管配件以及使用这种配件的管联接组件.pdf

本发明提供了一种用于固定地连接至管及类似物上的配件，其包括同轴地设置在管上的内环和外环。该内环和外环优选地通过允许在它们之间的单向推进的棘齿机构来连接。外环在内环上的推进径向地压缩内环，由此导致管的型锻。管的径向压缩将该配件锁定在适当的位置中并且防止配件与管之间的轴向移动。提供了用以在内环上推进外环的各种装置。提供了使用该配件以在邻接的管之间形成连接的联接组件。

1.  一种用于通过型锻而沿圆周连接至管的管配件，包括：
-适于设置在所述管上的内环；以及
-适于设置在所述内环上的外环；
-所述内环具有包括第一组齿的外表面；
-所述外环具有包括第二组齿的内表面；
-其中，当在所述内环上推进所述外环时，所述第一组齿与所述第二组齿彼此适配而接合。

2.  根据权利要求1所述的管配件，其中，所述内环和所述外环包括相对的斜坡形表面，每个所述表面沿相反的方向倾斜，并且其中，所述第一组齿和所述第二组齿设置在相应的所述斜坡形表面上。

3.  根据权利要求2所述的管配件，其中，所述第一组齿和所述第二组齿基本设置在整个所述斜坡形表面上。

4.  根据权利要求3所述的管配件，其中，所述第一组齿和所述第二组齿相对于彼此指向相反，由此在所述内环与所述外环之间形成棘齿接合。

5.  根据权利要求4所述的管配件，其中，所述外环的抗拉强度大于所述内环的抗拉强度，由此在所述内环上推进所述外环足以导致所述内环对所述管的径向压缩。

6.  根据权利要求5所述的管配件，还包括用于在所述内环上推进所述外环的装置。

7.  根据权利要求6所述的管配件，其中，用于推进的所述装置包括至少一个支架；
-所述支架适于在所述配件上延伸并且具有第一端部和第二端部；
-所述支架的第一端部具有用以接合所述内环的支承面；
-所述支架的第二端部具有用于在所述内环上推进所述外环的致动器。

8.  根据权利要求7所述的管配件，其中，所述致动器选自以下构成的组：液压缸、定位螺栓、螺母和螺栓、及其结合物。

9.  根据权利要求8所述的管配件，其中，用于推进的所述装置是可拆卸的。

10.  一种在管上设置配件的方法，包括：
-将内环设置在所述管上；
-将适于配合的外环设置在所述内环上；
-在所述内环上推进所述外环，以引起所述内环对所述管的径向压缩，并且由此对所述管进行型锻；
-锁定所述内环和所述外环各自的轴向位置以防止它们分离。

11.  根据权利要求10所述的方法，其中，使用棘齿系统来锁定所述内环与所述外环的相对位置。

12.  一种用于连接第一管的端部与第二管的端部的联接组件，包括：
-第一配件，适于固定至所述第一管；
-第二配件，适于固定至所述第二管；
-所述第一配件和所述第二配件各自均包括：
-适于设置在所述管上的内环；以及
-适于设置在所述内环上的外环；
-所述内环具有包括第一组齿的外表面；
-所述外环具有包括第二组齿的内表面；
-其中，当在所述内环上推进所述外环时，所述第一组齿与所述第二组齿彼此适配而接合；
-连接器，连接所述第一配件与所述第二配件以防止它们之间的轴向分离。

13.  根据权利要求12所述的联接组件，还包括设置在管的端部之间的密封件。

14.  根据权利要求13所述的联接组件，其中，所述连接器还包括用于将所述第一配件与所述第二配件向一起推进从而增强所述第一管与所述第二管之间的密封的装置。

15.  一种连接管的端部的方法，包括：
-将第一配件设置在第一管上并将第二配件设置在第二管上，所述配件各自均包括内环和外环，每个所述步骤均包括：
a)将内环设置在所述管上；
b)将适于配合的外环设置在所述内环上；
c)在所述内环上推进所述外环，以引起所述内环对所述管的径向压缩并且由此对所述管进行型锻；
d)锁定所述内环和所述外环各自的轴向位置以防止它们分离；
-轴向地对齐所述第一管与所述第二管并且在它们之间设置密封件；
-将所述管推进在一起；以及
-连接所述第一配件与所述第二配件以防止它们之间的相对运动。

