CN103261770A - 法兰管道联接器 - Google Patents

Abstract

用于夹紧法兰接头的器具和方法，为横过法兰而应用的夹持器的形式，具有应用到法兰的沿周向分离的部分的第一和第二夹紧装置，第一和第二夹紧装置中的每个具有足部以接合法兰的外端面，以及力驱动器，例如，为张紧螺母和螺栓组件的形式，适应于从法兰连接部的相对侧将法兰按压到一起。典型地，法兰连接部是螺栓连接部，其中螺栓或者螺柱等穿过法兰，以及典型地，器具上的足部适应于接合每个法兰在螺栓之间的外端面，以允许将力传递到法兰而不施加力给螺栓、或者螺母或者附接于其上的其他固定件。典型地，夹紧装置设置在法兰的周边上的间隔开的位置处，并且张紧带典型地围绕每个夹紧装置的头部装配并且张紧，以保持夹紧装置在位并且允许夹紧力的精细调节。横过法兰连接部施加的夹紧力没有通过穿过法兰的已存在的螺栓施加，因为这些螺栓可能是结构上有害的，而是相反地通过本发明的夹紧装置施加。这样，可以证明应用到老旧失效的法兰连接部上的本发明的结构无害的螺柱和其他部件可用于更长的时间期间，以与法兰连接部和管线本身的预期的寿命一致或者超出其寿命，而不干扰已存在的螺栓。如果期望，这些螺栓可选地可以保留在位，因为它们不再施加任何力，或者可选地可以根据操作者的优先选择而移除。

Description

法兰管道联接器

本发明涉及用于夹紧接头的器具和方法。在本发明的特别的实施例中，接头是法兰接头，并且本发明的器具和方法涉及横过法兰来应用的夹持器（clamp）。典型地，被修理的法兰接头通过螺栓固定，所述螺栓穿过在接头的相对侧上的相对法兰，并且所述螺栓通常压缩在法兰的内端面之间的垫片或者其他密封件。在本发明的某些实施例中，该器具和方法允许法兰接头的夹紧而不用移除已存在的螺栓或者其他紧固件，以及不会干扰被压缩在内（面对）法兰端面之间的已存在的垫片。

法兰连接是众所周知的。法兰连接被使用以连接一定长度的管道。典型地，法兰在将被连接的每个管道段的每个端部处径向地延伸（即，垂直地远离管的轴线延伸），以使得在每个端部上的法兰相互平行。通常地，每个法兰具有孔，该孔轴向地（即，平行于管道的轴线）延伸穿过法兰以允许比如螺栓或者螺柱的固定件***穿过法兰，以使得法兰可以被压缩到一起以使管道的两个端部彼此密封。典型地，弹性垫片密封件被压缩在法兰的相对端面之间，并且常常可以被保持在法兰的一个或者两个端面中的环形凹槽中。

这是符合要求的连接管道端部的方法，并且来自于许多行业的许多英里的管线和流线被以这种方式连接。管线和它们的连接部当然会随时间退化，并且在法兰和垫片到达它们的使用寿命的终点之前比如上文中描述的法兰管线连接典型地会遭受螺栓失效。因此，在法兰管线连接上的补救工作常常涉及换掉已经被腐蚀的已存在的螺栓。通常，从法兰管道连接移除螺栓需要中断经过管道的流动，这在输油管线和其他高价值流体输送管线的情况下会具有显著不利的经济后果。因此，工业上已经采用各种“热螺栓连接”方法，其中单个螺栓或者螺柱被一次一个地移除和更换，同时管线保留有有效的流体导管，其中流体经过正在被修理的连接部。但是，这有时可能具有重大的挑战，因为一些螺栓可以容易地从法兰连接部取出并且相对快速地更换，然而其他的螺栓已经腐蚀的太严重从而难以旋出，从而需要从法兰连接部劈开或者切开。移除过度腐蚀的螺栓增加了所需的时间，并且也具有通过施加到螺栓上的较大的力以试图释放螺栓而导致干扰连接部的风险。

根据本发明，提供了用于支撑两个管道之间的法兰连接部的法兰夹紧器具，所述夹紧器具包括：

适于应用到法兰的沿周向间隔的部分的第一和第二夹紧装置，

第一夹紧装置和第二夹紧装置中的每个均具有：

-适于接合法兰的外端面的足部，以及

-适于从法兰连接部的相对侧将法兰按压在一起的力驱动器装置。

本发明也提供了支撑两个管道之间的法兰连接部的方法，该方法包括：

横过法兰连接部、在法兰的沿周向间隔开的部分处夹紧第一和第二夹紧装置，

将每个法兰的外端面与第一和第二夹紧装置中的每个上的足部接合，

以及驱动第一和第二夹紧装置以从法兰连接部的相对侧将法兰按压在一起。

典型地，第一和第二夹紧装置的每个均具有支承足部的腿部（legportion）。足部可以是腿部的分离部分或者腿部的整体部分。足部可以从腿部延伸。

典型地，管道具有轴线并且法兰相对于管道的轴线垂直地延伸，管道的轴线典型地与连接部的轴线对准。典型地，夹紧装置横过法兰应用，其中每个夹紧装置的一部分（例如，足部）推挤在相对法兰上并且将它们推压到一起。

力驱动器装置可以是张紧装置，比如被驱动穿过承座的螺纹固定件。可选地，承座可以是有螺纹的，或者可以使用螺母或者其他配合固定件以抵着螺纹固定件起作用。替换地或者额外地，可以使用液压缸，并且可以使用驱动器装置以将法兰拉动或者推动到一起。

典型地，腿部具有轴环，该轴环具有平行于连接部的轴线轴向地延伸的孔，并且典型地，所述孔相对于连接部的轴线径向地间隔开，从而允许轴环接收和保持比如螺栓或者螺柱或者类似物的固定件。典型地，螺母在法兰连接的另一侧上螺纹连接到螺栓或者螺柱上，并且螺母在螺柱或者螺栓上的螺纹作用典型地提供了将两个法兰按压在一起的轴向力。典型地，轴环的孔与连接部的轴线径向地间隔开，以使得螺栓或者螺柱在法兰的外侧经过，而不接合法兰。轴环可以是腿部的整体部分或者可以是分离的部分。

