管道关断设备的制作方法

本发明涉及一种在管线中使用且响应于进水而执行操作的管道关断设备。

背景技术：

用于输送和供应如城市媒体或天然气之类的气体燃料的管道或管道网络通常是在地下建造的。如果发生事故(例如附近的地下作业造成的泄漏，尤其是源自破裂水管的冲击水射流造成的损坏)或者出现意料之外的情况(例如土壤/地壳运动以及管道配件的破裂或故障状况)，那么它们会很容易进水。泄漏到系统中的地下水有可能会沿着管道向下快速扩散很长的距离。在整改了泄漏或故障状况之后，这些水要花费相当长的时间来清除。带有土壤或尘土等等的水可能会到达和淤塞客户处所的气体设备/装置，或者对其造成损坏。

当前，用于防护或迎合地下管道进水的措施是非常罕见或者不切实际的。

本发明试图通过提供一种在管线中使用且响应于进水而执行操作的全新或另有改进的管道关断设备来缓解或者至少缓和此类问题。

技术实现要素：

根据本发明，提供了一种在管线中使用且响应于进水而执行操作的管道关断设备，包括安装在所述管线的管道中的至少两个阀门。每一个阀门都包括阀门构件，该阀门构件受到支撑而在当该阀门被打开以允许穿过所述管道的通道的打开位置与当该阀门被闭合以关断穿过所述管道的通道的闭合位置之间移动。此外还包括与阀门构件关联的浮力(buoyant)构件，用于在该浮力构件附近出现进水的情况下促使该阀门构件自动移动到其闭合位置。这些阀门构件被布置成在其闭合位置以在穿过所述管道的通道的相应上游和下游方向上发挥作用。

优选地，阀门构件中的至少一个被布置成在从打开位置移至闭合位置的时候移动到穿过所述管道的通道中。

更优选的是，阀门构件中的至少一个被布置成在其处于打开位置的时候避开穿过所述管道的通道。

优选地，阀门构件中的至少一个被布置成在初始从打开位置沿线性路径移动，以及随后沿非线性路径移动以到达闭合位置。

优选地，阀门构件中的至少一个具有平面主体，并且被布置成在打开位置中在与穿过所述管道的通道的方向相横向的方向上延伸，以及在闭合位置中在与穿过所述管道的通道的方向相横向的方向上延伸。

更优选的是，所述至少一个阀门构件的平面主体被布置成在与穿过所述管道的通道的方向相垂直的恒定角度上延伸。

优选地，每一个阀门构件通常停留在打开位置，并且被适配成在移除所述进水的时候自动返回到打开位置。

优选地，至少一个阀门构件借助可移动连接件连接到浮力构件，并且其全部重量是由浮力构件支撑的。

在一个优选实施例中，关断设备包括基座，浮力构件位于所述基座的下方，以便在漂浮于所述进水之上的时候向上移动，从而推动连接件抵靠所述基座，由此促使连接件移动，并且转而促使所述至少一个阀门构件移动到闭合位置。

更为优选的是，所述至少一个阀门构件被布置成初始与浮力构件一起从打开位置向上移动，随后，一旦推动连接件抵靠基座，则相对于浮力构件向外移动，并且到达闭合位置。

更为优选的是，可移动连接件包括可枢转地将阀门构件连接到浮力构件，以便进行相对于浮力构件的移动的至少一个连杆。

更为优选的是，可移动连接件包括两个所述连杆，并且其被布置成形成一个被适配成在与浮力构件相对的运动中固定阀门构件的角度位置的平行联动装置。

更为优选的是，所述连杆或是连杆中的至少一个具有致动部分，所述致动部分被布置成被推靠在基座上，由此引起所述一个或多个连杆的运动，并且转而引起阀门构件进行相对于浮力构件的移动以及到达闭合位置。

