一种不停输燃气管道开孔封堵系统的制作方法

本发明涉及一种管道接切改线设备，尤其是一种不停输的燃气管道开孔封堵系统。

背景技术：

在燃气输送领域，如何保障燃气输送管线安全、高效的运行是该类企业的重要工作内容。在燃气输送管线的管理维护过程中，经常需要对管道进行接切改线操作。传统的管道接切改线工程主要采用手工作业方式，它是将管道内的燃气压力降低到相对安全的范围内，再由操作人员利用气割、电焊等工具对管道进行接切改线的作业方法。传统的作业方式首先需要通过放散管道内的燃气对管线的运行压力进行降压，然后再通过割炬对管道进行开孔，采用球胆砖墙进行堵气，采用短节连接，并通过带火焊接以完成接切改线作业。这种作业方式主要存在以下几点问题，一方面因为需要降压会对用户的正常用气产生影响，通常需要在夜间或用户正常用气间隙进行，对作业时间有特殊要求，特别是在紧急抢险时不能保证用户的正常用气需要；另一方面在降压时需要放散大量的燃气，不但浪费资源，而且会对环境造成一定的影响，同时，这种作业方式在利用割炬、火焊时会产生明火，对于燃气这种易燃物质来说既使进行降压依然存在较高的危险性，对操作人员的操作技能和业务素质要求较高。

为解决传统的燃气输送管道接切改线作业方式存在的问题，本领域技术人员研究开发了一套不停输的燃气管道开孔封堵设备及方法，主要包括四通管件、夹板阀、开孔机、封堵器、切割齿刀、膨胀筒及旁通管、串平管等附属部件。在接切改线作业过程中，着先将四通管件、放散阀分别焊接在需要维修或更换管道的两端，并将夹板阀通过法兰分别安装在对应的四通管件上；然后将开孔机通过法兰分别安装在对应的夹板阀上并连接串平管，并通过液压站驱动开孔机中的切割齿刀对管道进行切割，切割完成后将开孔机从夹板阀上卸下；接着将封堵器分别安装在对应的夹板阀上并连接串平管和旁通管，随后通过液压站驱动开孔机中膨胀筒对管道进行封堵，使燃气依次通过一侧的管道、四通管件、夹板阀、封堵器旁通管到达另一侧的封堵器、夹板阀、四通管件、管道实现连通，此时即可对中间的管道进行维修或更换；完成维修或一更换后，将封堵器从夹板阀上卸除，并通过下堵器将堵塞安装到四通管件中以封堵管道切割口，最后通过在四通管件中安装上盲板即完成了整个作业工序。在上述作业过程中均通过夹板阀实现管道切割口的启闭。这种不停输的燃气管道开孔封堵设备相比于传统的作业方式而言，不需要对管道降压，不会对用户的正常用气产生影响，作业时间和方式较为灵活，不需要使用割炬、火焊等产生明火的工具，安全性较高；同时在整个作业过程中只需要放散少量的燃气，可节省能源，具有较好的经济效果和社会效果。

但现有的开孔封堵设备依然存在储多问题，主在表现在以下几方面：一、现有的开孔机其液压管连接头设置的位置较高，作业过程中不便于安装连接，影响了工作效率，特别是对于大规格的开孔机，需要操作人员进行攀爬才可实现液压管的连接，增强了操作难度和危险性；二、现有的夹板阀主要采用手动操作方式，在作业过程中需要操作人员通过摇把反复进行其中密封盘的开启和关阀，工作效率较低且操作人员的劳动强度较大；三、现有的管道切割齿刀只设有4组16个刀齿，且每组中4个刀齿的刃口宽度相等并沿着周壁的法线方向由内向外设置，其单次循环进给量较小，且转速不稳定，会产生较大的切削噪音，主要是因为相邻刀齿之间沿周向的弧线距离较大，致使切割的连续性较差，同时因为每组中4个刀齿的刃口宽度是沿着周壁的法线方向由内向外设置的，在管道切割过程中很容易使刀齿两侧的受力不均衡，加快了切割齿刀的磨损速度，影响了使用寿命，并相应的增强了成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种不停输燃气管道开孔封堵系统，其具有操作简便、运行稳定、安全性高、切割速度快的优点，采用本发明进行燃气管道的开孔封堵作业，可有效提高工作效率，降低操作人员的劳动强度。