典型地，腿部包括杠杆。典型地，腿部具有支点部分以抵着管道接合，使得腿部绕支点部分的枢转运动将轴向力施加到足部，从而压缩法兰连接部。支点部分可以可选地在足部上包括跟部（heel），所述跟部在足部的最靠近连接部的轴线的端部处。

典型地，腿部远离法兰轴向地延伸并且可选地具有头部，该头部具有从头部径向地向外延伸的唇部。所述头部典型地位于腿部的一个端部处，并且典型地足部位于腿部的相对端部处。典型地，头部与法兰轴向地间隔开，可选地在总体上平行于管道连接部的轴线的方向上。

典型地，足部、支点部分和头部以不同的间距远离连接部的轴线径向地间隔开，并且在一个实施例中，腿部可以采用总体上狗腿或者总体“S”或者“Z”的形式。典型地，足部在法兰上的与管道的壁径向地间隔开的位置处接合法兰。支点部分典型地朝向连接部的轴线径向地向内延伸以抵压管道。

在某些实施例中，头部典型地与管道的壁径向地间隔开，可选地允许腿部朝向管道的壁径向地向内按压，以使腿部绕支点枢转并且将足部轴向地按压到法兰上。典型地，头部通过围绕头部缠绕的带朝向连接部的轴线径向地向内按压，所述带被张紧以朝向连接部的轴线径向地向内拉动头部。唇部典型地从头部径向地向外延伸以将所述带保持在头部上。

典型地，法兰连接部是螺栓连接部，其中螺栓或者螺柱等穿过法兰，并且典型地，足部适应于接合每个法兰在螺栓之间的外端面。典型地，足部允许力到法兰的传递而不施加力到螺栓、或者螺母或者附接于其上的其他固定件。

典型地，所述带可以包括张紧器装置（例如，螺纹装置），以便当所述带在头部上就位时减小所述带的周长从而张紧该带。

在本发明的某些实施例中，力驱动器装置可以是张紧装置。可选地，力驱动器可以位于每个夹紧装置的两个夹紧本体之间。两个夹紧本体典型地沿着夹紧装置的轴线间隔开，并且力驱动器装置可以位于两个夹紧本体之间，所述力驱动器装置操作以将夹紧本体朝向彼此拉动或者推动。在某些实施例中，力驱动器装置相对于连接部和管道在轴向方向上张紧。典型地，力驱动器装置设置在夹紧装置上以平行于连接法兰的已存在的螺栓，并且典型地在与连接法兰的已存在的螺栓或者固定件相同的方向上施加力。典型地，该方向是相对于管道的轴向方向。

在某些实施例中，力驱动器可以位于所述装置的头部处，并且可选地可以仅仅包括张紧装置，该张紧装置围绕头部应用以使头部以及腿部作为杠杆运动以将力施加至法兰。可选地，夹紧本体可以枢转地连接以便在本体的杠杆臂运动以压缩法兰时在跟部之间夹住法兰。

在本发明的某些实施例中，提供超过两个的夹紧装置，典型地数量为偶数，但是在某些实施例中，可以提供大于两个的奇数数量的夹紧装置，并且典型地，夹紧装置围绕法兰的周边等间距地间隔开。围绕将被夹紧的法兰的周边以相等的间距间隔夹紧装置使法兰周围的压缩平衡。典型地，夹紧装置应用在穿过法兰的每个螺栓的任一侧上，并且典型地，应用在相邻螺栓之间的中央位置处。典型地，所述器具允许足部的抵靠法兰的外端面的位置被调节，可选地是在相邻螺栓之间的中点处的位置。

典型地，每个夹紧装置具有腿部、足部以及在夹紧装置的每个端部处的头部，并且在某些实施例中每个夹紧装置可以具有轴环。典型地，轴环的孔彼此对准，并且通过螺柱或者螺栓等连接。

典型地，夹紧装置与螺母或者应用到螺柱或者螺栓等上的其他固定件连接，以在夹紧装置横过法兰被应用之前把夹紧装置的上腿部和下腿部松散地连接在一起。在夹紧装置横过法兰被应用之后，螺母可以在螺柱的一个或者两个端部处张紧，以将夹紧装置的腿部移动到一起并且在连接部的每个侧上接合法兰的外端面。当夹紧装置以这样方式利用将轴环相互连接螺柱构成时，上腿部和下腿部典型地是彼此的镜像，并且上腿部和下腿部的足部和头部典型地是彼此径向地对准的，且典型地径向地设置在轴环的孔与头部部分之间。

当足部已经在连接部的每侧上抵着法兰、在相邻的螺栓之间定位时，并且螺柱上的螺母已经被张紧以便横过法兰连接部松散地将每个夹紧装置夹持就位时，这个过程被重复直到所需数量的夹紧装置已经横过法兰连接部被应用。典型地，尽可能多的夹紧装置将横过将被修理的法兰连接部而应用，因为这允许本发明的夹紧器具围绕法兰沿周向施加总体上均匀的夹紧力。可选地，在每个相邻的螺栓对之间应用一个夹紧装置将是足够的。

一旦所需数量的夹紧装置已经横过法兰连接部应用，则张紧带典型地围绕每个夹紧装置的头部装配并且被张紧，以保持夹紧装置就位并且还允许夹紧力的精细调节。在每个夹紧装置的头部的上表面上的唇部用来将张紧带在每个夹紧装置的头部上保持就位。可选地，张紧带可以包括比如平头螺钉或类似物的调节器螺钉，以在每个头部上施加独立的张紧力从而调节在法兰的每个部分处的张力。

