CN102803811A - 具有外夹具和内夹具的管密封工具 - Google Patents

Abstract

一种用于密封管的开口端的设备包括：用于摩擦地固定到管的外表面上的外夹具，和用于摩擦地固定到管的内表面的内夹具。所述设备进一步包括用于对所述管的内部加压的装置。

Description

具有外夹具和内夹具的管密封工具

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年3月1日递交的美国专利申请No.12/715,168的优先权。前述相关申请此处整体并入此处以供参考。

技术领域

本发明涉及一种使用摩擦夹紧装置用于密封管的开口端的设备。在一个优选实施例中，夹紧装置包括外夹紧部件和内夹紧部件。一旦密封，该管可承受用于测试目的等的加压。

背景技术

在化学工厂或石油化工工厂等内，从一个地点向另一个地点运输流体材料(例如液体)是经常必要的。此种材料的运输通常包括通常由金属制造的设备例如管道或管、储存或反应容器等。运输设备的单独部件的连接通常通过将必要部件焊接在一起实现。例如，当将管的邻近端连接在一起时，通常在每端具有焊接在各端的凸缘，然后将凸缘螺栓连接在一起以形成密封。这些凸缘还可设置在储存罐和其他这样的容器上，从而这样的容器可被连接至管或其他容器。可选地，多段管或其他设备之间的连接可被直接焊接在一起(例如对接焊接)以形成密封。在任何一种情况中，可以理解的是，每一个焊缝或焊接部必须形成完整的密封以防止被输送的材料的泄漏。当处理潜在危险材料(例如易燃或有毒液体)时，情况特别如此。

为了安全，定期测试用于连接各个设备(例如管、容器、凸缘等等)的焊接点的完整性是经常必要的。

现有技术提供了用于在管道上执行焊接完整性测试的多种工具。例如，美国专利号6,131,441和5,844,127(全部公开内容此处并入以供参考)教导了焊接测试工具，所述焊接测试工具隔离管的特定部分(该部分包括一个焊接点)且将该部分在由工具和管的内表面所限定的受限环形空间内经受高压流体。该环形空间之内的流体的压力被监控，由此任何压力下降意味着焊接点处的泄漏。

美国专利号6,463,791(全部公开内容此处并入以供参考)教导了一种用于测试用于固定喷嘴的焊接点的设备。如该文献的图1中所示，所述设备包括：放置在容器(例如)的内表面上的第一密封板；和固定至所述喷嘴的外凸缘部分的第二密封板。这样，喷嘴的容积被密封且加压液体被引入其中。一旦所述容积被充满，压力可如上述被监控且检测到任何泄漏。虽然该设备提供了用于测试喷嘴上的焊接点的精确和有效的手段，该设备的尺寸和重量使其不便于用在大型喷嘴上。

进一步地，申请人的同时待审的美国申请序列号为11/771,158(公开号US2008/0121044)，提供了用于测试管等上的焊接点的完整性的工具。该申请的全部公开内容此处并入以供参考。

需要更容易地密封长管的一部分以进行上面提到的类型的压力测试。另外，存在对这样的设备的需求：所述设备能够在这样的测试期间在焊接点上施加轴向应力，以模拟“最坏的场景情形”。特别地，存在对这样的设备的需求：所述设备能够容易地安装在管的开口端上以便有效地密封所述管开口且在管的高增压期间保持所述密封。这样的设备将不会使管遭受任何损坏，否则将对管带来弱点。

发明内容

在一个方面，本发明总体上提供一种用于密封管的开口端的设备，包括用于摩擦地接合所述管的内表面和外表面的装置。

这样，在一个方面，本发明提供了一种用于密封管的开口端的设备，包括：

-密封板，所述密封板调整尺寸以覆盖所述管的所述开口端；

-第一压缩环和夹环组件，所述第一压缩环和夹环组件被调整尺寸以设在所述管的所述外表面上；

-第一装置，所述第一装置用于将所述第一压缩环连接至所述密封板且用于朝向所述密封板推动所述第一压缩环；

-所述第一压缩环和所述第一夹环设置成协作的布置，其中朝向所述密封板推动所述第一压缩环迫使所述第一夹环止抵所述管的所述外表面；

-第二压缩环和夹环组件，所述第二压缩环和夹环组件被调整尺寸以设在所述管的所述直径内；

-第二装置，所述第二装置用于将所述第二压缩环连接至所述密封板且用于朝向所述密封板推动所述第二压缩环；

-所述第二压缩环和所述第二夹环设置成协作布置，其中朝向所述密封板推动所述第二压缩环迫使所述第一夹环(第二夹环)止抵所述管的所述内表面；以及

-背板，所述背板被调整尺寸以设在所述管内，所述背板连接至所述密封板且被设在所述第二压缩环的与所述密封板相对的一侧上。

在进一步的实施例中，本发明提供了一种用于密封具有开口端的管的部分的方法，所述方法包括：

-提供设备，所述设备具有用于摩擦地接合所述管的所述外表面的第一夹紧装置，和用于摩擦地接合所述管的所述内表面的第二夹紧装置；以及

-在所述管的所述内表面和所述第二夹紧装置之间形成密封。

附图说明

本发明中的这些和其他特征从下面参考附图的详细描述中将变得明显，其中：

图1是根据本发明的设备的一个实施例的剖面图。

图2是图1中的设备的夹具的立体图。

图3是图1中的夹具的另一个实施例的剖面图。

图4、4b、5和6是根据本发明的另一些实施例的剖面图。

图7-9是具有外夹具的本发明的一个实施例的剖面图。

图10是图9中所示的本发明的另一方面的立体图。

图11是图10中所示的本发明的另一方面的侧视图。

图12是图10和11中所示的夹具的端视图。

图13是根据本发明的外夹具的另一个实施例的侧剖面图。

图14是图13中所示的实施例的端视图。

图15是根据本发明的外夹具的另一个实施例的侧剖面图。

图16和17是图15中所示的压缩环的主视剖面图和侧剖面图。

图18和19是图15中所示的夹紧环的主视和侧剖面图。

图20、21和22是图15中所示的夹环的主视、侧剖面图和详细的剖面图。

图23是图15中所示的本发明的一个实施例的侧剖面图，其中组合了多个外夹具。

图24是本发明的一个方面的侧剖面图，包括外夹具和内夹具的组合。

图25和26是图24中所示的夹板的侧剖视图和主视图。

图27和28是图24中所示的外压缩环的侧剖视图和主视图。

图29和30是图24中所示的内压缩环的侧剖视图和主视图。

图31和32是图24中所示的背板的主视图和侧剖视图。

图33、34和35是图24中所示的内夹环的主视图、侧剖视图和详细的剖面图。

具体实施方式

在本发明的整个描述中，假定以下术语具有下述关联含义：

“容器”——将被理解为指的是连接喷嘴的任何设备。如此，术语“容器”将包括容器本身、管、鼓状件、以及任何其他类似的设备。必须理解的是，术语“容器”在此处以一种便利的方式包括所述这样的设备或结构。

“环形”——该术语用于描述具有至少一个外径和至少一个内径的本体。这样，“环形管”将被认为是具有内径和外径的中空管。“环形盘”将被认为是具有外径和由此限定出内径的中心孔的物体。

“轴向的”——该术语用于描述沿着管或管道的纵向轴线的方向。这样，“轴向力”或“轴向应力”将被理解为在平行于管道的纵向轴线的方向上施加的力。相似地，术语“轴向地延伸”将被理解为在平行于管的纵向轴线的方向上延伸。

“近端的”和“远端的”——这些术语用于描述一旦定位在具有开口端的管之上时本发明的各种元件的位置。术语“近端的”将被用于更靠近管的开口端的位置。术语“远端的”将被描述为远离管的开口端的位置。

