专利名称：在运作条件下断开和连接管道的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在运作条件下断开和连接管道的方法和实施该方法的一种装置。
对于流通液态或气态介质的管道来说，需要在管道中的物流不致中断的情况下能对其进行安装工作。为了防止物流中断和管道中的介质流出后进入环境中，在进行安装工作之前，需要进行例如断开管子、插入一个密封盖或一个连接段的操作，于是需要在管道上安置一条旁通管路，跨接安装在管道的规定部位。按此在旁通管路连接件的后面，将该管道临时关闭在安装规定的部位上，然后才能进行安装工作。此后还要使该管道与临时封闭装置脱开，并除去旁通管路。
如果煤气管道工作时施工，可以通过下述措施来封闭管道，即在要进行工作的区域内从各外端将一个穿孔引进到管道中，以便经过该穿孔置入一个带有柔曲软管的吹气囊体，接着对其加压，从而使该气囊紧贴到管道的内壁上而将管道封闭。但是采用气囊的这种密封要对管道内壁形成沉积和腐蚀，因而这种方法是不完善的，在这种情况下人们宁可用一种“监视”漏气的方法来作判断。这时至少有微量煤气从管道中漏出，虽然可能是没有关系的。然而对于有爆炸危险的气体来说，这种漏气意味着对人们有一种不可忍受的危险。对于这种漏气要求工人工作时戴防毒面具，于是使人因面具架而感到不快和困扰。此外，在采用气囊时也不是总能防止气囊本身的破裂或因压力致使软管断裂等情况的发生，这些事故使处于管道内的气体可以不受控制地泄漏出来。气囊和压力软管断裂时还会使该气囊被气流冲走，而且还可能悬挂在管道中某个难于控制的部位上。
对于在地下敷设的管道来说，采用上述方法还要清理出一个较大的管道施工区，因此是既费时又昂贵的。
本发明的任务在于，提出一种在运作条件下断开和连接管道的方法，该方法可以简易、快速和廉价地实施。
本发明的另一任务是提出一种实施本发明方法的装置。
完成本发明提出的上述任务而采取的技术措施如下所述；这种方法是将一个管道在断开氧气的情况下切开成两个相互分开的管段，在断开部位的上方设有一个旁通管路，该管道在断开部位上被密封，此时密封件可使管道中的流动物料在旁通管路中流通，接着在断开氧的情况下封闭各断开管段。实施该方法时采用的一种装置具有一个包含一个闸门室的闸门体，该闸门体将管道要加工的区域密封地围住，闸门体由一个上部、两个下部组成，这些构件可与对半护环脱开和连接，该等对半护环可紧固附着在管道上，而闸门体则连接一个旁通管路。
本发明其他一些有利的结构型式例如对半护环可通过防护装置与闸门上部和闸门下部相连接；一个闸门下部是可松开的，而与另一个闸门下部相连接；该装置作为断开装置时具有一个铣削装置；闸门上部的闸门体具有一个容纳闸门罩的法兰；闸门罩具有一个断开装置；闸门罩具有一个导头；导头是空心柱形的，在一端具有一带一个密封件的闸门，此时该闸门具有一个通向导头空腔的开口；导头在其相反于闸门的一端具有一个旁通管路连接件；闸门室通过一个闸门是可以封闭的；闸门体围绕管道的轴线是可以转动的；闸门体平行于管道的轴线是可移动的。
现借助于附图对本发明的方法和装置及其实施例进行说明。其中
图1表示实施本发明方法的一种装置的侧视截面图，图2表示实施本发明方法的装置另一结构型式侧视截面图，图3表示按图2所示实施本发明方法装置沿A-A′线的一个横截面图，图4表示实施本发明方法的装置一个闸门的侧向横截面图，图5表示按图4的闸门俯视图，而图6则表示装置的一个对半护环前视图，图7表示按图1和图2所示装置的一个局部详图。
图8表示实施本发明方法的装置一个封闭部件的侧向横截面图。
如图1中所示可知，要安置实施本发明方法的一种装置1，首先是将需要在其上进行安装工作的一段管道2清理出来。在确定安装部位的长度后，将所说的装置1分别安置在该安装部位的每一端。下面就仅仅说明其中一个装置的安置和功能。环绕该管道的周围分别成对地安置有四个对半护环即3和4及5和6，并且通过适当而图中未示出的夹紧装置使其相互连接。
