專利名稱：用于固定在管子中的管塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于固定在管子例如井用管子、煉油廠或類似地方使用的管子或單獨的管子中的管塞。本管塞可以例如被用作密封管塞，用于將要進行壓力測試的管子中，或用于管子的焊接接頭的壓力測試。管塞還可以被用作管子例如井用管子或煉油廠或類似地方使用的管子中的臨時或永久壓力屏障(pressure barrier)，所述管子中承載壓力流體，包括碳?xì)浠衔?、水? 或其它流體。此外，管塞可以被用作錨固裝置，用于將以受控的力在管子中固定的工具和/或部件，例如固定在井用管子中的下井工具。另外，管塞可以被用作減徑管子，即所謂的"異徑管(reducer)“，以在管塞段減小管子例如煉油廠用管子的橫截面面積。當(dāng)用于這樣的用途時，管塞被以經(jīng)其流通的方式構(gòu)成。因此，本發(fā)明的管塞可以被構(gòu)造為且被用作壓力測試管塞，壓力屏障，錨固裝置， 或管子中的流通型減徑管。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的背景技術(shù)涉及到用于固定在管子中的現(xiàn)有管塞的各種相關(guān)問題。這樣的管塞已經(jīng)被用于管子或管子中的焊接接頭的壓力測試。固定這種管塞的密封元件和/或抓持元件所需的管塞啟動力，通常是借助于機械、液壓或氣動裝置提供的。一個與機械啟動相關(guān)的顯著問題是所提供的啟動動力例如扭矩的大部分由于管塞中的可移動件之間的摩擦而被損失掉了。另外，常常需要在管塞周圍以適宜的元件的形式提供根部保持體(反作用支撐)，以便能夠?qū)⑺雠ぞ靥峁┲凉苋?，且還能在扭矩被提供時防止管塞轉(zhuǎn)動。另一方面，借助于壓力流體的液壓/氣動啟動對管塞中的壓力泄露或壓力流體向管塞傳送時的壓力泄露更敏感。這樣的現(xiàn)有管塞在操作、時間、成本和安全性方面都存在相關(guān)問題?，F(xiàn)有技術(shù)及其缺點作為本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，下面的專利文獻被提及-US 4. 381. 800 ；-US 6. 367. 313 ；-NO 324712 ；-EP 0. 506. 013 ；和-GB 2. 204. 378。US 4. 381. 800、US 6. 367. 313 以及 NO 324712 的一些部分(參看圖 3-5)，展示了機械啟動型管塞的一些例子。在機械啟動和固定這樣的管塞時，啟動動力通常以扭矩的形式提供，該扭矩通過力傳遞元件轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為管塞的密封元件和/或抓持元件的誘發(fā)啟動和固定力。該扭矩可以經(jīng)螺母、套筒、螺栓或類似物提供，而啟動力經(jīng)常經(jīng)過壓力板和相關(guān)的錐形或楔形力傳遞元件被傳遞。如前所述，這種機械力傳遞的一個常見問題是所提供的啟動動力(扭矩)的大部分隨著摩擦而損失掉了。到達管塞密封元件和/或抓持元件的啟動動力(并且因此固定力) 的比例可能因此而顯著小于所提供的啟動動力。出于這一原因，可能難以將管塞以精確和可控的固定力固定在管子中。因此，管塞可能以過大或過小的固定力抵靠在管壁上。過大的力可能導(dǎo)致管子和/或管塞的一部分損壞，而太小的力可能導(dǎo)致管塞固定不理想和/或?qū)е缕湓谑褂弥兴擅?。這兩種情況顯然都不令人滿意。另一方面，EP0. 506. 013、GB 2. 204. 378 和 NO 324712 的一些部分(參看圖 1-2)
展現(xiàn)了流體啟動型管塞的一些例子。在液壓或氣動啟動和固定這樣的管塞時，壓力流體形式的啟動動力被提供至管塞中的至少一個啟動器或類似物。啟動器可以例如包括帶有相關(guān)活塞的缸?；钊诟字械囊苿觿t被轉(zhuǎn)化成管塞密封元件和/或抓持元件的誘發(fā)啟動和固定力。典型地，力傳遞通過至少一個力傳遞元件實現(xiàn)，類似于上述機械管塞中的。還是在這樣的壓力啟動中，啟動動力的一部分可能會由于管塞中可移動件的之間的摩擦而損失掉。然而，如前所述，這樣的管塞非常容易在管塞中或在傳輸壓力流體時遭受壓力泄露。其原因在于，管塞的固定力和密封能力與所提供的活塞力相關(guān)，而活塞力與所提供的啟動流體中的壓力直接相關(guān)。流體壓力缺乏或不足可能因此導(dǎo)致管塞在使用中松脫。 如果管塞在承受管子例如井用管子中的壓力的情況下松脫，可能導(dǎo)致管塞被從管子高速推出，因此產(chǎn)生飛彈的類似作用。自然地，這可能對旁邊的器具和人員造成極大危害。這樣的壓力啟動型管塞還需要利用各種其它器具來實現(xiàn)其操作，例如用于壓力產(chǎn)生的動力單元，以及用于將壓力流體傳輸至管塞的閥、管接頭、軟管和/或管線等等。這樣的器具是復(fù)雜的，并且在管塞的使用過程中是高成本消耗的。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的主要目的是提供一種管塞，其至少能夠減輕現(xiàn)有技術(shù)管塞的前述缺陷。一個更具體的目的是提供一種機械啟動型管塞，其能夠以精確和受控的固定力固定在管子中，并且其不要求在管塞周圍采用用于固定的根部保持體(反作用支撐)。還有一個目的是提供一種相對簡單和操作可靠的管塞，其容易固定和脫開，因此其可以被反復(fù)使用。此外，還有一個目的是提供一種柔性管塞，其容易適合于不同的用途。上述目的可通過下面的描述和權(quán)利要求中公開的特征來實現(xiàn)。對如何實現(xiàn)目的的總體描述在本發(fā)明的第一方面，一種用于固定在管子中的管塞被提供，所述管塞包括-軸部，其具有第一端和第二端；