图1示出了根据本发明的一个方面，其中显示了用于管的内部密封设备。优选地，密封设备10的大小适合装入管(或管子)12的腔内。设备10包括具有稍小于管12的内径的直径的密封板14。该密封板包括第一面16和第二面18，其中第二面邻近于夹具20。密封板14的第二面18具有用于容纳O型圈21或其他弹性密封装置的斜边22。

夹具20主要包括环形圈，该环形圈具有大小适于装入管12的外径。夹具20的环形形状优选成最小化其重量。然而，夹具20还可包括实心本体。阅读过本申请的本领域内普通技术人员可以理解，夹具20的外径优选地稍小于管12的内径以允许夹具20的轴向布置。夹具20设有一个或多个凹槽或凹处26，在凹槽或凹处26内放置磁体28。优选地，磁体28包括需要时可被致动的电磁体。

设在夹具20上的磁体28被设计为磁吸所述管12的壁，如本领域内熟知的磁体28由黑色金属形成。磁体28被设计为形成与管12的内壁的强夹持力且，由此，使夹具夹紧在与管12之内的固定轴向位置。在一个优选实施例中，至少两个或多个磁体28设在夹具20上，其中这些磁体绕环形夹具20周向地布置。这样的布置将用于均衡地将夹具20固定在管12内。虽然本发明提到了设置在夹具上的多个磁体，在其他实施例中，一个或多个形状的磁体可被提供，以实现所需的夹持力。

夹具20可拆卸地固定至密封板14。在一个实施例中，夹具具有一个或多个(优选为多个)螺栓30，螺栓30适于插入到设在密封板上的孔31中。螺母32与螺栓30配合以将密封板14固定至夹具20。可理解的是，密封装置(未示出)可被设在螺栓30和螺母32和/或密封板14内的孔31之间以提供密封，且由此防止通过孔31的泄漏。

图2示出了夹具20的一个实施例，示出了磁体28和螺栓30的周向布置。如上所述，虽然夹具20在图2中以环形结构的形式示出，它也可能包括实心本体。在任何一个实施例的情况下，为了减小夹具20的重量，夹具20可由轻质材料例如铝制成。密封板14也可由铝制成。然而，可以理解的是，夹具20和/或密封板14的材料选择还可有多种其他选择。

如在图1中可看出，螺母32紧固时，密封板14压紧夹具20的相对面。在这个过程中，弹性封口件24(即O型圈)弹性可变形。设在密封板14上的倒角22引起这种径向地向外伸展的变形。

在使用中，设备10首先插入到管12中。设备10轴向地定位在管12内的所需位置。可理解的是，在定位步骤前该设备还可被预安装。也就是说，密封板14可松动地连接至夹具20。可选地，密封板14和夹具20可各自插入到管12内。一旦设备10定位在所需位置，通过首先将螺栓30插入穿过孔31且连接配合螺母32至螺栓30上，密封板14连接至夹具20(如果还未已连接)。如上提到的，也可设置任何类型的密封件(例如垫圈、衬垫等)以密封孔31。螺母32的紧固压紧密封板14至夹具20且，如上所述，导致密封件24的向外径向的变形。密封件24由此压紧管12的内壁，引起密封件24与管12之间的耐压密封。

在螺母32的紧固之前或之后，设在夹具20上的磁体28被致动，引起磁体28和管12的壁之间形成的强引力。可理解的是，本发明中使用的磁体被选择以便提供防止夹具20在管12内的轴向移动的所需夹紧力。如上提到的，磁体28优选地包括电磁体。这种情况下，一个或多个供电单元(未示出)将被连接至磁体28以用于致动所述磁体28。

一旦夹具20固定至管12以及密封板14被固定且相对夹具20密封，然后朝向密封板14的第一面16的管12的腔(lumen)可进行气体或液体加压而不会渗漏超出密封板14。

图3示出了具有环形结构的夹具20的另一个实施例，其中设有向内延伸的凸缘34以容纳螺栓30。螺栓可通过焊接等固定连接至凸缘34(或夹具20的面)，与其一体成形，或可延伸通过其中且用螺母固定(未示出)。

图4示出了本发明的密封设备的使用，用于密封和测试管的双重目的。如图所示，一对设备10a和10b设在管12内且定位在焊接点(weld；或者焊缝)36的相对侧，该焊接点36的完整性需要被测试。设备10a与图1中所示的结构基本相同且如上描述。如上所述，设备10a包括分别通过螺母和螺栓32a和30a连接至夹具20a的密封板14a。夹具20a包括至少一个磁体28a，优选为大致周向的、等距间隔开的两个或多个磁体。通过例如包括O型圈的弹性密封件24a在设备10a和管12的内壁之间形成密封。磁体28a被致动以将夹具在所需位置固定至管12。如上阐述的，这样的紧固在磁体的吸引力在磁体和管12表面之间产生紧摩擦接合时获得。

图4的设备10b类似于上述的设备10a且类似的元件以类似的参考标号标注，除了为清楚而加的字母“b”。如图所示，设备10b定位在管12内与设备10a位于焊接点36的相反侧。这样，两个设备10a和10b结合以密封管12的一部分由此形成一个密封空间37。对于设备10b，密封板14b设有至少一个流体端口38，通过该流体端口38密封空间37可由加压流体(例如液体或气体)填充。在一个优选实施例中，如图4中示出，设有两个端口38，从而其中一个用于填充空间37，例如由水，而另一个用于排掉其内的任何空气。可认识到的是，可设有任何数量的端口38。一个或多个端口38优选地连接至压力计或其他类似装置(图未示出)以监控空间37内产生的压力。如本领域内普通技术人员所了解，焊接点36的测试涉及向管内施加高恒定压力且在一定时间周期上监控该压力。任何压力降表示焊接点处的渗漏。

在使用中，图4中示出的系统首先涉及以上述的方式放置且固定设备10a和10b。然后密封空间37填充加压流体，且如上所述，监控该压力。

除了由图4中示出的系统提供的测试功能之外，本发明的进一步的特征也可被理解。具体地，通过在设备10a和10b之间产生密封的加压空间37，可看出施加到焊接点36上的压力还可提供在两个设备之间的分离力。然而，由于两个设备被紧固、或夹紧至管的内部，该分离力还可用作向焊接点36施加轴向力。这样，图4中示出的系统向焊接点36施加径向力和轴向力，由此更精确地模拟用于进行焊接点测试的“最坏情形”的场景。可理解的是，此种模拟应力可为测试提供更精确的结果。

图4b显示了图4中示出的多个组件。在图4b的情况下，设备10a和10b基本与上面描述的相同，因为每个分别包括设在管12内的至少一个夹具20a和20b。夹具20a和20b包括以与上述相同的方式布置的磁体28a和28b。图4和图4b中所示的组件之间的主要不同在于密封板14a和14b。在图4b的情况中，密封板14a和14b大致为环形盘形状，其中每个均包括一个大致中心开口。本领域内普通技术人员可认识到，这允许板14a和14b减小了很大重量，由此便利于该组件在大直径的管中的使用。

另外，图4b中的密封板14a和14b通过延伸在每个密封板之间的管15连接在一起。管15包括内径，该内径优选地大于设在密封板14a和14b中的开口的直径。进一步地，管15的外径小于管12的内径。当设备10a和10b的组件安装在管12内时，这样在两个密封件24a和24b、管15的外表面和管12的内表面之间形成密封的环形空间35。管15还可优选地具有一个或多个如上面所述的端口。在图4b中示出了两个端口38、38’。端口38、38’用于向环形空间35内以与上述相同的方式填充和/或排气。可看出，空间35的容积由于管15的存在而被最小化且，由此，需要填充到所述空间内的流体容积也最小化。