横过法兰的主要张紧力典型地通过张紧螺柱、以及通过张紧带来阻止夹紧装置的头部远离管道的壁的运动而施加。通常，在螺柱中的张力增大同时测量穿过正在被修理的法兰的已存在的螺栓中的张力。在旁侧经过法兰的螺柱中的张力增加，直到在穿过法兰的螺栓中的张力接近零，在该时刻，螺柱正对法兰施加与之前由已存在的螺栓施加的张力相同的张力，因此所述螺栓施加的张力是多余的。通过在本发明的夹紧装置上经由螺柱施加与先前由穿过法兰的已存在的螺栓施加的张力相同的张力，根据本发明的补救方法避免了改变法兰的内端面上的内部状况，并且因此尽可能避免了干扰密封，从而减小了干涉的程度。横过法兰连接部施加的夹紧力因此逐渐地增大直到压缩法兰的力与干扰发生之前相同，但是不是通过已存在的螺栓施加，所述夹紧力通过本发明的夹紧装置施加。这样，可以证明应用到老旧失效的法兰连接部的本发明的结构上完整的螺柱和其他部件可以使用更长的时间期间，以与法兰连接部和管线本身的预期寿命一致或者超出该预期寿命，而不会干扰已存在的螺栓。如果期望的化，这些结构上完整的螺柱和其他部件可选地可以被保留在位，因为它们不再施加任何力，或者可选地可以根据操作者的优先选择而移除。

可选地，每个夹紧装置施加至法兰的力可以独立于附接到法兰的其他夹紧装置而调节。这可选地可以通过张紧轴向地在夹紧本体之间延伸的主螺栓或者螺柱而完成。可选地，张力可以在法兰连接部的每侧上独立地调节。可选地，在每个夹紧本体处施加的力可以独立于其他夹紧本体而调节。这可以通过对腿部施加不同的张力而完成。在允许所有夹紧装置一起张紧，和/或每个单独的夹紧装置独立于其他夹紧装置张紧（可选地在法兰连接部的相对侧上具有不同的张力），和/或每个单独夹紧本体独立于其他夹紧本体张紧的每个实施例中可以提供不同的调节装置。可以在单个夹紧装置中设置超过一个的调节装置，以独立于夹紧装置的不同部分施加不同的张力。

典型地，调节装置可以包括具有可通过扳手或者其他驱动器旋转的头部的螺纹螺栓或者螺柱，典型地允许在夹紧装置已经应用到法兰之后调节张力。

在某些实施例中，腿部可以包括枢转轴，该枢转轴包括连接腿部的两个部分的枢转销，其中该枢转销在垂直于管道的轴线的轴线上设定，并且允许所述腿部的在枢转轴的任一侧上的两个部分相对于彼此枢转地运动。可选地，螺纹调节器装置或者类似物可以横过腿部中的枢转轴连接，以便以期望的配置调节并可选地设定绕枢转轴的枢转角度。通过调整调节器螺钉上的螺纹，腿部的最远离法兰的远端可以远离和朝向管道的轴线升高或者降低，以便增大或者减小局部地施加到那个特定腿部的力。因此，施加到一个特定腿部的力可以比在所述布置中的其他腿部上的张力更多地增大或者减小，以增大或者减小在法兰上的特定周向位置处施加到法兰的局部压缩力。调节器螺钉可以在张紧带应用到腿部并且张紧之前或者之后被调节。

可选地，张紧装置可以设置在腿部之中或者之上。

在一些情况下，张紧装置作用在带上。在一个这种装置中，张紧装置包括承载在腿部的远端上的托架，并且托架可相对于管道的轴线径向地运动，以及具有穿过托架并穿过腿部的调节器螺钉，其中螺钉的从腿部径向地向外面向的头部允许螺钉被驱动，以垂直于所述轴线径向地朝向和远离管道移动托架。托架典型地带有狭槽或类似物以接收带，以便调节螺钉而径向地移动托架并且因此导致狭槽也径向地移动，从而朝向和远离管道表面移动带的路径，并且调节施加到那个特定腿部的张力以及因此调节由腿部上的足部施加到法兰的轴向力。

可选地，张紧装置包括楔装置，该楔装置在夹紧装置的其中两个部件之间被驱动以改变这两个部件的相对位置，并且因此增大或者减小它们之间的距离，从而调节夹紧装置中的张力。楔装置可选地可以通过调节器螺钉驱动，典型地被约束在夹紧本体的部分之中或者之上。可选地，楔装置可以在夹紧本体与螺栓的横过法兰连接部轴向地连接两个夹紧本体的部分之间垂直地被驱动，并且可选地，可以被约束在轴环处。可选地，楔装置可以在夹紧本体与张紧装置上的在腿部的远端处的调节器螺钉之间垂直地被驱动，并且用于驱动楔装置的调节器螺钉可选地可以被约束在腿部上，并靠近用于张紧所述带的调节器螺钉或者其他张紧装置。

可选地，楔装置可以通过容纳在由超过一个部件构成的孔内的调节器螺钉驱动。容纳调节器螺钉的孔可选地可以是仅仅部分地设有螺纹，例如仅仅在一侧上设螺纹，并且螺纹可选地可以在所述部件的仅仅一个上形成。在一个实施例中，孔可选地可以包括在轴环和楔装置的面向壁上的匹配凹部对。在轴环的壁上的凹部可以带螺纹，并且可选地，在楔装置的壁上的凹部可以是平坦的。典型地，在楔装置的壁上的凹部可以具有延伸进入孔中的径向突出部，该径向突出部将被螺钉调节器的一部分（例如，螺钉调节器的端部）驱动，从而螺钉调节器在孔中的轴向运动沿着孔驱动所述突出部。由于在楔装置上的孔的一半是平坦且无螺纹的，因此螺钉调节器在楔装置中的凹部的无螺纹的壁上滑动，并且沿着孔的轴线移动楔装置。

不同的张紧装置和它们的调节器可选地可以被组合在单个实施例中，使得一个实施例可以具有多个不同的张紧选择。

可选地，所述器具可以包括用以控制被力驱动器装置施加的力的机构，例如，控制横过法兰连接部连接夹紧本体的轴向螺栓中的张力。这些可选地可以设有指示和/或控制施加至螺栓的张力的张力测量、控制和/或指示装置。