16.  一种用于连接第一管的端部与第二管的端部的联接组件，其中，所述第二管设置有法兰，所述组件包括：
-适于固定至所述第一管的配件，所述配件包括；
-适于设置在所述管上的内环；及
-适于设置在所述内环上的外环；
-所述内环具有包括第一组齿的外表面；
-所述外环具有包括第二组齿的内表面；
其中，当在所述内环上推进所述外环时，所述第一组齿与所述第二组齿彼此适配而接合；以及，
-法兰板，连接至所述配件，所述法兰板包括：
-大体环形的圆盘，具有与所述第一管的内腔相对应的中心孔和用于密封地接合所述第一管的端部的密封件；以及
-螺栓孔，与所述第二管的所述法兰上的螺栓孔相对应。

17.  一种将第一管联接至具有法兰的第二管的方法，包括：
-将配件设置在所述第一管上，包括以下步骤：
a)将内环设置在所述第一管上；
b)将适于配合的外环设置在所述内环上；
c)在所述内环上推进所述外环，以引起所述内环对所述第一管的径向压缩并且由此对所述第一管进行型锻；
d)锁定所述内环和所述外环各自的轴向位置以防止它们分离；
-将法兰板设置在所述第一管的端部上，所述法兰板覆盖所述第一管的开口；
-将所述法兰板连接至所述配件；
-轴向地对齐所述第一管的端部与所述第二管的法兰端部，并且将所述管推进在一起；以及
-将所述第一管的法兰板固定至所述第二管的法兰。

18.  一种用于密封管的端部的联接组件，包括：
-配件，适于固定至所述管，所述配件包括；
-适于设置在所述管上的内环；以及
-适于设置在所述内环上的外环；
-所述内环具有包括第一组齿的外表面；
-所述外环具有包括第二组齿的内表面；
-其中，当在所述内环上推进所述外环时，所述第一组齿与所述第二组齿彼此适配而接合；以及
-法兰板，连接至所述配件，所述法兰板包括：
-大体环形的圆盘，具有与所述第一管的内腔相对应的中心孔和用于密封地接合所述第一管的端部的密封件；以及
-多个沿圆周间隔开的螺栓孔；以及
-盲板法兰，用于固定至所述法兰板。

19.  一种在管上设置配件的方法，包括：
-设置由热膨胀材料形成的金属卡圈，所述卡圈的内径比所述管的外径小；
-加热所述卡圈以使其内径扩张；
-将所述管插入并穿过所述卡圈的内径；
-冷却所述卡圈以使所述卡圈的内径回复至未扩张的大小；
-由此所述卡圈对所述管进行型锻。

