一種基于強磁定位的內置滾珠頂壓式封堵導流裝置的制作方法

本發明為一種基于強磁定位的內置滾珠頂壓式封堵導流裝置，屬于資源環境工程技術領域。

背景技術：

管道運輸作為一種新興的運輸方式，與鐵路，公路，海運，航空并列為五大運輸業。特別是油氣管道運輸在我國國民經濟和社會發展中起到了極其重要的作用。但是隨著我國管道鋪設長度的增加和服役年限的增長，泄漏事故時有發生，不僅會造成嚴重的環境污染而且會對人們的健康與安全造成威脅。因此針對泄漏而進行的導流與封堵等關鍵技術的研究至關重要。

目前我國正處于長距離運輸管道建設的高峰期，雖然在很多方面如局部冷凍封堵技術，潛水海底管線的維修技術等方面都取得了長足的進步，但是與國外先進水平相比，在一些核心技術如管內高壓智能封堵技術等還有很大的差距。

封堵技術按設備裝置結構特點及作業原理，可分為多種形式，主要有：懸掛式封堵、盤式封堵、筒式封堵、折疊封堵、擋板-囊式封堵、強磁以及冷凍封堵等。其中現有的關于連桿機構的封堵方法中，連桿多為圓柱狀，這樣會大大增加裝置的整體重量。普通的封堵橡膠墊厚度有限，作業時對接觸面要求較高，如果管壁發生變形會導致封堵時出現接觸面受力不均勻導致很難達到封堵效果。

技術實現要素：

本發明針對現有的封堵裝置安裝速度慢，整體重量大，對泄漏面的適應性不強且沒有導流功能等不足，本發明提供了一種利用磁力定位并通過連桿機構及滾珠擠壓柔性復合橡膠以實現封堵及導流的裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種基于強磁定位的內置滾珠頂壓式封堵導流裝置，包括強磁機構、連接件、連桿機構、減速電機部分、殼體部分和柔性復合橡膠部分，所述殼體部分的工作面上設置有柔性復合橡膠部分，所述殼體部分背部設置有連桿機構和減速電機部分，所述減速電機部分用于驅動連桿機構動作，所述殼體部分的兩側均設置有強磁機構，所述強磁機構均通過連接件、梁、旋轉基座與連桿機構連接在一起，通過強磁機構吸附固定后，減速電機部分驅動連桿機構運動，使得柔性復合橡膠部分相對強磁機構運動，對管道進行封堵。

所述強磁機構包括永磁體和獨立的磁力開關，所述磁力開關設置在永磁體上，所述永磁體通過連接件的連接臂與梁連接，所述連接臂通過短螺柱與梁連接，所述梁活動安裝在旋轉基座上。

所述梁的兩端均設置有手提把柄，所述梁通過梁壓緊螺母活動安裝在旋轉基座上。

所述連接件包括連接螺柱、連接桿、連接萬向塊、塊壓緊螺母和長螺柱，所述連接螺柱將連接桿活動安裝在永磁體上，所述連接萬向塊通過內部的螺紋孔活動旋擰在連接桿上部的螺紋桿上，并用塊壓緊螺母固定，所述長螺柱橫向設置在連接萬向塊上，用于連接臂的連接固定。

所述柔性復合橡膠部分通過其凹槽嵌套于殼體中。

所述強磁機構通過連接件連接并有三個轉動自由度以實現穩定安裝。

所述連桿機構的結構包括兩個上部窄連桿，兩個下部寬連桿和兩個前、后萬向塊，兩個所述前、后萬向塊，都開有孔，但只有位于前面的前萬向塊其孔內攻有梯形螺紋，所述上部窄連桿和下部寬連桿分別通過中部螺柱、上部螺柱、下部螺柱連接并固定于旋轉基座和殼體上，所述上下兩個連桿通過前、后萬向塊，連接，且兩個上部窄連桿通過上連桿接頭連接，兩個下部寬連桿通過下連桿接頭連接，上下兩個連桿均采用板筋結構。

所述減速電機部分包括減速電機和螺桿，所述減速電機通過鍵和螺桿相連，所述螺桿則通過兩個前、后萬向塊，實現定位。

所述殼體部分和柔性復合橡膠部分包括殼體、柔性復合橡膠、快接插頭，滾珠和潤滑油脂，所述柔性復合橡膠利用其凹槽嵌套于殼體中，所述殼體上部則與快接插頭連接以實現封堵及導流要求，所述柔性復合橡膠設計為中空結構，其側壁相對于底部較厚，所述滾珠充填于中空的柔性復合橡膠內，并添加潤滑油脂。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果。