可选地，该机构可以以可读刻度指示张力，但是在一些更简单的实施例中，期望的张力可以在张紧螺栓之前预设，并且螺栓然后通常可以张紧直至没有任何张力读数的那个水平，直到达到预设的张力。适合的张力控制器在US4,636,120和US5,226,765中描述，其内容通过引证方式结合于此，但是其他的张力计量器和指示器可以作为替代而使用。

附图说明

本发明的实施例现在将以实例的方式参考附图描述，附图中：

图1显示了通过接近其使用寿命的终点的螺栓固定的法兰连接部；

图2显示了在图1中所示的法兰连接部周围应用的根据一个实施例的夹紧器具的侧视图；

图3显示了图2的实施例的平面图；

图4显示了图2的实施例的立体视图，其中为了清楚而移除管道壁；

图5显示了穿过图2的实施例的截面图；

图6显示了在图2的实施例中使用的夹紧装置；

图7显示了用在本发明中的夹紧装置的进一步的实施例；

图8、图9和图10分别显示了适于用在本发明的夹紧器具中的夹紧装置的替换设计的立体图；

图11和图12分别显示了在未张紧配置中的夹紧装置的替换设计的立体侧视图和截面视图；以及

图13和图14分别显示了在张紧配置中的图11和图12的夹紧装置的立体侧视图和截面视图。

具体实施方式

现在参考附图，图1显示了具有法兰连接部的管线P，该法兰连接部包括通过穿过在法兰F中的轴孔的螺栓B相互连接的一对法兰F，以使得螺栓B平行于管道P的轴线但是与管道P的轴线径向地间隔。螺栓B典型地在法兰的周边周围以相等距离设置，以便使所述螺栓施加的夹紧压力均衡。法兰F具有外端面和内端面，外端面通过螺母接合，内端面典型地可以具有用于保持适于密封该连接部的垫片的凹槽。

当螺栓B已经腐蚀到需要更换它们的程度时，显示在图2中的夹紧装置通过下列方法围绕法兰F来应用。

夹紧装置10包括多个独立夹紧装置，这些夹紧装置为显示在图6中的夹紧构件15的形式。每个夹紧构件15包括上夹紧本体16a和下夹紧本体16b，所述夹紧本体典型地是彼此的镜像并且典型地通过螺纹轴或者螺柱17相互连接。螺柱17穿过在每个本体16上的轴环部18中的孔。在轴环18上的孔对准，使得夹紧构件绕螺柱17的中央点对称。轴环18焊接到腿部20。腿部20径向地远离螺柱17的轴线延伸，典型地以扩散的角度延伸，以使得腿部形成总体上“S”的形状。腿部20的内端部典型地具有足部21，该足部焊接到轴环18和腿部20的相对内端面上。典型地，腿部20的外扩散端部具有头部24，所述头部与螺柱17径向地且轴向地间隔开。典型地，螺柱17和头部24之间的距离大于螺柱17和足部21之间的距离。螺柱17的轴向地延伸超出轴环18的端部被螺母17n覆盖，以便当螺母17n被拧紧时将夹紧本体16朝向彼此驱动。

在每个夹紧本体16上的头部24具有内端面和外端面。外端面具有轨道25，并且内端面具有衬垫26，其功能将被在下文中描述。

夹紧装置10被如下文一样围绕法兰F组装。最初，夹紧构件典型地在相邻螺栓B之间等间距地设置，如总体上显示在图3中的一样。每个夹紧本体16的足部21具有变窄了的内跟部，所述内跟部在法兰上径向地向内设置，最靠近管道P的壁。如在图5中最好地显示的一样，足部21的跟部的变窄的内端部典型地可以穿进延伸穿过法兰的螺栓B之间的狭窄空间，并且不会与螺栓B或者在它们的端部上的螺母相干涉。一旦每个足部21的跟部设置在法兰F上的相邻螺栓B之间的大约中点处，则螺柱17上的螺母17n就被调节以组装和保持横过法兰连接部的夹紧构件15。对另外的夹紧构件15重复这个过程直到每个邻近的螺栓对具有设置在它们之间的夹紧构件15，如显示在图2、图3和图4中的那样。注意在本发明的一些实施例中，对于每个螺栓B而言并不需要如图中所示的那样在侧面具有一对夹紧构件15，但是这个布置使被夹紧的表面面积最大，并且使围绕法兰施加的夹紧力均衡。当夹紧本体15已经横过法兰被应用并且被松散地张紧以便保持就位时，每个夹紧本体16的头部通过将张紧带30应用到头部24的外表面上的轨道25而确保相对于管道P的壁的运动。在法兰连接部的任一侧上将张紧力到张紧带30将位于头部24的内表面上的衬垫26朝向管道P的外壁推压。在这个阶段，夹紧构件典型地固定在位并且可以张紧。在夹紧构件15的最终张紧之前，法兰上的周向位置可以被调节以使围绕法兰施加的力均衡。一旦正确地定位，每个柱17就可以通过拧紧螺母17n而张紧，以轴向地朝向彼此拉动夹紧本体16从而将法兰F压缩在一起。

在横过夹紧构件15施加张力的同时，随着张力通过夹紧构件15增加直到已存在的螺栓B中的张力接近零，典型地，在已存在的螺栓B中的张力可以通过已知的张力测量装置来测量并且被监控。此时，当确定已存在的螺栓B不再保持任何横过法兰F的轴向负载时，螺柱17保持在该张力处以避免改变在那个特定螺栓处横过法兰施加的局部力。这个过程围绕法兰重复，结果是在应用夹紧器具之前和之后法兰经受的负载通常与干涉发生之前负载的相同，并且在法兰F的内端面处的密封件的内部状况不会被补救操作干扰。

一旦横过法兰F的轴向负载完全地传递到本发明的夹紧器具，已存在的螺栓B可以被移除，或者替换地可以根据操作者的优先选择而保留在位，但是重要地，由于这些螺栓不承受任何横过法兰连接部的负载，因此这些螺栓由于腐蚀或者其他因素导致的进一步的退化和随后的失效将基本上不会对连接部的完整性产生影响。

