旋转钳中的定中心装置 根据独立权利要求 1 的前序部分， 本发明涉及一种管夹持装置， 具有管将放置于 其中的管状中心、 用于旋转和夹持管的扭矩钳 ( 挪威语、 momenttang)， 并且本发明还涉及 一种用于旋转和夹持管的扭矩钳， 其中夹持功能是由根据独立权利要求 1 所述的管夹持装 置提供的。
背景技术 当组装或拆卸延伸进入或向下延伸至地下井的管柱 ( 例如， 为了开采石油 ) 时， 通 常使用所谓的动力钳或扭矩钳以将一定长度的管连接至管柱或从所述管柱断开。 通常的配 置是上部管段是由夹紧装置操纵和夹持， 而下部管段由旋转式的扭矩钳旋转。另一个配置 是管柱由第一动力钳和 / 或钻台中的卡瓦 (slip) 夹持， 而旋转式扭矩钳使其上方的管件旋 转必要的扭矩。旋转式扭矩钳装备有夹爪 ( 挪威语、 gripebakker)， 用于将管夹持在钳的中 心， 从而当扭矩钳旋转时， 管件也会沿它的纵向轴线旋转。 如果将扭矩钳的旋转轴线和管件
的轴向轴线 (axial axis)/ 纵向轴线定位成基本一致将是有利的。
随着新扭矩钳的发展， 需研发一种管夹持装置， 所述管夹持装置确保扭矩钳围绕 一个中心转动。尽管该管夹持装置也能独立于扭矩钳使用， 但也希望该管夹持装置能够作 为一个部件整合至扭矩钳。 本领域技术人员应当理解的是， 除了此处明确提及的以外， 管夹 持装置也能与其他类型设备一起使用， 用于连接管段至管柱。
现有技术中的管夹持装置经常使用液压操作的夹紧装置， 所述夹紧装置用于定位 并夹持管， 使之与扭矩钳接合。 已证实很难获得精确的布置， 其中夹紧装置被同时带至管状 中心， 用于确保扭矩钳围绕管状中心旋转的方式将管置于中心。与夹紧装置控制有关的问 题在于， 在不使用传感器和监控系统下， 很难获得对液压控制夹紧装置的定位的良好控制。 使用传感器和监控系统导致了复杂的控制系统， 从而有必要生产一种基于机械原理的用于 夹紧装置的简单同步机构。
由于当夹紧装置夹持管时作用的力过大， 所以提供管夹持装置很重要， 从而避免 了当系统启动以使夹紧装置相对于管道壁施加力时， 并非所有的夹紧装置都接触的情况下 的损坏。在管夹持装置包括三个夹紧装置情况下， 可出现当启动夹紧装置以对管施加夹持 力时， 其中两个夹紧装置接触管， 而第三夹紧装置未接触管壁的情况。在这种情况下， 系统 中工作的力十分大， 并且最坏情况下这可导致管夹持装置的破裂。从而需要以如下方式调 整管夹紧装置， 使得未接触管的夹紧装置所施加的力被管夹持装置的布置接收。这通过为 管夹持装置设置非自我破坏的同步系统实现。
此外， 管夹持装置可设置有系统以检测是否夹紧装置夹持位于为管夹持装置的管 状中心定义的公差带外侧的管， 其中如果管位于公差带的外侧， 可在该布置中设置能中断 顺序的开关。
本发明除了能在石油相关操作中的使用， 还尤其适用于钻孔相关操作中使用的管 长度连接有关的使用， 例如， 钻管、 钻铤和套管， 而且本发明也可用于需要在具体定位区域 中获得定位和夹持的应用。发明内容 本发明的目的在于消除或减少现有技术的至少一个缺点。
该目通过根据以下说明和随后的权利要求中说明的本发明的特性实现。
根据本发明的管夹持装置， 包括具有管状中心以定位管的外壳。该管夹持装置包 括至少三个夹紧装置， 每个设置成具有朝向管状中心的运动方向， 其中每个夹紧装置有序 地布置、 接触管， 以提供夹持力。 夹紧装置被布置为在细长挠性传输元件的帮助下朝管同步 或同时地移动。 每个细长挠性传输元件附接至一个夹紧装置并且延伸接触至少一个支撑装 置以与其他夹紧装置中的每个附接。在至少一个夹紧装置运动时， 该运动通过相关的细长 传输元件传输至其他夹紧装置中的每个。在至少一个夹紧装置运动时， 该运动通过相关的 细长传输元件传输到其他夹紧装置中的每个。 至少一个支撑装置连接到用于该支撑装置的 受控位移的至少一个安全装置。 本发明使用的安全装置数量取决于管夹持装置所装配的支 撑装置的数量， 并且取决于该布置是如何构造的。 在管夹持装置的一些实施例中， 选定的支 撑装置装配有安全装置， 而在其他实施例中， 所有的支撑装置都装配有安全装置。
通过布置安全装置以获得单个支撑装置的受控位移， 在管夹持装置中提供弹性 件， 这就意味着在两个夹紧装置之间的管发生堵塞时， 防止管夹持装置的损坏。
在本发明的一个实施例中， 每个安全装置的一部分紧固至管夹持装置外壳， 而安 全装置的另一部分将紧固至支撑装置。
安全装置可包括设置为对运动具有预设阻力的装置， 可将安全装置布置成使它可 在克服对运动的预设阻力时施加运动。 也可将安全装置布置成使得在运动之后可将支撑装 置移动回它的初始位置。
安全装置可包括可压缩弹性装置。弹性装置的刚度可构成安全装置对运动的阻 力。支撑装置的运动将由弹性装置的压缩和伸展提供， 而返回到支撑装置初始位置的返回 移动可分别由相反的运动、 伸展或压缩提供。初始位置优选为弹性装置卸载的位置。
