具有径向大膨胀比的管道封堵装置

本发明涉及管道封堵，尤其有关于一种具有径向大膨胀比的管道封堵装置。

背景技术：

1、目前，油气管道、化工管道以及自然水管道等，由于腐蚀、机械磨损、地震、破裂等多种因素的影响，容易遭受损害，因此，对管道进行及时有效的维护和修复工作对于确保管道的可靠性至关重要。在这一背景下，管道封堵机器人的密封机构成为确保该装备在管道维护和修复过程中能够有效封堵管道的重要研究领域，这项技术对于泄漏应急抢维修中的管内封堵作业至关重要。

2、挤压式密封胶筒结构的管道封堵技术因此备受关注，但此技术在封堵管道内的高压介质时，为防止密封胶筒发生外突而导致封堵失效，通常设计的密封胶筒与待封堵管道之间的间隙较小，降低了管道封堵机器人在管道内部运行时的通过性；此外，使用此技术完成密封胶筒挤压并实现密封胶筒胀封的过程需要较大的轴向力，导致对液压系统的要求过高，从而导致液压系统体积较大且结构较为复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有径向大膨胀比的管道封堵装置，至少解决现有技术中管道封堵机器人在管道内行走时通过性差的问题。

2、本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

3、本发明提供一种具有径向大膨胀比的管道封堵装置，包括：

4、支撑筒，具有沿轴线方向依次设置的定位部、连通部、以及锁紧部，所述支撑筒上设有互不连通的进液通道和出液通道；

5、密封机构，具有密封胶筒和弹性复位结构，所述密封胶筒套设于所述连通部外，所述密封胶筒内设有胀液容置腔，所述进液通道通过所述胀液容置腔和所述出液通道相连通，所述密封胶筒径向向外延伸形成有管道接触部，所述密封胶筒的两端部径向向外形成有连接部，所述连接部和所述管道接触部之间形成有防突部，所述弹性复位结构于所述胀液容置腔的两侧对称设置，所述弹性复位结构通过所述连接部与所述密封胶筒相连，所述弹性复位结构上形成有与所述防突部相对应的防突槽；

6、锁紧件，套设于所述锁紧部上，所述锁紧件用于对所述密封机构进行轴向限位；

7、所述弹性复位结构能跟随所述密封胶筒在所述进液通道向所述胀液容置腔充注胀液的过程中向径向外侧扩张与管道内壁贴合形成胀封；

8、所述密封胶筒能跟随所述弹性复位结构在所述胀液容置腔向所述出液通道排出胀液的过程中向径向内侧弹性收缩复位。

9、其中，沿所述支撑筒的轴线方向，所述管道接触部的轮廓投影与所述防突槽的轮廓投影重合。

10、在一具体实施例中，所述弹性复位结构包括弹性挡环，所述弹性挡环的径向方向上形成有开口，所述弹性挡环上沿其圆周方向间隔设置有多个所述开口。

11、在一具体实施例中，沿所述弹性挡环的圆周方向，相邻两个所述开口的开口方向反向设置。

12、在一具体实施例中，所述弹性复位结构还包括嵌设于所述弹性挡环上的至少一个第一复位弹簧，所述弹性挡环上设有容置所述第一复位弹簧的第一卡槽。

13、在一具体实施例中，所述弹性复位结构还包括嵌设于所述弹性挡环上的至少一个第二复位弹簧，所述第二复位弹簧对应嵌设于所述弹性挡环上的第二卡槽内，所述第一卡槽、所述第二卡槽沿所述弹性挡环径向向外间隔设置。

14、在一具体实施例中，所述弹性复位结构包括沿所述支撑筒的轴线方向间隔设置的多个所述第一复位弹簧和多个所述第二复位弹簧，所述弹性挡环上对应设有容置多个所述第一复位弹簧和多个所述第二复位弹簧的多个所述第一卡槽和多个所述第二卡槽。

15、在一具体实施例中，所述进液通道通过进液通嘴与所述胀液容置腔相连通，所述出液通道通过出液通嘴与所述胀液容置腔相连通。

16、在一具体实施例中，所述密封胶筒的内壁沿径向向内方向延伸形成有密封凸起环，所述密封胶筒上沿其轴线方向对称设置有至少一对密封凸起环，所述进液通嘴、所述出液通嘴于至少一对所述密封凸起环之间设置。