图5示出了本发明的密封设备的、以与图4中所述的方式类似的方式的使用。在图5中示出的示例中，焊接点40用于将凸缘42紧固至管12的端部。可理解的是，管12可为用于如上所述用于传输的管或可为设在容器等上的喷嘴的管道部分。在此示例中，基本上与图1中的所示基本相同的设备10c用于密封与凸缘42相对的焊接点40的一侧上的管12。在图5中，用相同的参考标号示出了类似于图1中结构的设备10c的元件，除了为清楚而加的字母“c”。定位和密封该设备10c的方法与上面所述的相同。在本示例中，凸缘42的开口端用板44密封。板44上形成有一系列周向分开的螺栓孔，所述螺栓孔与通常设在凸缘42的表面上的螺栓孔相对应。一旦板44的螺栓孔与凸缘42上的螺栓孔对齐，螺栓45从其中插入且用螺母46固定。如图5中所示，螺母可设在螺栓45的两端。可理解的是，螺栓45可具有带有一体形成或焊接的螺栓头的一端，由此避免需要螺栓两端的螺母。可以理解的是，任何需要的密封装置例如衬垫等(未示出)也可设在凸缘42和板44的面的连接处。

板44以与图4中描述的类似的方式具有至少一个端口38c。端口38c用于填充在凸缘42和密封设备10c之间的密封空间37c。如图5中所示，密封空间37c包括将凸缘42固定至管12的端部的焊接点40。

在使用图5所示的系统时，密封设备10c首先以上述方式安装至管12中。然后板44安装在凸缘42的外表面上。板44固定至凸缘42，以在其间形成气密密封。如上提到的，为此可使用任何需要的衬垫等。一旦板44和设备10c被固定和夹紧，通过一个或多个端口38c注入加压流体以对该空间37c加压。如上面关于图4所述，图5中示出的设备还可用于向焊接点40施加径向和轴向应力。

图6示出了本发明的进一步的实施例，其中图1中的设备10设在管内。然而，在本示例中，管的外表面设有止动环48，止动环48包括具有内径和外径的大致环形的本体。止动环48的内径设有多个周向间隔开的磁体50，磁体50被设计为邻接管12的外表面。止动环48的磁体50被布置成当止动环48定位在与夹具相同的轴向位置时与设在夹具20上的磁体28重叠。止动环48的磁体50还可具有与夹具20的动力磁体28不同或相同的动力源。

通过图6的实施例，可理解的是，磁体28和磁体50组的磁吸力的组合将用于为该设备提供增强的夹持力。换言之，止动环48用于加固夹具20。在进一步的实施例中，磁体28和50的极性可调整以在其间形成磁吸力。这样，夹具20和止动环50的组合还可被用于非铁(non-ferrous)管例如由铝或不锈钢制成的管。这样，可理解的是，磁体28和50将设有管接触表面，所述管接触表面具有足够的摩擦系数以防止所述设备在管12上滑动。类似地，甚至在铁管的情况下，这样的摩擦表面也可设在磁体28和/或50上。

可理解的是，止动环48可用于任何上述的夹具。

图7示出了用于密封管的一端、本发明的进一步的实施例。如图所示，具有开口端52的管12设有适于关闭所述开口端的端板54。端板54优选地设有环形滚道(race)56，用于在其中容纳管12的端部52。如可理解的，滚道56的宽度大体上尺寸适于容纳管12的厚度。滚道56还优选地设有弹性密封部件58，以在端板54和管12的端部52之间形成密封。

端板54的直径大于管12直径以形成径向延伸的锚固凸缘60。在另一个实施例中，端板54可具有接近管12直径的直径，但是可以具有径向延伸的臂，以形成与锚固凸缘60等同的部件(equivalent)。

锚固凸缘60设有多个周向间隔开的螺栓孔62，其中螺栓64贯穿螺栓孔62。在与管端52相对的端板54的表面上，螺栓64用螺母66固定。螺栓64的相对端与夹紧圈68固定，夹紧圈68包括周向绕环绕管12的外表面延伸的大体环形本体。夹紧圈68包括向外径向延伸的凸缘70，凸缘70朝向端板54。凸缘70设有多个螺栓孔72，螺栓孔72对应端板54上的螺栓孔62且适于容纳螺栓64的相对端。凸缘70通过螺母74固定至螺栓64。在另一个实施例中，可理解的是，螺栓64可被焊接或成形在端板54或凸缘70上，由此仅需要一组螺母66或74。

夹紧圈68设有一个或多个磁体76，磁体76周向环绕在夹紧圈68的内径且指向管12的外表面。磁体76设在凹槽或凹处77内，凹槽或凹处77设在圈68的本体内。如上所述，磁体76可优选地包括与一个或多个电源(图未示出)连接的电磁体。在一个优选的实施例中，多个磁体76大体等距地环绕管12的周向设置，以均匀地分配相关的夹持力。

在另一个实施例中，夹紧圈68可设在一个或多个部分内。

在操作中，夹紧圈68安装在管12的外表面上。此时，磁体76可被致动以形成磁体和铁管12之间的磁吸力。磁体强度可被选择以在圈68和管12之间形成合适的夹持力，以防止其间的相对轴向移动。如上提到的，磁体76可设有摩擦力增强表面以协助防止圈68和管12之间的相对轴向移动。

一旦夹紧圈68固定至管12的表面上，端板54然后相对开口端52安装。端板被安装从而管12的端部被容纳在滚道56内。此时，螺栓64被定位且用螺栓66和74固定。如所理解，螺栓的紧固导致端板压紧管12的开口端52，且由此密封管的端部。

一旦管12的端部用端板54密封，然后管的内部被加压以测试例如任何设在管上的焊接点。

在进一步的实施例中，如图8所示，图7中示出的端板可设有端口39，端口39与图5中部件标号为38c的端口是类似的。如所理解，图8中所示的设备可被用于对管12内部加压，以向其内施加径向和轴向应力。这样，端部52的下游的管上的焊接点可通过图8的设备被测试，而不需要在该焊接点的区域内定位测试设备。还可被理解的是，图8的设备可用于与例如图1或图5中的密封设备10或10c结合，以便为测试的目的而隔离管的一部分。

图7和图8中的设备的进一步的实施例在图9中被示出，其中相同的元件被标注为相同的标号。类似但不同的元件标注为相似的参考标号，除了为清楚加的字母“d”。可看出，在图9的实施例中，夹紧圈68d不包括任何用于接合管12的壁的磁体。在图9的示例中，夹紧圈68d设在通过配合的径向延伸的凸缘78连接在一起的两个或多个部分内。每个凸缘78具有螺栓孔80，其中螺栓(未示出)贯穿其中。螺母(未示出)与螺栓配合以将相对侧的凸缘连接在一起，由此将凸缘固定在一起。图9中的夹紧圈68d被调整尺寸，这样凸缘78的互相紧固形成了与管12的外表面的强摩擦接合。

如上关于本发明其他方面所述，一旦夹紧圈或夹具68d固定在管的外表面上，密封板54可被固定至管12的开口管。以与如上相同的方式，密封板54通过推动装置固定至夹具68d。在示出的实施例中，这样的推动装置由将夹具68d接合至密封板54的螺母和螺栓的组合提供。这样螺母的紧固将密封板54朝向夹具68d推动。由于夹具68d与管12的外表面的摩擦接合，防止了夹具68d相对于管12的移动。特别地，防止了夹具68d和管12的相对轴向运动。结果，密封板54压紧在管12的开口端且，由此以与上面描述相同的方式密封这样的开口端。