-力傳遞體，其在軸部的第一端圍繞軸部布置，其中力傳遞體通過螺紋連接部被以可旋轉(zhuǎn)和軸向可移動的方式連接至軸部；-止擋體，其布置在軸部的第二端。此外，下述管塞結(jié)構(gòu)元件被布置在力傳遞體和止擋體之間-第一擠壓體，其以軸向可移動方式圍繞軸部并且與力傳遞體相鄰布置；-支撐體，其具有錐形表面，并且以軸向可移動方式圍繞軸部布置；-至少一個錨固體，其被構(gòu)造成在錐形支撐體的外側(cè)軸向可移動、并且因此而徑向可移動；-第二擠壓體，其以軸向可移動方式圍繞軸部布置；和-至少一個彈性密封體，其圍繞軸部布置。這種管塞的獨特之處在于，軸部和第一擠壓體被布置成彼此直接接觸；并且-其中，軸部和第一擠壓體通過互補型連接元件被以不可彼此相對旋轉(zhuǎn)的方式連接。本發(fā)明的管塞的上述獨特之處使之不同于任何上述現(xiàn)有管塞。利用這種管塞構(gòu)造，當(dāng)力傳遞體被旋轉(zhuǎn)時，第一擠壓體被防止轉(zhuǎn)動。這樣可以確保最佳地傳遞和控制用于管塞的啟動力。通過將軸部和第一擠壓體布置成彼此直接接觸，并且因此而使得它們不能相對于彼此轉(zhuǎn)動，在軸部和第一擠壓體之間還獲得了緊密且無晃動的連接。因此，避免了通過楔形作用(凸節(jié)作用)來固定所述元件。在啟動管塞時，由于軸部和第一擠壓體被以不可彼此相對旋轉(zhuǎn)的方式連接，各元件之間的摩擦也被避免，這樣，所提供的啟動動力的大部分會到達錨固體和密封體，以實現(xiàn)其啟動和固定。這使得能夠?qū)⒐苋_和以受控的固定力固定在管子中。這使得還能夠以精確和受控的方式將管塞脫開，從而管塞可以再次使用。盡管本發(fā)明的管塞結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成允許在其內(nèi)采取根部保持體(反作用支撐)以便轉(zhuǎn)動其力傳遞體，但管塞并不需要在其周圍采取根部保持體以便固定管子。有利地，這使得管塞不會在被啟動和固定在管子中時或在將其從管子脫開時轉(zhuǎn)動。此外，所述第一和/或第二擠壓體可以例如是板狀或盤狀的，可能形式為環(huán)繞管塞軸部的擠壓環(huán)。其它適宜的形狀也可以采用。然而，擠壓體的形狀必須適合于允許啟動力被傳遞至所述支撐體和密封體。力傳遞體和軸部之間的所述螺紋連接部也具有適合于特定目的的類型和形式，優(yōu)選采用自鎖型螺紋。一旦管塞被固定好且沒有啟動力被提供至管塞，自鎖螺紋確保錨固體和密封體二者維持它們的位置。這明顯不同于前面描述過的現(xiàn)有液壓/氣動啟動型管塞的操作模式，其中不能對管塞中的壓力泄露或在傳遞壓力流體時的壓力泄露做出任何響應(yīng)。此外，軸部和第一擠壓體之間的所述連接部可以包括舌槽型連接部，其包括互補的連接元件，例如花鍵連接部。作為這樣的舌槽型連接部的替代，軸部可以具有非圓形橫截面形狀，而第一擠壓體包括軸向開口，其具有相對于軸部的橫截面形狀而言的互補非圓形橫截面形狀。因此，軸部可以例如具有能夠配合在第一擠壓體中的具有互補形狀的開口中的非圓的、可能是多邊形或橢圓形的橫截面形狀。軸部和擠壓體之間的間隙應(yīng)當(dāng)具有極小的尺寸公差，并且還被提供有潤滑劑，以便獲得盡可能小的摩擦力，并且促進各元件之間的滑動。此外，所述力傳遞體可以包括螺母或套筒。其它適宜形狀的力傳遞體也可以采用。此外，所述至少一個錨固體可以包括抓持牙、抓持楔塊、抓持爪、抓持凸起或類似結(jié)構(gòu)，其提供有鉤、齒、卡爪或類似物，用于接合環(huán)繞的管壁。這樣的錨固體被構(gòu)造成允許它們被移動到所述錐形支撐體的外側(cè)。有利地，該支撐體可以被構(gòu)造有硬且平滑的表面，例如拋光表面，和/或被提供有適宜的潤滑劑，為了減小摩擦力并因此而促進錨固體在支撐體的外側(cè)滑動。此外，所述止擋體可以包括板、盤或凸緣。其它適宜的形狀的止擋體也可以采用。另外，所述彈性密封體可以由彈性體材料構(gòu)成。其它適宜類型的密封體也可以采用。此外，所述第二擠壓體可以與支撐體相鄰布置；-其中，彈性緩沖體布置在第二擠壓體和支撐體之間；并且-其中，緩沖體被以下述方式構(gòu)成，即在受壓時沿軸向的變形大于密封體的變形。這樣的彈性緩沖體的主要目的是確保所述錨固體在密封體固定之前被固定。因此，可在管塞的固定過程中防止密封體受到任何損壞。