专利名称：内胀式环空封堵器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种内胀式环空封堵器装置，其主要用于海底双层管道水下干式焊接维修作业中，在防止干式焊接舱内气体进入环空的同时，又为内外管提供了相对支撑。
背景技术：
长期埋在海底的长输管道，由于腐蚀、磨损、意外损坏等原因，管道可能发生泄漏。这就需要对海底管道进行维修。公知的维修方法是水上维修与水下湿式维修。水上维修需要将受损管道提升到水上维修工作船上进行，只适应于浅海海域海底管道的维修。水下湿式维修主要包括钢维修套修复法、机械连接器修复法和法兰连接修复法等，它们基本上都属于机械联结的方式，对机械装置的可靠性和寿命的要求很高，施工及设备成本较高，工艺较为复杂，作业周期长。
为此，人们提出了一种水下干式焊接方法用于维修海底管道。在海底管道水下干式焊接维修作业中，需先切断损坏管段，再下干式焊接舱；在干式焊接舱内的干式环境下实施新更换管段与原有未损坏管段之间的焊接连接。
干式焊接舱内干式环境的形成与维持，是通过向舱内注入高压气体去排除舱内海水来实现的。由于管道已切断，为保证干式焊接舱内干式环境的形成与维持就必须对原有未损坏管道实行封堵，防止干式焊接舱内的气体进入原有未损坏管道。
海底双层管道由内管、外管组成，管道封堵包括内管空间的封堵和环形空间的封堵。通常，双层管道的环空的径向尺寸较小。如外管外径406.4mm，壁厚9.5mm，内管外径323.9mm，壁厚10.3mm的双层管道其环空径向尺寸仅为31.75mm，在内外管间的环形空间内有保温层，封堵困难。
为使干式焊接舱内气体不进入环空，本发明人凭从事本领域制造、研发的多年经验，经多次开发改良后终于精心设计出本发明的内胀式环空封堵器装置，满足在较小径向尺寸的环空空间内实现环空封堵要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种内胀式环空封堵器装置，以保证在干式焊接舱内实施水下干式焊接维修时对双层管道间的环形空间密封封堵，及双层管道内、外管的径向位置固定。
为此本发明提出一种内胀式环空封堵器装置，其具有一内锥套，该内锥套套设于双层管道的内管外，该内锥套后端内周具有一容置槽，外周壁上设有外螺纹；一外锥套，至少具有两半圆锥环，其套设于上述内锥套上；一外密封圈，套设于内锥套上，并位于所述外锥套的后端；一挤压螺母，螺合于所述内锥套的外螺纹，并抵顶于外密封圈；一内密封圈环套在双层管道的内管外，并容置在所述内锥套后端的容置槽内；一螺母挡圈螺合于所述内锥套的外螺纹，其内周的前端抵顶于上述内密封圈。
进一步，所述内锥套的内周壁直径与双层管道内管外径相匹配，外周壁由锥形体及柱状体构成，其最大直径小于双层管道外管内径，所述外螺纹设置在柱状体处。所述外锥套的外周壁直径与双层管道外管内径相匹配，其内周面前部为锥形，后部为圆柱形。其中，所述外锥套的后部可以为一整圆套结构，前部设有至少两条开通的切槽，构成至少两半圆锥环。所述外锥套还可以由至少两件半圆锥环构成。
本发明的内胀式环空封堵器装置的特点及优点是
1、通过挤压螺母和螺母挡圈的旋转轴向挤压橡胶外密封圈和内密封圈实现对双层管道内、外管之间构成的环空的密封。
2、通过挤压螺母的旋转轴向挤压锥形金属件使其胀开保证本发明的环空封堵器装置在双层管道内的机械定位，使内、外管相对支撑和对心与环空的密封同时完成。
3、本发明结构简单，加工制作方便，工作性能可靠，便于现场施工。
图1为本发明的内胀式环空封堵器装置具体实施例的结构局部剖视示意图；图2为本发明的内胀式环空封堵器装置具体实施例的侧视示意图；图3为本发明的内胀式环空封堵器装置的螺母挡圈的另一实施例示意图。
具体实施例方式
以下，通过附图对本发明做进一步的详细说明。
图1为本发明所提供的一具体实施例结构示意图，图2为侧视示意图。如图所示，本发明的内胀式环空封堵器装置，它包括内锥套1、外锥套2、橡胶外密封圈4、挤压螺母6、O形内密封圈8和螺母挡圈7。所述内锥套1套设于双层管道的内管A外，该内锥套1后端内周具有一容置槽，外周壁上设有外螺纹。所述外锥套2，至少具有两件半圆锥环，其套设于上述内锥套1上。所述外密封圈4套设于内锥套1上，并位于所述外锥套2的后端。所述挤压螺母6螺合于内锥套1的外螺纹，并抵顶于橡胶外密封圈4。所述内密封圈8环套在双层管道的内管A外，并容置在所述内锥套1后端的容置槽内。上述螺母挡圈7螺合于所述内锥套1的外螺纹，其内周的前端抵顶于所述内密封圈8。