17、其中，胀封时，所述密封凸起环与所述支撑筒之间的初始接触压力为：p0；

18、所述密封胶筒内部充压至p1后，密封胶筒的密封面与管道内壁之间的初始接触压力为：p2；

19、所述密封胶筒内部压力在管道介质压力p3作用下逐渐增大至p4；

20、所述密封凸起环与所述支撑筒之间的最终接触压力为：p0+p4；

21、所述密封胶筒的密封面与管道内壁之间的最终接触压力为：p2+p3。

22、本发明的特点及优点是：

23、1、本发明所提供的具有径向大膨胀比的管道封堵装置在密封胶筒与待封堵管道存在大间隙的前提下，通过于密封胶筒两端对称设置的弹性复位结构，有效防止密封胶筒发生外突现象，为管道封堵机器人提供较佳的管内运行通过性的同时，仍然能够进行有效的管道封堵作业。

24、2、本发明所提供的具有径向大膨胀比的管道封堵装置通过设置密封凸起环使其具备胀液自密封特性，能有效防止因密封胶筒内部胀液泄露进而导致管道封堵失效情况的发生；同时，通过设置密封胶筒使其具备胀封自密封特性，实现极优的封堵效果。

技术特征：

1.一种具有径向大膨胀比的管道封堵装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有径向大膨胀比的管道封堵装置，其特征在于，沿所述支撑筒的轴线方向，所述管道接触部的轮廓投影与所述弹性复位结构在设置所述防突槽处的轮廓投影重合。

3.根据权利要求1或2所述的具有径向大膨胀比的管道封堵装置，其特征在于，所述弹性复位结构包括弹性挡环，所述弹性挡环的径向方向上形成有开口，所述弹性挡环上沿其圆周方向间隔设置有多个所述开口。

4.根据权利要求3所述的具有径向大膨胀比的管道封堵装置，其特征在于，沿所述弹性挡环的圆周方向，相邻两个所述开口的开口方向反向设置。

5.根据权利要求4所述的具有径向大膨胀比的管道封堵装置，其特征在于，所述弹性复位结构还包括嵌设于所述弹性挡环上的至少一个第一复位弹簧，所述弹性挡环上设有容置所述第一复位弹簧的第一卡槽。

6.根据权利要求5所述的具有径向大膨胀比的管道封堵装置，其特征在于，所述弹性复位结构还包括嵌设于所述弹性挡环上的至少一个第二复位弹簧，所述第二复位弹簧对应嵌设于所述弹性挡环上的第二卡槽内，所述第一卡槽、所述第二卡槽沿所述弹性挡环径向向外间隔设置。

7.根据权利要求6所述的具有径向大膨胀比的管道封堵装置，其特征在于，所述弹性复位结构包括沿所述支撑筒的轴线方向间隔设置的多个所述第一复位弹簧和多个所述第二复位弹簧，所述弹性挡环上对应设有容置多个所述第一复位弹簧和多个所述第二复位弹簧的多个所述第一卡槽和多个所述第二卡槽。

8.根据权利要求1所述的具有径向大膨胀比的管道封堵装置，其特征在于，所述进液通道通过进液通嘴与所述胀液容置腔相连通，所述出液通道通过出液通嘴与所述胀液容置腔相连通。

9.根据权利要求8所述的具有径向大膨胀比的管道封堵装置，其特征在于，所述密封胶筒的内壁沿径向向内方向延伸形成有密封凸起环，所述密封胶筒上沿其轴线方向对称设置有至少一对密封凸起环，所述进液通嘴、所述出液通嘴于至少一对所述密封凸起环之间设置。

10.根据权利要求9所述的具有径向大膨胀比的管道封堵装置，其特征在于，所述密封胶筒与所述支撑筒装配后，所述密封凸起环与所述支撑筒之间的初始接触压力为：p0；

技术总结本发明公开了一种具有径向大膨胀比的管道封堵装置，涉及管道封堵技术领域，包括支撑筒、密封机构和锁紧件，支撑筒上设有互不连通的进液通道和出液通道，支撑筒具有沿轴线方向依次设置的定位部、连通部、以及锁紧部，连通部外套设连接有密封机构，锁紧部外套设连接有锁紧件，其中，密封机构包括密封胶筒和对称套设于密封胶筒两端的弹性复位结构，密封胶筒内设有胀液容置腔，进液通道通过胀液容置腔和出液通道相连通，弹性复位结构能跟随密封胶筒在胀液容置腔充压过程中径向向外扩张与管道内壁贴合形成胀封；密封胶筒能跟随弹性复位结构在胀液容置腔卸压过程中径向向内弹性收缩复位，该装置具有径向膨胀比大、管道封堵效果好的特点。技术研发人员：朱霄霄,王明宽,丁祎,姚本春,谷同凯,张仕民受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）技术研发日：技术公布日：2024/7/23