值得注意的是， 安全装置可包括弹簧装置， 它由一个或多个弹簧构成。 在其他实施 例中， 安全装置可包括压力控制的活塞气缸。
本发明也包括检测装置， 用于检测管是否放置在管状中心的公差带的外侧。至少 一个支撑装置连接到至少一个安全装置， 至少一个安全装置设置有适用于检测支撑装置位 移的传感器装置。 传感器装置可连接至一开关， 所述开关布置成， 如果检测到偏离夹紧装置 正常运动模式的运动， 则所述开关用于中断夹紧装置的运动。
此外， 本发明包括用于支撑至少一个支撑装置的安全装置。至少一个细长挠性传 输元件在至少一个支撑装置上延伸。 细长挠性传输元件连接第一和第二夹紧装置并且在它 们之间传输运动。安全装置布置成， 如果夹紧装置中之一的运动被阻止时允许安全装置所 支撑的支撑装置可控地位移。在夹紧装置中之一运动时， 该运动由细长挠性传输元件传输 至其他夹紧装置。 在一个实施例中， 可使用两个细长挠性传输元件， 每个传输元件延伸与至 少一个支撑装置接触。此外， 每个细长挠性传输元件可以与参照使用三个夹紧装置的实施 例所述的相同方式延伸接触两个支撑装置。
在管夹持装置包括三个夹紧装置情况下， 延伸与至少一个支撑装置接触的细长挠 性传输元件的一端附接至第一夹紧装置并且另一端附接至第二夹紧装置。此外， 延伸与至
少一个支撑装置接触的第二细长挠性传输元件的一端附接至第一夹紧装置并且另一端附 接至第三夹紧装置。如果调节管夹持装置以使得第一夹紧装置首先朝向管状中心移动， 然 后该运动将会通过附接的细长挠性传输元件传输至第二和第三夹紧装置。在另一个实例 中， 可这样调节管夹持装置， 以使得第二和第三夹紧装置首先朝向管状中心移动， 然后管夹 持装置布置成使得来自第二和第三夹紧装置的运动通过附接的细长挠性传输元件传输至 第一夹紧装置。
至少一个夹紧装置的运动可通过细长挠性传输元件作为拉力传输至其他夹紧装 置中的每个。
在管夹持装置的一个实施例中， 设置有一组细长挠性传输元件， 每组包括两个细 长挠性传输元件， 它们分别延伸与至少一个支撑装置接触， 每组中的细长挠性传输元件的 一端附接至夹紧装置中之一并且另一端附接至其他夹紧装置中的每个。 在管夹持装置包括 三个夹紧装置的情况下， 两个细长挠性传输元件紧固在第一与第二夹紧装置之间， 以及两 个细长挠性传输元件紧固在第一与第三夹紧装置之间。在此实施例中， 提供一种用于在夹 紧装置之间往复传输运动的布置。也就是说， 第一夹紧装置的运动被传输至第二和第三夹 紧装置并且第二和第三夹紧装置的运动被传输至第一夹紧装置， 用于校正朝向管状中心方 向的不同运动模式。 细长挠性传输元件可通过接触至少一个支撑装置而改变方向， 从而给予细长挠性 传输元件一个传输至其他夹紧装置中每个 ( 或夹紧装置 ) 的运动， 该运动具有与运动从中 传输出来的夹紧装置的运动相反指向的运动分量。
根据本发明的一个实施例， 细长挠性传输元件中的至少一个从夹紧装置中的一个 延伸并且在附接至其他夹紧装置中每个之前接触两个支撑装置， 分别是第一和第二支撑装 置。
至少一个支撑装置， 例如， 第一和第二支撑装置可布置成使得细长挠性传输元件 从该支撑装置的延伸出的方向与朝向该支撑装置延伸入的方向相反定向。
至少一个支撑装置， 例如， 第一和第二支撑装置可布置成用于朝向附接至夹紧装 置的方向定位每个带的端部。
在使用第一和第二支撑装置并且将第一支撑装置设置成使得细长挠性传输元件 的延伸出方向定向成与其延伸入的方向相反的情况下， 将调节第二支撑装置以朝向附接至 夹紧装置的方向定位所述端部， 以有效地将运动传输至每个夹紧装置。本领域的技术人员 应当理解， 该布置的设置方式也可以是使得第一和第二支撑装置具有相反的功能。
夹紧装置中的每个可配备有用于提供朝向管状中心的运动并且在接触管时生成 夹持力的装置。在使用三个夹紧装置的实施例中， 可将第一夹紧装置布置成使它首先被启 动， 并且当第一夹紧装置达到预定压力级时， 将对另外两个夹紧装置加压。 在另一个实施例 中， 将第二和第三夹紧装置设置为使得它们首先被启动， 并且当这些夹紧装置达到预定的 压力级时对第一夹紧装置加压。在分别于第一和第二 / 第三夹紧装置之间使用两个链的情 况下， 可将所有的夹紧装置布置成使得它们同时被启动。
可通过不同的方式启动夹紧装置， 但在一个实施例中使用力提供装置， 例如线性 致动器， 优选为加压活塞装置， 其中使用液压或气压作为控制介质。
可将至少一个支撑装置， 例如， 第一或第二支撑装置设置成使细长挠性传输元件
的运动的运动分量、 或细长挠性传输元件的运动沿与该夹紧装置或其他夹紧装置中的每个 的运动方向一致的方向被传输至该夹紧装置或其他夹紧装置中的每个。
管状中心可构造成连接至用于插入管的插入部分的开口。替代地， 可制造没有连 接至插入部分的开口的管夹持装置， 根据该实施例的管夹持装置适合于永久安装在管周 围。
中心区域中的管的轴向轴线可垂直定向于管夹持装置的径向平面， 例如， 管夹持 装置的中心轴线可定向为与管夹持装置的中心轴线一致。