為了在受到壓縮時確保彈性緩沖體的變形大于密封體的變形，緩沖體可以由比密封體的材料更軟且更易屈服的材料構(gòu)成。作為附加或替代，彈性緩沖體可以被設(shè)置成具有比密封體的橫截面面積小的橫截面面積。緩沖體的更小的橫截面面積使得其在被壓縮時提供更小的材料阻力。在另一方面， 彈性緩沖體可以由彈性體材料構(gòu)成，可能是另一適宜類型的材料。作為另一種替代方案，彈性緩沖體可以由至少一個彈簧例如螺旋彈簧構(gòu)成。在管塞中采用這樣的緩沖體還能帶來另一優(yōu)點。當(dāng)管塞被抵靠著管壁固定且彈性緩沖體被擠壓時，潛能被存儲在緩沖體中。如果管塞隨后被從管壁脫開，因而彈性緩沖體膨脹，緩沖體中的這種固有能量被釋放。然后，釋放的能量有助于將至少一個錨固體脫開和移動離開環(huán)繞管壁，從而便于將管塞從管子脫開。這種能量作用被添加到來自管塞的釋放能量。在管塞的初始啟動和抵靠著管子固定時，這種釋放能量被存儲在管塞中。本發(fā)明的管塞還可以包括驅(qū)動裝置，其被構(gòu)造成實現(xiàn)力傳遞體的旋轉(zhuǎn)，同時以防止旋轉(zhuǎn)的方式固定住軸部。在一種實施方式中，驅(qū)動裝置可以包括可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件和靜止外部件；-其中，可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件被連接至力傳遞體以實現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)；并且-其中，靜止外部件還包括內(nèi)側(cè)連接體，其連接至軸部，以使其被以防止旋轉(zhuǎn)的方式固定。在另一實施方式中，驅(qū)動裝置可以包括可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件和靜止外部件；-其中，可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件被連接至力傳遞體以實現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)；并且-其中，用于以防止旋轉(zhuǎn)的方式固定軸部的靜止外部件通過圍繞力傳遞體布置的外側(cè)連接體被連接至第一擠壓體。該外側(cè)連接體可以例如包括套筒或包括形成第一擠壓體的軸向延伸部的套筒狀體。所述驅(qū)動裝置可以例如包括電馬達、液壓馬達或氣動馬達。出于必要，這樣的馬達需要相應(yīng)的原動力以及控制信號，以允許其能夠被啟動和在管塞中驅(qū)動可移動件。此外，原動力源可以安置在馬達的外部或內(nèi)部。原動力源因此可包括與馬達和管塞相隔一段距離安置的動力單元，例如安置在地面上，而管塞可以安置在地下井中。這要求動力單元和馬達之間存在連接，以便向其傳遞原動力和控制信號。備選地，用于馬達的原動力源例如至少一個電池和潛在的控制單元可以布置可以與馬達緊鄰布置。在這種情況下，馬達可以包括集成的動力單元和控制單元，其中包含所需的電子部件和傳遞裝置。此外，控制單元被以下述方式構(gòu)成，即允許其通過纜線型連接或無線連接而接收遙控信號。采用馬達型驅(qū)動裝置來操作本發(fā)明的管塞最適合于當(dāng)管塞用于被插入長管子例如井用管子時，在這種管子中難以或不能手工操控管塞。本發(fā)明的管塞也可以是手工操作的，而不帶這樣的驅(qū)動裝置，但這種情況最適合于在地面將管塞固定在管子中。此外，管塞的軸部可以提供有從中穿通的流通型開口。這可被證明在各種條件下有用，如后文中進一步詳細(xì)解釋。在本發(fā)明的第二方面，一種將管塞固定在管子中的方法被提供。該方法的獨特之處在于包括下述步驟-采用本發(fā)明的管塞，其被提供有非流通型軸部；-將管塞插入至管子中的固定點；和-相對于軸部轉(zhuǎn)動力傳遞體，直至所述錨固體和密封體被抵靠著管子的壁固定。如前所述，本發(fā)明的管塞是柔性的，并且可以容易地適合于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)第一實施方式，并且為了對管子進行壓力測試，所述方法可能因此包括下述步驟在與管塞固定點相隔一段距離的點將管子壓力隔離。從而，位于這兩個點之間的管段可準(zhǔn)備經(jīng)受壓力測試。根據(jù)該第一實施方式，所述方法還可以包括下述步驟-采用下述管塞，其具有軸部，所述軸部提供有從中穿通的流通型開口；和-引導(dǎo)壓力測試介質(zhì)流經(jīng)軸部中的開口，以對所述管段進行壓力測試。根據(jù)第二實施方式，并且為了在管子中建立壓力屏障，所述方法還可以包括下述步驟將管塞插入至管子中的固定點。這樣，非流通型軸部因此而被用于這個方面。根據(jù)第三實施方式，并且為了將一器具錨固在管子中，所述方法還可以包括下述步驟-將所述器具連接至管塞；和-將管塞插入至管子中的固定點。根據(jù)該第三實施方式，具有非流通型軸部或者在軸部提供有從中穿通的流通型開口的管塞可被使用。根據(jù)第四實施方式，并且為了減小管子的流動橫截面面積，所述方法還可以包括下述步驟-采用下述管塞，其具有軸部，所述軸部提供有從中穿通的流通型開口；和-將管塞插入至管子中的固定點在這方面，管塞被用作減徑管子，所謂的"異徑管"，用以在管塞段減小管子例如煉油廠用管子的流動橫截面面積。在其內(nèi)安置著管塞的管子可以包括地下并中的管子，即井用管子。這樣的井用管子可以包括外套管、襯管、采油管、注射管或類似物。