为了夹紧对半护环3至6，例如可以通过图中未示出的圆头螺栓来进行，对此，如图6中所示可以设置相应的螺栓孔58和螺纹孔59。对半护环3至6与管道2的附着连接采用了图中未示出的夹紧螺钉，因而在对半护环上也设有适当的孔60。一个闸门上部7和闸门下部8和9被放置到对半护环3至6的外面。此时对半护环3、4和5、6的外间距尺寸略小于闸门上部7的长度或闸门下部8和9的总长。
为了对管道与闸门上部7和闸门下部8和9之间进行密封，对半护环3、4和5、6均具有各自的公用内O型密封圈12和公用外O型密封圈13。闸门下部8在其内端侧16具有一条槽17，闸门下部9的一个内端侧19上设置的一个凸肩18就嵌接到上述槽17内。凸肩18和槽17是用适当的密封装置相对密封的。闸门上部7和闸门下部8和9是用适当而图中未示出的夹紧装置相互连接的。此时由图3可知，闸门上部7的一个接边20对闸门下部8和9的接边21是用密封件14、15来密封的。
为了使闸门上部7和闸门下部8和9能作侧向移动，可将这些构件通过适当的诸如夹子的防护装置10用固定螺钉22与对半护环3至6相连接。虽然在图1中仅示有一个防护装置10，而实际上对每个对半护环3至6各至少设置一个防护装置10是有利的。防护装置10中的压紧螺栓23则是用于如下面所述的使闸门体24朝向对半护环3至6移动。
闸门上部7上有一个闸门体24。该闸门体24具有一个闸门室25，而且该闸门室最好是垂直于该管道2的轴线而设置。闸门室25具有一个横截面，其大小至少相当于管道的横截面。闸门室25可以用手柄27经由一个仅在图3中示出的闸板26来移动。闸门体24还具有一个连接法兰28，该法兰可以简单而快速地连接其他装置以实施本发明的方法。
闸门体24和连接法兰28是用O型密封圈61、62相对密封的；这种结构得以封闭在O型密封圈61、62之间穿过的闸板26。
迄今已知在运作条件下断开和连接诸如煤气管道之类管道所用的方法，首先是要将管道2切开。为此本发明将一个断开装置11的一个法兰29装配到闸门体24的法兰28上，并与其连接；其相反于法兰29的一端有一个连接件30，通过该连接件可以将适用于切开管道的装置，即断开装置11经由其法兰29带入到闸门体24的闸门室25内。这种切开管道2的断开装置可以是图1中所示的铣削装置31。
也可以将焊接装置结合到断开装置内。铣削装置31具有一个外套32，其直径相当于法兰29的内径。外套32是用O型密封圈33、34来对法兰密封的。外套32内有一个传动轴35，该轴被支承在球轴承36、37中。该传动轴35在其朝向管道2的一端具有一个适用于切开管道2的铣头38。传动轴35的反向端构成一个轴头39，该轴头可与一个图中未示出的适宜的传动装置相连接。为了对铣削装置31加以防护，可将一个罩40装在法兰29上，并且与其旋紧。为此，法兰29和罩40都具有一个螺纹41。当罩40与法兰29旋紧时，只有轴头39突出于罩40之外。为了防止传动轴35发生垂直移动，该传动轴对罩40用挡圈63、64加以固定。
假如要切开的管道2是一种煤气管道，则在切开管道2之前就需要将闸门室25内的氧气抽出或吹走。为此在闸门体24的侧面上设有连接件42、43(图3)，它们的开口44(图1)则是通向闸门室25。连接件42、43可用图中未示出的球阀来封闭。
为了切开管道2，经由一台图中未示出的传动机来开动铣削装置31，并可以在360度圆周上围绕对半护环3至6转动。为此还要使整个闸门体24围绕对半护环3至6旋转。为使上述工作易于进行，也为了防止装置1在进行该项工作过程中产生侧向滑转，可以将一些轮子45结合到对半护环3至6中，这些轮子是用一个顶丝和夹紧螺钉65来调整的。为了装入轮子45(这些轮子45也可以是呈球形)，对半护环3至6具有一个呈槽66状的径向凹坑(见图7)。上述顶丝和夹紧螺钉65被拧紧在闸门体上部7或闸门体下部8和9的一个螺孔67内，并以其下端突出到对半护环3至6的槽66内，还可以调整对轮子45的压紧力。同时，螺栓65防止了装置1沿纵向的移动。前面所述这种结构可以从图7中得知。
切开管道2以后，将铣削装置31微提，而闸门室25则被闸板26所封闭。此后将铣削装置31的法兰29与闸门体24的法兰28脱开，并使铣削装置31转动180度。由于铣削装置31的轴35相对于闸门室25的中轴线是偏心的，就可将铣削装置31转动180度并将其重新紧固，然后在新位置再一次切开管道2，通过上述两道铣削工序，最后从管道2上切下一个较宽的料环。