为解决现有技术中的开孔封堵设备其操作繁琐、效率较低、切削噪音较大、齿刀使用寿命较短的技术问题，本发明提供的一种不停输燃气管道开孔封堵系统，包括四通管件、夹板阀、开孔机、封堵机、密齿刀和封膨胀筒，其中，四通管件用于作业时分别焊接在待修管道的两端并设有第一法兰，夹板阀用于作业时安装到四通管件的第一法兰上并在作业过程中交替启闭密封口，开孔机用于作业时安装在夹板阀上并通过其中的密齿刀完成管道切割工序；封堵机用于作业时安装到夹板阀上并通过其中的膨胀筒完成管道的封堵和换管工序，开孔机设有倒置的桶状密齿刀容腔体和竖向设置的管状开孔传动主轴容腔体，开孔传动主轴容腔体的下端与密齿刀容腔体的底壁中部固定连接并使两者的内腔连通，开孔传动主轴容腔体与密齿刀容腔体的连接处设有涡轮箱，开孔传动主轴容腔体的外侧壁上设有液压连箱，涡轮箱通过连接管与液压连箱连接，开孔机还设有液压转接板，液压转接板的两侧分别设有对称设置且连通的液压连接头并通过一侧的液压连接头与液压连箱使用连接管连接，开孔传动主轴容腔体中设有开孔传动主轴并在使用时通过涡轮箱驱动，密齿刀容腔体用于容纳密齿刀并在使用时使密齿刀与开孔传动主轴的下端连接，切割作业时开孔机通过密齿刀容腔体下端设置的第二法兰与夹板阀密封连接。

进一步的，本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统，其中，所述四通管件包括下部焊接件、上部焊接件、盲板和堵塞，第一法兰上设置在上部焊接件的上端，下部焊接件和上部焊接件在作业时分别卡扣在待修管道的下侧和上侧并通过焊接与管道壁固定，堵塞用于换管后安装在上部焊接件与外界的连通口处，盲板用于安装在上部焊接件的第一法兰上。

进一步的，本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统，其中，所述夹板阀包括阀体和设置于阀体中的密封盘，阀体上设有上下贯通的圆形通孔，密封盘远离所述圆形通孔的一侧与传动杆的一端固定连接，传动杆的另一端穿过阀体并与设置于阀体外的液压传动装置连接，所述液压传动装置包括第一液压缸、第二液压缸、液压连接头和连接板，第一液压缸和第二液压缸分别设置于阀体的上侧和下侧并与阀体固定连接，第一液压缸和第二液压缸分别通过油管与液压连接头连接，第一液压缸和第二液压缸的输出轴分别与连接板的两端固定连接，连接板的中部与传动杆固定连接。

进一步的，本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统，其中，所述封堵机设有倒置的桶状膨胀筒容腔体和竖向设置的管状封堵传动主轴容腔体，封堵传动主轴容腔体的下端与膨胀筒容腔体的底壁中部固定连接并使两者的内腔连通，膨胀筒容腔体的侧壁上设有用于连接旁通管道的安装法兰，封堵传动主轴容腔体的侧壁上分别设有放散阀和串平阀，封堵作业时封堵机通过状膨胀筒容腔体下端设置的第三法兰与夹板阀密封连接。

进一步的，本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统，其中，所述密齿刀包括倒置的桶状主体、连接座和钻轴，桶状主体的底壁上沿中轴线开设有用于钻轴穿过的通孔，桶状主体的周壁下端端面上沿周向设有均布的至少五组刀齿，且使每组刀齿中均包括刃口宽度由窄至宽依次递增的第一刀齿、第二刀齿、第三刀齿和第四刀齿，连接座沿中轴线开设有用于与开孔传动主轴对接的安装孔并在安装孔的孔壁上开设有键槽，连接座固定在桶状主体的底壁外侧中部且使两者的中轴线同线，钻轴的下端设有钻头。