下面，本發(fā)明的管塞的非限定性的示例性實施方式被展示。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的固定在管子中的管塞的第一實施方式的透視圖，其中管塞還包括馬達，用以將管塞啟動和固定在管子中；圖2示出了根據(jù)圖1的管塞的局部剖切正視圖，其中管塞被顯示為處在管子中的未啟動位置；圖3和4分別示出了根據(jù)圖2的管塞沿著圖2中的線III-III和IV-IV所作的剖視圖；圖5示出了根據(jù)圖2的管塞，但其中管塞的楔形抓持凸起被顯示為已被啟動且與管子接合；圖6示出了根據(jù)圖5的管塞，但其中管塞的密封環(huán)也被顯示為已被啟動且與管子接合；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的固定在管子中的管塞的第二實施方式的透視圖，其中管塞還包括馬達，用以將管塞啟動和固定在管子中；圖8示出了根據(jù)圖7的管塞的局部剖切正視圖，其中管塞被顯示為處在管子中的未啟動位置圖9和10示出了分別示出了根據(jù)圖8的管塞沿著圖8中的線IX-IX和X_X所作的剖視圖；圖11示出了根據(jù)圖8的管塞，但其中管塞的楔形抓持凸起被顯示為已被啟動且與管子接合；圖12示出了根據(jù)圖11的管塞，但其中管塞的密封環(huán)也被顯示為已被啟動且與管子接合；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的固定在管子中的管塞的第三實施方式，其中管塞基本上類似于根據(jù)圖8的管塞，但其中管塞的軸部和馬達被提供有從中穿通的流通型開口 ；以及圖14和15分別示出了根據(jù)圖13的管塞沿著圖13中的線XIV-XIV和XV-XV所作的剖視圖。為了便于理解本發(fā)明，附圖被以一定程度上簡化的方式繪制，并且僅示出了本發(fā)明的管塞的最重要的管塞結(jié)構(gòu)元件。各元件的形狀、相對尺寸和相互位置還可以在一定程度上被改變。在下面的描述中，以基本相同的附圖標(biāo)記表示附圖中相同、等同或相應(yīng)的細(xì)節(jié)。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的固定在管子4中的管塞2的第一實施方式。只有一段管子4在圖中被顯示。這一點同樣適用于展示了管子4的其它圖。在這個實施方式中，管塞2包括驅(qū)動裝置，其形式為電馬達6，用于在管子4中啟動和固定管塞2。在圖中非常簡略地表示的馬達6，還連接至用于其操作的各種其它器具(未示出)，包含電子控制單元和提供原動力(電能)和控制信號至馬達6的至少一根線路。
圖2示出了對管塞2的上部所作的局部剖視圖，而該圖在下部示出了從外面看時
的管塞。管塞2包括下述管塞結(jié)構(gòu)元件以及其它元件-軸部8，其具有第一端10和第二端12；-力傳遞套筒14，其在軸部的第一端10圍繞軸部8布置，其中，通過布置在它們之間的自鎖螺紋連接部16 (參看圖4)，力傳遞套筒14被以可旋轉(zhuǎn)和軸向可移動的方式連接至軸部8 ；和-止擋板18，其布置在軸部8的第二端12。此外，下述管塞結(jié)構(gòu)元件被布置在力傳遞套筒14和止擋板18之間-第一擠壓環(huán)20，其以軸向可移動方式圍繞軸部8布置，并且與力傳遞套筒14接觸；-支撐體22，其具有錐形表面，并且以軸向可移動方式圍繞軸部8布置，且與第一擠壓環(huán)20接觸；-若干楔形抓持凸起M，它們圍繞錐形支撐體22分布，且被構(gòu)造成在支撐體22的外側(cè)軸向可移動并且因此而徑向可移動，抓持凸起M構(gòu)成用于管塞2的錨固體；-第二擠壓環(huán)沈，其以軸向可移動方式圍繞軸部8布置，并且與抓持凸起M接觸； 和-兩部分式密封體洲，其由適宜的彈性體材料構(gòu)成，圍繞軸部8布置，并且與所述止擋板18接觸。管塞2的獨特之處在于，通過適宜的花鍵連接部30，軸部8和第一擠壓環(huán)20被以不可彼此相對旋轉(zhuǎn)的方式連接，從而軸部8和第一擠壓環(huán)20被布置成彼此直接接觸，所述花鍵連接部包括互補型連接元件30'、30"(參看圖幻。通過這種方式，當(dāng)力傳遞套筒14 通過所述螺紋連接部16被相對于軸部8旋轉(zhuǎn)時，第一擠壓環(huán)20被防止轉(zhuǎn)動。因此，還能確保最佳傳遞和控制用于管塞2的啟動力。這涉及到管塞2的固定和脫開兩方面。導(dǎo)環(huán)32也被組合在兩部分式密封體28中，并且與止擋板18接觸。導(dǎo)環(huán)32比密封體觀中的彈性體材料硬，目的是在管塞2的壓縮過程中引導(dǎo)密封體觀的變形。