更为优选的是，致动部分由连杆或所述至少一个连杆的整体部分提供。

优选地，基座具有支承件，其中连接件被浮在所述进水上的浮力构件推动而抵靠在该支承件上，以及所述基座包括被适配成引导浮在所述进水上的浮力构件的移动的引导件。

更为优选的是，浮力构件与引导件是滑动啮合，由此执行引导。

更为优选的是，浮力构件具有浮体，其中该浮体包括可供引导件与之滑动啮合以引导所述浮力构件的安装件。

更为优选的是，该引导件包括多个垂直轨道，并且所述安装件具有与轨道滑动啮合的相应部分。

优选地，该浮力构件具有浮体，该浮体包含可供连接件枢转连接以进行与浮力构件相对的移动的安装件。

优选地，所述阀门包含相应的阀座，相应的阀门构件在打开位置从所述阀座分离，并且在闭合位置与所述阀座啮合。

在一个优选实施例中，阀门包括相应的阀座，其中对应的阀门构件从打开位置与阀座分离，并且阀门构件在闭合位置与阀座啮合，所述阀座与基座相连。

更为优选的是，所述阀座连接在基座周围的等角位置上。

更为优选的是，所述阀座被适配成在所述管道的相应上游和下游位置处与所述管道相连，以便为基座提供不可移动的支撑，并且进而为浮力构件提供滑动支撑。

优选地，每一个阀门的阀门构件和阀座都具有用于相互啮合以闭合阀门的相应密封部分，并且至少一个密封部分配备了一个或多个磁铁，以便与其他密封部分磁性吸引，从而将阀门构件保持在闭合位置。

在一个优选实施例中，该关断设备包括内部安装了所述至少两个阀门和浮力构件的壳体，该壳体具有至少两个开口，用于在所述管道中进行连接，以便面朝穿过所述管道的通道的上游和下游方向。

更为优选的是，所述开口包括或配备了阀门的相应阀座，用于与阀门构件协作来控制(关断)穿过每一个开口的通道。

更为优选的是，每一个开口包括或者配备了用于在所述管道中连接的相应管道接合装置。

更为优选的是，该壳体具有充当穿过所述管道的通道的一部分的主腔室，并且包括紧挨在主腔室下方的底部腔室，由此适应浮力构件以及至少部分的阀门构件并收集进水，以及所述浮力构件被布置成初始浮在所收集的进水之上，以便将阀门构件从底部腔室移除，并且最终促使阀门构件移动到闭合位置。

更为优选的是，底部腔室具有能够打开以移除在底部腔室中收集的进水的下部。

优选地，该关断设备是用于在所述管道中连接和使用的自给单元。

附图说明

现在将参照附图并借助示例来对本发明进行更具体的描述，其中：

图1是根据本发明的管道关断设备的一个实施例的透视图；

图2是图1中的关断设备的透视图，显示了从壳体中取出的主要部分；

图3是图1中的关断设备的侧视图；

图4是图3中的关断设备的剖视图，其沿着线条iv-iv截取的；

图5是图1中的关断设备的前视图；

图6是图5中的关断设备的剖视图，其沿着线条vi-vi截取的；

图7是图2中的关断设备的主要部分的透视图；

图8是图7中的关断设备的主要部分的分解透视图；

图9是图2中的关断设备的主要部分的另一个透视图；

图10是图9中的关断设备的主要部分的分解透视图。

图11是图2中的关断设备的浮力构件和基座的透视图；

图12是图11中的浮力构件和基座的分解透视图；

图13和14是图2中的关断设备的阀门构件的前部和后部透视图；

图15是图13和14中的阀门构件的分解透视图；以及

图16到20是图1中的关断设备的剖面前视图，显示了从打开到闭合的顺序操作状况的。

具体实施方式

首先参见附图中的图1到16，显示了一种用于实施本发明的管道关断设备10，所述设备在管线中使用，并且响应于管线进水而执行操作。所铺设的管线旨在将燃气从燃气生产工厂和/或燃气公司的储存器供应给处于特定供应位置或是受关断设备10保护的地区的客户。该关断设备10包括安装在该管线的管道p中的至少两个阀门，以及用于操作阀门100的浮力构件200。

管道p具有两个相邻区段p1和p2，其间连接有关断设备10，所述关断设备10理想地位于管道p的最低的位置，或者优选处于整个管线。管道p在从第一区段p1到第二区段p2的方向、即下游方向上沿着穿过其自身的通道q来输送燃气，与之相反的方向则是上游方向。

优选地，两个阀门100具有相同的结构，其中每一个阀门都包括阀门构件110，所述阀门构件受到支撑而在打开阀门100以允许穿过该管道的通道q的打开位置(图7)与闭合阀门100以关断通道q的闭合位置(图9)之间移动。浮力构件200与阀门构件110相关联，用于当泄漏到管道p中的水增加到足够的量时促使阀门构件110在该浮力构件200附近出现进水的情况下自动移动到其闭合位置。

