專利名稱：具有磁性夾具的管道測試工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測試管il^容器等上的焊縫的設(shè)備，特別地，本 發(fā)明涉及一種內(nèi)部地密封管道的區(qū)段以便進(jìn)行這種測試的設(shè)備。本發(fā)明還 涉及一種密封并測試管道的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在化工或石化工廠等中，通常需要將流體材料(例如液體)從一個 場所輸送到另一個場所。這種材料的輸送通常包括比如導(dǎo)管或者管道、 儲罐或者反應(yīng)容器等的一些設(shè)備，這些設(shè)備通常由金屬制成。輸送設(shè)備 的分開部件之間的結(jié)合通常由將所需的部件焊接在一起來實現(xiàn)。例如， 當(dāng)將相鄰的管道端部結(jié)合在一起時，每個端部通常設(shè)有凸緣，所述凸緣 焊接到各相應(yīng)端部，然后螺栓連接到一起以形成密封。這種凸緣還可設(shè) 置在儲罐或者其他容器上，以便這些容器能夠連接到管道或者其他容 器。可替代的，管道或其他設(shè)備之間的連接裝置可以直接焊接在一起 (即，對接烊)以形成密封。能夠理解，在任意一種情形下，每個焊接 接頭或者區(qū)段必須形成完整的密封以避免輸送材料的泄漏。當(dāng)處理具有 潛在危險的材料一一比如易燃的或有毒的液體一一時尤其如此。出于安全的原因，有必要定期地測試用于將設(shè)備的各個部件(比如， 管道、容器、凸緣等)結(jié)合在一起的焊縫的完整性?，F(xiàn)有技術(shù)提供了各種用于在導(dǎo)管上進(jìn)行焊縫完整性測試的工具。例 如，美國專利第6，131，441號和第5，844，127號(將其全部公開內(nèi)容通過 參引的方式結(jié)合入本文中)揭示了一種焊縫測試工具，其隔離管道的特 定區(qū)段(該區(qū)段包括焊縫)并在一個由該工具和管道的內(nèi)表面限定的受 約束的環(huán)形空間內(nèi)使這個區(qū)段受高壓流體的作用。監(jiān)測該環(huán)形空間內(nèi)的 流體壓力，從而任意的壓力降低都表明該焊縫中有泄漏。美國專利第6,463,791號(將其全部公開內(nèi)容通過參引的方式結(jié)合 入本文中)揭示了一種測試用于固定噴嘴的焊縫的設(shè)備。如此參考文獻(xiàn) 的圖l所示，該設(shè)備包括(例如)布置在容器的內(nèi)表面上的第一密封板 和固定于噴嘴外凸緣部分的第二密封板。通過這種方式，噴嘴容積被密 封住并且加壓流體被引入其中。 一旦該容積被填滿，如上所述地監(jiān)測壓 力并檢測任何泄漏。盡管該設(shè)備提供了精確并有效的對噴嘴上的焊縫進(jìn) 行測試的方法，但是該設(shè)備的尺寸和重量使其不便于應(yīng)用在大型的噴嘴 上。
此外，申請人的共同待決的美國專利申請第60/640,093號和第 60/663,871號(將其全部公開內(nèi)容通過參引的方式結(jié)合入本文中)提供 了一種用于測試管道等上的焊縫的完整性的工具。
需要更容易地密封長管道的一個區(qū)段以便進(jìn)行上述類型的應(yīng)力測 試。另外，需要一種能夠在進(jìn)行這種測試的期間于焊縫上施加軸向應(yīng)力 以模擬"最壞情形"的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明大體上提供了一種用于內(nèi)密封管道的一個區(qū)段的設(shè) 備，其中能夠進(jìn)行焊縫的完整性測試。
另 一方面，本發(fā)明提供一種能夠在密封待測試區(qū)段的同時對焊縫進(jìn) 行應(yīng)力測試的設(shè)備。
又一方面，本發(fā)明提供一種能夠在管道的一個區(qū)段上產(chǎn)生軸向應(yīng)力 的設(shè)備。
另一方面，本發(fā)明提供一種用于插入管道內(nèi)的設(shè)備，該設(shè)備包括 用于接合所述管道的內(nèi)表面的周向夾具；
能固定于所述夾具的密封板，所述板的外徑小于所述管道的內(nèi)徑；