进一步的，本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统，其中，所述第一刀齿、第二刀齿、第三刀齿和第四刀齿在桶状主体的周壁宽度方向上均呈对称设置，且使第一刀齿、第二刀齿、第三刀齿和第四刀齿的刃口均设置在自身的中间位置。

进一步的，本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统，其中，所述第四刀齿的刃口宽度比桶状主体的周壁宽度宽2～5mm，且使第三刀齿、第二刀齿和第一刀齿的刃口宽度分别为第四刀齿刃口宽度的四分之三、四分之二、四分之一。

进一步的，本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统，其中，所述刀齿设有6组，所述桶状主体的周壁和底壁上均开设有通孔，所述周壁上的通孔沿母线设有多圈，每圈通孔沿周向均均匀分布且使相邻两圈通孔在母线方向上错开设置，所述底壁上的通孔沿底壁的周向均匀分布。

进一步的，本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统，其中，所述夹板阀在圆形通孔的上下端口外周均开设有环形燕尾槽，且使燕尾槽的槽底宽度大于槽口宽度，所述燕尾槽中设置密圈。

本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明通过在开孔机设有液压转接板，并通过在液压转接板的两侧分别设有对称设置且连通的液压连接头，让其中一侧的液压连接头与液压连箱通过连接管连接，让另一侧的液压连接头在作业时与液压站的液压管连接，使操作人员不需要攀爬开孔机即可方便快捷的实现液压管的安装连接，提高了工作效率和安全性。(2)作为优化方案，本发明通过在夹板阀中设置液压传动装置，并使液压传动装置包括第一液压缸、第二液压缸、液压连接头和连接板，让第一液压缸和第二液压缸分别设置于阀体的上侧和下侧并与阀体固定连接，让第一液压缸和第二液压缸分别通过油管与液压连接头连接，让第一液压缸和第二液压缸的输出轴分别与连接板的两端固定连接，并让连接板的中部与传动杆固定连接。这种结构设置改变了传统夹板阀手动的操作方式，作业过程中通过将液压站的液压管连接到夹板阀上的液压连接头即可实现液压驱动的操作方式，提高了作业速度，降低了操作人员的劳动强度。(3)作为进一步优化方案，本发明将密齿刀的刀齿设置为至少五组，并使每组刀齿中均包括刃口宽度由窄至宽依次递增的第一刀齿、第二刀齿、第三刀齿和第四刀齿，相比于传统的齿刀由于增设了刀齿，减小了相邻刀齿的刃口沿周向弧线之间的距离，避免了切割过程中刀齿碰撞管道壁的现象，提高了切割的连续性和旋转运行的平稳，可有效降低切削声音，增加单次循环进给量，并可降低刀齿的磨损速度，延长使用寿命，从而降低成本；同时，本发明一还让每组刀齿中的第一刀齿、第二刀齿、第三刀齿和第四刀齿在桶状主体的周壁宽度方向上均呈对称设置，并且使第一刀齿、第二刀齿、第三刀齿和第四刀齿的刃口均设置在自身的中间位置，这种结构设置在对管道进行切割过程中，可使每一个刀齿在切割过程中在两侧的受力保持均衡，能进一步增强旋转运行的平稳性，降低切削声音，提高切割效率，并延缓齿刀磨损速度，延长其使用寿命。