夹紧装置可具有沿管夹持装置的径向的运动方向， 夹紧装置沿径向朝向管运动。
例如， 至少一个第一 / 第二支撑装置可设置为滚轴装置。细长挠性传输元件可设 置为链。
根据如以上说明的本发明的管夹持装置在使用至少两个夹紧装的情况下也可起 作用。如以上说明的管夹持装置， 它包括具有用于放置管的管状中心的外壳。因而， 管夹持 装置包括用于朝向管同时运动的至少两个夹紧装置。 每个夹紧装置设置成具有朝向管状中 心的运动方向， 并且有序地布置、 接触管， 以提供夹持力。 此外， 该管夹持装置设置有至少一 个细长挠性传输元件。 细长挠性传输元件的一端附接至夹紧装置中之一并且延伸接触至少 一个支撑装置以附接至其他夹紧装置。在夹紧装置中之一运动时， 该运动由细长挠性传输 元件传输至其他夹紧装置。 在一个实施例中， 可使用两个细长挠性传输元件， 每个传输元件 均延伸与至少一个支撑装置接触。 此外， 每个细长挠性传输元件可与参照使用三个夹紧装置的实施例所述的相同方 式延伸接触两个支撑装置。
本发明也包括扭矩钳， 用于夹持并旋转管， 优选为钻管， 其中用于旋转的管夹持功 能和定位是由以上说明的管夹持装置提供的。
根据本发明的管夹持装置提供了一种简单的管机械定位和夹持， 而不必要使用复 杂的控制系统 ( 例如电动和液压控制系统 ) 以控制用于夹持管的单个夹紧装置的定位。提 供了管的机械定位和夹持， 因为管夹持装置的夹紧装置适合于朝向管的同步运动。
管夹持装置将能用于不同直径的管并且管被定位成使得管的直径可被容纳于管 状中心。
附图说明
现将参考如附图中的本发明实施例的实例对本发明进行说明， 其中 ： 图 1 示出了本发明的第一实施例， 以截面的形式示出了管夹持装置 1 的径向平面。 图 2 示出了本发明的第二实施例， 以截面的形式示出了管夹持装置 1 的径向平面。 图 3 示出了本发明的第三实施例， 以截面的形式示出了管夹持装置 1 的径向平面。 图 4 示出了本发明的第四实施例， 以截面的形式示出了管夹持装置 1 的径向平面。 图 5 示出了本发明的第五实施例， 以截面的形式示出了管夹持装置 1 的径向平面。 图 6 示出了本发明的第六实施例， 以截面的形式示出了管夹持装置 1 的径向平面。 图 7 示出了本发明的第七实施例， 以截面的形式示出了管夹持装置 1 的径向平面。 图 8 示出了根据图 1 本发明第一实施例中的安全装置的第一实施例 ； 图 9 示出了根据图 2 本发明第二实施例中的安全装置的第二实施例 ；图 10 示出了根据图 7 本发明第七实施例中的安全装置的第三实施例 ； 以及
图 11 示出了与图 10 中示出的本发明相同的实施例， 但是此处以透视图示出了管 夹持装置的截面形式。 具体实施方式
图中示出了一种管夹持装置 1 形式的器械， 例如它可与扭矩钳一起使用。扭矩钳 用于在钻孔相关操作中将管拧在一起。为确保扭矩钳围绕其中心旋转， 扭矩钳也有必要具 有夹持功能， 在扭矩钳中心定位并夹持的管使得钳能够以确保有效的扭矩传输方式转动待 旋拧的管。扭矩钳的夹持功能可由诸如附图中示出的管夹持装置提供。该管夹持装置当 然可用于其他关于钻孔相关操作的设备中， 其中管夹持装置确保管被定位并夹持在预定区 域。
附图示出了管夹持装置 1 的一个实例， 其中管将被定位在管夹持装置外壳 1a 的管 状中心在， 此处作为穿透开口 2 示出， 其配置有用于插入管 ( 图中未示出 ) 的插入部分 3。 管插入至插入部分 3 以被接收于穿透开口 2 中。管的轴向轴线将会大致垂直于管夹持装置 1 的径向平面定向。 穿透开口 2 和插入部分 3 将适合于待接收于管夹持装置的管直径尺寸。 管夹持装置不必要配置有插入部分并且在该实施例中可设置永久接收于管状中心的管。 使 用中， 管夹持装置 1 可用于具有不同管直径的管， 例如， 管直径变化范围为 23/8″ -91/4″， 但是本领域技术人员应当理解的是该管夹持装置可适用于除了此处说明的实例的其他直 径。 此处示出的管夹持装置 1 具有设置在管状中心周围的三个夹紧装置 ： 第一夹紧装 置 5、 第二夹紧装置 6 和第三夹紧装置 7， 它们分别具有靠着管壁移动以确保管正确定位以 及良好地传输夹持管力的夹爪 5a、 6a、 7a。每个夹紧装置被启动以便在朝向 ( 或远离 ) 管 放置于其中的穿透开口 3 的径向上运动。在接触管壁时， 单个夹紧装置提供夹持力以使得 管在管夹持装置 1 中具有稳定的定位。图中， 夹紧装置 5、 6、 7 配置为活塞， 每个被容纳于各 自的活塞壳 5b、 6b、 7b 中。夹紧装置 5、 6、 7 通过管 5c、 6c、 7c 提供的液体加压。单个夹紧装 置将在活塞壳中移动成与管壁接触， 其中夹紧装置相对于管壁的阻力将导致在室 5d、 6d、 7d 中的压力聚集并且来自单个夹紧装置的力施加在管上， 用于保持管的位置。