所述錐形支撐體22還具有硬質(zhì)且拋光的表面，其提供有適宜的潤滑劑，用于在其固定和脫開時降低摩擦力并且因此而促進所述抓持凸起M在支撐體22的外側(cè)滑動。每個抓持凸起M被提供有向外指向的齒34，用于接合管子4的環(huán)繞內(nèi)管壁。抓持凸起M被成形為沿周向彼此相鄰布置的圓弧段。在啟動管塞2時，抓持凸起M在錐形支撐體22的外側(cè)同時軸向和徑向移動，而抓持凸起M還將相對于彼此周向移動。抓持凸起對還在其外側(cè)提供有周向的彈性環(huán)型墊圈36，用于保持抓持凸起M在它們在錐形支撐體22的外側(cè)移動時相對于彼此正確定位。在將管塞2從管子4脫開時，彈性擠壓環(huán)型墊圈36將膨脹，因此有助于將抓持凸起M從管子4推離且沿著錐形支撐體22的表面移動。管塞2還設(shè)有布置在所述第二擠壓環(huán)沈和支撐體22之間并且與它們接觸的彈性緩沖環(huán)38。緩沖環(huán)38由比密封體觀的彈性體材料更軟且更易屈服的彈性體材料制成。另外，緩沖環(huán)38的橫截面面積小于密封體觀的橫截面面積。因此，緩沖環(huán)38被以下述方式構(gòu)成，即在受到擠壓時允許其沿軸向的變形大于密封體觀的變形，這樣，在密封體觀被強制抵靠著管子4的壁之前，抓持凸起M被強制抵靠著管子的壁。通過這種方式，在固定管塞2時密封體觀被保護以防止任何損壞。為了能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的管塞固定順序(或管塞脫開順序)，第二擠壓環(huán)沈形成有軸向延伸的外套環(huán)40，其與每個抓持凸起M上的軸向延伸推壓段42接觸。擠壓環(huán)沈還形成有軸向延伸的內(nèi)套環(huán)44，其在一定程度上比外套環(huán)40長，并且其朝向支撐體22的一端部。 這一點對于所述管塞固定順序或管塞脫開順序而言是重要的。當(dāng)管塞2處在未啟動且非膨脹位置時，內(nèi)套環(huán)44和支撐體22被布置成彼此相隔一段距離(參看圖幻。另一方面，當(dāng)所述力傳遞套筒14被圍繞軸部8旋轉(zhuǎn)以便啟動和固定管塞時，啟動力立即傳遞至彈性緩沖環(huán)38，以便將其壓縮。同時，啟動力被傳遞至抓持凸起 24，以使它們沿著支撐體22的表面移動。這個動作過程持續(xù)，直至抓持凸起M被以錨固方式強制抵靠著管子4的壁，并且直至緩沖環(huán)38被充分壓縮，以使第二擠壓環(huán)沈上的所述內(nèi)套環(huán)44與支撐體22的所述端部接觸，如示于圖5。通過接下來進一步旋轉(zhuǎn)力傳遞套筒14， 密封體觀被擠壓和向外膨脹，以便密封接觸管子4，如示于圖6。由于力傳遞套筒14和軸部8之間的所述自鎖螺紋連接部16，在力傳遞套筒14的旋轉(zhuǎn)和啟動力消失后，密封體觀和抓持凸起M都將維持它們的管塞固定位置。這種操作顯著不同于上述壓力泄露敏感的液壓/氣動啟動型管塞的操作。另外，圖7-12示出了根據(jù)本發(fā)明的管塞2 ‘的第二實施方式，而圖13-15示出了根據(jù)本發(fā)明的管塞2"的第三實施方式。需要強調(diào)這樣的事實，上述用于管塞2的管塞結(jié)構(gòu)元件和操作模式(參看第一實施方式)基本上類似于根據(jù)本發(fā)明第二和第三實施方式的管塞2'和2"的管塞元件和操作模式。這三種管塞實施方式的之間技術(shù)差異主要在于所述啟動力被傳遞至各管塞2、2'和2"的方式。這將在下面進行描述。如前所述，根據(jù)第一實施方式的管塞2包括電馬達6 (驅(qū)動裝置)。馬達6包括可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件46和靜止外部件48等，可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件和靜止外部件都在圖2、5和6中非常概略地顯示出了。通過互鎖接頭50，可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件46被連接至管塞2的力傳遞套筒14以實現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)。此外，靜止外部件48包括相對于馬達6對中安置的內(nèi)部連接軸部52，該軸部52 被可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件46承載并被連接至管塞軸部8，以將其以防止旋轉(zhuǎn)的方式固定。在這個實施方式中，連接軸部52和管塞軸部8通過花鍵連接部M被連接，該花鍵連接部在管塞軸部 8的第一端10以軸向延伸方式設(shè)置在管塞軸部內(nèi)(參看圖2和幻。因此，靜止外部件48 和連接軸部52構(gòu)成了用于管塞軸部8的根部保持體，因而本發(fā)明的管塞結(jié)構(gòu)被以下述方式構(gòu)成，即允許其在內(nèi)部采用根部保持體(反作用支撐)。