以后再次微提铣削装置31，而闸门室25则可由闸板26封闭，通过将一个图中未示出的闸门罩安置到闸门室上就可从装置1中除去图中也未示出的被切下的料环和可能有的金属切屑。由于清除了料环和金属切屑而形成一个足够大的装配空间46(图2)，该空间对进行其他工序是需要的。清除料环以后，将另一个闸门罩47安置到闸门体24的连接法兰28上，并用图中未示出的紧固件与其连接。在闸门罩47内装有一个图2至图5中示出的导头48，该导头对闸门罩47是用适宜的密封件，诸如O型密封圈57来密封的。基本上空心柱形的导头48在其下端具有一个闸门49。该闸门49在其整个朝向要封闭的管道2的端面上设有一个适宜的密封件50。在闸门49的中心具有一个开口51、它通向导头48的一个空腔52中。
导头48的另一端设有一个旁通管路连接件53。该连接件用作容纳一个图中未示出的旁通管道。将闸门49压入到图2所示部位上以前，在旁通管路连接件53上连接一个旁通管路，并与图中未示出的第二个装置的旁通管路连接件连接，上述第二个装置和图1、图2中所示的装置1相比，是在水平面内可以转动180度。采取这一措施就可以简易而快速地建成一条旁通管路，也就不需要为新的装配空间再对管道2在另一部位上钻孔。
在该旁通管路建成以后，就将导头48压入到图2中所示的部位上。为了使闸门49能完全密封管道2，要将闸门49与密封件50压到一个用以前铣削工序形成的端口54上。为此首先松开顶丝和夹紧螺钉65，然后拧紧或松开防护装置10的压紧螺栓23，以使装置1沿纵向移动，再将闸门49压到管道2的端口54上。有利的是，在纵向移动装置1时使对半护环沿管道2的轴线方向所移动的尺寸短于图1和图2中所示的，因此闸门上部7或闸门下部8和9突出于闸门上部7或闸门下部8和9的对半护环3至6的外边缘。按照相对于对半护环3至6的突出量，使装置1有可能作一个相应的移动。
闸门49的密封件50现在就完全密封住管道2，由于管道2上的端口54是干净的，那些例如因为沉积或腐蚀而出现在管道2内部的不平，此时就不会对完全密封产生影响。
要是管道2的两端被各个装置1的闸门49所完全密封，则可将防护装置10(在图2中未示出)从对半护环6以及闸门下部9上除去，在这以后就可将上述闸门下部9和一个要除去的管道段55取走。去除管道段55以后就可以将一个图中未示出的装配段，例如一个分支管路放入到装置1中。然后再重新安装对半护环6和闸门下部9并用防护装置10固定。
还有可能，放入一个所谓模制件或连接段。这种模制件，就象例如由兴克(SCHUK)公司所提供的那样，在其各端都有一个径向设置的卷边，卷边上有一个滚边橡胶。借助于一个图中未示出的防护装置和夹紧螺栓23可使该模制件朝向管道2移动，上述防护装置的尺寸和防护装置10相比是不同的。此后确定该模制件的位置(模制件的正确位置可通过闸门罩来观测)，可将该模制件与管道2相焊接。这种模制件在跨接管道的断开部位上是常用的。
在紧固模制件以前或放入装配段以后，将导头48从闸门罩47内撤出，而闸门体24则用闸板26来封闭。在抽出或吹除闸门室25中的氧气后，就可将图中未示出的焊接机固定在连接件42、43上，然后再将管道2与装配段，例如一个分支管路，用焊接使之相互连接。
如果是仅仅需要封闭管道2，也可将密封罩56(图8)带入装置1内，再经由焊接装置与管道2连接。
用上述方式提供一种方法和实施该方法的一种装置，可对在运作条件下的管道简易、快速和便宜地进行断开和连接。甚至一些装配工作也可用上面所述的装置在狭小的空间内进行。要强调的是，采用本发明的方法可使安全性大为提高，这是由于切出的管道的端口很干净，而且密封件就贴在其上，从而可以使管道有一个完善的密封。因此也就不再要求那些从事这类装配工作的人们，一定要戴妨碍进行操作的防护装置，例如防毒面具。
以上所述的本发明方法和该实施方法的装置对人类工程学是有利的，并且本发明还提高了操作的安全性。