其中，所述内锥套1为整圆套结构，其内周壁面尺寸与双层管道内管A的外径相匹配(其尺寸接近)。所述内锥套1的前部外周壁面为圆锥形，后部外周壁为圆柱形，其上设有外螺纹结构。
所述外锥套2的外周壁为圆柱形，其直径与双层管道外管B的内径相匹配(其尺寸接近)，该外锥套2的内周壁面前部为圆锥形，后部为圆柱形，从而使外锥套2的后部与内锥套1的圆柱形部位相对应。
上述外锥套2可由至少两件半圆锥环构成(当然该外锥套2也可由两件以上的锥瓦构成)，为防止在挤压过程中橡胶外密封圈4嵌入由两件半圆锥环径向移动胀开后构成的外锥套2与内锥套1之间缝隙内，影响密封效果，可在外锥套2与外密封圈4之间设置一里挡圈3。所述橡胶外密封圈4与挤压螺母6之间可设置一外挡圈5，该外挡圈5与外密封圈4相接触端的外径小于等于所述双层管道外管B的内径，即该外挡圈5可置于双层管道的外管B内。上述外锥套2套设在内锥套1前端的圆锥上，里挡圈3、橡胶外密封圈4和外挡圈5依次套在内锥套1的圆柱面上，并藉由挤压螺母6紧压外锥套2。由于本发明中，内锥套1的后部为圆柱形段，因此，当挤压里挡圈3和外密封圈4时，可保证它们只产生轴向运动，提高密封性能。
如图1所示，一内密封圈挤压环套9套设在所述双层管道的内管A外，且容置在所述内锥套1后端的容置槽内，其一端顶抵于内密封圈8，另一端顶抵于所述螺母挡圈7内周70的前端。在本实施例中，该内密封圈挤压环套9与螺母挡圈7为分体式，其结构简单，易于加工。
上述挤压螺母6、螺母挡圈7的外壁面上均设有一个以上的凹槽，通过该凹槽，可将手柄10的一端嵌入其内，便于紧固该挤压螺母6、螺母挡圈7。
通过上述手柄10旋转挤压螺母6可以使外锥套2胀开以实现环空封堵器在环空内的机械定位并为内外管提供相对支撑，使双层管道的内、外管保持同轴。挤压螺母6的旋转还挤压外密封圈4来实现内锥套1的外圆柱面和外管B的内表面间的密封。
通过上述手柄10旋转螺母挡圈7可挤压内密封圈8实现内管A的外表面和内锥套1的内表面间的密封。
所述外锥套2的另一可行实施例是，该外锥套2的后部为一整圆套结构(未示出)，其内径与内锥套1的圆柱形外径相匹配，外锥套2的前部设有至少两条开通的切槽，构成至少两半圆锥环。所述外密封圈4与该外锥套2之间无需设置上述的里挡圈。
所述挤压螺母6的另一可行实施例是，所述挤压螺母6与所述外挡圈5可为一体设置(未示出)，即在挤压螺母6的前端延设一抵顶部，该抵顶部顶抵于外密封圈4，其与外密封圈4相接触端的外径小于等于所述双层管道外管内径，即，该抵顶部可置于双层管道的外管B内，所述抵顶部的内径可略大于内锥套的外径。采用本实施例的结构，可减少零件数量，便于施工作业。
所述螺母挡圈7的另一可行实施例是如图3所示，所述螺母挡圈7’与内密封圈挤压环套9可为一体结构，即，螺母挡圈7’内周70’的前端向前延伸一挤压环9’，该挤压环9’顶抵于所述内密封圈8，所述挤压环9’的内壁71’直径大于等于所述双层管道内管A的外径，其外壁与螺母挡圈之间构成一嵌置槽72’，该嵌置槽72’的外壁73’为与所述内锥套1外螺纹相配合的螺纹部，嵌槽的内壁74’直径小于等于内锥套容置槽的直径。该结构减少了零件数量，利于施工作业。
本发明在维修作业中的的具体操作步骤为1)将内锥套1套在内管A上并适当推入环空内；2)分别将两件半圆锥环对齐在内锥套1前端的圆锥上；3)依次套入里挡圈3、橡胶外密封圈4和外挡圈5；4)拧入挤压螺母6，再用手柄10旋转螺母挤紧上述所有零件；5)在内管A和内锥套1间套入O形内密封圈8及O形内密封圈挤压环9，再拧入螺母挡圈7，用手柄10旋转螺母挡圈7挤紧O形密封圈。
所述的挤压螺母6通过手柄10旋转使其轴向挤压由两半圆锥形金属件构成的外锥套，使其在内锥套1的圆锥面上运动，使两半圆锥形金属件的外表面径向贴紧外管内表面，同时挤压内锥套1产生弹性变形使其内表面径向贴紧内管A外表面，实现内外管相对支撑和对心，保证内胀式环空封堵器在环空内的机械定位；挤压螺母6的旋转还同时使其轴向挤压夹在里挡圈3和外挡圈5间的橡胶弹性元件(外密封圈4)，使该外密封圈4产生变形，实现内锥套1和外管B内表面间的环空密封。