當(dāng)管塞2被啟動以便固定或從管子 4脫開時，這樣的結(jié)構(gòu)可防止管塞2繞其自身縱向軸線轉(zhuǎn)動。為了固定管塞2，馬達6的內(nèi)部件46被旋轉(zhuǎn)，并且因此經(jīng)過所述互鎖接頭50傳遞啟動扭矩至力傳遞套筒14。通過這種方式，力傳遞套筒14還通過所述螺紋連接部16相對于管塞軸部8旋轉(zhuǎn)。同時，管塞軸部8通過馬達6的靜止外部件48和連接軸部52被保持在固定位置。力傳遞套筒14繞著和沿著管塞軸部8的旋轉(zhuǎn)運動因此會傳遞啟動力至管塞 2的第一擠壓環(huán)20。啟動力被從套筒14的一端傳遞，并且傳遞到擠壓環(huán)20上的撞擊表面 56。撞擊表面56可以是硬質(zhì)且光滑的，例如拋光的，和/或被提供有適宜的潤滑劑，以便減小摩擦力，并且因此而促進力傳遞套筒14和第一擠壓環(huán)20之間的滑動。作為替代，撞擊表面56可以被提供有適宜的推力軸承/軸向軸承(未示出)。在內(nèi)部件46和力傳遞套筒14 的持續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中，第一擠壓環(huán)20和連接軸部52通過它們各自的花鍵連接部30和M軸向移動，如示于圖2、5和6。用于根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的管塞2'的驅(qū)動裝置下面將被描述(參看圖 7-12)。管塞2'包括電馬達6'形式的驅(qū)動裝置和管塞軸部8'等等。與根據(jù)第一實施方式的管塞2不同，管塞軸部8'沒有在其第一端10設(shè)置內(nèi)部花鍵。類似于第一實施方式，該馬達6'也包括可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件46以及形狀在一定程度上不同的靜止外部件48'等等，可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件和靜止外部件非常概略地顯示于圖8、11和12。 這里可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件46也是通過互鎖接頭50被連接至管塞2’的力傳遞套筒14，用于旋轉(zhuǎn)套筒14。為了以防止旋轉(zhuǎn)的方式固定管塞軸部8'，靜止外部件48'形成有(或設(shè)有)軸向延伸的聯(lián)軸套筒58。通過附加的互鎖接頭60，聯(lián)軸套筒58被連接至軸向延伸的連接套筒62，該連接套筒連帶著形狀在一定程度上不同的第一擠壓環(huán)20'。在這個實施方式中， 連接套筒62被形成為擠壓環(huán)20'的延伸段。聯(lián)軸套筒58和連接套筒62都圍繞力傳遞套筒14布置。這里馬達6'的靜止外部件48'也被構(gòu)造為用于管塞軸部8'的根部保持體， 然而，顯然要通過聯(lián)軸套筒58、互鎖接頭60、連接套筒62、擠壓環(huán)20'和花鍵連接部30。這樣，該管塞結(jié)構(gòu)也以這樣的方式構(gòu)成，即允許其在內(nèi)部采用根部保持體(反作用支撐)，從而當(dāng)管塞被啟動以便固定或從管子4脫開時管塞2'被防止繞其自身縱向軸線轉(zhuǎn)動。這里管塞2'也是通過轉(zhuǎn)動馬達6'的內(nèi)部件46而被固定，以便通過這種方式經(jīng)過所述互鎖接頭50傳遞力扭矩至力傳遞套筒14。通過這種方式，力傳遞套筒14也通過所述螺紋連接部16相對于管塞軸部8'旋轉(zhuǎn)，而管塞軸部8'以前述方式通過馬達6'的靜止外部件48'被保持在固定位置。通過繞著和沿著管塞軸部8'轉(zhuǎn)動力傳遞套筒14，啟動力被傳遞至管塞2'的第一擠壓環(huán)20'。啟動力被從套筒14的一端傳遞，并且被傳遞到朝向擠壓環(huán)20'且位于連接套筒62內(nèi)側(cè)的撞擊表面56'。這里撞擊表面56'也可以是硬質(zhì)且光滑的，例如拋光的，和/或被提供有適宜的潤滑劑，以便促進力傳遞套筒14和第一擠壓環(huán)20'之間的滑動。備選地，撞擊表面56可以被提供有適宜的推力軸承/軸向軸承(未示出)。在旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件46和力傳遞套筒14的持續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中，第一擠壓環(huán)20'通過所述花鍵連接部30而軸向移動，如示于圖8、11和12。根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的管塞2〃下面將被描述(參看圖13-1 ，管塞2〃基本上與前面根據(jù)第二實施方式的管塞2'相同。在這個實施方式中，管塞2"也包括帶有可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件46和靜止外部件48"的電馬達6"形式的驅(qū)動裝置，以及管塞軸部8"等等。不同于根據(jù)第二實施方式的管塞2'，管塞軸部8"被提供有從中穿通的流通型開口 64。靜止外部件48"還設(shè)有開口 66。這樣，管塞2"在被固定在管子4中后允許從中流過產(chǎn)品，因而管塞2"可能被用作減徑管子(“異徑管")，以便在管塞段減小管子4的流動橫截面面積。這一點在前面詳細(xì)描述過。通過簡單地為管塞軸部8"及其開口 64以及馬達6"的靜止外部件48"中的開口 66選擇適宜的直徑，穿過管塞2"的流動橫截面面積可以設(shè)置成適合于專門的要求。