管配件以及使用这种配件的管联接组件
在先申请的交叉参考
本申请要求于2006年10月17日提交的美国申请号60/829,818的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及管配件及类似零件以及结合这种配件的用于连接管的管联接组件。
背景技术
在本领域中，已知各种类型的用于将管道(tube)和管(pipe)联接在一起的配件。一般地，已知的配件包括同轴设置在管上的套管。然后，将型锻环(swage ring，陷型环)轴向地推动套在套管上，以引起套管径向向内的变形(即径向压缩)。这种变形导致管道或管的局部变形，由此在套管与管之间提供了紧密的配合。在美国专利第6,450,553号和第5,114,191号以及美国公布申请US/2006/0186666中提供了已知配件类型的实例。
关于已知的型锻(swage，陷型成型)类型配件(如上所述)的一个问题包括，配件置于适当的位置后型锻环的轴向移动。因此，型锻环的移动可能破坏该配件布置的整体性。针对这个问题，美国专利第5,181,752号与第6,692,040号已经提出了在套管与型锻环之间的设置锁定机构。然而，这样的锁定机构(例如在美国专利第5,181,752号中所教导的)被设计成在将型锻环几乎完全推进到套管上之后被接合。此外，这些锁定机构包括开槽的或者粗糙的表面，以增强套管与型锻环之间的摩擦配合。然而，这样的表面也将会妨碍型锻环的推进。
已知型锻配件装置的另一个问题是，通常需要复杂的设备以用于推进型锻环。此外，已知型锻类型配件典型性地设计成用于小直径的管道和管(即，直径小于2英寸)。当连接大直径的管时，由于型锻类型装置不足以承受这些较大管子中所产生的压力，因此通常要使用法兰等零件。
已知装置的又一个问题在于，当将两个管连接在一起时需要一个单独的内套管。在这种情况下，将这些管的端部插入到套管的相对的端部中，然后推进各自的型锻环。这种布置通常很麻烦，并且对于大直径管有时是无效的。
本发明用于解决上述的现有技术装置中一个或者多个缺陷。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种可用于各种直径的管的配件。
在另一个方面，本发明提供了一种用于管及类似物的配件，该配件具有设在管上的内环或套管、以及重叠在内环上的外压缩环或型锻环。在该环与套管之间设置锁定系统以防止环与套管间的不希望的轴向移动。
在又一个方面，本发明在套管与压缩环之间提供了单向锁定机构。
在又一个方面，本发明提供了一种用于接合套管和压缩环的设备。
在又一个方面，本发明提供了一种用于连接管的联接组件，该联接组件包括本发明的各种形式的配件。
在又一个方面，本发明提供了一种能够热装配至或者焊接至管的配件。
在又一个方面，本发明提供了一种用于通过型锻而沿圆周连接至管的管配件，包括：
-适合设置在管上的内环；以及，
-适于设置在内环上的外环；
-所述内环具有包括第一组齿的外表面；
-所述外环具有包括第二组齿的内表面；
-其中，当所述外环被推进到内环上时，所述第一组齿与第二组齿彼此适配而接合。
在又一个方面中，本发明提供了在管上设置配件的方法，包括：
-将内环设置在管上；
-将适于配合的外环设置到内环上；
-将外环推荐到内环上，以引起内环对管的径向压缩并且由此引起管的型锻；
-锁定内环和外环各自的轴向位置以防止它们分离。
在又一个方面中，本发明提供了用于连接第一管的端部和第二管的端部的联接组件，包括：
-适于固定至第一管的第一配件；
-适于固定至第二管的第二配件；
-第一配件和第二配件的各自均包括：
-适于设置在管上的内环；以及，
-适于设置在内环上的外环；
-所述内环具有包括第一组齿的外表面；
-所述外环具有包括第二组齿的内表面；
-其中，当所述外环在内环上推进时，所述第一组齿和第二组齿彼此适配而接合；
-连接器，连接第一配件与第二配件以防止它们之间的轴向分离。
在又一个方面，本发明提供了连接管的端部的方法，包括：
-将第一配件设置在第一管上且将第二配件设置在第二管上，所述配件各自均包括内环和外环，并且每个所述步骤均包括：
a)将内环设置在管上；