阀门构件110朝向相反的方向，并且被布置成在其闭合位置在穿过管道p的通道q的相应上游和下游方向上发挥作用，由此，关断设备10会在相反的方向上通过使用两个阀门100来关断管道p。这实现了有效的密封。

浮力构件200可以采用多种用于相对运动的可能方式与阀门构件110相关联，以便促使或导致阀门构件110移动。在这个具体实施例中，每一个阀门构件110都借助相应的可移动连接件300连接到浮力构件200，特别地，其全部的重量是由浮力构件200支撑或承担的。

现在将详细描述该具体实施例中的关断设备10的具体构造。该关断设备10具有内部安装有阀门100和浮力构件200的壳体500(采用任何适当的材料制成，例如聚乙烯或铸铁)。该壳体500具有分别充当入口和出口的相对的左右圆柱形开口501和502，用于在管道p中以朝向穿过管道p的通道q的上游和下游方向连接。所述开口501和502包括采用了相应的整体式边缘(integralrim)501r和502r的形式的管道接合装置，而关断设备10则借助所述装置连接或接合在管道区段p1与p2之间的管道p中以供使用。该壳体500包括同样是圆柱形的上部和下部开口503和504。

在内部，壳体500限定了充当穿过管道p的通道q的一部分的主腔室510，以及紧挨在主腔室510下方且容纳了浮力构件200以及至少部分的阀门构件110的底部腔室520。所述主室510具有大致呈圆柱形的形状，其在轴向上与在其相对侧上的入口/出口或是上游/下游开口501和502相校准并且具有相同的剖面大小或覆盖区域(footprint)，由此共同形成了线性的贯穿通道q。底部腔室520则紧挨在通道q的下方。

每一个阀门构件110都具有圆形平面主体，并且在其背面的中心具有连接件111。每一个阀门100都包括用于与相关联的阀门构件110协作的阀座120，阀门构件110在打开位置从阀座120分离，并且在闭合位置与之啮合。阀座120具有环形构造，并且包括一个短圆柱形的基部轴环121，所述轴环通过插入相应的上游/下游开口501/502而与之连接，或者位于面朝壳体500的主腔室510的开口501/502的内侧。

一般来说，阀座120被适配成在管道p的相应的上游和下游位置与管道p相连并处于其内部。两个阀座120在直径地跨越壳体主腔室510的相反方向上彼此相对。上游和下游开口501和502包括或者配备了阀门100的相应阀座120，以便通过与阀门构件110协作来控制并且尤其是关断穿过每一个开口501/502的通道q。

每一个阀门构件110以及相关联的阀座120都具有相应的通常为平面的密封部分或表面，以便通过相互啮合也就是倚靠彼此来闭合相关联的阀门100。为了增强密封效果，密封部分中的至少一个或是该具体实施例中的每一个阀门构件110的密封部分配备了环形串联磁铁112(或是环形磁铁)。磁铁112提供了与阀座120的其他密封部分的磁性吸引力，以便在阀门100闭合的时候更牢固地将阀门构件110保持或维持在闭合位置。

底部腔室520容纳了浮力构件200，并且被布置成收集泄漏到管道p中的水。主腔室510可以经由上部开口503而从壳体500的外部进入，该上部开口503通常是借助圆帽(未示出)闭合或密封的。底部腔室520是由下开口504内部的空间提供的，并且在更大程度上是由作为最低部分且从下部闭合下部开口504的圆柱形帽件521的空腔提供的。该帽件521可以通过螺纹连接、通过螺栓、或是通过焊接(如在所描述的实施例中)或环氧树脂而与下部开口504固定在一起。如有需要，帽件521也可以是可拆卸或可移除的，由此排除在底部腔室520中收集的水，或者用于维护目的。

底部腔室520是壳体500的最低的部分，并且位于管道p的最下的位置，或者优选位于整个管道，其结果是在任何位置泄漏到管道中的水都会流入管道p并被收集在底部腔室520中。浮力构件200被布置成浮在底部腔室520中初始收集的进水之上，以便将阀门构件110移出底部腔室520，并且最终促使阀门构件110移动到闭合位置。