權(quán)利要求
1.一種用于固定在管子中的管塞0，2'，2")，所述管塞0，2'，2")包括 -軸部(8,8'，8")，其具有第一端(10)和第二端(12)；-力傳遞體(14)，其在軸部(8，8'，8")的第一端(10)圍繞軸部布置，其中力傳遞體 (14)通過螺紋連接部(16)被以可旋轉(zhuǎn)和軸向可移動的方式連接至軸部(8，8'，8")； -止擋體(18)，其布置在軸部(8，8'，8")的第二端(12)； 其中，下述管塞結(jié)構(gòu)元件被布置在力傳遞體(14)和止擋體(18)之間 -第一擠壓體O0，20')，其以軸向可移動方式圍繞軸部(8，8'，8")并且與力傳遞體(14)相鄰布置；-支撐體(22)，其具有錐形表面，并且以軸向可移動方式圍繞軸部(8，8'，8")布置； -至少一個錨固體(M)，其被構(gòu)造成在錐形支撐體02)的外側(cè)軸向可移動、并且因此而徑向可移動；-第二擠壓體(26)，其以軸向可移動方式圍繞軸部(8，8'，8")布置；和 -至少一個彈性密封體08)，其圍繞軸部(8，8'，8")布置；其特征在于，軸部(8， 8'，8")和第一擠壓體O0，20')被布置成彼此直接接觸；并且-其中，軸部(8，8'，8〃 )和第一擠壓體00，20')通過互補型連接元件(30'，30〃 ) 被以不可彼此相對旋轉(zhuǎn)的方式連接；從而當(dāng)力傳遞體(14)被旋轉(zhuǎn)時，第一擠壓體O0，20')被防止轉(zhuǎn)動，以確保最佳地傳遞和控制用于管塞0，2'，2")的啟動力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管塞0，2'，2")，其特征在于，軸部(8，8'，8")和第一擠壓體O0，20')之間的連接部包括舌槽型連接元件(30)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管塞0，2'，2")，其特征在于，所述連接部包括花鍵連接部 (30)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管塞0，2'，2")，其特征在于，軸部(8，8'，8")具有非圓形橫截面形狀，而第一擠壓體00，20')包括具有與軸部(8，8'，8")互補的非圓形橫截面形狀的軸向開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的管塞0，2'，2")，其特征在于，第二擠壓體 (26)與支撐體(22)相鄰布置；-其中，彈性緩沖體(38)布置在第二擠壓體06)和支撐體0 之間；并且 -其中，緩沖體(38)被以下述方式構(gòu)成，即在受壓時沿軸向的變形大于密封體08)的變形，以使得所述錨固體04)的固定早于密封體08)的固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管塞0，2'，2")，其特征在于，彈性緩沖體(38)由比密封體(2 的材料更軟且更易屈服的材料構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的管塞0，2'，2")，其特征在于，彈性緩沖體(38)被設(shè)置成具有比密封體08)的橫截面面積小的橫截面面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管塞0，2'，2")，其特征在于，彈性緩沖體(38)包括至少一個彈簧。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的管塞0，2'，2")，其特征在于，管塞0，2'， 2")還包括驅(qū)動裝置(6，6'，6")，其被構(gòu)造成實現(xiàn)力傳遞體(14)的旋轉(zhuǎn)，同時以防止旋轉(zhuǎn)的方式固定住軸部(8，8'，8")。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的管塞(2)，其特征在于，驅(qū)動裝置(6)包括可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件 (46)和靜止外部件(48)；-其中，可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件G6)被連接至力傳遞體(14)，以實現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)；并且-其中，靜止外部件G8)還包括內(nèi)側(cè)連接體(52)，其連接至軸部(8)，以使其被以防止旋轉(zhuǎn)的方式固定。