所述夾具包括一個或多個第一電磁鐵，以在所述夾具和所述管道的 內(nèi)表面之間形成磁性吸力，從而避免所述管道和所述夾具之間的相對運(yùn)
動；用于激勵所述磁鐵的電源；用于朝所述夾具迫壓所述密封板的裝置；以及彈性密封構(gòu)件，其設(shè)置在所述板和所述夾具之間，用于在朝所述夾 具運(yùn)動所述板時在所述設(shè)備和所述管道內(nèi)壁之間形成密封接合。另一方面，本發(fā)明提供一種用于磨^^管道外表面的設(shè)備，包括適于配合在所述管道的外表面上的大致呈環(huán)形的夾具；所述夾具包括一個或多個用于與所述管道的表面形成磨擦接合的 電磁鐵；用于激勵所述電磁鐵的電源。另一方面，本發(fā)明提供一種用于密封管道的一個區(qū)段的方法，包括在所述管道內(nèi)設(shè)置一種設(shè)備，該設(shè)備包括a) 磁性激勵的夾具；b) 密封板；c) 位于所述夾具和所述板之間的彈性密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件能 徑向朝外地變形；激勵所述夾具上的磁鐵以避免所述夾具和所述管道之間的相對運(yùn) 動；以及，朝所述夾具前移所述板，從而使所述彈性密封構(gòu)件變形并與所述管 道的內(nèi)表面形成密封。另一方面，本發(fā)明提供一種用于密封管道的內(nèi)部區(qū)段的組件，所述設(shè) 備包括軸向隔開地設(shè)置在所述管道內(nèi)的一對設(shè)備，每個所述設(shè)備包括a) 用于接合所述管道的內(nèi)表面的周向夾具；b) 能固定于所述夾具的密封板，所述板的外徑小于所述管道的內(nèi)徑；c) 所述夾具包括一個或多個第一電磁鐵，以在所述夾具和所述管道的內(nèi)表面之間形成磁性吸力，從而避免所述管道和所述夾具之間的相對運(yùn)動；
d) 用于激勵所述磁鐵的電源；
e) 用于朝所述夾具迫壓所述密封板的裝置；以及
f) 彈性密封構(gòu)件，其設(shè)置在所述板和所述夾具之間，用于在朝所 述夾具運(yùn)動所述板時在所述設(shè)備和所述管道內(nèi)壁之間形成密封接合。


通過以下參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他的特征將 會更加明顯，其中
圖l是本發(fā)明設(shè)備的一種實施方式的橫截面視圖。
圖2是圖1中設(shè)備的夾具的立體圖。
圖3是圖1中夾具的另一實施方式的剖視正視圖。
圖4、 4b、 5和6是本發(fā)明其他實施方式的橫截面視圖。
圖7到9是本發(fā)明的具有外部夾具的實施方式的橫截面視圖。
具體實施例方式
在本發(fā)明的描述中，下列術(shù)語將假定具有下列相關(guān)的意思
"容器"應(yīng)當(dāng)被理解為附著有噴嘴的任何設(shè)備或裝置。因此，術(shù)語 "容器"將包括容器本身、管道、圓桶、以及任何其他類似的i殳備。能 夠理解，這里使用的術(shù)語"容器"只是一種用于包括所有這些設(shè)備或裝 置的簡便方式。
術(shù)語"環(huán)形"用于描述具有至少一個外徑和至少一個內(nèi)徑的本體。 因此，"環(huán)形管"將被假定為具有內(nèi)外徑的中空管。"環(huán)形盤"將被假定 為具有外徑和中心孔、從而提供了內(nèi)徑的物體。
術(shù)語"軸向"將用于描述沿著管道或?qū)Ч艿目v向軸線的方向。因此， "軸向力"或"軸向應(yīng)力，，將被理解成沿著平行于導(dǎo)管的縱向軸線的方 向施加的力。圖l揭示了本發(fā)明的一個方面，其中示出了用于管道的內(nèi)密封設(shè)備。
優(yōu)選地，密封設(shè)備10的尺寸制造成配合在管道(或管)12的內(nèi)腔內(nèi)。 設(shè)備10包括直徑稍微小于管道12內(nèi)徑的密封板14。該板包括第一面 16和第二面18，其中，第二面鄰近夾具20。密封板14的第二面18具 有斜切邊緣22以容納O形環(huán)24或其他這樣的彈性密封裝置。
