一种基于强磁定位的内置滚珠顶压式封堵导流装置的制作方法

本发明为一种基于强磁定位的内置滚珠顶压式封堵导流装置，属于资源环境工程技术领域。

背景技术：

管道运输作为一种新兴的运输方式，与铁路，公路，海运，航空并列为五大运输业。特别是油气管道运输在我国国民经济和社会发展中起到了极其重要的作用。但是随着我国管道铺设长度的增加和服役年限的增长，泄漏事故时有发生，不仅会造成严重的环境污染而且会对人们的健康与安全造成威胁。因此针对泄漏而进行的导流与封堵等关键技术的研究至关重要。

目前我国正处于长距离运输管道建设的高峰期，虽然在很多方面如局部冷冻封堵技术，潜水海底管线的维修技术等方面都取得了长足的进步，但是与国外先进水平相比，在一些核心技术如管内高压智能封堵技术等还有很大的差距。

封堵技术按设备装置结构特点及作业原理，可分为多种形式，主要有：悬挂式封堵、盘式封堵、筒式封堵、折叠封堵、挡板-囊式封堵、强磁以及冷冻封堵等。其中现有的关于连杆机构的封堵方法中，连杆多为圆柱状，这样会大大增加装置的整体重量。普通的封堵橡胶垫厚度有限，作业时对接触面要求较高，如果管壁发生变形会导致封堵时出现接触面受力不均匀导致很难达到封堵效果。

技术实现要素：

本发明针对现有的封堵装置安装速度慢，整体重量大，对泄漏面的适应性不强且没有导流功能等不足，本发明提供了一种利用磁力定位并通过连杆机构及滚珠挤压柔性复合橡胶以实现封堵及导流的装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于强磁定位的内置滚珠顶压式封堵导流装置，包括强磁机构、连接件、连杆机构、减速电机部分、壳体部分和柔性复合橡胶部分，所述壳体部分的工作面上设置有柔性复合橡胶部分，所述壳体部分背部设置有连杆机构和减速电机部分，所述减速电机部分用于驱动连杆机构动作，所述壳体部分的两侧均设置有强磁机构，所述强磁机构均通过连接件、梁、旋转基座与连杆机构连接在一起，通过强磁机构吸附固定后，减速电机部分驱动连杆机构运动，使得柔性复合橡胶部分相对强磁机构运动，对管道进行封堵。

所述强磁机构包括永磁体和独立的磁力开关，所述磁力开关设置在永磁体上，所述永磁体通过连接件的连接臂与梁连接，所述连接臂通过短螺柱与梁连接，所述梁活动安装在旋转基座上。

所述梁的两端均设置有手提把柄，所述梁通过梁压紧螺母活动安装在旋转基座上。

所述连接件包括连接螺柱、连接杆、连接万向块、块压紧螺母和长螺柱，所述连接螺柱将连接杆活动安装在永磁体上，所述连接万向块通过内部的螺纹孔活动旋拧在连接杆上部的螺纹杆上，并用块压紧螺母固定，所述长螺柱横向设置在连接万向块上，用于连接臂的连接固定。

所述柔性复合橡胶部分通过其凹槽嵌套于壳体中。

所述强磁机构通过连接件连接并有三个转动自由度以实现稳定安装。

所述连杆机构的结构包括两个上部窄连杆，两个下部宽连杆和两个前、后万向块，两个所述前、后万向块，都开有孔，但只有位于前面的前万向块其孔内攻有梯形螺纹，所述上部窄连杆和下部宽连杆分别通过中部螺柱、上部螺柱、下部螺柱连接并固定于旋转基座和壳体上，所述上下两个连杆通过前、后万向块，连接，且两个上部窄连杆通过上连杆接头连接，两个下部宽连杆通过下连杆接头连接，上下两个连杆均采用板筋结构。

所述减速电机部分包括减速电机和螺杆，所述减速电机通过键和螺杆相连，所述螺杆则通过两个前、后万向块，实现定位。

所述壳体部分和柔性复合橡胶部分包括壳体、柔性复合橡胶、快接插头，滚珠和润滑油脂，所述柔性复合橡胶利用其凹槽嵌套于壳体中，所述壳体上部则与快接插头连接以实现封堵及导流要求，所述柔性复合橡胶设计为中空结构，其侧壁相对于底部较厚，所述滚珠充填于中空的柔性复合橡胶内，并添加润滑油脂。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本发明中的强磁体有三个旋转自由度，可以保证设备的稳定安装，减小了其安装阻力。粱上装有手提把柄，方便安装，容易准确定位。