下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统作进一步详细说明：

附图说明

图1为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中四通管件的立体图；

图2为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中四通管件的分解图；

图3为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中夹板阀的立体图；

图4为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中夹板阀的俯视图；

图5为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中夹板阀的平视图；

图6为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中开孔机的一种视角立体图；

图7为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中开孔机的另一视角立体图；

图8为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中开孔机的的平视图；

图9为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中封堵机的一种视角立体图；

图10为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中封堵机的另一视角立体图；

图11为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中密齿刀的立体图；

图12为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中密齿刀的平视图；

图13为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中密齿刀的俯视图；

图14为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统在密齿刀的仰视图；

图15为图14中S部位的局部放大示意图；

图16为图15中的A向视图；

图17为图15中的B向视图；

图18为图15中的C向视图；

图19为图15中的D向视图；

图20为本发明一种不停输燃气管道开孔封堵系统中膨胀筒的立体图。

具体实施方式

如图1至图20所示本发明一一种不停输燃气管道开孔封堵系统的具体实施方式，总体上包括四通管件1、夹板阀2、开孔机3、封堵机4、密齿刀5和封膨胀筒6。四通管件1在作业时用于焊接在待修管道的两端，四通管件1上设有第一法兰以在作业过程中夹板阀2实现连接；夹板阀2用于作业时安装到四通管件1的第一法兰上并在作业过程中交替启闭密封口，开孔机3用于作业时安装在夹板阀2上并通过其中的密齿刀5完成管道切割工序；封堵机4用于作业时安装到夹板阀2上并通过其中的膨胀筒6完成管道的封堵和换管工序。开孔机3设有倒置的桶状密齿刀容腔体31和竖向设置的管状开孔传动主轴容腔体32，开孔传动主轴容腔体32的下端与密齿刀容腔体31的底壁中部固定连接并使两者的内腔连通，开孔传动主轴容腔体32与密齿刀容腔体31的连接处设有涡轮箱33，开孔传动主轴容腔体32的外侧壁上设有液压连箱34，涡轮箱33通过连接管与液压连箱34连接，开孔机3还设有液压转接板35，液压转接板35的两侧分别设有对称设置且连通的液压连接头并通过一侧的液压连接头与液压连箱34使用连接管连接，开孔传动主轴容腔体32中设有开孔传动主轴并在使用时通过涡轮箱33驱动，密齿刀容腔体31用于容纳密齿刀5并在使用时使密齿刀5与开孔传动主轴的下端连接，切割作业时开孔机3通过密齿刀容腔体31下端设置的第二法兰与夹板阀2密封连接。本发明通过在开孔机3设置液压转接板35，并通过在液压转接板35的两侧分别设有对称设置且连通的液压连接头，让其中一侧的液压连接头与液压连箱34通过连接管连接，让另一侧的液压连接头在作业时与液压站的液压管连接，使操作人员不需要攀爬开孔机即可方便快捷的实现液压管的安装连接，提高了工作效率和安全性。

本具体实施方式中，四通管件1包括下部焊接件11、上部焊接件12、盲板13和堵塞14，第一法兰上设置在上部焊接件12的上端，下部焊接件11和上部焊接件12在作业时分别卡扣在待修管道的下侧和上侧并通过焊接与管道壁固定，堵塞14用于换管后安装在上部焊接件12与外界的连通口处，盲板13用于安装在上部焊接件12的第一法兰上。

本具体实施方式中，夹板阀2包括阀体21和设置于阀体中的密封盘22，阀体21上设有上下贯通的圆形通孔，密封盘22远离所述圆形通孔的一侧与传动杆23的一端固定连接，传动杆23的另一端穿过阀体21并与设置于阀体21外的液压传动装置连接，液压传动装置具体包括第一液压缸24、第二液压缸25、液压连接头26和连接板27，第一液压缸24和第二液压缸25分别设置于阀体21的上侧和下侧并与阀体21固定连接，第一液压缸24和第二液压缸25分别通过油管与液压连接头26连接，第一液压缸24和第二液压缸25的输出轴分别与连接板27的两端固定连接，连接板27的中部与传动杆23固定连接。作为优化方案，本发明通过在夹板阀2中设置液压传动装置连接，改变了传统夹板阀手动的操作方式，作业过程中通过将液压站的液压管连接到夹板阀上的液压连接头26即可实现液压驱动的操作方式，提高了作业速度，降低了操作人员的劳动强度。

本具体实施方式中，封堵机4包括倒置的桶状膨胀筒容腔体41和竖向设置的管状封堵传动主轴容腔体42，封堵传动主轴容腔体42的下端与膨胀筒容腔体41的底壁中部固定连接并使两者的内腔连通，膨胀筒容腔体41的侧壁上设有用于连接旁通管道的安装法兰43，封堵传动主轴容腔体42的侧壁上分别设有放散阀44和串平阀45，封堵作业时封堵机4通过状膨胀筒容腔体41下端设置的第三法兰与夹板阀2密封连接。