可调节管夹持装置以使得夹持装置中的一个或两个首先加压， 然后它或它们首先 在管状中心方向上移动。替代地， 所有的夹紧装置可同时被加压。
本发明的一个目的是优选确保管置于管状中心的中央， 以使得管的中心轴线与夹 紧装置 1 的预选轴向轴线 ( 优选为夹紧装置的中心轴线 1) 重合。为获得管的这些定位， 管 夹持装置 1 设置细长传输元件系统， 此处示出为第一链 8、 第二链 9 和滑轮系统， 此处示出为 第一滚轴装置 10 和第二滚轴装置 11， 用于确保夹紧装置同时移动成接合管与接合。
图 1 示出滚轴装置的第一布置， 用于提供夹紧装置之间运动的传输， 从而实现同 步与管接合。调节该图示出的布置以使得第二和第三夹紧装置 6、 7 首先加压并且拉动第一 夹紧装置 5 与它们一起。当属于第二和第三夹紧装置 6、 7 的室内的压力达到某个压力级时 加压第一夹紧装置。第二和第三夹紧装置 6 和 7 的运动作为拉力通过链 8、 9 传输至第一夹 紧装置 5。第一链 8 的一端附接至第一夹紧装置 5 并且第二端附接至第二夹紧装置 6。在 该布置中， 第二夹紧装置 6 的运动通过链 8 传输至第一夹紧装置 5。此外， 第二链 9 的一端
附接至第一夹紧装置 5 并且第二端附接至第三夹紧装置以使得第三夹紧装置 7 的运动传输 至第一夹紧装置 5。
根据图 1 示出的第一实施例， 第一滚轴装置 10 设置成使得链 8、 9 平行于第一夹紧 装置 5 设置。因而第一夹紧装置 5 与第一滚轴 10 之间的链部分的运动方向与第一夹紧装 置 5 的运动方向一致， 并且该配置提供了拉力向第一夹紧装置的有效传输。链 8、 9 从第一 滚轴装置 10 朝向第二滚轴装置 11 前进， 每个链基本经过第二滚轴装置 11 的大致半圈， 因 此从第二滚轴装置 11 的延伸出方向的链指向与朝向第二滚轴装置 11 延伸入的方向相反的 方向。链 8、 9 从第二滚轴装置 11 经过以分别附接至第二和第三夹紧装置 6、 7。链偏转的 结果是给予相反方向的运动， 链从第二和第三夹紧装置 6、 7 向第一夹紧装置 5 传输运动， 该 运动具有一运动分量， 所述运动分量具有与第二和第三夹紧装置 6、 7 的运动方向相反的方 向。此外， 第二滚轴装置 11 与第二和第三夹紧装置 6、 7 的附接点之间的链部分设置成使得 该链部分的运动方向与第二和第三夹紧装置 6、 7 的运动方向一致。
如图 1 中示出的滚轴装置和链的布置能有效地将第二和第三夹紧装置的运动传 输至其他夹紧装置。本领域的技术人员应当理解的是， 也可设想第一和第二滚轴装置的其 他位置。滚轴装置可沿夹紧装置径向向内或向外地位移。替代地， 可将一个或两个滚轴装 置设置成给予链 8、 9 分别朝向第一夹紧装置和 / 或第二 / 第三夹紧装置 6、 7 的角位置。在 链部分在第二 / 第三夹紧装置之间延伸并且第二滚轴装置具有角位置的情况下， 第二 / 第 三夹紧装置的链运动将被传输至第二滚轴装置， 其具有这样的运动分量， 所述运动分量的 方向与第二 / 第三夹紧装置的移动方向一致。在从第一滚轴装置延伸至第一夹紧装置的链 部分具有角位置的情况下， 链的运动将被传输至第一夹紧装置， 其具有这样的运动分量， 所 述运动分量的方向与第一夹紧装置的运动方向一致。
图 2 示出了根据第二实施例的本发明。此处， 示出了第一和第二滚轴装置 10、 11 设置在与图 1 不同的其他位置， 并且链 8、 9 以不同的方式通过滚轴装置 10、 11。 除了以下将 进行说明的管夹持装置 1 的替代实施其余的部件组合和管夹持装置 1 的操作模式与图 1 中 示出的本发明的第一实施例相同。
可调节图 2 示出的第二实施例以使得第一夹紧装置 5 首先加压并且朝向管状中心 2 移动， 该运动通过链 8、 9 作为拉力被传输以使第二和第三夹紧装置朝向管状中心 2 运动。 当属于第一夹紧装置 5 的室内的压力达到预定压力级时对第二和第三夹紧装置加压。根据 第二实施例， 第一滚轴装置 10 设置成使得链 8、 9 在延伸至第一滚轴装置 10 上之前平行于 第一夹紧装置 5。 从而使得第一夹紧装置 5 与第一滚轴装置 10 之间的链部分的运动方向与 第一夹紧装置 5 的运动方向一致。链 8、 9 在第一滚轴装置 10 上经过大致半圈， 使得从第一 滚轴装置 10 延伸出的链的方向与延伸入第一滚轴装置 10 的链的方向相反。 然后， 链 8、 9从 第一滚轴装置 10 向前经过以与第二滚轴装置 11 接触， 并且因此分别附接至第二和第三夹 紧装置 6、 7。链围绕第一滚轴装置 10 的偏转导致运动具有相反的方向， 链向第二和第三夹 紧装置 6、 7 传输运动， 所述运动具有这样的运动分量， 该运动分量的方向与第一夹紧装置 5 的运动方向相反。此外， 第二滚轴装置 11 与第二和第三夹紧装置 6、 7 的附接点之间的链部 分分别设置成使得该链部分的运动方向与第二和第三夹紧装置 6、 7 的运动方向一致。