图10示出了本发明的另一方面，其中夹具设在管的外表面上且邻近其开口端，且设有密封板(或其他类似装置)以密封所述管的开口端。在图10中示出的实施例中，夹具90在设计上类似于图9中示出的夹具。然而，如图所示，夹具90由多个部分92a、92b、92c等形成，所述多个部分适于连接一起以形成环绕管12表面的环形圈(即夹具90)。在图10中，只示出了部分92a、92b、92c。然而，可理解的是，图10中示出的夹具10包括在示出的管的相对侧上延伸的其他部分。还可理解的是，形成夹具90的部分的数目将取决于每个部分的尺寸(即长度)及管的外径。例如，对于小直径的管，可仅需要两个部分(如图9中所示)。然而，对于例如图10中所示的更大直径的管，夹具90可以几个部分来提供。

形成夹具90的部分设有一对径向延伸、纵向“连接”凸缘，夹具部分的每端处有一个。术语“径向延伸、纵向”指的是当夹具90在管上使用时凸缘的取向。术语“连接”指的是，这样的凸缘在将相邻的夹具部分连接在一起中的使用。如图所示和下面进一步的描述，连接凸缘径向向外远离管12延伸。进一步地，这些凸缘在平行于管12的纵向轴线的方向上延伸。如图10中所示，夹具部分92b被显示在其相对端具有凸缘94b和95b。每个连接凸缘在垂直于各自部分的本体的相同的方向上延伸。当组装夹具90时，如图10所示，凸缘径向向外延伸、远离管，且在大致平行于管12的纵向轴线的方向上延伸。如图所示，当夹具90在管12上处于组装状态时，夹具90的每个相邻部分的凸缘彼此邻接。例如，如图10所示，部分92b的凸缘94b被定位成、止抵部分92a的凸缘95a而成面对布置。类似地，凸缘95b被定位成止抵部分92c的凸缘94c而成面对设置。夹具90的其他部分的凸缘也可类似地以面对或相反的方式布置。使用穿过设在凸缘内的螺栓孔延伸的多个螺栓96(或“夹紧螺栓”)，相邻的夹具部分的相对凸缘被接合在一起。然后凸缘通过与螺栓96配合的螺母98固定在一起。这样，每个夹具部分的相对凸缘固定在一起，由此形成了夹具90。当夹具部分的凸缘被推动在一起时，夹具90的内径逐渐减小。这样，通过相对管12的外径适当地调节夹具90的尺寸，夹具可被固定至管12的外表面，由此防止了管12和夹具90之间的相对移动。可理解的是，为了产生这样的紧密配合，在夹具部分之间应需提供一些间隙以允许一旦定位在管12上夹具90的内径的减小。还可理解的是，通过提供足够长的螺栓96，一个夹具可用于管12的一定范围的外径。

形成夹具90的部分每个还可设有径向延伸的、周向“密封”凸缘部分100，凸缘部分100沿着每个部分的长度延伸且在相对的连接凸缘之间延伸。术语“径向延伸的、周向”指的是密封凸缘的取向，其中当夹具90组装且使用时，每个凸缘部分径向地远离管且垂直于管12的纵向轴延伸。术语“密封”指的是在相对管12的开口端固定密封板(下面描述)中这样的凸缘部分的使用。如图10所示，夹具部分92a、92b和92c分别设有密封凸缘部分100a、100b和100c。为了便利，由各部分形成的周向密封凸缘标记为元件标号100。在夹具90的组装状态下，夹具部分的密封凸缘部分组合，以在夹具上形成径向延伸的密封凸缘100，其中这样的凸缘径向向外延伸远离管12且横向于(transverse to)管12的纵向轴线。这样，当夹具90组装在管上时，每个夹具部分的密封凸缘部分在管12的周边上对齐，以形成大体上整体的凸缘100。该夹具部分的密封凸缘部分也设有多个螺栓孔102，所述螺栓孔102将在下面进一步描述。

为了密封管12的开口端，提供了密封板104。密封板104优选地被调整尺寸以具有大于管12直径的直径。沿密封板的外边缘提供多个螺栓孔106，螺栓孔106被定位以配合设在密封凸缘100上的螺栓孔102。如上面关于其他实施例所述，在使用中，一旦夹具已经被固定至管12的外表面上，然后密封板104固定至夹具90。在此过程中，密封板被定位止抵管12的开口且多个螺栓(未示出)穿过对齐的密封板104和密封凸缘100上的螺栓孔102和106。这样的螺栓此处可称为“密封螺栓”。如上所述，密封板104优选地设有用于密封地接合管12的开口端的密封装置。在一个方面中，密封板可设有槽或滚道(图10中未示出但在图7-9中示例地示出)和用于接合和密封所述管的开口端的合适的密封件。在操作中，密封板104通过例如使得管的管端容纳在密封板104上设的槽内而压紧在管12的开口端。然后密封板104的螺栓孔106与密封凸缘100的螺栓孔102对齐。然后密封螺栓(未示出)穿过对齐的螺栓孔102和106并用螺母固定(未示出)。如上所述，螺母的紧固导致密封板104被朝向夹具90推动且，由于夹具90在管12上不能移动，密封板14由此被止抵管12的端部推动。螺母被紧固直到为管12的开口提供充分的密封。一旦在这种状态下，为了用于执行测试或其他目的，然后管内部可加压。密封板104可设有一个或多个端口108，端口108连接至加压装置、压力计或其他工具或设备。

也如图10中所示，在一些情形下，加固设备110可用在管的内部以支撑对夹具90的压缩力。在一个示例中，加固设备110包括连接在中心轮毂114上的多个径向延伸的臂112。轮毂114大体上定位在管12的纵向轴线上。与轮毂114相对的臂112的端部优选地终止于垫子(pad)116，垫子116适于靠在止抵管12的内表面。每个臂设有张力调整装置118，张力调整装置118用于伸长所述臂以使垫子116止抵在管12的壁上。在一个方面中，张力调整装置118通过具有螺纹部的臂112和与所述螺纹部相关联的伸长螺母的组合形成。这种伸长杆件的方式在本领域内是已知的。类似地，任何其他伸长臂112的方式可被使用且本发明并不限于任何为了实现本目的的特定的方式。在特定的情况下，例如对大直径的管，加固设备110的臂112可具有支撑环120以防止或减小臂112向加固设备110的平面之外的移动。可理解的是，任何数目的臂112可设在加固设备110上。

如被理解的，在使用中，在密封板104的放置之前，加固设备110将定位在管12内。另外，在管12上建立夹具90的夹紧力之前，定位加固设备110。这样，当夹具90紧固在管12的外壁上时，加固设备110用来防止管12的任何向内偏转或变形。

在一些示例中，夹具90(或68d)的内表面可设有夹持装置，例如齿或肋等。但是，在优选实施例中，夹具(90、68d等)的内表面是平滑的以防止对管12表面的损坏。

图11示出了图10中描述的本发明的另一个实施例。在图11中，夹具90如上面示出，设在管12上且接近需被密封的管的开口端。然而，如图所示出，邻近夹具90设置另一个周向夹具122。夹具122与上述的夹具90具有同样的大致结构。如图所示，夹具122定位在与管12的开口相对的夹具90的侧面上。如被理解的，另外的夹具122提供了增加的夹紧力。为了在夹具之间建立物理连接，夹具90在与如上所述的凸缘100相对的侧面上设有额外的径向延伸的周向凸缘124。夹具122在与夹具90相邻的侧面上包括至少一个径向延伸的周向凸缘126。凸缘124和126具有在安装时对齐的多个螺栓孔以允许螺栓128穿过其延伸。螺母130与螺栓128配合以稳固地将夹具122和90连接在一起。优选地，螺栓孔128沿着凸缘124和126的周向均匀地分开。如被理解的，因为夹紧表面面积增加的缘故，夹具122和90的连接用来提供额外的夹紧力。在上面描述中，夹具122和90以及各自的凸缘124和126已经作为单独部件描述过。然而，如上所述，每个由两个或多个夹具部分组成，所述两个或多个夹具部分连接在一起以形成这样的元件。如图11中所示，夹具122可设有另一个径向延伸的周向凸缘125，如有必要，另一夹具可连接至该周向凸缘125。可理解的是，可组合任何数量的夹具以提供任何所需水平的夹紧力。