2、本发明中连杆机构和壳体等构件均设计为空心结构或板筋结构，该结构大大减轻了装备的重量，降低了整个装备的重心，从而可以大大增强本装置工作的可靠性。

3、本发明中滚珠填充于中空的柔性复合橡胶中，并加入油脂以实现其充分润滑，在保证滚珠具有良好流动性的同时还能具有良好的承载能力，增大了对泄露面的适应性。

4、本发明结构新颖，制造简单，可实施性强。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的使用状态图。

图3为本发明的柔性复合橡胶部分结构示意图。

图4为图3的侧视图。

图5为图4中a-a截面的剖视图。

图6为本发明中减速电机部和连杆机构配合示意图。

图7为本发明的减速电机部分结构示意图。

图中：ⅰ为强磁机构、ⅱ为连接件、ⅲ为连杆机构、ⅳ为减速电机部分、ⅴ为壳体部分、ⅵ为柔性复合橡胶部分、1为永磁体、2为连接螺柱、3为磁力开关、4为连接杆、5为连接万向块、6为块压紧螺母、7为是长螺柱、8为连接臂、9为下连杆接头、10为短螺柱、11为下部螺柱、12为减速电机、13为梁、14为梁压紧螺母、15为手提把柄、16为旋转基座、17为上连杆接头、18为上部螺柱、19为上部窄连杆、20为下部宽连杆、21为快接插头、22为前万向块、23为中部螺柱、24为螺杆、25为壳体、26为柔性复合橡胶、27为后万向块、28为滚珠。

具体实施方式

如图1～图7所示，本发明为一种基于强磁定位的内置滚珠顶压式封堵导流装置，包括强磁机构ⅰ、连接件ⅱ、连杆机构ⅲ、减速电机部分ⅳ、壳体部分ⅴ和柔性复合橡胶部分ⅵ，所述壳体部分ⅴ的工作面上设置有柔性复合橡胶部分ⅵ，所述壳体部分ⅴ背部设置有连杆机构ⅲ和减速电机部分ⅳ，所述减速电机部分ⅳ用于驱动连杆机构ⅲ动作，所述壳体部分ⅴ的两侧均设置有强磁机构ⅰ，所述强磁机构ⅰ均通过连接件ⅱ、梁13、旋转基座16与连杆机构ⅲ连接在一起，通过强磁机构ⅰ吸附固定后，减速电机部分ⅳ驱动连杆机构ⅲ运动，使得柔性复合橡胶部分ⅵ相对强磁机构ⅰ运动，对管道进行封堵。

所述强磁机构ⅰ包括永磁体1和独立的磁力开关3，所述磁力开关3设置在永磁体1上，所述永磁体1通过连接件ⅱ的连接臂8与梁13连接，所述连接臂8通过短螺柱10与梁13连接，所述梁13活动安装在旋转基座16上。

所述梁13的两端均设置有手提把柄15，所述梁13通过梁压紧螺母14活动安装在旋转基座16上。

所述连接件ⅱ包括连接螺柱2、连接杆4、连接万向块5、块压紧螺母6、长螺柱7和连接臂8，所述连接螺柱2将连接杆4活动安装在永磁体1上，所述连接万向块5通过内部的螺纹孔活动旋拧在连接杆4上部的螺纹杆上，并用块压紧螺母6固定，所述长螺柱7横向设置在连接万向块5上，用于连接臂8的连接固定。

所述柔性复合橡胶部分ⅵ通过其凹槽嵌套于壳体25中。

所述强磁机构ⅰ通过连接件ⅱ连接并有三个转动自由度以实现稳定安装。

所述连杆机构ⅲ的结构包括两个上部窄连杆19，两个下部宽连杆20和两个前、后万向块22，27，两个所述前、后万向块22，27都开有孔，但只有位于前面的前万向块22其孔内攻有梯形螺纹，所述上部窄连杆19和下部宽连杆20分别通过中部螺柱23、上部螺柱18、下部螺柱11连接并固定于旋转基座16和壳体25上，所述上下两个连杆通过前、后万向块22，27连接，且两个上部窄连杆19通过上连杆接头17连接，两个下部宽连杆20通过下连杆接头9连接，上下两个连杆均采用板筋结构。