夾具20通常包括外徑尺寸制造成以便裝配在管道12內(nèi)的環(huán)體。夾 具20的環(huán)形有利于將其重量減到最小。然而，夾具20還可以包括實心 的本體。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在學(xué)習(xí)了本文的描述之后能夠理解，夾 具20的外徑優(yōu)選地稍微小于管道12的內(nèi)徑，以便允許夾具20的軸向 布置。夾具20設(shè)置有一個或多個其中布置磁鐵28的凹槽或者凹腔26。 優(yōu)選地，磁鐵28包括可在需要時激勵的電磁鐵。
設(shè)置在夾具20上的磁鐵28設(shè)計成磁性地吸附管道12的壁，眾所 周知，管道12由鐵類金屬形成。磁鐵28設(shè)計成與管道12的內(nèi)壁形成 強(qiáng)的夾持力，并且從而將夾具錨固在管道12內(nèi)的固定軸向位置中。在 優(yōu)選實施方式中，至少兩個或更多的磁鐵28設(shè)置在夾具20上，其中所 述磁鐵繞著環(huán)形夾具20周向地布置。這種布置用于將夾具20均衡地固 定在管道12內(nèi)。盡管現(xiàn)在是針對在夾具上設(shè)置多個磁鐵進(jìn)行描述，但 是在其他實施方式中，還可以設(shè)置一個或多個成型磁鐵以便獲得所需的 夾持力。
夾具20可釋放地固定于密封板14。在一種實施方式中，夾具設(shè)置 有一個或多個、優(yōu)選是多個螺栓30，所述螺栓30適于插入設(shè)置在密封 板上的孔31內(nèi)。螺母32與螺栓30配合以將密封板14固定于夾具20。 能夠理解，可以在螺栓30與螺母32之間和/或與密封板14中的孔31 之間設(shè)置密封裝置(未示出)以提供密封，從而避免通過孔31泄漏。
圖2揭示了夾具20的一種實施方式，其中示出了磁鐵28和螺栓30 的周向布置。如上所述，雖然圖2所示的夾具20呈環(huán)形，但是其還可 以包括實心的本體。在任意一種實施方式中，為了減輕夾具20的重量， 夾具20可以由比如鋁的輕金屬形成。密封板14也可以由鋁形成。然而， 能夠理解，夾具20和/或密封板14的材料可以從各種其他材料中選擇。
由圖1可知，當(dāng)螺母32擰緊時，密封板14受迫抵壓夾具20的相對面。在該過程中，彈性密封件24(即，O形環(huán))彈性變形。設(shè)置在密 封板14上的斜切邊緣22使得該變形徑向地向外延展。
使用時，首先將設(shè)備10插入管道12內(nèi)。設(shè)備10軸向定位在管道 12內(nèi)的期望位置中。能夠理解，可以在定位步驟之前預(yù)先組裝設(shè)備IO。 即，密封板14可松動地連接到夾具20?？商娲?，密封板14和夾具 20可分開地插入管道12內(nèi)。 一旦設(shè)備10定位在期望部位，先使螺栓 30插入穿過孔31、再將配合螺母32附著于螺栓30上，從而將密封板 14連接到夾具20 (如果還未組裝的話)。如上所述，也可以設(shè)置任意其 他類型的密封件(比如墊圏、密封圏等等)以便密封孔31。螺母32的 擰緊迫使密封板14抵靠夾具20，并且如上所述地導(dǎo)致密封件24徑向向 外變形。從而，迫使密封件24抵靠管道12的內(nèi)壁，導(dǎo)致在它們之間形 成耐壓密封。
在擰緊螺母32之前或之后，激勵設(shè)置在夾具20上的磁鐵28以便 在磁鐵28和管道12的壁之間形成強(qiáng)的吸力。能夠理解，可以選擇本發(fā) 明使用的磁鐵，以便提供所需的夾持力以防止夾具20在管道12內(nèi)的軸 向運(yùn)動。如上所述，磁鐵28優(yōu)選地包括電磁鐵。在這種情形下， 一個 或多個電力供應(yīng)單元(未示出)將連接到磁鐵28以對其之進(jìn)行激勵。
一旦夾具20固定到管道12并且密封板14固定并密封抵靠夾具20， 則可通過氣體或液體對管道12的面向密封板第一面16的內(nèi)腔進(jìn)行加壓 而不會漏過密封板14。
圖3揭示了具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的夾具20的另一實施方式，其中設(shè)置有 向內(nèi)延伸的凸緣34以容納螺栓30。螺栓可以通過焊接等方式永久地附 著在凸緣34上(或者夾具20的面上)，可與凸緣34—體成型，或者延 伸貫穿凸緣34并通過螺母(未示出)固定。