在本发明的一些被修改了的实施例中，施加到每个夹紧装置15上的单独的张力可以通过在头部24和张紧带30之间提供调节装置而改变。在一个这种实施例中，可以在径向地延伸穿过张紧带的螺纹孔中设置平头螺钉。在某些实施例中，在头部24的内端面上的板26不需要被完全地按压抵靠管线P的外壁，但是这在其他的实施例中是保留的选择。在这种实施例中，延伸穿过张紧带中的螺纹孔的平头螺钉可以相对于它的相邻螺钉将头部24径向地向内地按压在其中一个夹紧装置15上，从而通过由头部24、足部21和轴环18的相对位置产生的杠杆臂施加额外的张力。

现在参考图7，相同的管线P和具有法兰F和螺栓B的法兰连接部通过本发明的替换实施例进行修理。在这个实施例中，与相对于第一实施例描述的那些部件类似的部件具有以“1”开始的相似的参考标号。在夹紧装置的第二实施例中，类似地具有多个独立夹紧装置，这些夹紧装置为图7中示出的夹紧构件115的形式。每个夹紧构件115包括上夹紧本体和下夹紧本体116a、116b，所述夹紧本体典型地是彼此的镜像并且通过枢转轴117相互连接，夹紧本体116可以绕该枢转轴枢转。夹紧构件115绕轴117的中央点对称。腿部120以总体上“S”的形状延伸。每个腿部120的内端部典型地具有足部121，该足部可选地形成为腿部120的相对内端面的整体部分。典型地，腿部120的外扩散端部具有头部124，该头部与轴117径向地和轴向地间隔开。因为腿部120充当杠杆，所以夹紧本体116绕轴117的枢转运动导致足部121朝向和远离彼此轴向地运动。

在每个夹紧本体116上的头部124具有内端面和外端面。外端面具有轨道125，并且内端面可选地具有衬垫126，与第一实施例类似。

第二实施例的夹紧装置如下述那样围绕法兰F组装。最初，夹紧构件116典型地如先前描述的一样在相邻螺栓B之间等间距地设置。每个夹紧本体116的足部121可选地具有变窄的内跟部，所述内跟部径向地向内地设置在法兰上，且最靠近管道P的壁，并且所述内跟部被调节为在法兰F上的相邻螺栓B之间的中点处按压在法兰F上。当夹紧本体115已经在螺栓B的每个或者一些之间横过法兰被应用并且被宽松地夹持以便保持就位时，每个夹紧本体116的头部如先前描述的一样通过将张紧带30应用至头部124的外表面上的轨道125而确保相对于管道P的壁的运动。在法兰连接部的一或者两侧上对张紧带30施加张紧力会将位于头部124的内表面上的衬垫126朝向管道P的外壁推压。这会让夹紧本体116围绕轴117枢转，从而夹紧在足部121之间的法兰F，所述足部轴向地朝向彼此运动从而将法兰压缩到一起。在这个阶段，所述夹紧构件典型地固定在将法兰朝向彼此推压的位置。在夹紧构件115的最终张紧之前，法兰F上的周向位置可以调节以使围绕法兰施加的力均衡。一旦正确地定位，张紧带就可以张紧以便将每个夹紧本体116上的足部121朝向彼此枢转，从而将法兰F压缩在一起。

当横过夹紧构件115施加张力的同时，在张力通过夹紧构件15增加直到已存在的螺栓B中的张力接近零时，典型地，在已存在的螺栓B中的张力可以通过已知的张力测量装置测量并且被监控。此时，当确定已存在的螺栓B不再保持任何横过法兰F的轴向负载时，夹紧本体115就维持在该张力处。在每个单独夹紧本体处的横过法兰F的局部轴向力可以如先前描述的一样通过平头螺钉调节，以改变由每个单独夹紧本体115施加的杠杆力。这避免了改变在每个特定螺栓处横过法兰施加的局部力。这个过程围绕法兰重复，结果是在应用夹紧装置之前和之后法兰经受的负载总体上与干涉发生之前的负载相同，并且在法兰F的内端面处的密封件的内部状况不会被补救操作干扰。

一旦横过法兰F的轴向负载完全地传递到本发明的夹紧设备，已存在的螺栓B可以移除，或者替换地可以根据操作者的优先选择保留在位，但是重要地，由于这些螺栓不承受任何横过法兰连接部的负载，因此由于腐蚀或者其他因素导致的这些螺栓的进一步退化和随后的失效将基本上不会对连接部的完整性产生影响。

在某些实施例中，头部124的内端面上的板126不需要完全地按压抵靠管线P的外壁，但是这在其他的实施例中是保留的选择。在一些实施例中板126是可选的。

在不偏离本发明的范围的情况下，可以包括修改和改进。

在某些实施例中，腿部、轴环和足部可以最初由分离的零件形成并且被焊接或者以其他方式连接到一起。替换地，夹紧装置15可以可选地形成为一体式的单一铸件。典型地，本设备的部件由抗腐蚀材料形成，比如高强度钢（tensile steel），典型地为与某些抗腐蚀元素形成合金的高强度钢。

替换的夹紧本体显示在图8-图14中，这些替换的夹紧本体可以单独地或者相互组合地与在这里描述的本发明的任何实施例一起使用。在图8-图14的修改的夹紧本体中，每个夹紧装置典型地可以独立于附接到法兰的其他夹紧装置张紧。

可选地，张紧装置可以设置在腿部之中或者之上。在一个这种实例中，如在图8中所示，与相对于第一实施例描述的那些部件类似的部件具有以“2”开始的相似的参考标号。在夹紧装置的这个实施例中，具有多个独立夹紧装置，这些夹紧装置为夹紧构件215的形式，所述夹紧构件包括通过延伸穿过轴环218的螺柱217相互连接的上夹紧本体和下夹紧本体216a、216b，这与第一实施例一样。每个夹紧本体216的内端部典型地具有足部221，并且本体216的外扩散端部具有头部224。枢转销214连接本体216的内部分和外部分。夹紧本体216的内部分和外部分绕枢转销214的枢转运动导致头部224相对于管道的轴线径向地运动。在每个夹紧本体216上的头部224具有轨道225，与第一实施例类似。