如图11中所示，密封板130包括钟形部件。密封板130以与前述的密封板104相同的方式运行。然而，板130的弯曲的、或向外凸的结构允许例如多个端口132、133、134设在其表面上。密封板130通过如前述的螺栓136和相关联的螺母固定至夹具90。

图12提供了例如图10和11中示出的夹具90或122的夹具的隔离视图。如图可看出，图12的夹具由六个基本相同的部分92组成。为了便利，当涉及到全体夹具部分(或这样的夹具部分的部分)时，使用部件标号92而不加后缀字母。每个部分包括弯曲的内表面97，内表面97适于符合夹具需固定至的管(未示出)的外表面。如上所述，每个部分包括相对的径向延伸的、纵向连接凸缘94、95，当夹具被组装，连接凸缘94、95以图12中所示的相对的布置而放置。螺栓96和相关的螺母98用来将每个部分92连接在一起以形成夹具90，所述夹具90用于周向地套设在管的外表面。如上所述，在至少一些相邻的夹具部分92之间优选地形成有空间，以允许足够的间隙使所述部分被紧固至彼此，且由此，紧套在管的外表面上。这种紧套用来在管的周边上提供必要的夹紧力。每个部分92进一步包括径向延伸的、周向密封凸缘部分100，当夹具在使用时密封凸缘部分100适于与密封板接合(如上所述)。

图13和14示出了本发明的另一个实施例。图13和图14示出的实施例以与上面实质相同的方式运行。也就是说，一般而言，管12具有周向夹具150，夹具150接近管的开口端。夹具150紧套在管12的外表面上以固定该夹具且防止夹具与管112之间的相对移动。如图13所示，密封板152止抵管12的开口端设置且接着固定至夹具150。

如图13所示，本实施例的夹具150以与前述附图不同地可操作。具体地，夹具150由两个或多个夹具部分组成。在图13和14中示出的实施例中，夹具150由两部分组成，154和155。如上所述，夹具可通过任何数量的部分形成，这取决于但不限于在讨论中的每个部分的尺寸和管的外径。在夹具由两个部分形成的情况下，可理解的是，每个部分将具有图14中示出的大致“C”形结构。在需要多个夹具部分的情况下，可理解的是，所述部分的形状将变化。部分154和155包括径向延伸的、纵向“连接”凸缘。由此，对于部分154，连接凸缘以156和158示出。对于部分155，连接凸缘以157和159示出。每个连接凸缘158-159具有螺栓孔，当夹具在使用时所述螺栓孔被定位以对齐。在该位置，“夹紧”螺栓160和162插入贯穿相邻的夹具部分的相对连接凸缘的螺栓孔。螺母161和163分别设在固定螺栓160和162上，以相对彼此固定所述连接凸缘。由此，如图14所示，与螺母161组合的螺栓160用来将连接凸缘156和157固定在一起。类似地，螺栓162和螺母163用来将连接凸缘158和159固定在一起。这样，夹具150的部分接合在一起，以形成大体环形形状结构，该环形形状结构形成套设在管12的外周上的同心环。

一旦形成夹具150的部分如上所述被组装后，夹具150然后被固定至管12的外表面。为了实现，夹具150，一旦形成(通过连接各个夹具部分)，具有两个内径d1和d2，两个内径均大于管12的外径。如图13所示，第一内径d1大于第二内径d2。当夹具在使用时，具有内径d1的夹具的部分定位靠近管12的开口端。夹具的相对端(即，与管12的开口端相反)具有内径d2。夹具150进一步包括在两个内径d1和d2之间延伸的斜面164。在优选的实施例中，靴状件(shoe)166与倾斜部分164相邻设置。靴状件166用于延伸所述斜面164。本领域技术人员可理解，当阅读了本说明书，在本发明的其他实施例中，靴状件166可省略或由其他类似功能的部件代替。在本说明书中，靴状件被描述为设在夹具上的整体结构。然而，可理解的是，靴状件166可成形为与形成夹具150的每个部分相关联或一体化的单独部分。

夹具150还具有夹环170，夹环170由通过间隔分开的至少两个部分形成。为了便利，夹环170可被进一步讨论作为一体的元件。如图13所示，夹环170具有大致环形圈状形状，优选地具有不变的内径，在管12的外周表面上可滑动。夹环170的外表面具有倾斜结构，所述倾斜结构与夹具150的倾斜部分164相对取向。如图13所示，这导致了具有变化的外径的夹环170，接近管12的开口端的近端的外径较大，且与所述管12开口端相对的远端的外径较小。夹环170的外表面由此具有倾斜表面171。如图所示，夹环170的远端适于容纳在夹具的倾斜部分164的下方，当存在时，位于靴状件166的下方。当夹具150定位后，夹环170被定位与其接近，由此夹环放置的更靠近管12的开口端(如图13所示)。这样，当夹环170在管12上向远端的方向上轴向地被推进，即远离管开口且止抵夹具150，由于相对的倾斜部分171和164之间的交互，夹环170被向内推动。在后面情况中，可理解的是，倾斜表面164可从靴状件166的结构中反映出来且，当该靴状件存在时，夹环170的向内偏斜(或者偏转；deflection)将由与所述靴状件的交互所引起。

夹具150进一步包括径向延伸的、周向密封凸缘174。如图14中示出，密封凸缘174由分别设在夹具部分155和154上的凸缘部分175和175组成。为了便利，凸缘174可被描述为整体结构，但可理解的是，一旦夹具150被组装，凸缘具有所述大体结构。

多个“夹紧”螺栓178穿过凸缘174上的开口180延伸。夹紧螺栓178在从近端到远端的方向上(即沿着管12的轴向，当夹具处于安装在管12上的状态时)延伸通过开口180，其中螺栓头接近于所述管12的开口。夹紧螺栓178的终端适于靠在夹环174的近端。由此，在此布置中，螺栓178的紧固将夹环170压紧在夹具150的内表面上且，由此，在其倾斜表面164或靴状件166下方。在任一种情况下，具有至少两个部分的夹环170向内偏转且压在管12的外表面上。通过由紧固螺栓所施加的足够的力，夹环170被压紧在管表面上，以产生强夹持力。这将持续直到实现足够的夹持力，其中防止了夹具150和管12之间的相对轴向移动。

在一个方面中，螺栓178容纳在协作的带螺纹开口180中。在其他方面，螺母和螺纹杆布置可用来实现相同的目的。在其他方面，螺栓178可由液压油缸或磁驱动杆等代替。可理解的是，本发明并不限于任何特定的推进夹环170的方式。螺栓178，和对应的带螺纹开口180提供了一种这样的方式。如图14所示，提供了多个螺栓178，且通常在夹具上周向大致等距分开。此种布置是优选的，由于在夹具150的周边上同样地推进夹环170。

周向密封凸缘174还设有多个大致周向间隔开的的螺栓孔。类似地，密封板152还具有相应的螺栓孔184。当本发明的结构定位在管12上时，密封板152被取向成使螺栓孔184与凸缘174上设的螺栓孔182对齐。一旦在此取向中，“密封”螺栓186插入贯穿螺栓孔184和182，且螺母188用于朝向夹具150推动密封板174。如关于本发明其他实施例的描述，密封板152优选地具有槽或滚道190，槽或滚道190具有足够尺寸在其中容纳管12的开口端。为了在密封板152和管12的开口端之间形成固定的密封，密封材料192优选地设在槽190中。密封材料可为O型圈、衬垫材料或其他如在此所述的或对于本领域内普通技术人员明显的任何密封材料。