圖4揭示了應(yīng)用本發(fā)明的密封設(shè)備來密封和測試管道。如圖所示， 一對設(shè)備10a和10b設(shè)置在管道12內(nèi)并且定位在將要測試完整性的焊 縫36的相對兩側(cè)。設(shè)備10a與圖1所示的和以上描述的基本上相同。 如上所述，設(shè)備10a包括分別通過螺母32a和螺栓30a接合于夾具20a 的密封板14a。夾具20a包括至少一個磁鐵28a，優(yōu)選地，包括通常周 向等間隔分布的兩個或更多的磁鐵。通過彈性密封件24a在設(shè)備10a和管道12的內(nèi)壁之間形成密封，彈性密封件24可包括0形環(huán)。激勵磁鐵 28a以便在期望位置處將夾具固定于管道12。如上所述，當(dāng)磁鐵的吸力 在磁鐵和管道12表面之間產(chǎn)生緊密摩擦接合時實現(xiàn)這種固定。
圖4的設(shè)備10b與上述的設(shè)備10a類似，并且相似的元件釆用相似 的參考標(biāo)號，但是，為了清楚起見，添加了字母"b"。如圖所示，在管 道12內(nèi)，設(shè)備10b定位在焊縫36的與i殳備10a相對的一側(cè)。通過這種 方式，兩個設(shè)備10a和10b相結(jié)合以便密封住管道12的一個區(qū)段，從 而形成一個密封的空間37。在設(shè)備10b的情形下，密封板14b設(shè)置有 至少一個流體端口 38，加壓流體(即，液體或氣體)能夠通過該流體端 口 38填充到密封空間37內(nèi)。在優(yōu)選實施方式中，如圖4所示，設(shè)置有 兩個端口38,以便一個用于向空間37內(nèi)填充諸如水，而另一個用于排 出空間37內(nèi)的任何空氣。能夠理解，能夠設(shè)置任意數(shù)量的端口 38。 一 個或多個端口 38優(yōu)選地連接到壓力計或其他相似設(shè)備(未示出)以監(jiān) 測產(chǎn)生于空間37內(nèi)的壓力。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，焊縫36的測 試包括向管道內(nèi)部施加恒定的高壓并在一段時間內(nèi)監(jiān)控上述壓力。任何 壓力降低都表明焊縫中有泄漏。
使用時，對于圖4所示的系統(tǒng)，首先包括按照以上方式布置和固定 設(shè)備10a和10b。然后向密封空間37填充加壓流體，并且如上所述地 監(jiān)控壓力。
除了圖4所示系統(tǒng)的測試功能之外，還可以理解本發(fā)明的其他特征。 具體地，通過在設(shè)備10a和10b之間形成密封的加壓空間37，可以看 出施加到焊縫36上的壓力還在兩個設(shè)備之間提供了一個分離力。然而， 因為所述設(shè)備被固定或被夾持于管道的內(nèi)部，這種分離力還可對焊縫36 施加一個軸向力。這樣，圖4所示的系統(tǒng)同時對焊縫36施加徑向力和 軸向力，從而更精確地模擬"最壞情況，，的情形以進(jìn)行焊縫測試。能夠 理解，這種模擬應(yīng)力將提供更精確的測試結(jié)果。
圖4b揭示了圖4所示組件的一種變型。在圖4b的情形中，設(shè)備10a 和10b基本上與以上描述的一樣，每個分別都包括至少一個設(shè)置在管道 12內(nèi)的夾具20a和20b。夾具20a和20b包括按照如上所述的方式布置 的磁鐵28a和28b。圖4和4b中所示組件的主要不同之處在于密封板 14a和14b。在圖4b的情形中，密封板14a和14b大體呈環(huán)形盤的形狀，其中，每個密封板14a和14b都包括一個大致中心的開口。本領(lǐng)域的技 術(shù)人員能夠理解，這能夠大大減小板14a和14b的重量、從而利于將該 組件用于大直徑管道中。
此外，圖4b中的密封板14a和14b通過在兩個板之間延伸的管15 結(jié)合在一起。管15的內(nèi)徑優(yōu)選地大于設(shè)置在板14a和14b上的開口的 直徑。另外，管15的外徑小于管道12的內(nèi)徑。當(dāng)設(shè)備10a和10b的組 件安裝在管道12內(nèi)時，在兩個密封件24a和24b、管15的外表面和管 道12的內(nèi)表面之間形成密封的環(huán)形空間35。管15還優(yōu)選地設(shè)置有一個 或多個上述端口。在圖4b中，示出了兩個端口 38和38'。這些端口用 于如上述方式填充環(huán)形空間35和/或排出環(huán)形空間35內(nèi)的空氣。由圖 可知，由于管15的存在，空間35的體積減到最小，因此，填充該空間 所需的流體體積也減到最小。