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的管塞O'，2")，其特征在于，驅(qū)動裝置(6‘，6")包括可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件(46)和靜止外部件(48'，48")；-其中，可旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件G6)被連接至力傳遞體(14)，以實現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)；并且-其中，用于以防止旋轉(zhuǎn)的方式固定軸部(8'，8")的靜止外部件，48")通過圍繞力傳遞體(14)布置的外側(cè)連接體(6 被連接至第一擠壓體OO')。
12.根據(jù)權(quán)利要求9、10或11所述的管塞0，2'，2")，其特征在于，驅(qū)動裝置包括電馬達(6，6'，6〃)、液壓馬達和氣動馬達之一。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的管塞O")，其特征在于，軸部(8")被提供有從中穿通的流通型開口(64)。
14.一種將管塞固定在管子中的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟-采用根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的管塞0，2'，2")；-將管塞W，2")插入至管子中的固定點；和-相對于軸部(8，8'，8")轉(zhuǎn)動力傳遞體(14)，直至所述錨固體04)和密封體08) 被抵靠著管子的壁固定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，為了對管子(4)進行壓力測試，所述方法包括下述步驟在與管塞0，2'，2")固定點相隔一段距離的點將管子⑷壓力隔離， 從而位于這兩個點之間的管段準(zhǔn)備經(jīng)受壓力測試。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法還包括下述步驟-采用下述管塞O")，其具有軸部(8")，所述軸部提供有從中穿通的流通型開口 (64)；和-引導(dǎo)壓力測試介質(zhì)流經(jīng)軸部(8")中的開口(64)，以對所述管段進行壓力測試。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，為了在管子中建立壓力屏障，所述方法包括下述步驟將管塞W )插入至管子中的固定點。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，為了將一器具錨固在管子中，所述方法包括下述步驟-將所述器具連接至管塞0，2'，2")；和-將管塞W，2")插入至管子中的固定點。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，采用下述管塞(T’)，其具有軸部 (8")，所述軸部提供有從中穿通的流通型開口(64)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，為了減小管子的流動橫截面面積， 所述方法包括下述步驟-采用下述管塞O")，其具有軸部(8")，所述軸部提供有從中穿通的流通型開口 (64)；和-將管塞(T )插入至管子中的固定點。
全文摘要
一種管塞(2，2′，2″)包括軸部(8，8′，8″)；通過螺紋連接部(16)以可旋轉(zhuǎn)和軸向可移動的方式圍繞軸部(8，8′，8″)布置的力傳遞體(14)；和止擋體(18)。力傳遞體(14)和止擋體(18)之間設(shè)有以軸向可移動方式圍繞軸部(8，8′，8″)且與力傳遞體(14)相鄰布置的第一擠壓體(20，20′)；以軸向可移動方式圍繞軸部(8，8′，8″)布置的錐形支撐體(22)；位于支撐體(22)外側(cè)的至少一個可移動錨固體(24)；以軸向可移動方式圍繞軸部(8，8′，8″)布置的第二擠壓體(26)；和圍繞軸部(8，8′，8″)布置的至少一個彈性密封體(28)；軸部(8，8′，8″)和第一擠壓體(20，20′)彼此直接接觸，并且軸部(8，8′，8″)和第一擠壓體(20，20′)通過互補型連接元件(30′，30″)被以不可彼此相對旋轉(zhuǎn)的方式連接。這防止了擠壓體(20，20′)的轉(zhuǎn)動，從而最佳地傳遞和控制用于管塞(2，2′，2″)的啟動力。
文檔編號F16L55/136GK102317672SQ201080007354
公開日2012年1月11日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者E·霍爾斯塔德 申請人:E·霍爾斯塔德