在操作中，使用图13和14中显示的设备如下。首先，如上所述，夹具150由两个或多个零件(如上所述)组装在管12的外表面上且邻近于管12的开口。夹环170的部分邻近夹具150定位。如图13中表示，夹环170的部分如此定位从而具有较小外径的部分定位在远端，远离所述开口端且朝向夹具150。这样，夹环170定位成与夹具150的倾斜部分164相比相反的方式对齐其倾斜部分171。这样，夹环170的变薄部分定位成容纳在通过管12的外壁和夹具150的更大的内径部分所产生的环形空间中。

一旦夹具和夹环部分以所需的位置组装在管12上，夹具部分通过夹紧螺栓160、162和分别相关的螺母161、163固定在一起。这导致夹具部分被推动在一起，由此也导致夹环部分被推动在一起。夹具部分可选地具有如图14中示出的分隔件181。这样的分隔件用于限制由夹环170上的夹具150施加的压缩量。这样，夹具上所需的夹紧力可被如下面进一步所述的夹紧螺栓178所控制。

一旦夹具150如上所述组装在管12上，然后紧固夹紧螺栓178以使夹环170朝向夹具150施力且止抵倾斜部分164或(当存在时)靴状件166，所述靴状件166也具有同样的斜面。在此过程中，夹环170被径向压缩且由此压紧管12的外壁。螺栓178的进一步紧固产生在夹环170和管12的壁之间的紧配合，由此防止了夹具150和管12之间的相对轴向移动。这样，一旦夹具150锚固至管12的壁上，密封板152被定位且与夹具150的周向凸缘174对齐。螺母188在密封螺栓186上的紧固朝向夹具150推动密封板(所述夹具150夹持在管12上)且，结果，止抵(against)管12的开口端对密封板152施力，特别是其槽或滚道190。螺母188被紧固，直到实现了所需的密封程度。通过放置密封装置192，实现了在管12的开口端和密封板152之间的密封布置。在这点上，管12的内部可被加压且承受为了其完整性的压力测试。

图15-22示出了本发明的另一个实施例的特征。如图15所示，本发明的设备包括适于固定至管12的外壁上的夹具200。夹具包括第一压缩或挤压环202和第二或者夹紧环204。第一和第二环202和204优选地为整体结构且大致成环形形状。环202和204分别具有内径和外径，每个的内径稍大于管12的外径以允许所述环可滑动地设在所述管上。夹具200进一步包括大致环形的夹环206，夹环206也具有内径和外径。夹环206的内径为可减小的，如下面进一步描述。然而，在初始状态，夹环206的内径大于管12的外径以允许环206可滑动地设在管12上。夹环206优选地由两个或多个部分形成。如图20所示，根据本发明的一个实施例，夹环206由两个部分206a和206b形成。这样用于夹环206的多个部分的目的将在下面描述中变得明显。

如图15所示，夹具20首先通过在管12的外表面上设置压缩环202而形成。这通过与其开口端相邻、在管上滑动环202来实现。夹环206接着与压缩环202相邻定位。如上面提到的，夹环206优选地设在两个或多个部分内。接着夹紧环204在管上定位，如图5所示。压缩环202和夹紧环204每个分别具有多个螺栓孔208和210，如图16和18所示。在管上定位夹具200的部分中，压缩环202和夹紧环204的螺栓孔208和210对齐。一旦在该位置，“夹紧”螺栓212插入到对齐的螺栓孔中，且这样的螺栓与螺母214紧固。阅读图15中可理解的是，当螺母214被紧固时，夹紧板和压缩板被朝向彼此推动，以产生所需夹持力以将夹具200固定在管12的外径上。

压缩环202优选地具有倾斜的内径。因此，压缩环202的内径具有倾斜面214(如图15和17中所示)，这样远离管12的开口端设置更小的内径，且接近所述开口端设置更大的内径。夹环206也包括大致环形结构却具有大致不变的内径，当设备在使用中时该内径面向管12的外表面。夹环206的外径包括倾斜面216(如图15、21和22所示)。这导致夹环206具有接近管12开口端的较大外径和远离管开口的较小外径。夹紧环204大致环形形状，且不必要包括任何斜面或倾斜的表面。然而，夹紧环204的内径小于夹环206的外径。图15中示出了压缩环、夹环和夹紧环的此种布置。

如图所示，在管12上组装所述设备时，压缩环202首先滑动到管12上，然后是夹环206，最后是夹紧环204。注意的是，夹环206的薄的、远端部分适于插入到压缩环202的近端和管12的外壁之间。当螺母214被紧固且压缩环202止抵夹紧环204而被推进时，夹环206由此止抵管12的外壁而被推动。夹环206的近端偏压夹紧环204且，由此，防止相对夹紧环的轴向移动。如上所述，夹环206优选地设在两个或多个部分内，如图20显示。当夹环206设在两个部分内时，如图20所示，每个这样的部分206a和206b具有大致弧形结构。每个部分206a和206b的端部优选地通过空间207分开。空间207允许夹环206的部分朝向彼此径向向内移动，由此导致夹环206的内径的减小。这样，当夹环206被朝向管12的壁推动时，形成夹环206的部分被推动到一起，由此减小了环形的夹环206的内径且在管12的外壁上径向地压缩夹环206以与其形成紧密的夹紧接合。由此，螺母214的紧固导致夹具200被固定到管壁上，以防止其间的相对轴向移动。

回到图15，本发明的设备还设有密封板220，密封板220以与前述关于其他实施例的相同的方式工作。在图15的实施例中，密封板220包括凸缘部222，所述凸缘部222具有大于管12的外径的外径和小于管12的内径的内径。凸缘部222具有适于容纳管12的开口端在其中的槽或滚道224。槽224包括能够在槽224和管12的开口端之间形成密封的密封件或隔膜226。凸缘部222包括多个用于容纳“密封”螺栓230的螺栓孔228。密封螺栓230适于延伸至夹具200且与夹具200连接。还设有螺母232，螺母232与密封螺栓230配合，以朝向夹具200推进密封板220。结果，密封板压紧管12的开口端且管的开口端密封在槽224内。这种密封作用类似于在上面关于本发明其他实施例所述的。在一个实施例中，螺栓230可固定至夹具的夹紧环204。在另一个实施例中，如图15所示，密封螺栓230和夹紧螺栓212可包括同样的个体(entity)。这样，单独的螺栓用来连接夹紧环和压缩环在一起，且将密封板220朝向夹具200推动。在这种情况下，螺栓217被伸长且能够延伸通过密封板220的凸缘部222内的螺栓孔228。这样，两组螺母214和232将接合相同的螺栓但分别用来提供所需的夹持力和密封力。可理解的是，就减小所述设备的部件数量而言，单独一组螺栓的使用可能是有利的。然而本发明的设备可理解为与单独的密封和夹紧螺栓同样起作用。在这样的情况下，两组周向分开的螺栓孔将设在固定板204上。一组用于容纳夹紧螺栓212且另一组用于容纳密封螺栓230。

密封板220还包括本体部234，本体部234优选地与凸缘部222一体形成。密封板220的本体部234可包括如前述的大致平的、板状结构。然而，在图15所示的实施例中，本体部234具有凸面形状，突出超过管12的开口。本体部234然后可以具有多个端口236，端口236可连接至加压装置(例如向管12内部供给加压流体的软管)、排空工具(例如从管12排出加压流体的软管)、压力计、温度计、安全阀等。连接至端口236的各种其他设备对于本领域内技术人员是明显的。