所述的螺母挡圈7通过手柄10旋转使其轴向挤压O形内密封圈实现内管A外表面和内锥套1间的密封。
在实现对双层管道内、外管之间构成的环空的密封的同时，本发明的内胀式环空封堵器装置还实现了对双层管道的内外管的相对支撑和对心以及装置本身在环空内的机械定位。
以上所述，仅为发明的具体实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等同变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1.一种内胀式环空封堵器装置，其特征在于，所述封堵器装置具有一内锥套，该内锥套套设于双层管道的内管外，该内锥套后端内周具有一容置槽，外周壁上设有外螺纹；一外锥套，至少具有两半圆锥环，其套设于上述内锥套上；一外密封圈，套设于内锥套上，并位于所述外锥套的后端；一挤压螺母，螺合于所述内锥套的外螺纹，并抵顶于外密封圈；一内密封圈环套在双层管道的内管外，并容置在所述内锥套后端的容置槽内；一螺母挡圈螺合于所述内锥套的外螺纹，其内周的前端抵顶于上述内密封圈。
2.如权利要求1所述的内胀式环空封堵器装置，其特征在于所述内锥套的内周壁直径与双层管道内管外径相匹配，外周壁由锥形体及柱状体构成，其最大直径小于双层管道外管内径，所述外螺纹设置在柱状体处。
3.如权利要求1所述的内胀式环空封堵器装置，其特征在于所述外锥套的外周壁直径与双层管道外管内径相匹配，其内周面前部为锥形，后部为圆柱形。
4.如权利要求3所述的内胀式环空封堵器装置，其特征在于所述外锥套的后部为一整圆套结构，前部设有至少两条开通的切槽，构成至少两半圆锥环。
5.如权利要求3所述的内胀式环空封堵器装置，其特征在于所述外锥套由至少两件半圆锥环构成。
6.如权利要求1、2、3、5所述的内胀式环空封堵器装置，其特征在于所述外密封圈与外锥套之间设有一里挡圈。
7.如权利要求1至5任一项所述的内胀式环空封堵器装置，其特征在于所述外密封圈与挤压螺母之间设有一外挡圈，该外挡圈可置于所述双层管道的外管内，且挤压螺母的外壁面上设有一个以上的凹槽。
8.如权利要求1至5任一项所述的内胀式环空封堵器装置，其特征在于所述挤压螺母前端延设一抵顶部，该抵顶部与外密封圈相接触端的外径小于等于所述双层管道外管内径，且挤压螺母的外壁面上设有一个以上的凹槽。
9.如权利要求1至5任一项所述的内胀式环空封堵器装置，其特征在于一内密封圈挤压环套套设在所述双层管道的内管外，且容置在所述内锥套后端的容置槽内，其一端顶抵于内密封圈，另一端顶抵于所述螺母挡圈；所述螺母挡圈的外壁面上设有一个以上的凹槽。
10.如权利要求1至5任一项所述的内胀式环空封堵器装置，其特征在于所述螺母挡圈向前延伸一挤压环，该挤压环顶抵于所述内密封圈，所述挤压环的内壁直径大于等于所述双层管道内管外径，其外壁与螺母挡圈之间构成一嵌置槽，该嵌置槽的外壁为与所述内锥套外螺纹相配合的螺纹部，嵌槽的内壁直径小于等于内锥套容置槽的直径；所述螺母挡圈的外壁面上设有一个以上的凹槽。
全文摘要
一种用于海底双层管道水下干式焊接维修作业中，防止干式焊接舱内气体进入双层海底管道的环空的内胀式环空封堵器装置，它包括内锥套、外锥套、里挡圈、外挡圈、挤压螺母、橡胶外密封圈、O型内密封圈、O形密封圈挤压环和螺母挡圈。内锥套套设在双层管道的内管外，外锥套套设在内锥套上，里挡圈、橡胶外密封圈和外挡圈依次套设在内锥套的圆柱面上。通过挤压螺母和螺母挡圈的旋转挤压橡胶外密封圈和内密封圈，即可防止干式焊接舱内的气体进入环空，又能保证内、外管相对支撑和环空封堵器本身在环空内的机械定位。本发明结构简单，加工制作方便，工作性能可靠，便于现场施工，能为海底双层管道水下干式焊接维修作业的顺利实施提供保证。
文档编号B63C11/52GK1706716SQ200410045579
公开日2005年12月14日 申请日期2004年6月7日 优先权日2004年6月7日
发明者曾鸣, 赵宏林, 房晓明, 张宏, 潘东民, 喻开安, 陈应华, 喻重山, 刘忠, 李 杰 申请人:中国海洋石油总司, 海洋石油工程股份有限公司, 石油大学(北京)