，左侧壳体和右侧壳体均为半圆形，两壳体的顶部和底部通过螺栓固定连接；

所述锁紧机构包括楔形外环和楔形内环，楔形外环和楔形内环均为半圆形，楔形外环位于壳体的内侧，楔形内环位于楔形外环的内侧，楔形外环的外表面为锯齿形，楔形外环的内表面设有数个锥面，对应的楔形内环的外表面设有数个锥面，楔形外环内表面的锥面与楔形内环的外表面的锥面相互配合，楔形内环的内表面为锯齿形，楔形内环的内表面沿其圆周方向间隔交错设置数个凹槽，楔形外环和楔形内环之间呈过盈配合；

所述密封机构包括沿壳体的轴向设置的轴向密封条，和沿壳体的轴向端面设置的端部密封圈、法兰密封挡板和楔形外环密封挡板，轴向密封条设置在两侧壳体的轴向密封槽内，端部密封圈设置在法兰密封挡板和楔形外环密封挡板之间，端部密封圈与壳体接触的外表面、以及端部密封圈与受损管件接触的内表面均设有半圆形凹槽。

所述法兰密封挡板位于推进法兰的轴向内侧，且法兰密封挡板和推进法兰之间通过沉头螺钉Ⅰ固定连接，楔形外环密封挡板位于楔形外环的轴向外侧，且楔形外环密封挡板和楔形外环之间通过沉头螺钉Ⅱ固定连接。法兰密封挡板和楔形外环密封挡板用于限制端部密封圈的位置，当端部密封圈被压缩时，引导其径向变形，从而封堵壳体与受损管件之间的径向间隙，而端部密封圈内、外表面的半圆形凹槽易于实现封堵并形成较大的密封压力。

所述楔形外环的一端设置在壳体和楔形内环之间，楔形外环的另一端外侧设有推进法兰和推进螺栓，推进法兰和壳体之间通过推进螺栓连接，推进螺栓的一端与壳体连接，另一端设有用于驱动推进法兰的轴向螺栓张紧器。轴向螺栓张紧器驱动推进法兰向内运动，从而实现端部密封圈的压缩并向内移动，与轴向密封条形成一个封闭的密封空间，同时实现管卡的对中和锁紧操作。

所述左侧壳体和右侧壳体的顶部和底部分别通过法兰螺母、法兰螺栓和法兰螺栓张紧器固定连接。

本发明的有益效果：

(1)在轴向螺栓张紧器驱动的对中锁紧后期，通过楔形外环和楔形内环上的锯齿，使楔形外环的锯齿咬入壳体，楔形内环的锯齿咬入受损管件，形成锁紧的承载力；

(2)在楔形内环上开有交错设置的凹槽，为楔形内环的周向变形提供了变形空间，实现了楔形内环的尺寸周向变小，扣住并锁紧受损管件；

(3)在端部密封圈的内外表面上均开有半圆形的槽口，以便形成较大的密封压力，保证了管道内泄漏的高压油气不会再次泄露出去。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是本发明的左视结构结构示意图；

图3是本发明的俯视结构示意图；

图4是图3中锁紧及端部密封装置的放大图；

图5是楔形内环的结构示意图。

图中：1受损管件；2推进螺栓；3轴向螺栓张紧器；4推进螺母；5推进法兰；6法兰密封挡板；7沉头螺钉Ⅰ；8端部密封圈；9沉头螺钉Ⅱ；10楔形外环密封挡板；11楔形外环；12楔形内环；13轴向密封条；14壳体；15法兰螺母；16法兰螺栓；17法兰螺栓张紧器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明所述的带压封堵管卡的锁紧密封装置包括壳体14、锁紧机构和密封机构，锁紧机构位于壳体14的轴向两端，壳体14包括左侧壳体和右侧壳体，左侧壳体和右侧壳体均为半圆形，两壳体的顶端和底端分别通过法兰螺母15、法兰螺栓16和法兰螺栓张紧器17固定连接。