浮力构件200具有大致呈圆柱形的浮体210，并且包括固定在浮体210上的安装件220。浮体210可以是中空的塑料结构或者由聚苯乙烯材料制成。安装件220具有以同轴的方式从浮体210向上突出的垂直轴杆221，并且包括与轴杆221相交的水平横梁232。轴杆221的上端形成有一对上下水平延伸的孔洞222，以便枢转连接可移动连接件300，由此，可移动连接件300相对于浮力构件200而言是可以移动的。横梁223的相对的左端和右端中的每一端都被制造成垂直延伸的小型管224的形式，以便用于引导浮力构件200的垂直运动。

每一个可移动连接件300都包括两个连杆，第一和第二连杆310和320，并且这两个连杆会将相应的阀门构件110枢转连接到浮力构件200，以便进行相对于浮力构件200的运动。连杆310与320相连接，其内端分别铰接到安装件220的上下孔洞222，并且其外端铰接到阀门构件110的中心背面连接件111的相应的上下孔洞。

两个连杆310和320被布置并连接成形成一个平行联动装置(或平行四边形联动装置)，该联动装置被适配成在相对于浮力构件200的运动中固定阀门构件110的角度位置。由于要成为平行联动装置，两个连杆310和320具有相等的长度并以相互平行的方式延伸，由此，阀门构件110可以在与浮力构件200相对的恒定角度位置上枢转。

在浮力构件200被竖直放置、也就是具有垂直的中心轴线的情况下，在移动过程中，浮力构件200会保持所有的阀门构件110恒定停留在与浮力构件220相对的垂直位置。一般来说，在被安装以供使用的时候，所有这三个构件200和110都会在工作过程中或者在静止状态下垂直延伸。

附带地，每一个可移动连接件300的第一连杆310的上端都具有一个整体延伸件，其中该延伸件从连杆310的主体以大约70°的角度伸出并充当致动部分311，其中如下所述，可移动连接件300借助所述致动部分而被设置成移动或运动。

关断设备10还包括具有类似于水平矩形框架的主体410的基座400，而浮力构件200则位于其下方。当漂浮在壳体500的底部腔室520中收集的进水之上的时候，该浮力构件200会逐渐向上移动，由此最终推动可移动连接件300抵靠基座400，从而促使连接件300发生移动，并且进而促使阀门构件110移动到闭合位置。

基座400在主体410的相对端具有两个延伸穿过所述主体410的平面的水平销420。每一个销420都充当了一个支承件，其中相应的可移动连接件300被浮在壳体底部腔室520中的进水之上且上升的浮力构件200推靠在该支承件上。

基座400包括由一对竖直轨道430提供的引导件，其中该垂直轨道从主体410的相对端向下延伸，并且被适配成引导浮力构件200的上下运动。更具体地说，轨道430延伸穿过安装件220的相应管件224，以使该管件224与相应的轨道430沿着该轨道430滑动啮合。通过这种布置，整个浮力构件200都与轨道430滑动啮合，以便由轨道430即引导件进行引导，由此在所收集的进水之上上升，或者在排出进水的时候随着进水一起下降。

基座400连接在阀座120之间并且跨越阀座120，由此在基座400周围的等角位置(也就是当前范例中的直径地相对的位置)上将阀座120与基座400相连。

通过固定定位在壳体500的上游开口501和下游开口502，固定定位在与整个关断设备10相对的管道p的相应的上游和下游位置，阀座120会为连接在其间的基座400提供不可移动的支撑，并且进而为浮力构件200提供滑动支撑。

现在参照图16至20来描述关断设备10的操作。

在初始的正常状态(图16)，浮力构件200连同阀门构件110一起在重力的作用下处于最低位置。各阀门构件110全都处于打开位置，并且完全停留在壳体500的主腔室510的下方并脱离所述主腔室510，由此不会对沿着穿过管道p的通道q的燃气流动构成阻碍。

如果发生意外或非预期的进水，例如源于损坏了附近部分管线的破裂地下水管的冲击水射流的进水，那么泄露或渗入管线的水将会进入关断设备10，并被收集在壳体500的底部腔室520。随着底部腔室520中的水的累积，不断上升的水将会到达浮力构件200并使其发生位移，由此，浮力构件200会浮在底部腔室520中收集的进水之上且与收集的进水一起上升。

在这种情况下(图17)，一旦水w进入管道p并被收集在壳体的底部腔室520之中，则浮力构件200会在漂浮在不断上升的进水w之上的时候开始上升，并且由此会将其上支撑的各阀门构件110抬升到主腔室510中。一旦持续上升，那么，将阀门构件110连接到浮力构件200的可移动连接件300会使其第一连杆310的致动部分311啮合上方基座400的支承销520(图18)。