圖5揭示了與圖4所示的本發(fā)明密封設(shè)備的應(yīng)用。在圖5所示的示 例中，焊縫40用于將凸緣42固定于管道12的端部。能夠理解，管道 12可以是如上所述用于輸送的管道，或者可以是設(shè)置在容器等上的噴嘴 的導(dǎo)管部分。在該示例中，與圖l所示基本相同的設(shè)備10c用于在焊縫 40的與凸緣42相對的一側(cè)密封管道12。在圖5中，設(shè)備10c與圖l中 設(shè)備類似的元件采用相似的參考標(biāo)號，但是，為了清楚起見，添加了字 母"c"。定位和密封設(shè)備10c的方法與前面的描述一樣。在該示例中， 凸緣42的開口端由板44密封。板44形成有一系列的圓周間隔的螺栓 孔，這些螺栓孔與通常設(shè)置在凸緣42的面上的螺栓孔對應(yīng)。 一旦板44 的螺栓孔與凸緣42的螺栓孔對準(zhǔn)，螺栓45貫穿插入螺栓孔并通過螺母 46固定。如圖5所示，螺母可設(shè)置在螺栓45的兩端。能夠理解，螺栓 45的一端可以具有一體成型的或者焊接的螺栓頭，從而避免需要在兩端 都使用螺母。能夠理解，可以在凸緣42的面與板44的結(jié)合處設(shè)置任何 需要的密封件，比如墊圍等(未示出)。
與上文參照圖4所述類似，板44i更有至少一個端口 38c。端口38c 用于填充凸緣42和密封設(shè)備10c之間的密封空間37c。如圖5所示，密 封空間37c包括將凸緣42固定于管道12端部的焊縫40。
在使用圖5所示的系統(tǒng)時，首先以上述方式將密封設(shè)備10c安裝在 管道12內(nèi)。然后將板44安裝在凸緣42的外側(cè)面。板44固定于凸緣42，以便在兩者之間形成耐壓密封。如上所述，任何所需的墊團(tuán)等都能用于
這一目的。 一旦板44和設(shè)備10c被固定并夾住，通過一個或多個端口 38c注入加壓流體以對空間37c加壓。如同上面參照圖4進(jìn)行的描述， 圖5所示的設(shè)備還用于向焊縫40施加徑向以及軸向應(yīng)力。
圖6揭示了本發(fā)明的另一實施方式，其中，將圖1的設(shè)備10設(shè)置 在管道12內(nèi)。然而，在這個示例中，管道的外表面設(shè)有保持套環(huán)48， 保持套環(huán)48包括具有內(nèi)徑和外徑的大致環(huán)形的本體。套環(huán)48的內(nèi)徑設(shè) 有多個周向隔開的磁鐵50，這些磁鐵50設(shè)計成與管道12的外表面抵接。 當(dāng)套環(huán)48定位在與夾具20相同的軸向位置時，套環(huán)48的磁鐵50與設(shè) 置在夾具20上的磁鐵28重疊。套環(huán)48的磁鐵50的電源可與對夾具20 的磁鐵28提供動力的電源不同或相同。
能夠理解，通過圖6的實施方式，兩組磁鐵28和50的磁性吸力的 組合將為設(shè)備提供更強(qiáng)的夾持力。換句話說，套環(huán)48用于加強(qiáng)夾具20。 在另一實施方式中，磁鐵28和50的極性可以調(diào)整以便在兩者之間形成 磁性吸力。通過這種方式，夾具20和套環(huán)50的組合也能夠用于非鐵類 管道一一比如由鋁或不銹鋼等制成的管道。能夠理解，在這種情形下， 磁鐵28和50將設(shè)置有具有足夠摩擦系數(shù)的管道接觸表面，以防止設(shè)備 在管道12上滑動。類似地，設(shè)置在鐵類管道的情形下，也可以在磁鐵 28和/或50上設(shè)置這種摩擦表面。
能夠理解，套環(huán)48可與上述的任何夾具一起使用。
圖7揭示了用于密封管道一端的本發(fā)明的另一實施方式。如圖所示， 具有開口端52的管道12設(shè)置有適于封閉該開口端的端板54。端板54 優(yōu)選地設(shè)有環(huán)形溝槽56以便在其中容納管道12的端部52。能夠理解， 溝槽56的寬度尺寸可以大致地制成容納管道12的厚度。溝槽56還優(yōu) 選地設(shè)有彈性密封構(gòu)件58，以便在板54和管道12的端部52之間形成 密封。