如图1、图2、图3和图4所示，密封机构包括沿壳体的轴向端面设置的端部密封圈8、法兰密封挡板6和楔形外环密封挡板10，其中端部密封圈8设置在法兰密封挡板6和楔形外环密封挡板10之间。每个半圆形的壳体的端部均设置一个端部密封圈，因此两个半圆形壳体对接合成一个封闭的腔体后，壳体内的端部密封圈组成闭合的密封圈。沿壳体14的轴向设有轴向密封条13，轴向密封条13设置在两侧壳体的轴向密封槽内，轴向密封条13在实现壳体轴向密封的同时，其两端实现了与两个端部密封圈接触处的密封。端部密封圈8与壳体14接触的外表面、以及端部密封圈8与受损管件1接触的内表面均设有半圆形凹槽，以便形成较大的密封压力，使管卡的试水压力达到8-10MPa。

锁紧机构包括楔形外环11和楔形内环12，楔形外环11和楔形内环12均为半圆形，其中楔形外环11位于壳体14的内侧，楔形内环12位于楔形外环11的内侧。楔形外环11的外表面为锯齿形，楔形外环11的内表面设有数个锥面，对应的楔形内环12的外表面也设有数个锥面，楔形外环内表面的锥面与楔形内环的外表面的锥面相互配合，通过锥面之间的接触驱动，楔形外环11推动楔形内环12沿壳体14的径向，向其中心移动。楔形内环12的内表面为锯齿形。楔形外环11和楔形内环12之间呈过盈配合，从而实现了楔形内环12与楔形外环11的固定连接。楔形外环11的一端设置在壳体14和楔形内环12之间，楔形外环11的另一端外侧设有推进法兰5和推进螺栓2。推进法兰5和壳体14之间通过推进螺栓2连接。推进螺栓2的一端与壳体14连接，另一端设有轴向螺栓张紧器3。轴向螺栓张紧器3驱动推进法兰向内运动，从而实现端部密封圈8的压缩并向内移动，与轴向密封条13形成一个封闭的密封空间，同时实现管卡的对中和锁紧操作。

楔形内环12由具有弹性的材料制成，如图5所示，楔形内环12沿其圆周方向间隔交错设置数个凹槽，当楔形外环11向内侧挤压楔形内环12时，凹槽会发生变化，使楔形内环12的周向尺寸变小，从而实现了楔形内环12的周向变形。

法兰密封挡板6位于推进法兰5的轴向内侧，且法兰密封挡板6和推进法兰5之间通过沉头螺钉Ⅰ7固定连接，楔形外环密封挡板10位于楔形外环11的轴向外侧，且楔形外环密封挡板10和楔形外环11之间通过沉头螺钉Ⅱ9固定连接。法兰密封挡板6和楔形外环密封挡板10用于限制端部密封圈8的位置，当端部密封圈8被压缩时，引导其径向变形，从而封堵壳体14与受损管件1之间的径向间隙。而端部密封圈8内、外表面的半圆形凹槽易于实现封堵并形成较大的密封压力。

本发明的工作过程如下所述：首先，将左侧壳体和右侧壳体套在受损管件1上，并通过顶部和底部的法兰螺栓16、法兰螺栓张紧器17等将左侧壳体和右侧壳体固定连接。然后，轴向螺栓张紧器3驱动推进法兰5轴向推进，推进法兰5轴向运动过程中，首先压缩端部密封圈8，当达到一定推力后，楔形外环11开始轴向移动，通过楔形外环11与楔形内环12之间相接触的锥形面的载荷传递，楔形内环12上凹槽的间隙发生变化，从而使楔形内环12产生周向变形，使楔形内环12的轴向尺寸变小，实现管卡的对中操作，推进法兰5顶进的最后阶段，楔形外环11的锯齿咬入壳体，楔形内换12的锯齿咬入受损管件，形成锁紧的承载力，从而扣住并锁紧受损管件。同时端部密封圈8继续压缩并向内移动与轴向密封条13的两端形成一个封闭的密封空间，完成管卡的带压封堵操作。最后进行管卡的水密性检测，判断管卡安装是否成功。