1、本發明中的強磁體有三個旋轉自由度，可以保證設備的穩定安裝，減小了其安裝阻力。粱上裝有手提把柄，方便安裝，容易準確定位。

2、本發明中連桿機構和殼體等構件均設計為空心結構或板筋結構，該結構大大減輕了裝備的重量，降低了整個裝備的重心，從而可以大大增強本裝置工作的可靠性。

3、本發明中滾珠填充于中空的柔性復合橡膠中，并加入油脂以實現其充分潤滑，在保證滾珠具有良好流動性的同時還能具有良好的承載能力，增大了對泄露面的適應性。

4、本發明結構新穎，制造簡單，可實施性強。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步的說明。

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的使用狀態圖。

圖3為本發明的柔性復合橡膠部分結構示意圖。

圖4為圖3的側視圖。

圖5為圖4中a-a截面的剖視圖。

圖6為本發明中減速電機部和連桿機構配合示意圖。

圖7為本發明的減速電機部分結構示意圖。

圖中：ⅰ為強磁機構、ⅱ為連接件、ⅲ為連桿機構、ⅳ為減速電機部分、ⅴ為殼體部分、ⅵ為柔性復合橡膠部分、1為永磁體、2為連接螺柱、3為磁力開關、4為連接桿、5為連接萬向塊、6為塊壓緊螺母、7為是長螺柱、8為連接臂、9為下連桿接頭、10為短螺柱、11為下部螺柱、12為減速電機、13為梁、14為梁壓緊螺母、15為手提把柄、16為旋轉基座、17為上連桿接頭、18為上部螺柱、19為上部窄連桿、20為下部寬連桿、21為快接插頭、22為前萬向塊、23為中部螺柱、24為螺桿、25為殼體、26為柔性復合橡膠、27為后萬向塊、28為滾珠。

具體實施方式

如圖1～圖7所示，本發明為一種基于強磁定位的內置滾珠頂壓式封堵導流裝置，包括強磁機構ⅰ、連接件ⅱ、連桿機構ⅲ、減速電機部分ⅳ、殼體部分ⅴ和柔性復合橡膠部分ⅵ，所述殼體部分ⅴ的工作面上設置有柔性復合橡膠部分ⅵ，所述殼體部分ⅴ背部設置有連桿機構ⅲ和減速電機部分ⅳ，所述減速電機部分ⅳ用于驅動連桿機構ⅲ動作，所述殼體部分ⅴ的兩側均設置有強磁機構ⅰ，所述強磁機構ⅰ均通過連接件ⅱ、梁13、旋轉基座16與連桿機構ⅲ連接在一起，通過強磁機構ⅰ吸附固定后，減速電機部分ⅳ驅動連桿機構ⅲ運動，使得柔性復合橡膠部分ⅵ相對強磁機構ⅰ運動，對管道進行封堵。

所述強磁機構ⅰ包括永磁體1和獨立的磁力開關3，所述磁力開關3設置在永磁體1上，所述永磁體1通過連接件ⅱ的連接臂8與梁13連接，所述連接臂8通過短螺柱10與梁13連接，所述梁13活動安裝在旋轉基座16上。

所述梁13的兩端均設置有手提把柄15，所述梁13通過梁壓緊螺母14活動安裝在旋轉基座16上。

所述連接件ⅱ包括連接螺柱2、連接桿4、連接萬向塊5、塊壓緊螺母6、長螺柱7和連接臂8，所述連接螺柱2將連接桿4活動安裝在永磁體1上，所述連接萬向塊5通過內部的螺紋孔活動旋擰在連接桿4上部的螺紋桿上，并用塊壓緊螺母6固定，所述長螺柱7橫向設置在連接萬向塊5上，用于連接臂8的連接固定。

所述柔性復合橡膠部分ⅵ通過其凹槽嵌套于殼體25中。

所述強磁機構ⅰ通過連接件ⅱ連接并有三個轉動自由度以實現穩定安裝。

所述連桿機構ⅲ的結構包括兩個上部窄連桿19，兩個下部寬連桿20和兩個前、后萬向塊22，27，兩個所述前、后萬向塊22，27都開有孔，但只有位于前面的前萬向塊22其孔內攻有梯形螺紋，所述上部窄連桿19和下部寬連桿20分別通過中部螺柱23、上部螺柱18、下部螺柱11連接并固定于旋轉基座16和殼體25上，所述上下兩個連桿通過前、后萬向塊22，27連接，且兩個上部窄連桿19通過上連桿接頭17連接，兩個下部寬連桿20通過下連桿接頭9連接，上下兩個連桿均采用板筋結構。