板54的直徑比管道12的直徑大，以便形成徑向延伸錨固凸緣60。 在另一實施方式中，板54的直徑可以與管道12的直徑相近，但設(shè)置有 徑向延伸的臂以形成與錨固凸緣60等同的結(jié)構(gòu)。錨固凸緣60設(shè)有貫穿通過螺栓64的多個周向隔開的螺栓孔62。在 板54的與管道端部52相對的面上，螺栓64通過螺母66固定。螺栓64 的相對端固定于夾持套環(huán)68，夾持套環(huán)68包括有繞管道12外表面周向 延伸的大致環(huán)形的本體。夾持套環(huán)68包括面向板54的徑向向外延伸的 凸緣70。凸緣70設(shè)置有多個螺栓孔72，所述多個螺栓孔72與板54上 的螺栓孔62對應(yīng)并適用于容納螺栓64的相對端。凸緣70通過螺母74 固定于螺栓64。在另一實施方式中，能夠理解，螺栓64能夠焊接在板 54或凸緣70上、或與板54或凸緣70—體成型，從而僅需要使用一組 螺母66或74。
夾持套環(huán)68設(shè)有一個或多個繞其內(nèi)徑周向設(shè)置并朝向管道12的外 表面的磁鐵76。磁鐵76設(shè)置在設(shè)置于套環(huán)68本體中的凹槽或凹腔77 內(nèi)。如上所述，磁鐵76可優(yōu)選地包括耦聯(lián)到一個或多個電源(未示出) 的電磁鐵。在優(yōu)選實施方式中，多個磁鐵76繞管道12的周向大致等距 離地設(shè)置，以便均勻地分配有關(guān)的夾持力。
在另一實施方式中，夾持套環(huán)68可設(shè)置在一個或多個區(qū)段中。
在操作時，夾持套環(huán)68安裝在管道12的外表面上。此時，可以激 勵磁鐵76以便在磁鐵和鐵類管道12之間形成磁性吸力。選擇磁鐵的強(qiáng) 度以便在套環(huán)68和管道12之間形成足夠的夾持力，以避免兩者之間的 相對軸向運(yùn)動。如上所述，磁鐵76可設(shè)有摩擦增強(qiáng)表面以幫助避免套 環(huán)68和管道12之間的相對軸向運(yùn)動。
一旦夾持套環(huán)68固定到管道12表面，安裝板54就安裝抵靠住開 口端52。安裝所述的板以使管道12的端部容納在溝槽56內(nèi)。此時，定 位螺栓64、并通過螺母66和74固定螺栓64。能夠理解，螺栓的擰緊 導(dǎo)致板受迫抵住管道12的開口端52，從而密封管道的端部。
一旦通過板54密封住管道12的端部，則管道的內(nèi)部可以加壓以便 進(jìn)行測試，例如，測試設(shè)置在管道上的任意焊縫。
在又一實施方式中，如圖8所示，圖7中所示的板可設(shè)有端口 39, 所述端口 39與圖5中以元件標(biāo)號38c標(biāo)示的端口類似。能夠理解，圖8 所示的設(shè)備能夠用于向管道12內(nèi)部加壓，以便在其中施加徑向和軸向應(yīng)力。通過這種方式，可以采用圖8的設(shè)備來測試管道上的位于端部52 下游的焊縫，而不用將測試設(shè)備局限在焊縫的區(qū)域處。還能理解，圖8 中的設(shè)備能夠與其他設(shè)備結(jié)合地使用，比如，與圖1或5的密封設(shè)備10 或10c結(jié)合地使用，從而為了測試目的而隔離出管道的一個區(qū)段。
圖9揭示了圖7和8中的i史備的又一實施方式，其中，類似元件以 類似參考標(biāo)記標(biāo)示。相似但不同的元件以相似參考標(biāo)記標(biāo)示，但為了清 楚起見，添加了字母"d"。由圖可知，在圖9的實施方式中，夾持套環(huán) 68d不包括任何用于接合管道12壁的磁鐵。在圖9的示例中，夾持套 環(huán)68d設(shè)置在通過配合的徑向延伸凸緣78結(jié)合在一起的兩個或更多個 區(qū)段內(nèi)。每個凸緣78設(shè)有貫穿通過螺栓的螺栓孔80。設(shè)置在凸緣78 相對兩側(cè)上的螺母用于將所述凸緣固定在一起。圖9中的夾持套環(huán)68d 的尺寸制成為使得所述凸緣78的彼此張緊形成與管道12外表面的強(qiáng) 磨擦接合。這種機(jī)械夾具的更詳細(xì)的描述揭示在本申請人的共同待決的 美國專利申請第60/663,871號中，在此將其全部內(nèi)容通過參引的方式結(jié) 合入本文中。