螺钉调节器222横穿夹紧本体的内部分和外部分之间的枢转接头而连接。螺钉调节器可以操作以使夹紧本体的内部分和外部分相对于彼此绕枢转接头枢转地运动。

这个实施例的夹紧设备如先前描述的一样围绕法兰F组装。在法兰连接部的一或者两侧上对张紧带施加张紧力将朝向管道P的外壁推压头部224，从而夹紧足部221之间的法兰F，所述足部朝向彼此轴向地运动从而将法兰压缩到一起。张力可以通过螺钉调节器在每个夹紧本体上进行调节（独立地在法兰连接部的每个侧上并且独立于其他夹紧本体）。典型地，螺钉调节器具有可以被扳手或者其他驱动器转动的暴露头部，典型地允许在夹紧装置已经应用至法兰之后进行张力调节。通过调整调节器螺钉上的螺纹，腿部的距法兰最远的远端可以远离和朝向管道的轴线升高或者降低，以便增大或者减小通过作用在头部上的张紧带局部地施加到那个特定腿部的张力。因此，施加到一个特定腿部的张力可以比在该布置中的其他相邻的或者远离的腿部上的张力增加或者减小地更多，以增大或者减小在法兰上的特定周向位置处施加到法兰的局部压缩力。调节器螺钉可以在张紧带应用到腿部并且被张紧之前或者之后被调节。

在一些情况下，张紧装置作用在带上。在一个这种实例中，如在图9中示出的，与相对于第一实施例描述的那些部件类似的部件具有以“3”开始的相似的参考标号。在夹紧装置的这个实施例中，具有多个独立夹紧装置，所述夹紧装置为夹紧构件315的形式，所述夹紧构件包括通过延伸穿过轴环318的螺柱317相互连接的上夹紧本体和下夹紧本体316a、316b，这与第一实施例一样。每个夹紧本体316的内端部典型地具有足部321，并且本体316的外扩散端部具有头部324。夹紧本体316以与第一实施例类似的方式围绕足部321枢转，使得头部324相对于管道的轴线径向地运动并且使得足部321轴向地按压在法兰的外表面上。

在每个夹紧本体316上的头部324具有托架325，所述托架具有用以接收张紧带30的狭槽。托架325可以在头部324内在图9中的箭头的方向上相对于管道的轴线径向地运动，以调节在穿过托架325中的狭槽的带上的张力。托架325利用穿过头部324并且进入托架中的调节器螺钉323径向地运动，其中所述托架可选地被约束。拧转调节螺钉使托架径向地运动以改变张紧带30的路线并且从而调节在夹紧本体316上的张力，典型地，该夹紧本体独立于其他夹紧本体，并且典型地在法兰的仅仅一侧上。

这个实施例的夹紧器具如先前描述的一样围绕法兰F组装。在法兰连接部的一侧或者两侧上将张紧力施加到张紧带30会将头部324朝向管道P的外壁推压，从而夹紧在足部321之间的法兰F，所述足部朝向彼此轴向地运动从而将法兰压缩到一起。张力可以通过螺钉调节器323在每个夹紧本体上进行调节（可选地独立地在法兰连接部的每个侧上并且独立于其他夹紧本体）。典型地，螺钉调节器323具有可以通过扳手或者其他驱动器转动的暴露的头部，典型地，允许在夹紧装置已经被应用至法兰之后对张力进行调节。因此，施加到一个特定夹紧本体的张力可以比在该布置中的其他相邻的或者远离的腿部上的张力增加或者减小地更多，以便增大或者减小在法兰上的特定周向位置处施加至法兰的局部压缩力。调节器螺钉可以在张紧带应用到腿部并且张紧之前或者之后被调节。

在一些情况下，张紧装置可选地可以包括楔装置，该楔装置在夹紧装置的其中两个部件之间被驱动以改变两个部件的相对位置，并且因此增大或者减小这两个部件之间的距离，从而调节夹紧装置中的张力。图10显示了一个这种实施例，并且与相对于第一实施例描述的那些部件类似的部件具有以“4”开始的相似的参考标号。在夹紧装置的这个实施例中，具有多个独立夹紧装置，所述夹紧装置为夹紧构件415的形式，所述夹紧构件包括通过延伸穿过轴环418的螺柱417相互连接的上夹紧本体和下夹紧本体416a、416b，这与第一实施例一样。每个夹紧本体416的内端部典型地具有足部421，并且本体416的外扩散端部具有头部424。夹紧本体416以与第一实施例类似的方式绕足部421枢转，使得头部424相对于管道的轴线径向地运动并且使得足部421轴向地按压在法兰的外表面上。

每个夹紧本体416上的头部424均具有用以接收张紧带的狭槽425。

轴环418每个均典型地具有总体上马蹄铁形状的楔装置440，所述楔装置440具有带有自由端的臂，所述自由端从薄的圆形点到连接所述臂的较厚的轭部稳定地（可选地线性地）逐渐变细，所述臂典型地保持约束螺钉调节器423的螺纹端，使得螺钉调节器423可以在轭部内旋转，但是当螺钉在轭部中旋转时所述轭部停留在螺钉调节器423的端部上。螺钉调节器423通过安装臂441将轭部连接到轴环，所述安装臂具有径向延伸螺纹孔以接收螺钉调节器423。螺钉调节器423在安装臂的孔中的旋转平行于安装臂441中的孔的轴线、径向地驱动在螺钉调节器的端部上的楔装置440。楔装置440典型地设定在在轴环418和螺柱417的头部之间的位置，其中螺柱417在楔装置440的臂之间延伸。通过驱动螺钉调节器而朝向管道的轴线径向地驱动楔会增加轴环418和螺柱417上的头部之间的间隔，从而增加螺柱417中的张力。相反地，径向地收回楔装置440减小了张力。因此，螺柱417中的张力可以在夹紧装置415装配到管道之前或者之后通过调节螺钉调节器423来控制。拧转调节螺钉423会独立于其他夹紧本体来调节螺柱上的张力。