图23示出了图15所示的设备的变型，且显示了夹具的另一个实施例，总体上用250指示。在图23中，密封板220与前述基本相同。进一步地，夹具250的夹紧环204也与前述的基本相同。然而，如图所示，图23的夹具250具有多个压缩环202和夹环206。可理解的是，通过提供多个压缩环和夹环202和206，夹具250所提供的夹持力的总量得以增加。结果，图23的夹具比图15的夹具可承受更高的管压。额外的压缩环和夹环的数量可基于所需的预定夹持力而不同，且可理解的是，对任何给定的夹具，可提供任何数目的这样的环。

为了确保每个压缩环202作用在各个夹环206上，每个所述压缩环202通过隔离环252分隔开。可被理解的是，隔离环252用来防止每个压缩环202之间的结合(binding)且确保每个这样的压缩环作用在各个夹环206上。隔离环252可包括例如O型圈。

可理解的是，当要被测试的管的长度给定的情况下，管的两端可通过任何上述的密封设备来密封。在这样的情况下，管的端部的每个设有与本发明的设备相同或者不同的设备。这样，管的每端将被密封，且管的内部然后被加压，以进行完整性测试。

如上所述，在本发明的一些实施例中，夹具包括夹紧板(由两个或多个部分形成)，夹紧板具有倾斜表面，该倾斜表面适于与夹具的另一个部分上的相对倾斜表面接合。在一些情况下，这样的相对倾斜表面设在如前所述的夹具本体上或压缩环上或“挤压”环上。在描述的实施例中值得注意的是，定位夹紧板，从而使夹紧板的薄部远离管开口定向。例如图13和15示出的，本领域内技术人员可理解的是，所述定向为优选的。具体地，一旦夹具相对管的外表面紧固，夹具将固定地配合且密封板然后连接在其上以便密封管的开口端。随后，当管内部被增压时(例如当在管上进行压力测试时)，可理解的是，所述压力将作用使所述设备的密封板在轴向方向上远离管开口。然而，由于密封板通过密封螺栓(例如将密封板连接至夹具的螺栓)固定至夹具，密封板的轴向移动还可在夹具上施加轴向力。结果，由于相对的倾斜表面，将使夹具本体或压缩环在夹环上移动。可理解的是，这样的移动将导致夹环进一步被压紧到管的外表面上且，由此，导致增强了夹环和管的外部之间的夹紧力。这样，即使在高压向夹具施加轴向力的情况下，也将获得夹持力的相应的增加。上面提到的夹环和其他夹具部件的取向包括本发明的设备的优选的布置，以在施加轴向力时(例如由于管的加压)允许增加夹持力。然而，可理解的是，夹环和夹具本体或压缩环的定位可反过来，同时仍在管上提供合适的夹持力。例如，这样的反向取向可以用在管未加压或当所需的增压是最小的情况下。

在上面描述中，只参考使用用于将夹具的部分固定在一起以及用于将密封板固定至夹具的螺栓。这样的螺栓被描述为延伸通过设在各个凸缘中的螺栓孔。但是，虽然这样的布置是优选的，但是可以理解的是，也可使用其他方式以实现所需的目的。例如，各个凸缘可通过压缩夹具等被推动在一起。还可使用有磁性装置让各元件朝向彼此推动。另外，上述描述已参考了在每端设有螺母的带螺纹螺栓的使用。然而，在其他实施例中，螺栓可包括螺栓头，由此仅需要单个的螺母去实现所需紧固。因为这个理由，上述的螺栓和可提供连接功能(例如将两个或多个部件连接在一起的)等同的部件可被总体称为“连接部件”。

如图7-23所示和如上所述，优选地，固定至管外表面上的周向夹具通过至少短距离远离管开口端定位。可理解的是，这样的定位提供了在夹具和密封板之间的一定程度的分离，由此允许密封板足够密封管的端部而不被夹具本身所妨碍。另外，可理解的是，靠近管一端放置周向夹具，和使管承受大的径向压缩力可损坏管的所述端且防止其可连接至其他管或其他设备(例如容器、凸缘等)。可理解的是，上述内部加固结构(例如图10中标记为10)可组合任何此处描述的外夹具而被使用。此外，在焊接点位于邻近管的开口端的情况下，具有将夹具沿管的长度方向轴向定位在任意位置的能力允许所需的间隙量。

可理解的是，本发明的外夹具和密封板还可用在包括弯曲的管上。例如，在包括弯头的管上，夹具可定位在弯头的一侧上，密封板在弯头的相对侧覆盖管开口。在这样的情况下，夹具和密封板之间的连接部件可适于或定向成提供与如上所述相同的密封力。例如，夹具可设有用于与连接元件协作的延伸，以接合该密封板。对本发明的各种其他所述修改也是可能的。

本领域内技术人员可理解，本发明的夹具的任何数量的、以及各种类型的实施例可结合使用。所述结合使用可取决于具体的预期使用，以及特定的结合对本领域内技术人员是明显的。例如，图11的实施例可与图23等的实施例结合。在本例中，图23的实施例可形成下游的“锚”，而图11的实施例被用于上游。

如上所述，本发明的设备优选地用于密封管的一端，从而管内部被例如用于测试管的完整性。在一个例子中，完整性测试用于测试可能出现在管上的焊接点。这样的焊接点可用来连接两个管段或将所述管连接到另一设备。

可理解的是，为参考便利，上述论述有几何术语例如环形、盘、周边等。然而，这些术语并不能解释为限制本发明于喷嘴或管的任何特定的形状，且所述设备的将其适用于各种形状或者设计的各种修改对本领域内技术人员是显而易见的。

本发明的进一步的实施例在图24-35中示出。在本实施例中，本发明包括总体上以500示出组合的内夹具和外夹具。如图24中所示，组合夹具500包括适于固定至管12的外表面的外夹具300，和固定至管12的内表面的内夹具400。外夹具300以与上述的夹具200相似的方式操作。因为这个理由，与前面描述的夹具200相似的夹具300的元件将被标注以类似的参考标号，除了以“3”开头。如图所示，外夹具300包括第一挤压、或压缩环302和第二夹板或密封板301。如上所述，压缩环302和夹板304优选地在结构上每个是一体的。如上所述，压缩环302具有内径和外径。压缩环302的内径优选地被调整尺寸以稍大于管12的外径，由此压缩环32可滑动地设在管12上。不像前面描述的夹板204，夹板304被设计为相对管12的开口端定位且，由此，被调整尺寸以(或至少其一部分)具有超过管12的直径的直径。如图24所示，这种布置用作允许夹板304覆盖管12的开口的外缘。夹板304可设有内径，如图24-26所示，以呈图24中所示的环形盘形状。在其他实施例中，例如当管12具有小直径时，夹板304可简单地包括实心板。如上面还相对于其他实施例描述的，夹板304还可设有槽等以容纳管12的开口端。这样的槽可相似地设有密封件以如上所述地与管12的端部形成密封。

外夹具300还包括外夹环306。如上所述，当夹环306位于其初始状态时，外夹环306大致环形形状且具有被调整大小以设在管12的外周的内径。当施加合适的力时外夹环306的内径是可减小的，如下面进一步描述。虽然术语“环”用于外夹环306，这样的环优选地具有两个或多个部分，当组合时，两个或多个部分形成在管12上的环。还应当注意的是，如上所述，形成外夹环306的部分优选地间隔开以允许其内径的径向压缩，即当所述部分在管12表面上被拉拢。

还如上所述，压缩环302和外夹环306具有相对指向的斜面，所述斜面协作以在管12的外表面上获得所需的夹紧力。如图所示，压缩环302包括限定在其内径上的倾斜表面314。如图24所示，倾斜表面被布置以使压缩环302在环302的、朝向管12的开口的一侧上设有稍微更大的内径。相似地，外夹环306设有倾斜表面316，倾斜表面316与图20-22中所示的倾斜表面相似。也就是说，外夹环306的倾斜表面316设在外夹环306的外径上且与压缩环302的倾斜表面314相对地布置。当夹具300使用时，夹环306被布置以允许倾斜表面316的一部分接合压缩环302的倾斜表面314，同时倾斜表面316和314相对地指向，如图24所示。