所述減速電機部分ⅳ包括減速電機12和螺桿24，所述減速電機12通過鍵和螺桿24相連，所述螺桿24則通過兩個前、后萬向塊22，27實現定位。

所述殼體部分ⅴ和柔性復合橡膠部分ⅵ包括殼體25、柔性復合橡膠26、快接插頭21，滾珠28和潤滑油脂，所述柔性復合橡膠26利用其凹槽嵌套于殼體25中，所述殼體25上部則與快接插頭21連接以實現封堵及導流要求，所述柔性復合橡膠26設計為中空結構，其側壁相對于底部較厚，所述滾珠28充填于中空的柔性復合橡膠內，并添加潤滑油脂。

本發明主要由強磁機構ⅰ，連接件ⅱ，連桿機構ⅲ，減速電機部分ⅳ，殼體部分ⅴ，柔性復合橡膠部分ⅵ六部分構成。強磁機構ⅰ擁有自己獨立的磁力開關3并通過連接件ⅱ與粱13連接，連桿機構ⅲ通過上連桿接頭17和下連桿接頭9分別固定于旋轉基座16和殼體25上，旋轉基座16和粱13之間可以相對轉動，上部窄連桿19和下部寬連桿20之間通過萬向塊22，27連接，減速電機12通過鍵和螺桿24相連，螺桿24則通過兩個萬向塊22，27實現定位，柔性復合橡膠部分ⅵ通過其凹槽嵌套于殼體25中。

其中強磁機構ⅰ主要包括永磁體1和獨立的磁力開關3，其工作原理類似于永磁起重器裝置利用磁體相對位置變化控制磁力，主要作用是固定封堵器，因為此工作原理已相對成熟，在此不再贅述。該強磁機構ⅰ通過連接件ⅱ連接并有三個轉動自由度以實現穩定安裝。

連桿機構ⅲ主要包括兩個上部窄連桿19，兩個下部寬連桿20和兩個萬向塊22，27，兩個萬向塊22，27都開有孔，但只有前萬向塊22其孔內攻有梯形螺紋。上部窄連桿19和下部寬連桿20分別通過上部螺柱18下部螺柱11固定于旋轉基座16和殼體25上，上下兩個連桿通過萬向塊22，27連接，兩個上部窄連桿19通過上連桿接頭17連接，兩個下部寬連桿20通過下連桿接頭9連接，上下兩個連桿均設計為板筋結構。

減速電機部分ⅳ主要包括減速電機12和螺桿24。減速電機12通過鍵和螺桿24相連，螺桿24則通過兩個萬向塊22，27實現定位。其中前萬向塊22有梯形內螺紋。

殼體部分ⅴ和柔性復合橡膠部分ⅵ，其特征在于：它主要包括殼體25，柔性復合橡膠26，快接插頭21，滾珠28和潤滑油脂。柔性復合橡膠26利用其凹槽嵌套于殼體25中，殼體25上部則與快接插頭21連接以實現封堵及導流要求。柔性復合橡膠26設計為中空結構，其側壁相對于底部較厚，滾珠28充填于中空的柔性復合橡膠內，并添加潤滑油脂。

本發明中連接萬向塊5通過長螺柱7與連接臂8連接并被塊壓緊螺母6定位，連接臂8通過短螺柱10與粱13連接。連桿機構ⅲ通過上部螺柱18和下部螺柱11分別與旋轉基座16和殼體25連接，旋轉基座16和粱13之間可以通過螺紋配合相對轉動，并由粱壓緊螺母14定位。柔性復合橡膠26利用其凹槽嵌套于殼體25中。磁體所產生的吸引力可以幫助整個裝置實現定位，連桿機構ⅲ和殼體25把該吸引力最終傳遞到用于密封的柔性復合橡膠26，由減速電機12驅動螺桿24轉動并通過連桿機構ⅲ把運動傳遞到柔性復合橡膠26上，滾珠28填充于中空的柔性復合橡膠26中，通過連桿機構及滾珠擠壓柔性復合橡膠以實現封堵及導流。

本發明中連桿機構ⅲ包括上部窄連桿19，下部寬連桿20和萬向塊22，27。所述上部窄連桿19通過連桿接頭17固定于旋轉基座16上，所述下部寬連桿20通過連桿接頭9固定于殼體25上，所述萬向塊22，27和中部螺柱23用于連接兩個連桿并起到傳遞壓力的作用。在此分別將上部窄連桿19和下部寬連桿20成對使用以起到分攤載荷，穩定裝置的作用。本封堵及導流裝置采用的連桿機構和殼體等構件均設計為空心結構或板筋結構，該結構大大減輕了裝備的重量，降低了整個裝備的重心，從而可以大大增強本裝置工作的可靠性。