螺钉调节器423典型地具有可以通过扳手或者其他驱动器转动的暴露的头部，典型地允许在夹紧装置已经应用到法兰之后调节张力。

以类似的方式，在不同的实施例中，楔装置可选地可以在其他部件之间被驱动，例如，所述楔装置可以用在不同的调节器螺钉上，比如在图8和图9中描述的那些。因此，不同的张紧装置中的任何一个或者多个以及它们的调节器可选地可以结合在单一实施例中，使得一个实施例可以具有多个不同的张紧选择。

在图11-图14的实施例中，楔装置在夹紧装置的轴环和螺柱上的螺母之间被驱动以改变两个部件的相对位置，并且增大或者减小这两个部件之间的距离，从而调节夹紧装置中的张力。图11-图14都显示了单个的实施例，并且与相对于第一实施例描述的那些部件类似的部件具有以“5”开始的相似的参考标号。在夹紧装置的这个实施例中，具有多个独立夹紧装置，所述夹紧装置为夹紧构件515的形式，所述夹紧构件包括通过延伸穿过轴环518的螺柱517相互连接的上夹紧本体和下夹紧本体516a、516b，这与先前的实施例一样。每个夹紧本体516的内端部典型地具有足部521，并且本体516的外扩散端部具有头部524。夹紧本体516以与第一实施例类似的方式绕足部521枢转，使得头部524相对于管道的轴线径向地运动并且使得足部521轴向地按压在法兰的外表面上。

每个夹紧本体516上的头部524具有用以接收张紧带的狭槽525。

轴环518每个均典型地具有椭圆形轴环形式的楔装置540，所述椭圆形轴环具有用于接收螺柱517的椭圆形孔，并且具有靠近椭圆的顶部的外部厚端部以及靠近椭圆形孔的底部并且邻近轴环518的内部分的狭窄内端部。所述楔装置通过调节器螺钉523沿着轴环的倾斜外端面518f运动。在图11-图14的实施例中，调节器螺钉523容纳在由超过一个的部件构成的孔内。在这个实施例中，容纳调节器螺钉523的孔可选地仅仅部分有螺纹，仅仅一侧有螺纹，并且所述螺纹可选地形成在部件中的仅仅一个上。在这个实施例中，所述孔包括在轴环518和楔装置540的相对倾斜壁上的匹配凹部对。在轴环518的倾斜外壁518f上的凹部可选地可以带有螺纹，并且可选地在楔装置540的相对内壁上的凹部可以是平坦的。典型地，在楔装置540的壁上的凹部可以具有径向突出部541，所述径向突出部在所述孔的下端部处延伸进入所述孔中，以便被螺钉调节器523的一部分（例如，螺钉调节器的端部）驱动，从而螺钉调节器523在所述孔中的轴向运动沿着所述孔、相对于轴环518轴向地驱动突出部541。由于在楔装置540的内端面上的凹部是平坦的并且没有螺纹，因此螺钉调节器523在楔装置540的内壁中的无螺纹的凹部上滑动，并且沿着孔的轴线、沿着轴环518的倾斜外端面来驱动楔装置540。当楔装置540沿倾斜端面向下运动时，螺柱517保留在楔装置540的椭圆形孔内并且从孔的外端部移动到内端部。由于轴环518和楔装置540的倾斜端面，驱动螺钉调节器523以使楔装置540沿轴环528的外倾斜端面518f向下运动会使楔装置540的外端面540f平行于螺柱517的轴线运动，从而增大螺柱517上的螺母517n之间的距离并且张紧螺柱517。

图11和图12显示了在非张紧配置中的夹紧装置515，其中楔装置540在外部位置中，并且螺柱517在椭圆形孔542的内端部处。图13和图14显示了在张紧配置中的夹紧装置515，其中楔装置540已经沿着轴环的倾斜外端面518f向下运动以安置在内部位置中，且更靠近法兰，并且螺柱517在椭圆形孔542的外端部处。沿倾斜端面518f的向下运动使移动的楔装置540具有径向的和轴向分量，因此每个楔装置的外端面540f已经推动螺母517更加远离彼此以便张紧螺柱。

拧转调节螺钉523因此独立于其他夹紧本体来调节在螺柱上的张力。张力可以通过螺钉523施加或者解除。

螺钉调节器523典型地具有可以通过扳手或者其他驱动器转动的暴露的头部，典型地允许在夹紧装置已经应用到法兰之后来调节张力。

以类似的方式，在不同的实施例中，楔装置540可选地可以在其他的部件之间被驱动，例如，所述楔装置可以使用在不同的调节器螺钉上，比如在先前的实施例中描述的那些。因此，不同的张紧装置中的任何一个或者多个以及它们的调节器可选地可以结合在单个实施例中，使得一个实施例可以具有多个不同的张紧选择。

可选地，任何先前描述的实施例都可以包括用以控制在任一螺栓中的和/或在任一调节螺钉中的张力的机构，例如，用以控制在横过法兰连接夹紧本体的轴向螺栓17中的张力。适合的张力控制器在US4,636,120和US5,226,765中描述，其内容通过引证方式结合于此，但是其他的张力计量器和指示器可以作为替代而使用。典型地，螺栓17被预加负荷到适于法兰的期望张力，然后张紧在适当位直到控制器开动（trip）指示器以对操作者指示螺栓17已经达到需要的张力。典型地，计量器可以以其应变调节器在外表面上的配置合并在螺柱17内，使得在所述器具已经在法兰上放置在位之后，预加载的张力可以被检查和/或调节，例如，在5年一次的检查中检查和/或调节。可选地，螺柱17中的张力可以额外地或者替换地通过转矩扳手或类似物测量。

可以在单个夹紧装置上设置超过一个的张紧装置，以独立于夹紧装置的不同部分施加不同的张力。

Claims (28)

1.法兰夹紧器具，所述法兰夹紧器具用于支撑两个管道之间的法兰连接部，所述连接部具有轴线，并且所述管道具有从每个管道远离所述轴线径向地延伸的相应法兰，所述夹紧器具包括：适于应用至所述法兰的沿周向间隔的部分的至少第一夹紧装置和第二夹紧装置，所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置中的每个均具有腿部和适于与法兰的外端面接合的足部、以及适于从所述法兰连接部的相对侧将所述法兰按压在一起的力驱动器装置。