能夠理解，以上使用的幾何學(xué)術(shù)語一一比如環(huán)形、圓盤、周向等一 —是為了便于參考。然而，這些術(shù)語不應(yīng)該被解釋為將本發(fā)明限制于任 何特定形狀的噴嘴或管道，并且，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對設(shè)備進(jìn) 行各種變型以適應(yīng)任何形狀或設(shè)計都是顯而易見的。
雖然本發(fā)明是參照特定實施方式進(jìn)行描述的，但是對本領(lǐng)域的技術(shù) 人員而言，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情形 下，各種變型都是顯而易見的。通過參引的方式將以上引用的所有現(xiàn)有 技術(shù)的公開內(nèi)容的全部都結(jié)合入本文中。
權(quán)利要求
1. 一種用于插入管道內(nèi)的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于接合所述管道的內(nèi)表面的周向夾具；能固定于所述夾具的密封板，所述板的外徑小于所述管道的內(nèi)徑；所述夾具包括一個或多個第一電磁鐵，以在所述夾具和所述管道的內(nèi)表面之間形成磁性吸力，從而避免所述管道和所述夾具之間的相對運(yùn)動；用于激勵所述磁鐵的電源；用于朝所述夾具迫壓所述密封板的裝置；以及彈性密封構(gòu)件，其設(shè)置在所述板和所述夾具之間，用于在朝所述夾具運(yùn)動所述板時在所述設(shè)備和所述管道內(nèi)壁之間形成密封接合。
2.如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述夾具包括大致呈環(huán)形的環(huán)， 且其中所述磁鐵設(shè)置在所述環(huán)的外表面上。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述夾具包括多個繞所述夾具 的外周等間隔地分布的磁鐵。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述用于迫壓所述密封板的裝 置包括兩組或更多組的螺母和螺栓的組合。
5.如權(quán)利要求1或4所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括適于周向地設(shè)置在所 述管道外表面上的外部加強(qiáng)夾具。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述加強(qiáng)夾具包括大致呈環(huán)形 的環(huán)，所述環(huán)包括一個或多個第二磁鐵。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述加強(qiáng)夾具的所述磁鐵定 位于所述第一磁鐵上方。
8. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述第一磁鐵和所述第二磁鐵 極性相反，從而在其間形成吸力。
9. 如權(quán)利要求1到8中任一項所述的設(shè)備，其中所述密封板包括一 個或多個用于與所述管道的內(nèi)部連通的端口 。
10. —種用于磨擦接合管道的外表面的設(shè)備，包括適于配合在所述管道的外表面上的大致呈環(huán)形的夾具；所述夾具包括一個或多個用于與所述管道的表面形成磨擦接合的 電磁鐵；用于激勵所述電磁鐵的電源。
11. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括能固定于所述夾具的密 封板，所述板包括用于密封接合所述管道的端部的裝置。