如图 1 中示出的布置， 图 2 中示出的布置也能有效地将第一夹紧装置的运动作为 拉力传输至其他夹紧装置。 这里也一样， 本领域技术人员应当理解的是， 第一和第二滚轴装置也可使用其他位置。 滚轴装置沿夹紧装置可径向向内或向外位移。 替代地， 可将它们转的 每个设置成给予链 8、 9 分别朝向第一夹紧装置和 / 或第二 / 第三夹紧装置 6、 7 的角位置。 在从第一夹紧装置朝向第一滚轴装置延伸的链部分具有角位置的情况下， 第一夹紧装置的 运动将被传输至链， 该运动具有这样的运动分量， 所述运动分量的方向与第一夹紧装置的 运动方向一致。在位于第二滚轴装置与第二 / 第三夹紧装置之间延伸的链部分具有角位置 情况下， 链运动将被传输至第二和第三夹紧装置， 所述运动具有这样的运动分量， 所述运动 分量的方向与第二和第三夹紧装置的运动方向一致。
在图 3 中示出的管夹持装置 1 的第三实施例中， 该布置包括两个夹紧装置、 第一滚 轴装置 10 和第一链 8。链的第一端 8 附接至第一夹紧装置 5 并且它的第二端附接至第二夹 紧装置 6。第一夹紧装置 5 朝向管状中心的运动会作为链中的拉力传输至第二夹紧装置 6， 从而确保夹紧装置 5、 6 朝向管状中心 2 的同步运动这与其他实施例的描述相似。
图 4 示出了管夹持装置 1 的第四实施例， 其中管夹持装置 1 除了包括图 3 示出的 第一滚轴装置 10a 和第一链 8a 的设置以外， 还进一步包括第一滚轴装置 10b 和第二链 8b。 该布置使得第一夹紧装置 5 的运动作为拉力通过链 8 传输至第二夹紧装置 6 并且使得第二 夹紧装置 5 的运动作为拉力通过链 8 传输至第一夹紧装置 6。通过这种方式确保了给予两 个夹紧装置在朝向管状中心运动的相互限制， 因为一个夹紧装置的运动依赖于另一夹紧装 置的运动。 在图 5 和图 6 中分别示出的管夹持装置 1 的第五实施例和第六实施例中， 该布置 包括三个夹紧装置 5、 6、 7 以及细长传输元件系统， 所述系统此处示出为第一链 8 和第二链 9、 以及第一滚轴装置 10。
图 5 和图 6 中示出的布置对应图 1 和图 2 示出的布置， 但根据第五和第六实施例， 此处只使用第一滚轴装置 10。图 5 中示出的第一滚轴装置 10 和链 8、 9 的布置对应于图 2 中的装配， 并且图 6 中示出的布置对应于如图 1 示出的装配， 区别在于此处仅使用第一滚轴 装置 10。
由于在第五和第六实施例中仅使用第一滚轴装置 10， 它们的定位对于实现夹紧装 置之间的有效运动传输至关重要。图 5 中示出的第一滚轴装置 10 的定位提供了第一夹紧 装置 5 与其他夹紧装置 6、 7 之间有效的运动传输。图 6 示出的第一滚轴装置 10 的定位将 第二和第三夹紧装置 6、 7 的运动有效地传输至第一夹紧装置 5。
为获得其中三个夹紧装置中每个的运动相对于彼此都具有限制作用的同步系统， 本发明可如图 7 中示出的那样布置。该实施例是图 1 和图 2 示出布置的组合。此处示出了 管夹紧装置 1 在第一夹紧装置 5 的每侧有设置两个第一支撑装置 10a、 10b， 并且在第二和第 三夹紧装置 6、 7 的每侧分别设置有两个第二支撑装置 11a、 11b。
链 8a、 9a 从附接至第一夹紧装置 5 的附接点延伸通过第一支撑装置 10a， 其中链的 运动方向发生反向， 即， 链从支撑装置具有延伸出方向， 该延伸出方向与朝向支撑装置的延 伸入方向相反， 然后指向第二支撑装置 11a 中之一， 所述第二支撑装置分别引导链附接至 第二和第三夹紧装置 6、 7。链 8b、 9b 分别从第二和第三夹紧装置 6、 7 延伸通过第二支撑装 置 11b， 以使链行进方向发生反向 ( 也就是说链从支撑装置的延伸出方向与朝向支撑装置 的延伸入方向相反 )， 然后指向用于定位链 8b、 9b 的第二支撑装置 10b， 以附接至第一夹紧 装置 5。由于在第一和第二夹紧装置 5、 6 之间以及第一和第二夹紧装置 6、 7 之间分别使用
两个链， 该布置将自我调节从第一夹紧装置 5 至第二夹紧装置 6 的运动传输， 以及从第二夹 紧装置 6 至第一夹紧装置 5 的运动传输。这同样也适用于第一夹紧装置 5 与第三夹紧装置 7 之间的运动传输。在该实施例中， 所有三个夹紧装置可相同地加压。
图 5 和图 6 示出的其中支撑装置 10 分别使用链 8、 9 的实施例， 可以与图 7 示出的 组合实施例相同的方式进行组合。该组合也产生同步系统， 其中三个夹紧装置中每个的运 动都对彼此具有限制作用。
本领域技术人员应当理解的是， 这些实例的描述中提及的滚轴装置可很容易地被 其他支撑装置替代， 可以是旋转式类型的或具有允许链滑动地越过 / 穿过它们的特性的支 撑装置， 因为支撑装置必须能提供链运动方向的反向。这就是说链从支撑装置延伸出的方 向相反地指向朝向支撑装置的延伸入方向。