从该时刻开始，连接件300被浮力构件200推靠在基座400上。这样做将会导致连接件300向上枢转运动，由此转而会使阀门构件110朝着闭合位置进行与浮力构件200相对的向外移动或枢转(图19)。

最后，所有阀门构件110都会紧压相应的阀座120，并且到达其闭合位置，从而关断穿过管道p的通道q(图20)，以便终止燃气的流动以及沿着管道p或管线的进水的蔓延。

借助于通道q的燃料气体供给将被终止。更为重要的是，闭合的阀门100将会密封被倾翻的关断设备10的管道下游的客户一例，由此保护其免受泄漏到供气侧管线中的水的侵害。

关断设备10被设计成致使阀门构件110到达并支承在相应阀座120上，也就是说，所有的两个阀门100在底部腔室完全填满进水之前都会闭合。这种设计避免或者最小化了进水从关断设备10的泄露侧到相对的非泄漏侧的扩散。

在重力的作用下，阀门构件110通常停留在打开位置，并且一旦移除了进水，那么其将会在在运作之后自动返回到打开位置。

在整个操作中，阀门构件110被布置成在打开位置中在与穿过管道p的通道q的方向相横向的方向上延伸，以及在闭合位置中同样在与通道q的方向相横向的方向上延伸。阀门构件110的平面主体被布置成在运作过程中或者在静止状态中以恒定角度延伸，也就是停留在与穿过管道p的通道q的水平方向相垂直的垂直位置。

简而言之，由于阀门构件110是由浮力构件200支撑或携带的，因此，阀门构件110被布置成初始随着浮动构件200从打开位置向上移动，随后，一旦其连接件300推靠在基座400上，那么其将会相对于浮动构件200向外移动并到达闭合位置。连接件300被布置成将其致动部分311推靠在基座400上，以使连杆310和320进行角度移动，并且转而引起阀门构件110进行与浮力构件200相对的枢转移动并到达闭合位置。应该指出的是，阀门构件110被布置成初始从打开位置开始沿着线性路径移动，也就是垂直向上移动，然后，在其被向上和向外枢转的时候沿着非线性路径移动，由此到达闭合位置。

在修复了泄漏、例如修理或更换了管线中的损坏的管道区段和/或配件(例如接头)之后，关断设备10应被复位，以便预备恢复经通道q的供气。为了复位关断设备10，内部收集的水应被排出并且阀门100将被重新打开。

所描述的实施例中的关断设备10是双向的，因为两个阀门构件110被安装在了相反的方向上，以便关断穿过管道p的通道q的相应的上游和下游方向或路径。燃气供应可被切换成来自两个相反的方向中的任一方向，例如与通道q相反(也就是与方向q相反)的方向，而不会影响关断设备10的操作。

通过在相反的方向上关断管道p以及通过使用两个阀门100，该关断设备10能够提供有效的堵水处理。

在入水压力过高的情况下，面朝流入方向的阀门构件110可能无法良好保持，但是面朝背面的另一个阀门构件110应该保持关断，由此会在壳体500处阻挡进水。由于水来自另一个阀门构件110的背面，因此，其压力将会作用于另一个阀门构件110的背面，并且会使其更牢固地压靠在相关联的阀座120上。这也是本发明的关断设备的一个主要优点。

本发明的关断设备引入了一个以上的阀门或者至少两个阀门来关断延伸至作为安装了关断设备10的接合点的位置或是从所述位置开始延伸的所有通道、路径或分支(即管道区段)。每一个接合点应该具有至少两个分支，也就是用于流到该接合点的流量的上游分支以及从该接合点流出的流量的下游分支。与如上所述的优选实施例中的情况一样，这种情况是一个最简单的系统。在存在多于两个分支、例如存在包含了并入一个下游分支的两个上游分支的三个分支的状况下，根据本发明的适用的关断设备可以包括三个阀门。所安装的第一和第二个阀门用于分别关断两个上游分支(即管道区段)，并且所安装的第三个阀门用于关断下游分支。

最后，该关断设备10是用于在管道p中连接和使用的自给单元。

本发明仅仅是作为示例给出的，并且在不脱离附加权利要求所规定的发明范围的情况下，本领域技术人员可以对所描述的实施例进行其他各种修改和/或替换。