12.如權(quán)刊要求11所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于迫壓所述板抵靠所 述管道的端部的裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備,其中所述用于迫壓的裝置包括在所 述夾具和所述板之間延伸的兩個或更多個螺栓以及相應(yīng)的螺母。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備,其中所述板包括設(shè)有彈性密封構(gòu)件 的環(huán)形槽道以用于容納所述管道的端部。
15. 如權(quán)利要求11到14中任一項所述的設(shè)備，其中所述板包括延 伸入所述管道內(nèi)的一個或多個端口 。
16. —種用于密封管道的一個區(qū)段的方法，包括 在所述管道內(nèi)設(shè)置一種設(shè)備，該設(shè)備包括a)磁性激勵的夾具；b )密封板；c)位于所述夾具和所述板之間的彈性密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件能 徑向朝外地變形；激勵所述夾具上的磁鐵以避免所述夾具和所述管道之間的相對運(yùn) 動；以及，朝所述夾具前移所述板，從而使所述彈性密封構(gòu)件變形并與所述管 道的內(nèi)表面形成密封。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述管道內(nèi)以軸向隔開的方 式設(shè)置一對所述設(shè)備，從而，所述密封區(qū)段包括位于所述設(shè)備之間的一 段管道。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括在所述設(shè)備的至少一個 上設(shè)置一個或多個端口以提供與所述密封區(qū)段的連通。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中在所述一對設(shè)備之間形成密封 的環(huán)形空間。
20. —種用于密封管道的內(nèi)部區(qū)段的組件，所述設(shè)備包括 軸向隔開地設(shè)置在所述管道內(nèi)的一對設(shè)備，每個所述設(shè)備包括a) 用于接合所述管道的內(nèi)表面的周向夾具；b) 能固定于所述夾具的密封板，所述板的外徑小于所述管道的內(nèi)徑；c) 所述夾具包括一個或多個第一電磁鐵，以在所述夾具和所述管 道的內(nèi)表面之間形成磁性吸力，從而避免所述管道和所述夾具之間的 相對運(yùn)動；d) 用于激勵所述磁鐵的電源；e) 用于朝所述夾具迫壓所述密封板的裝置；以及f) 彈性密封構(gòu)件，其設(shè)置在所述板和所述夾具之間，用于在朝所 述夾具運(yùn)動所述板時在所述設(shè)備和所述管道內(nèi)壁之間形成密封接合。
21.如權(quán)利要求20所述的組件，其中所述板中的至少 一個包括一個 或多個延伸入所述管道內(nèi)的端口 。
22.如權(quán)利要求20所述的組件，其中所述板包括環(huán)形盤。
23.如權(quán)利要求22所述的組件，其中所述盤包括在所述盤之間延伸 的管，從而當(dāng)所述組件安裝于管道內(nèi)時，在所述彈性密封構(gòu)件、所述管 道的內(nèi)表面和所述管的外表面之間形成密封的環(huán)形空間。
全文摘要
一種用于密封管道內(nèi)部的一個區(qū)段的設(shè)備，包括夾具和能固定于夾具的密封板，該夾具具有磁性接合裝置以便將該夾具軸向定位在管道內(nèi)部并避免該夾具與該管道相對軸向運(yùn)動。該密封板抵壓夾具的運(yùn)動引起彈性密封元件的變形，從而在該設(shè)備和管道之間形成密封。該設(shè)備能夠與另一個反向設(shè)置的設(shè)備或其它密封裝置結(jié)合以便在該管道內(nèi)形成密封空間。該密封空間內(nèi)的壓力允許向該管道的密封區(qū)段施加徑向力和/或軸向力。
文檔編號F16L55/132GK101283214SQ200680037124
公開日2008年10月8日 申請日期2006年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月6日
發(fā)明者格蘭·卡爾森 申請人:卡-博投資有限公司