本具体实施方式中，密齿刀5设有倒置的桶状主体51、连接座52和钻轴53，桶状主体51的底壁上沿中轴线开设有用于钻轴53穿过的通孔，桶状主体51的周壁下端端面上沿周向设有均布的六组刀齿54，且使每组刀齿54中均包括刃口宽度由窄至宽依次递增的第一刀齿541、第二刀齿542、第三刀齿543和第四刀齿544，连接座52沿中轴线开设有用于与开孔传动主轴对接的安装孔并在安装孔的孔壁上开设有键槽，连接座2固定在桶状主体1的底壁外侧中部且使两者的中轴线同线，钻轴53的下端设有钻头。作为优化方案，本发明将密齿刀5的刀齿54设置为六五组，并使每组刀齿54中均包括刃口宽度由窄至宽依次递增的第一刀齿541、第二刀齿542、第三刀齿543和第四刀齿544，相比于传统的齿刀由于增设了刀齿54，减小了相邻刀齿54的刃口沿周向弧线之间的距离，避免了切割过程中刀齿54碰撞管道壁的现象，提高了切割的连续性和旋转运行的平稳，可有效降低切削声音，增加单次循环进给量，并可降低刀齿54的磨损速度，延长其使用寿命，从而降低成本。需要说明的是，本发明中的刀齿54不限于设置六组，可根据管道和规格和密齿刀的尺寸大小设置成五组或六组以上，只要能保证刀齿实现连续切割均可实现本发明目的。

作为进一步优化方式，本具体实施方式中使第一刀齿541、第二刀齿542、第三刀齿543和第四刀齿544在桶状主体51的周壁宽度方向上均呈对称设置，并使第一刀齿541、第二刀齿542、第三刀齿543和第四刀齿544的刃口均设置在自身的中间位置。这种结构设置在对管道进行切割过程中，可使每一个刀齿54在切割过程中在两侧的受力保持均衡，能进一步增强旋转运行的平稳性，降低切削声音，提高切割效率，并延缓齿刀磨损速度，延长其使用寿命。同时，本具体实施方式中还使第四刀齿544的刃口宽度设置成比桶状主体1的周壁宽度宽2～5mm，且使第三刀齿543、第二刀齿542和第一刀齿541的刃口宽度分别为第四刀齿544刃口宽度的四分之三、四分之二、四分之一。这一结构可使每一个刀齿的切割任务量保持均衡，避免因部分刀齿切割任务量较大造成磨损量较大而影响整个密齿刀使用性能的问题，进一步增强了实用性。另外，本具体实施方式还在桶状主体51的周壁和底壁上均开设有通孔，周壁上的通孔可根据实际需沿母线设置多圈，并让每圈通孔沿周向均均匀分布，且使相邻两圈通孔在母线方向上错开设置，让底壁上的通孔沿底壁的周向均匀分布。通过设置通孔可使管道切割过程事产生的碎屑通过桶状主体51周壁上的通孔进入内腔中，避免碎聚集在切害口处影响切割效率，同时通过桶状主体51周壁和底壁上的通孔还可增强通风换热效果，避免刀齿和钻头因温度过高而影响切割和钻孔性能。

本具体实施方式中，夹板阀2在圆形通孔的上下端口外周均开设有环形燕尾槽28，且使燕尾槽28的槽底宽度大于槽口宽度，燕尾槽28中设置密封圈。将密封槽设置成燕尾槽可有效防止密封圈掉落，并避免密封圈因从从密封槽中脱落被压断的现象，在提高密封性和实用性的同时，可相应的减少黄油的使用量，从而节约成本。

需要说明的是，本发明还在开孔机、封堵机上设置了用于攀爬的梯子，以便于操作人员上下使用，在实际应用中本发明中的各设备主要通过液压站提供驱动动力，作业过程中根据作业需求配合安装有放散阀、串平管、旁通管等附属装置并通过下堵器安装堵塞。

以上实施例仅是对本发明优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行的限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。