所述减速电机部分ⅳ包括减速电机12和螺杆24，所述减速电机12通过键和螺杆24相连，所述螺杆24则通过两个前、后万向块22，27实现定位。

所述壳体部分ⅴ和柔性复合橡胶部分ⅵ包括壳体25、柔性复合橡胶26、快接插头21，滚珠28和润滑油脂，所述柔性复合橡胶26利用其凹槽嵌套于壳体25中，所述壳体25上部则与快接插头21连接以实现封堵及导流要求，所述柔性复合橡胶26设计为中空结构，其侧壁相对于底部较厚，所述滚珠28充填于中空的柔性复合橡胶内，并添加润滑油脂。

本发明主要由强磁机构ⅰ，连接件ⅱ，连杆机构ⅲ，减速电机部分ⅳ，壳体部分ⅴ，柔性复合橡胶部分ⅵ六部分构成。强磁机构ⅰ拥有自己独立的磁力开关3并通过连接件ⅱ与粱13连接，连杆机构ⅲ通过上连杆接头17和下连杆接头9分别固定于旋转基座16和壳体25上，旋转基座16和粱13之间可以相对转动，上部窄连杆19和下部宽连杆20之间通过万向块22，27连接，减速电机12通过键和螺杆24相连，螺杆24则通过两个万向块22，27实现定位，柔性复合橡胶部分ⅵ通过其凹槽嵌套于壳体25中。

其中强磁机构ⅰ主要包括永磁体1和独立的磁力开关3，其工作原理类似于永磁起重器装置利用磁体相对位置变化控制磁力，主要作用是固定封堵器，因为此工作原理已相对成熟，在此不再赘述。该强磁机构ⅰ通过连接件ⅱ连接并有三个转动自由度以实现稳定安装。

连杆机构ⅲ主要包括两个上部窄连杆19，两个下部宽连杆20和两个万向块22，27，两个万向块22，27都开有孔，但只有前万向块22其孔内攻有梯形螺纹。上部窄连杆19和下部宽连杆20分别通过上部螺柱18下部螺柱11固定于旋转基座16和壳体25上，上下两个连杆通过万向块22，27连接，两个上部窄连杆19通过上连杆接头17连接，两个下部宽连杆20通过下连杆接头9连接，上下两个连杆均设计为板筋结构。

减速电机部分ⅳ主要包括减速电机12和螺杆24。减速电机12通过键和螺杆24相连，螺杆24则通过两个万向块22，27实现定位。其中前万向块22有梯形内螺纹。

壳体部分ⅴ和柔性复合橡胶部分ⅵ，其特征在于：它主要包括壳体25，柔性复合橡胶26，快接插头21，滚珠28和润滑油脂。柔性复合橡胶26利用其凹槽嵌套于壳体25中，壳体25上部则与快接插头21连接以实现封堵及导流要求。柔性复合橡胶26设计为中空结构，其侧壁相对于底部较厚，滚珠28充填于中空的柔性复合橡胶内，并添加润滑油脂。

本发明中连接万向块5通过长螺柱7与连接臂8连接并被块压紧螺母6定位，连接臂8通过短螺柱10与粱13连接。连杆机构ⅲ通过上部螺柱18和下部螺柱11分别与旋转基座16和壳体25连接，旋转基座16和粱13之间可以通过螺纹配合相对转动，并由粱压紧螺母14定位。柔性复合橡胶26利用其凹槽嵌套于壳体25中。磁体所产生的吸引力可以帮助整个装置实现定位，连杆机构ⅲ和壳体25把该吸引力最终传递到用于密封的柔性复合橡胶26，由减速电机12驱动螺杆24转动并通过连杆机构ⅲ把运动传递到柔性复合橡胶26上，滚珠28填充于中空的柔性复合橡胶26中，通过连杆机构及滚珠挤压柔性复合橡胶以实现封堵及导流。

本发明中连杆机构ⅲ包括上部窄连杆19，下部宽连杆20和万向块22，27。所述上部窄连杆19通过连杆接头17固定于旋转基座16上，所述下部宽连杆20通过连杆接头9固定于壳体25上，所述万向块22，27和中部螺柱23用于连接两个连杆并起到传递压力的作用。在此分别将上部窄连杆19和下部宽连杆20成对使用以起到分摊载荷，稳定装置的作用。本封堵及导流装置采用的连杆机构和壳体等构件均设计为空心结构或板筋结构，该结构大大减轻了装备的重量，降低了整个装备的重心，从而可以大大增强本装置工作的可靠性。