关于链 8、 9， 在这两个图中示出了包括多个链环。本领域的技术人员应当理解的 是， 它们也可由能够偏向的替代细长挠性传输元件代替， 例如带、 线等。
此外， 也可启动夹紧装置以相对于管状中心运动以及提供相对于管壁的力。在以 上说明的实例中， 夹紧装置由压力室启动， 其中用于加压的液体可以是液压或气压。 本领域 技术人员应当理解的是该运动和提供力的特性可由替代布置提供， 例如， 电动或气压致动 器， 或可通过使用拧合装置启动夹紧装置。 当将管定位在管夹持装置中时， 存在管堵塞在第一和第二夹紧装置 5、 6 之间或第 二和第三夹紧装置 6、 7 之间或第一和第三夹紧装置 5、 7 之间的风险。
由于夹紧装置施加的力过大， 没有接合的夹紧装置可对管夹持装置造成巨大的损 坏， 并且在当管不适当地布置在两个夹紧装置之间时的最坏情况下时可导致其断裂。为防 止损坏和断裂或故障， 根据本发明的管夹持装置设置有至少一个安全装置。图 1 示出了两 个安全装置， 每个以弹簧装置 12 的形式紧固至第二支撑装置 11。 弹簧装置的一端部 12a 紧 固至外壳 1。该布置在管夹持装置中提供弹力， 因为第一支撑装置 10 布置成以控制的方式 位移。
如果管不适当地布置在第一与第二夹紧装置 5、 6 之间或第一与第三夹紧装置 5、 7 之间， 第一和第二夹紧装置 5、 6 或第一和第三夹紧装置 5、 7 将分别与管接合。
当发生管不适当地布置在第一与第二夹紧装置 5、 6 之间时， 将这些夹紧装置将接 合在管周围， 而第三夹紧装置 7 将继续朝向管状中心运动。第三夹紧装置 7 将继续朝向管 状中心运动并且将通过它的运动拖动链 9。 由于弹簧装置 12 的存在， 第二支撑装置 11 由于 弹簧装置 12 被压缩而会位移。因而， 在此情况下第三夹紧装置 7 的运动将不会传输至其他 夹紧装置 5 和 6 而是由弹簧装置 12 接收并且破坏力将不会施加在管夹持装置的其他部件 上。
当发生管不适当地布置在第一与第三夹紧装置 5、 7 之间时， 这些夹紧装置将接合 在管周围， 而第二夹紧装置 6 将继续朝向管状中心的移动。第二夹紧装置 6 将继续朝向管 状中心的运动并且将通过它的运动拖动链 8。 由于弹簧装置 12 的存在， 第二支撑装置 11 由 于弹簧装置被压缩而而位移。因而， 在该情况下第二夹紧装置 6 的运动不会传输至其他夹 紧装置 5 和 7， 而由弹簧装置接收并且破坏力不会施加在管夹持装置的其他部件上。
如果管不适当地定位在第二和第三夹紧装置之间的区域， 这些夹紧装置将与管接 合。在这种情况下， 当第二和第三夹紧装置 6、 7 在接触管后停止运动时， 弹簧装置 12 将不
会被压缩。因而， 不会从这两个夹紧装置传输运动， 并且在第一夹紧装置 5 朝向管状中心运 动时链 8 发生松弛。第一夹紧装置 5 朝向管状中心的运动将不会导致在管夹持装置的其他 部件上施加破坏力。
图 9 示出了根据第二实施例的本发明。此处， 示出了第一和第二滚轴装置 10、 11 位移至与图 1 不同的位置， 并且链 8、 9 以不同的方式围绕滚轴装置 10、 11 延伸。除了以下 将进行描述的管夹持装置 1 的替代实施例， 其余的管夹持装置 1 部件组合和操作模式均与 图 1 中示出的本发明的第一实施例相同。
可调节图 9 示出的第二实施例， 以使得第一夹紧装置 5 首先加压并且朝向管状中 心 2 运动， 该运动通过链 8、 9 作为拉力被传输， 其使第二和第三夹紧装置 6、 7 朝向管状中心 运动。当属于第一夹紧装置 5 的室内的压力达到预定压力级时对第二和第三夹紧装置加 压。 根据第二实施例， 第一滚轴装置 10 布置成使得链 8、 9 在延伸入第一滚轴装置 10 前与第 一夹紧装置 5 平行延伸。 从而使得第一夹紧装置 5 与第一滚轴 10 之间的链部分的运动方向 与第一夹紧装置 5 的运动方向一致。链 8、 9 经过第一滚轴装置 10 周围大致半圈， 以使第一 滚轴装置 10 伸出方向处的链的方向与伸入第一滚轴装置 10 的链的方向相反。链 8、 9 从第 一滚轴装置 10 向前经过以与第二滚轴装置 11 接触， 并且因此分别附接至第二和第三夹紧 装置 6、 7。由于链在第一滚轴装置 10 周围偏转而使得出现相反方向的运动， 链向第二和第 三夹紧装置 6、 7 传输运动， 所述运动具有这样的运动分量， 所述运动分量与第一夹紧装置 5 的运动方向相反。此外， 第二滚轴装置 11 与附接至第二和第三夹紧装置 6、 7 的附接点之间 的链部分布置成使得该链部分的运动方向与第二和第三夹紧装置 6、 7 的运动方向一致。 与图 8 中示出的布置相似， 图 9 中示出的布置也有效地将第一夹紧装置的运动作 为拉力传输至其他夹紧装置。 同样地， 本领域技术人员应当理解的是， 第一和第二滚轴装置 也可使用其他位置。滚轴装置可沿夹紧装置径向向内或向外位移。替代地， 它们中的每个 可定位成使得链 8、 9 朝向第一夹紧装置和 / 或第二 / 第三夹紧装置 6、 7 分别给予角位置。 在从第一夹紧装置朝向第一滚轴装置延伸的链部分具有一角位置的情况下， 第一夹紧装置 的运动将以这样的运动分量传输至链， 所述运动分量具有与第一夹紧装置运动方向相同的 方向。在第二滚轴装置与第二 / 第三夹紧装置之间延伸的链部分具有一角位置的情况下， 链运动将会以以这样的运动分量传输至链第二和第三夹紧装置， 所述运动分量具有与第二 和第三夹紧装置的运动方向一致的方向。