普通的管道，例如煤气管道具有的直径约为80毫米至1000毫米，此时煤气以压力60百帕(hpa)(60mb)至70000百帕(hpa)(70b)流经该管道。为此所述的装置设计成包含有若干个管道直径范围是适宜的，例如一个管道直径范围由80至150毫米，而另一个管道直径范围则为200至300毫米，此时装置有利的是设计成，使密封件能经受的压力约为60百帕(hpa)(60mb)至5000百帕(hpa)(5b)。此时只需相应地确定对半护环的尺寸就行了，最终使其在管道与装置之间有正确的间距。
下面借助于另一些附图来说明本发明装置的另一实施例，其中图9表示该装置的一个局部剖视图，图10表示该装置的另一视图，局部为剖视图，局部为外观图，图11表示装置的一个剖面，该装置已被安放到一个管道上，图12表示闸门罩的一个剖面，图13表示构成局部旁通管路的导管的一个侧视图，图14表示本发明装置的一个正视图，图15表示图13所示旁通管路的一个正视图，图16表示相互断开的两个管道重新连接并放入后形成新管道的一个视图，图17表示本发明装置在安置闸门罩以前的另一局部剖视图，图18表示该装置在安置闸门罩以后的一个局部剖视图，图19表示该装置将旁通管路安置到运作位置中以后的一个局部剖视图，图20表示一个局部侧剖视图，由图可见带有旁通管路在运作位置中的封闭件结构，和图21表示一个如图20中所示的局部侧剖视图，此时断开的管道两个相互对置端是可见的。
图9至21所示的装置具有一个向外密封并可分解的压力缸，该压力缸可以安置到一个管道上，此时可以将该管道断开、封闭和重新连接。为了能在压力缸内进行工作，该压力缸具有一个闸门井筒116、117，带有闸门封闭件117、117a、117b、142。借助于闸门罩就可以毫无危险地将断开机133、134、145(图14)、封闭机129、130、131、131a(图13)和重新连接机143(图16)以及工具带入到压力缸内，而且可以再从其中取出。
两端敞口的压力缸用密封件204或204a由两个转接件密封在敞口端。该压力缸可以经由密封件204或204a和其转接件围绕管道的纵轴线转动，并且靠近两端各自向心地装有三个导辊和托辊136。
此外，压力缸的两端侧用保险半环115来稳定，这些半环交错90度装在压力缸的对半护环111、112和113上。藉此可以将一个切刀133(图14)或一个沟槽铣刀138(图9)正确地装入。然后通过转动压力缸来切开管道，此时操作者可以缓慢地将切刀133或沟槽铣刀138移动到管道中。然后再转动断开机180度就可以完成第二个截面的切割，由此就从管道上切下一个管段来。
为了清除被断开工具从管道上切下的管段和因此产生的金属切屑，可经由闸门罩并借助于一个带有钩和磁铁的圆钢将该管段和金属切屑除去。
现在可以将一个带有导管129、130作为旁通管路的闸门131、131a经由闸门罩和一个闸门井筒116、117引进到导槽125b、116a和114a上。需要时可以安装一个旁通管路。
此后要去除转换件导向范围中的导辊和托辊136，可以借助于螺栓104a使带有闸门的压力缸向要封闭的管端的端面移动。然后再通过拆除带有保险半环115的压力缸对半护环113，把要去除的管子或管段拆出。
在重新连接管道时，可以使用一种可焊接管子的连接模制件(图16)。该连接模制件由两部分组成，并可交错移动。将一个导管147焊接到要连接的管端上，并且对于容差可以变更的管子或管端来说是将其用作过渡段，用一个O型密封圈144的侧面来保证该连接件有一个干净的导向和密封面。对该连接模制件(图16)来说有一个转换件可供使用，该转换件安装在连接件上并且连同管子和连接模制件一起从下方被引进到压力缸内。然后以对半护环和压力缸的保险半环115使其向外再次被气密封闭。
在重新连接的管道通气或开通以后，松开螺栓104a并去除旁通管路。然后移动闸门罩内的闸门131。在封闭闸门井筒117、117a以后借助于一个闸门片142(图14)就可以将闸门罩(图12)连同闸门一起拆除。
如图16所示，现在借助于一个转换件143通过螺栓104和104a使连接件146移动约2厘米超出这个以前还被封闭的管子，于是管子的端面紧贴在一个楔形密封圈145上，并且该密封圈被压紧密封在连接件146内的一个边棱151上。
检查连接件146的密封性以后，在O型密封圈144的侧面对连接件146的端面进行焊接，在导管147上至少有三道宽为2厘米的角焊缝。