2.根据权利要求1所述的器具，具有所述足部与所述力驱动器装置之间的狗腿状部。

3.根据任一前述权利要求所述的器具，其中，所述夹紧装置横过所述法兰应用，其中每个夹紧装置的一个部分抵压在相应的相对法兰上并且在平行于所述法兰连接部的所述轴线的方向上将所述法兰推压到一起。

4.根据任一前述权利要求所述的器具，其中，所述力驱动器装置包括螺钉式螺纹装置。

5.根据任一前述权利要求所述的器具，其中，所述力驱动器装置包括液压装置。

6.根据任一前述权利要求所述的器具，其中，所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置的所述腿部支承所述足部，其中每个足部适于与所述法兰的外端面接合并且所述力驱动器装置适于与每个腿部接合，并且其中，所述力驱动器装置将所述腿部径向地移动为更靠近所述管道以便将压缩力施加至所述法兰。

7.根据权利要求6所述的器具，其中，每个足部适于在相对于所述连接部的所述轴线的第一径向位置处与所述法兰的外端面接合，并且所述力驱动器装置适于在相对于所述管道的第二径向位置处与每个腿部接合，并且其中，所述第一径向位置比所述第二径向位置在径向上更靠近所述连接部的所述轴线。

8.根据任一前述权利要求所述的器具，每个夹紧装置具有轴环，所述轴环具有平行于所述连接部的所述轴线延伸的孔，所述轴环与所述连接部的所述轴线径向地间隔开，其中所述轴环的所述孔配置为接收和保持螺纹固定件，所述螺纹固定件将所述法兰之间的所述连接部的一侧上的轴环与所述连接部的另一侧上的轴环相连接，所述轴环的每一个中的所述孔的轴线在使所述法兰不接触的径向间距处彼此对准，并且其中，所述固定件在所述轴环之间的螺纹作用提供了轴向力以将两个所述法兰推压到一起。

9.根据任一前述权利要求所述的器具，其中，每个腿部包括杠杆装置，所述杠杆装置适于响应所述杠杆的枢转运动而将轴向力施加至所述足部。

10.根据任一前述权利要求所述的器具，其中，每个腿部具有自由端，所述自由端平行于所述连接部的所述轴线轴向地远离所述法兰延伸，并且其中，每个腿部的自由端、所述足部、以及所述力驱动器装置以不同的间隔远离所述连接部的所述轴线径向地间隔。

11.根据权利要求10所述的器具，其中，所述腿部的自由端远离所述管道的壁径向地间隔，从而允许所述腿部朝向所述管道的壁被径向向内地按压，以便枢转所述腿部并且将所述足部轴向地压迫抵靠所述法兰。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的器具，其中，所述腿部的自由端通过与所述腿部的自由端上的头部接合的带而朝向所述连接部的所述轴线被径向向内地按压。

13.根据任一前述权利要求所述的器具，具有用以调节由所述足部施加至所述法兰的力的调节机构。

14.根据权利要求13所述的器具，其中，所述调节机构配置为，独立于由其他夹紧装置施加的力来调节由一个夹紧装置的足部施加至所述法兰的力。

15.根据权利要求13或14所述的器具，其中，所述调节装置结合在所述腿部中。

16.根据引用权利要求12时的权利要求13至15中任一项所述的器具，包括调节装置，所述调节装置设置为作用在所述带上并且适于改变所述带中的张力，以使所述头部朝向所述连接部的所述轴线径向地向内运动。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的器具，包括调节装置，所述调节装置包括楔，所述楔设置为在所述夹紧装置的本体与固定件之间被驱动，以改变所述夹紧装置的本体与所述固定件之间的间距。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的器具，包括调节装置，所述调节装置横过枢转轴被连接并且设置为调节所述枢转轴的任一侧上的两个部件之间的角度。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的器具，其中，所述调节装置包括能够被驱动器转动的螺纹固定件，从而允许在所述夹紧装置已经应用至所述法兰之后调节所述力。

20.根据任一前述权利要求所述的器具，包括用以控制所述力驱动器装置中的张力的机构。

21.根据任一前述权利要求所述的器具，其中，所述法兰连接部是螺纹固定件连接部，其中螺纹固定件穿过所述法兰中的螺栓孔，并且其中所述足部适于与每个法兰的位于所述螺栓孔之间的外端面接合。

22.根据权利要求21所述的器具，其中，所述足部被配置为将力传递至所述法兰而不将力施加至所述螺纹固定件。

23.根据任一前述权利要求所述的器具，其中，所述力驱动器位于所述腿部的自由端处，并且包括张紧装置，所述张紧装置围绕所述腿部的自由端应用以便所述腿部运动，并且所述腿部作为杠杆以将所述力施加至所述法兰。

24.根据任一前述权利要求所述的器具，其中，设置围绕所述法兰的周边以等距离间隔的超过两个的夹紧装置。

25.根据任一前述权利要求所述的器具，其中，夹紧装置应用在穿过所述法兰的每个螺栓的任一侧上。

26.支撑两个管道之间的法兰连接部的方法，所述方法包括：

横过所述法兰连接部、在所述法兰的沿周向间隔的部分处夹紧第一夹紧装置和第二夹紧装置，

将每个法兰的外端面与所述第一夹紧装置和第二夹紧装置的每个上的足部接合，

以及驱动所述第一夹紧装置和第二夹紧装置，以便从所述法兰连接部的相对侧将所述法兰按压在一起。

27.根据权利要求16所述的方法，其中，所述连接部通过延伸穿过所述法兰中的孔的螺纹固定件固定，并且其中，所述夹紧装置应用至所述法兰，其中所述夹紧装置中的每一个的足部位于所述法兰的所述螺栓孔之间，而不与延伸穿过所述螺栓孔的已存在的螺纹固定件接合。

28.根据权利要求26或27所述的方法，其中，在将所述法兰夹紧到一起之后调节通过所述夹紧装置施加至所述法兰的力，并且其中，能够将通过所述夹紧装置中的一个施加的力调节成与通过其他夹紧装置在所述法兰上的施加的力相比不同的值。

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