本发明中减速电机12通过键和螺杆24相连，螺杆24分别通过万向块22，27实现定位。其中前一个万向块22有梯形内螺纹，可与螺杆24配合以实现整个装置的升降，其工作原理和电动千斤顶的工作原理相似。此处采用小升角的梯形螺纹，当封堵及导流作业完成时，可利用其自锁原理实现装备自锁以节约能量(关闭减速电机)。

本发明中壳体部分ⅴ包括壳体25和快接插头21。柔性复合橡胶26利用其凹槽嵌套于壳体25中，壳体25上部则与快接插头21连接起来。快接插头21的主要作用是在进行应急封堵作业是起到导流作用，当泄漏介质是危险源时，工作人员可以在快接插头21处进行适当的处理工作。

本发明中柔性复合橡胶26部分设计为中空结构，其侧壁较厚，底部较薄，滚珠28填充于中空的柔性复合橡胶26中，并加入油脂以实现其充分润滑。因为滚珠28具有良好流动性，所以当管道因泄漏发生变形时，滚珠可以迅速填充到变形区域并挤压柔性复合橡胶26以实现封堵及导流作业，具有很高的安装灵活性，并大大提高设备的可靠性。同时，滚珠28还具有良好的承载能力，可以承受更大的封堵压力，使整个封堵装置有更大的使用范围。

实施例一

本发明是基于连杆机构的滚珠式顶压封堵及导流装置，包括强磁机构ⅰ，连接件ⅱ，连杆机构ⅲ，减速电机部分ⅳ，壳体部分ⅴ和柔性复合橡胶部分ⅵ等。当发现泄漏时，利用手提把柄15将本封堵装置下部的柔性复合橡胶26对准泄漏处。所述强磁机构ⅰ通过连接件ⅱ安装于梁13上并有三个转动自由度，粱13和旋转基座16能相对旋转，此结构有益于实现本装置的稳定定位，所述连杆机构ⅲ通过定上部螺柱18下部螺柱11分别固定于旋转基座16和壳体25上，上部窄连杆19和下部宽连杆20之间通过前后两个万向块22，27连接，连杆机构ⅲ对称分布已实现均匀受载，所述减速电机12通过键和螺杆24相连，螺杆24则通过两个万向块22，27实现定位，前万向块22有梯形内螺纹可与螺杆24配合实现装置升降以起到压紧封堵橡胶的目的，所述柔性复合橡胶26利用其凹槽嵌套于壳体25中，壳体25上部与快接插头21连接以实现导流或封堵要求，所述封堵橡胶内为中空结构，滚珠28填充于中空的柔性复合橡胶26中，并加入油脂以实现其充分润滑。因为滚珠28具有良好流动性，所以当管道因泄漏发生变形时，滚珠可以迅速填充到变形区域并挤压柔性复合橡胶26以实现封堵及导流作业，具有很强的适应性。同时，滚珠28还具有良好的承载能力，可以承受更大的封堵压力，使整个封堵装置有更大的使用范围。连杆机构ⅲ和壳体25等构件均设计为空心结构或板筋结构，该结构大大减轻了装备的重量，降低了整个装备的重心，从而可以大大增强本装置工作的可靠性。

实施例二

本自基于连杆机构的滚珠式顶压封堵及导流装置还有很大的改进范围，例如延伸壳体25下部直至与柔性复合橡胶26底部平齐。在柔性复合橡胶26和壳体25之间加装隔热材料。当装置实现导流或封堵作业要求时，工作人员可以把下部壳体25和金属管道焊接起来。因为连杆机构ⅲ与壳体25是通过下部螺柱11连接，可以拆卸，所以当导流或封堵完成后，工作人员可以拆除壳体25以上部分包括连杆机构ⅲ，减速电机部分ⅳ，强磁机构ⅰ，粱13等以实现资源的合理利用。

实施例三

可将本基于连杆机构的滚珠式顶压封堵及导流装置安装在机器人或器械手臂上，实现人员无法达到的恶劣工况下实施封堵作业，也可改进为内径较大的管道设备的内封堵器。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。