图 2 中示出了弹簧装置 12 形式的安全装置紧固至第一支撑装置 10。弹簧装置的 一端部 12a 固定至外壳 1。由于第一支撑装置 10 设置成以受控制方式位移， 因此该布置在 管夹持装置中提供弹力。该布置的操作模式与图 1 中说明相似。
如果管不适当地布置在第二和第三夹紧装置 6、 7 之间的区域， 将使这些夹紧装置 将与管接合。 第一夹紧装置将继续朝向管状中心方向上的运动并且通过它的运动拖动链 8、 9。由于弹簧装置 12 的存在， 第一支撑装置 10 将会由于弹簧装置 12 被压缩而位移。在该 情况下第一夹紧装置 5 的运动不会传输至其他夹紧装置 6 和 7 而是由弹簧装置 12 接收， 并 且不会在管夹持装置的其他部件上施加破坏力。
如果管不适当地布置在第一与第二夹紧装置 5、 6 之间或第一与第三夹紧装置 5、 7 之间， 则第一和第二夹紧装置 5、 6 以及第一和第三夹紧装置 5、 7 分别与管接合。
当发生管不适当地布置在第一和第二夹紧装置 5、 6 之间时， 将使这些夹紧装置接
合在管周围。在这种情况下， 当第一和第二夹紧装置 5、 6 的运动在接触管后停止时， 弹簧装 置 12 不会被压缩。运动因而不会从这两个夹紧装置传输， 并且链 9 在第三夹紧装置 7 朝向 管状中心移动时发生松弛。第三夹紧装置 7 朝向管状中心的运动将不会导致破坏力施加在 管夹持装置的其他部件上。
当发生管不适当地布置在第一与第三夹紧装置 5、 7 之间时， 这些夹紧装置将接合 在管周围， 而第二夹紧装置 6 将继续朝向管状中心的运动。在这种情况下， 当第一和第三夹 紧装置 5、 7 在接触管后停止时， 弹簧装置 12 不会被压缩。因而， 运动将不会从这两个夹紧 装置传输， 并且链 8 在第二夹紧装置 6 朝向管状中心运动时发生松弛。因而第二夹紧装置 6 朝向管状中心的移动将不会导致破坏力施加在管夹持装置的其他部件上。
图 3 和图 4 示出了设置有弹簧装置 12 形式安全装置的自我调节非破坏性布置以 防止破坏系统。该布置也可适用于检测是否管布置在为管状中心定义的公差带的外侧。此 系统是图 1 和图 2 示出的实施例的组合。此处示出的管夹持装置 1 在第一夹紧装置 5 的每 侧设置有两个第一支撑装置 10a、 10b， 以及通过第二和第三夹紧装置 6、 7 分别提供两个第 二支撑装置 11a、 11b。第一和第二支撑装置 10a、 10b、 11a、 11b 都设置有紧固至支撑装置的 弹簧装置 12 形式的安全装置。弹簧装置 12 的一端部 12a 紧固至外壳 1。
链 8a、 9a 从与第一夹紧装置 5 的附接点延伸通过一个第一支撑装置 10a， 其中链 的行进方向发生反向， 也就是说链从支撑装置处被赋予一伸出方向， 该伸出方向与朝向支 撑装置的伸入方向相反， 然后指向一个第二支撑装置 11a， 它导向链分别附接至第二和第三 夹紧装置 6、 7。链 8b、 9b 分别从第二和第三夹紧装置 6、 7 延伸通过第二支撑装置中的第二 个， 用于使得链的行进方向反向 ( 即， 链从支撑装置处被赋予一伸出方向， 该伸出方向与朝 向支撑装置的伸入方向相反 )， 然后指向第一支撑装置 10b 中的第二个， 该支撑装置定位链 8b、 9b 以附接至第一夹紧装置。由于在第一与第二夹紧装置 5、 6 之间以及在第一与第三夹 紧装置 6、 7 之间使用了两个链， 因此该布置将会自我调节以便将运动从第一夹紧装置 5 传 输至第二夹紧装置 6 以及将运动从第二夹紧装置 6 传输至第一夹紧装置 5。这同样适用于 第一夹紧装置 5 与第三夹紧装置 7 之间的运动传输。在该实施例中， 所有三个夹紧装置可 相同地加压。
在图 3 和图 4 示出的实例中， 示出了管夹持装置配备有传感器装置， 用于检测支撑 装置的位置位移， 但在没有传感器装置 13 的情况下该布置当然也将运行良好。以下说明该 管夹持装置的操作模式， 该领域的技术人员应当理解的是， 关于支撑装置位移和弹簧装置 压缩将也适用于未使用传感器装置的情况。开关或传感器装置 13 布置在每个弹簧装置 12 上， 以检测支撑装置的位移， 如实例中示出检测到了弹簧装置的压缩。位移的检测 ( 此处为 弹簧压缩 ) 作为信号被传输至开关， 从而可以给出表示管位于管状中心公差带外侧和表示 夹紧装置未与管接合的信息。然后可布置该系统使得程序被中断。本领域的技术人员应当 理解的是可调节开关和传感器装置 13， 以检测除此处说明的弹簧装置 12 的位移外的其他 类型安全装置的位移 ； 此外， 也可调节开关或传感器装置 13 以使得检测的是支撑装置的位 移。