本發明中減速電機12通過鍵和螺桿24相連，螺桿24分別通過萬向塊22，27實現定位。其中前一個萬向塊22有梯形內螺紋，可與螺桿24配合以實現整個裝置的升降，其工作原理和電動千斤頂的工作原理相似。此處采用小升角的梯形螺紋，當封堵及導流作業完成時，可利用其自鎖原理實現裝備自鎖以節約能量(關閉減速電機)。

本發明中殼體部分ⅴ包括殼體25和快接插頭21。柔性復合橡膠26利用其凹槽嵌套于殼體25中，殼體25上部則與快接插頭21連接起來。快接插頭21的主要作用是在進行應急封堵作業是起到導流作用，當泄漏介質是危險源時，工作人員可以在快接插頭21處進行適當的處理工作。

本發明中柔性復合橡膠26部分設計為中空結構，其側壁較厚，底部較薄，滾珠28填充于中空的柔性復合橡膠26中，并加入油脂以實現其充分潤滑。因為滾珠28具有良好流動性，所以當管道因泄漏發生變形時，滾珠可以迅速填充到變形區域并擠壓柔性復合橡膠26以實現封堵及導流作業，具有很高的安裝靈活性，并大大提高設備的可靠性。同時，滾珠28還具有良好的承載能力，可以承受更大的封堵壓力，使整個封堵裝置有更大的使用范圍。

實施例一

本發明是基于連桿機構的滾珠式頂壓封堵及導流裝置，包括強磁機構ⅰ，連接件ⅱ，連桿機構ⅲ，減速電機部分ⅳ，殼體部分ⅴ和柔性復合橡膠部分ⅵ等。當發現泄漏時，利用手提把柄15將本封堵裝置下部的柔性復合橡膠26對準泄漏處。所述強磁機構ⅰ通過連接件ⅱ安裝于梁13上并有三個轉動自由度，粱13和旋轉基座16能相對旋轉，此結構有益于實現本裝置的穩定定位，所述連桿機構ⅲ通過定上部螺柱18下部螺柱11分別固定于旋轉基座16和殼體25上，上部窄連桿19和下部寬連桿20之間通過前后兩個萬向塊22，27連接，連桿機構ⅲ對稱分布已實現均勻受載，所述減速電機12通過鍵和螺桿24相連，螺桿24則通過兩個萬向塊22，27實現定位，前萬向塊22有梯形內螺紋可與螺桿24配合實現裝置升降以起到壓緊封堵橡膠的目的，所述柔性復合橡膠26利用其凹槽嵌套于殼體25中，殼體25上部與快接插頭21連接以實現導流或封堵要求，所述封堵橡膠內為中空結構，滾珠28填充于中空的柔性復合橡膠26中，并加入油脂以實現其充分潤滑。因為滾珠28具有良好流動性，所以當管道因泄漏發生變形時，滾珠可以迅速填充到變形區域并擠壓柔性復合橡膠26以實現封堵及導流作業，具有很強的適應性。同時，滾珠28還具有良好的承載能力，可以承受更大的封堵壓力，使整個封堵裝置有更大的使用范圍。連桿機構ⅲ和殼體25等構件均設計為空心結構或板筋結構，該結構大大減輕了裝備的重量，降低了整個裝備的重心，從而可以大大增強本裝置工作的可靠性。

實施例二

本自基于連桿機構的滾珠式頂壓封堵及導流裝置還有很大的改進范圍，例如延伸殼體25下部直至與柔性復合橡膠26底部平齊。在柔性復合橡膠26和殼體25之間加裝隔熱材料。當裝置實現導流或封堵作業要求時，工作人員可以把下部殼體25和金屬管道焊接起來。因為連桿機構ⅲ與殼體25是通過下部螺柱11連接，可以拆卸，所以當導流或封堵完成后，工作人員可以拆除殼體25以上部分包括連桿機構ⅲ，減速電機部分ⅳ，強磁機構ⅰ，粱13等以實現資源的合理利用。

實施例三

可將本基于連桿機構的滾珠式頂壓封堵及導流裝置安裝在機器人或器械手臂上，實現人員無法達到的惡劣工況下實施封堵作業，也可改進為內徑較大的管道設備的內封堵器。

上面結合附圖對本發明的實施例作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。