此后用氮气冲洗压力缸(图9、14和17)，带有楔形密封圈145的连接件146端面借助于闸门井筒可以进行焊接，在管子上有至少宽4厘米的角焊缝。
然后可将整个装置拆除并进行清理，检查其密封件，使其重新完备可供随时使用。
上面所述的工作方式是在断开管道的一端进行的。采用一个旁通管路工作时，常常使用这里所述的两个装置并带有两个连接模制件。
按照本发明，所有的管道工作，例如断开、带旁通管路的封闭和重新连接都可以进行。采用对外封闭的系统或对外封闭的装置可以使管道工作在有工作压力时进行。本发明装置的各个部件都是可以重新使用的。所有旧的管道在工作压力下都可以用本发明装置来断开、封闭和重新连接。一套由轻便器械组成的本发明装置可以对公称通径为600毫米以下的管道用手进行上述施工操作。
本发明装置适用于各种材料制成的旧管道，例如石棉、混凝土、铸铁、聚乙烯、聚氯乙烯、钢、聚乙烯包覆的钢管和铸管。管道中可以通过温度约至110℃的所有气态和液态物质，这就说明本发明装置适用于在工作压力下加工流通这类介质的管道。工作压力可以达到0至70巴(b)。可以加工的管道公称通径为80至1000毫米。
权利要求
1.在运作条件下断开和连接管道的方法，该方法将一个管道(2)在断开氧气的情况下切开成两个相互分开的管段，在该管道的断开部位(46)的上方设有一个旁通管路(53)，该管道在断开端口(54)上被密封，此时密封件(49)可使管道(2)的流动物料流经旁通管路，接着在断开氧的情况下封闭各断开部位(46)。
2.按权利要求1所述实施该方法的装置，具有一个包含一个闸门室(25)的闸门体(24)，该闸门体密封地围住管道(2)要加工的区域，其特征在于，闸门体(24)由一个闸门上部(7)和两个闸门下部(8和9)组成，这些构件可与对半护环(3至6)脱开和连接，该等对半护环(3至6)可紧固附着在管道(2)上，而闸门体则连接一个旁通管路(53)。
3.按权利要求2所述的装置，其特征在于，对半护环(3至6)可通过防护装置(10)与闸门上部(7)和闸门下部(8和9)相连接。
4.按权利要求2或3所述的装置，其特征在于，一个闸门下部(8)是可松开的，而与另一个闸门下部(9)相连接。
5.按权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于，该装置作为断开装置(11)具有一个铣削装置(31)。
6.按权利要求2至5中任一项所述的装置，其特征在于，闸门上部(7)的闸门体(24)具有一个容纳闸门罩(29；47)的法兰(28)。
7.按权利要求6所述的装置，其特征在于，闸门罩(29)具有一个断开装置(11)。
8.按权利要求6或7所述的装置，其特征在于，闸门罩(47)具有一个导头(48)。
9.按权利要求8所述的装置，其特征在于，导头(48)是空心柱形的，在一端具有带一个密封件(50)的一个闸(49)，并且该闸门(49)具有一个通向导头(48)空腔(52)的开口(51)。
10.按权利要求8或9所述的装置，其特征在于，导头(48)在其相反于闸门(49)的一端具有一个旁通管路连接件(47)。
11.按权利要求2至10中任一项所述的装置，其特征在于，闸门室(25)是通过一个闸板(26)封闭的。
12.按权利要求2至11任一项所述的装置，其特征在于，闸门体(24)是可以围绕管道(2)的轴线转动的。
13.按权利要求2至12中任一项所述的装置，其特征在于，闸门体(24)是可以平行于管道(2)的轴线移动的。
全文摘要
在运作条件下断开和连接管道的一种方法，该方法将一个管道切断成两个对置的端部，需要时在断开氧气的情况下进行。在断开部位的上方建成一个旁通管路，接着密封管道的断开部位后断开管道。密封件可使管道的流动物料流向旁通管路。然后封闭断开部位。实施该方法的一种装置包含一个闸门体，带有一个闸门上部和两个闸门下部，这些构件与对半护环相连接。对半护环紧密地贴在管道上。闸门上部具有一个闸门体，该闸门体带有一个闸门室。
文档编号F16L55/10GK1154457SQ9610037
公开日1997年7月16日 申请日期1996年1月11日 优先权日1996年1月11日
发明者韦尔纳·华尔夫 申请人:韦尔纳·华尔夫