如果管不适当地布置在第二和第三夹紧装置 6、 7 之间区域中的管状中心公差带 外侧， 将使这些夹紧装置与管接合。第一夹紧装置 5 将继续朝向管状中心方向上的运动并 且通过它的运动拖动链 8a、 9a。由于弹簧装置 12 被压缩， 第一夹紧装置 5 每侧上的第一支撑装置 10a 位移。 由于根据本实施例的管夹持装置配备有传感器装置 13， 传感器装置 13 将 检测该压缩并向开关发送表示第一夹紧装置 5 未与管接合的信号。
相似地， 如果管不适当地布置在第一与第三夹紧装置 5、 7 之间区域中的管状中心 公差带外侧， 将使这些夹紧装置接合管。第二夹紧装置 6 将继续朝向管状中心运动并且将 通过它的运动拖动链 8b。由于弹簧装置 12 的存在， 第二支撑装置 11b 将会由于弹簧装置 12 的压缩而位移。由于根据本实施例的管夹持装置配备有传感器装置 13， 传感器 13 将检 测该压缩并向开关发送表示第二夹紧装置 6 未与管接合的信号。
如果管不适当地布置在第一与第二夹紧装置 5、 6 之间区域中的管状中心公差带 外侧， 将使这些夹紧装置接合管。第三夹紧装置 7 将继续朝向管状中心运动并且将通过它 的运动拖动链 9b。由于弹簧装置 12 的存在， 第二支撑装置 11b 将会由于弹簧装置 12 的压 缩而位移。 由于根据本实施例的管夹持装置配备有传感器装置 13， 传感器 13 将检测该压缩 并向开关发送表示第三夹紧装置 7 未与管接合的信号。
本领域的技术人员应当理解的是可以使用没有使用传感器 / 开关装置 13 的布置， 然后可获得完全同步的布置， 其中弹簧装置确保避免管夹持装置的其他部件的断裂或故 障， 原因在于当管不适当地布置在管状中心外侧以及堵塞在两个夹紧装置之间时弹簧装置 将被压缩。
在以上实例中说明的安全装置是以弹簧装置的形式示出的， 其中两个弹簧在弹簧 装置的紧固至外壳 1a 的端部 12a 处紧固至支架。根据图 1 和图 2 示出的实例， 两个弹簧装 置 12 可布置在第一或第二支撑装置的每侧上， 根据图 3 和图 4 示出的实例可布置在第一和 第二支撑装置的每侧上。本领域的技术人员应当理解的是， 这些仅是包含弹簧装置的布置 实例。
本领域技术人员还应理解的是， 该安全装置也可由其他装置提供， 重点在于安全 装置能施加受控的位移。安全装置必须具有弹力， 以获得位移。提供位移控制是因为该弹 力必须是可调节的， 从而装置对运动提供一定的阻力直到该装置加载有超过预定值的负载 / 力。 当超过该预定值时， 允许安全装置与之连接的支撑装置运动或移动。 如本领域技术人 员应当理解的是， 由于装置具有一定的刚度， 可以实现该目的。 作为满足提到的标准的装置 的实例可包括能压缩并且具有弹性特性的装置， 例如弹簧装置。 替代地， 可使用压力控制活 塞气缸， 其可以是气压或液压类型， 以提供受控的刚度并且能实现至少一个支撑装置的运 动。安全装置冲程的长度， 例如， 可等于夹紧装置冲程长度的一半， 当安全装置开始支撑装 置的位移时， 链紧固至夹紧装置一端。 然后分别地， 在夹紧装置和安全装置的冲程之间将具 有 2.1 的比例。
也应说明的是， 此处说明的安全装置的使用可用于如图 1-4 示出的实施例， 其中 使用每个链 8、 9 仅具有一个支撑装置 10 替代两个支撑装置。可设想本发明的一实施例， 其 运用两个夹紧装置、 一个具有安全装置的支撑装置、 以及一条或两个链。
本领域技术人员应当理解的是， 这些实例描述中提及的滚轴装置可很容易地被其 他支撑装置替代， 所述支撑装置可以是旋转类型的或具有允许链滑动地越过 / 穿过它们的 特性的支撑装置， 因为支撑装置必须能提供与链运动方向的反转。这就是说从支撑装置处 给予链一个伸出方向， 该伸出方向与朝向支撑装置的伸入方向相反。
关于链 8、 9， 在两个附图中它们包括多个链环。如本领域技术人员应当理解的， 它们也可由能够偏转的替代细长挠性传感元件代替， 例如带、 线等。
此外， 也可启动夹紧装置以便相对于管状中心运动以及提供相对于管壁的力。在 以上说明的实例中， 夹紧装置由压力室启动， 其中用于加压的液体可以是液压或气压。 本领 域的技术人员应当理解的是该运动和提供力的特性可由替代布置 ( 例如电动或气压致动 器 ) 提供， 或夹紧装置可通过使用拧合装置启动。
值得强调的是尽管联系管夹持装置对安全装置进行了说明， 但它也可用于其他情 形中， 其中第一和第二支撑装置中的至少一个将被支撑并且细长挠性传输元件在第一和第 二支撑装置上延伸， 该细长挠性元件连接第一和第二夹紧装置并且在它们之间传输运动。 然后安全装置布置成使得如果一个夹紧装置的运动被限制则允许由安全装置支撑的支撑 装置受控地位移。