外夹具300包括用作与上述相同的目的的多个夹紧螺栓312和配合螺母314。具体地，螺母314和螺栓312结合以将压缩环302和夹板304推动在一起，由此导致压缩环302靠在外夹环306的部分上，由此将后者压紧在管的外表面上。如图26中所示，夹板304设有螺栓312穿过的多个螺栓孔310。相似地，如图28所示，压缩环302还设有螺栓312穿过的多个螺栓孔308。

图24还示出了内夹具400，内夹具400也是形成本实施例的设备的一部分。本领域内技术人员可理解的是，内夹具400以与刚才描述的外夹具300相似的方式操作。如图示出，内夹具400包括具有外径的大小允许背板401插入到管12中的背板401。当设备使用时，内压缩环402还设置成邻近背板401。如图所示，内压缩环402还可被调整大小以插入到管12中。弹性密封件(例如O型圈403)设在背板401和内压缩环402之间。密封403的目的将在下面描述中变得逐渐明显。

内压缩环402优选地为环形形状以获得内径和外径。如上面提到的，内压缩环402的外径被调整大小以设在管12内。内压缩环402的外径设有倾斜表面414，如图24和30所示。倾斜表面414用于使内压缩环402在朝向管12的开口的一侧设有稍小的外径。

内夹具400还包括内夹环406，内夹环406还优选地设成两个或多个部分，例如图33和34所示的部分406a和406b。部分的实际数量将取决于换406的直径。内夹环416包括大致平的外径表面，当内径设有倾斜表面416时，即倾斜表面416被设计为与内压缩环402的倾斜表面414协作。如图24所示，倾斜表面414和416相对取向，由此内夹环406的倾斜表面416适于在内压缩环402的倾斜表面414上滑动，当将夹具部分推动在一起时，由此导致内夹环406靠在管12的内表面上。

内压缩环402设有多个螺栓孔408，如图39所示。相似的一组螺栓孔409设在夹板304上，如图26所示。多个螺栓412被提供通过螺栓孔408和409且在本发明的一个实施例中，延伸进入设在背板401上的配合螺纹开口411内。这样，当内夹具在使用时，背板401首先插入管12内，接着是密封件403、内压缩环402然后是内夹环406。螺栓412然后被插入通过螺栓孔408和409且这样的螺栓412的端部螺纹连接到开口411内。一旦螺栓412紧固到开口411内，螺母414设在螺栓412上，螺母414被紧固以将内夹具400的各个元件拉在一起。这样，可理解的是，当内夹具400被紧固时，弹性件403被挤压在背板401和内压缩环402之间，由此弹性件相对管12的内表面推动，由此与其形成密封。为了方便密封的形成，背板401和内压缩环402中的一个或两个可设有倒角边，该倒角边用于将密封部件403径向向外指向，以与管12的内表面形成所述密封。

在上面描述中，背板401被描述为具有用于容纳螺栓412的螺纹开口411。然而，可理解的是，在本发明中可使用这个连接装置的变型，而不影响其操作方法。例如，螺栓412可固定地连接至背板401。可选地，螺栓412可延伸通过背板401且通过螺母(图未示出)固定到背板401上。在后面的情况下，还可理解的是，在插入管12中之前，螺栓412将需要被固定到背板401。

在形成前面提到的密封的同时，由于推进的内压缩板和协作的倾斜表面414和416，内夹环406被向外推动。结果，形成内夹环406的部分挤压在管12的内表面上，以在其间形成夹紧力。如图35所示，内夹环406可设有纹理外径表面413，以相对管12的内表面提高内夹环406的摩擦接合。

在操作中，对本领域内技术人员明显的是，外夹具300可先设在管上，随后是外夹具400的接合。当两个夹具300和400在位，可理解的是，管12的壁基本上从外到内被夹紧(”pinched”)，由此提高了组合的外夹具和内夹具的固定。

一旦包括外夹具300和内夹具400的组合夹具500定位，管的内部可被如上述加压。如所描述，组合夹具500也用于密封管12的端部。为协助加压，背板401可设有通过的一个或多个管420，管12的内部可通过该一个或多个管420可填充所需的加压流体。背板401优选地设有孔422，以容纳管420。可理解的是，各种测量计、监控器等也可与组合夹具500一起使用。

虽然本发明已参照一些特定实施例进行了描述，对这些实施例的修改对本领域内的技术人员是明显的，而不偏离于本发明的目的和由下附权利要求所限定的保护范围。在此提供的任何示例仅用于本发明的解释且并不以任何方式限制本发明。在此提供的任何附图仅用于解释本发明的不同方面而并不以任何方式限制本发明。此处引用的所有现有技术的公开此处完整并入以供参考。

Claims (12)

1.一种用于密封管的开口端的设备，包括：

-密封板，所述密封板调整尺寸以覆盖所述管的所述开口端；

-第一压缩环和夹环组件，所述第一压缩环和夹环组件被调整尺寸以设在所述管的所述外表面上；

-第一装置，所述第一装置用于将所述第一压缩环连接至所述密封板且用于朝向所述密封板推动所述第一压缩环；

-所述第一压缩环和所述第一夹环设置成协作的布置，其中朝向所述密封板推动所述第一压缩环迫使所述第一夹环止抵所述管的所述外表面；

-第二压缩环和夹环组件，所述第二压缩环和夹环组件被调整尺寸以设在所述管的所述直径内；

-第二装置，所述第二装置用于将所述第二压缩环连接至所述密封板且用于朝向所述密封板推动所述第二压缩环；

-所述第二压缩环和所述第二夹环设置成协作的布置，其中朝向所述密封板推动所述第二压缩环迫使所述第一夹环止抵所述管的所述内表面；以及

-背板，所述背板被调整尺寸以设在所述管内，所述背板连接至所述密封板且被设在与所述密封板相对的、所述第二压缩环的一侧上。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一压缩环和所述第一夹环具有协作的倾斜表面，其中当朝向所述密封板推动所述第一压缩环时，所述第一夹环的所述倾斜表面在所述第一压缩环和所述管的所述外表面之间被推动。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二压缩环和所述第二夹环具有协作的倾斜表面，其中当将所述第二压缩环朝向所述密封板推动时，所述第二夹环的所述倾斜表面在所述第二压缩环和所述管的所述内表面之间被推动。

4.根据权利要求1所述的设备，进一步包括弹性密封件，所述弹性密封件设在所述背板和第二压缩板之间。

5.根据权利要求1-4中任一所述的设备，其中用于连接的所述第一和第二装置包括螺母和螺栓的组合。

6.根据权利要求1-5中任一所述的设备，其中所述背板包括至少一个端口，所述端口用于连接至加压装置、监控装置或其结合，用于对所述管的所述内部加压、通风或监控。

7.根据权利要求1-6中任一所述的设备，其中所述密封板包括至少一个端口，所述端口用于连接至加压装置、监控装置或其结合，用于对所述管的所述内部加压、通风或监控。

8.根据权利要求1-7中任一所述的设备，其中所述密封板包括用于容纳所述管的所述开口端的槽。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述槽包括密封装置，所述密封装置用于形成所述槽和所述管的所述开口端之间的密封。

10.根据权利要求1-9中任一所述的设备，其中所述第一和第二夹环由两个或多个部分组成。

11.一种用于密封具有开口端的管的部分的方法，所述方法包括：

-提供设备，所述设备具有用于摩擦地接合所述管的所述外表面的第一夹紧装置，和用于摩擦地接合所述管的所述内表面的第二夹紧装置；以及

-在所述管的所述内表面和所述第二夹紧装置之间形成密封。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括对所述管的内部加压。

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