b)将适于配合的外环设置在内环上；
c)在内环上推进外环，以引起内环对管的径向压缩并且由此引起管的型锻；
d)锁定内环和外环各自的轴向位置，以防止其分离；
-轴向地对齐所述第一管与第二管并且在它们间设置密封件(seal)；
-将所述管推进在一起；以及
-连接第一配件与第二配件以防止它们之间的相对移动。
在又一方面，本发明提供了用于连接第一管的端部与第二管端部的联接组件，其中，所述第二管设置有法兰，所述组件包括：
-适于固定至第一管的配件，所述配件包括；
-适于设置在管上的内环；及，
-适于设置在内环上的外环；
-所述内环具有包括第一组齿的外表面；
-所述外环具有包括第二组齿的内表面；
-其中，当所述外环在内环上推进时，所述第一组齿与第二组齿彼此适配而接合；以及，
-法兰板，连接至所述配件，所述法兰板包括：
-大体环形的圆盘，具有与第一管的内腔相对应的中心孔和用于密封地接合第一管的端部的密封件；以及，
-包括螺栓孔，这些螺栓孔与第二管的所述法兰上的螺栓孔相对应。
在又一个方面，本发明提供了将第一管联接至具有法兰的第二管的方法，包括：
-将配件设置在第一管上，包括步骤：
a)将内环设置在第一管上；
b)将适于配合的外环设置在内环上；
c)在内环上推进外环，以引起内环对第一管的径向压缩并且由此引起第一管的型锻；
d)锁定内环和外环各自的轴向位置以防止其分离；
-在第一管的端部上设置法兰板，该法兰板覆盖第一管的开口；
-将法兰板连接至该配件；
-轴向地对齐所述第一管的端部与第二管的法兰端部，并且将所述管推进在一起；以及
-将第一管的法兰板固定至第二管的法兰。
在又一个方面，本发明提供了用于密封管的端部的联接组件，包括：
-适于固定至管的配件，所述配件包括：
-适于设置在管上的内环；以及，
-适于设置在内环上的外环；
-所述内环具有包括第一组齿的外表面；
-所述外环具有包括第二组齿的内表面；
-其中，当所述外环在所述内环上推进时，所述第一组齿与第二组齿彼此适配而接合；以及，
-连接至所述配件的法兰板，所述法兰板包括：
-大体环形的圆盘，具有与第一管内腔相对应的中心孔和用于密封地接合第一管的端部的密封件；以及
-多个沿圆周间隔的螺栓孔；以及
-用于固定至法兰板的盲板法兰(blind flange)。
因此，在一个方面，本发明提供了将配件设置在管上的方法，包括：
-设置由热膨胀材料形成的金属卡圈(collar)，所述卡圈的内径比管的外径小；
-加热卡圈以使其内径扩张；
-将管插入穿过卡圈的内径；
-冷却卡圈以使卡圈的内径还原至未扩张的大小；
-由此所述卡圈对管进行了型锻。
附图说明
通过以下参照附图的详细描述，本发明的这些及其他特征将变得更加明显，在附图中：
图1是正在安装在管上的本发明配件的横截面视图。
图2是在安装至管上之后的图1的配件横截面视图。
图3和图4是示出了用于将图1的配件连接至管的设备的实例的横截面视图。
图5至图8是示出了利用图1的配件将两个轴向相邻的管对接(butt join)在一起的联接系统的横截面视图。
图9至图12是示出了通过图1的配件将法兰连接至管的横截面视图。
图13至图15是图1的配件的变型的横截面视图。
具体实施方式
在本说明书中，使用了术语“联接环(coupling ring)”与“联接器(coupling)”。术语“联接环”将理解为表示适于附连至管的外表面的配件。术语“联接器”将理解为表示将两个管连接在一起的装置，优选地以端对端或者对接的方式连接。
在图1中示出了本发明的一个实施例。在所示的实施例中，大体环形的配件或联接环10同轴地设置在管12的外径上。配件10设置为两个部分，即，一个内环或者套管14以及一个外压缩环16。内环14和外环16都是大体环形的并且包括内表面和外表面。环14的内表面18相对其轴向长度具有大体恒定的直径，其中，该直径的大小被确定成可滑动地容纳在管12的外表面上。通常，内环14的内径优选地仅略大于管12的外径。如本领域的技术人员将理解的，内表面18可以设置有凹槽、缺口、肋或者其他结构特征，以帮助与管12的外表面形成紧密的摩擦配合。为了方便，本附图未示出内表面18具有这样的特征。
内环14的外表面20是斜坡形的，从而内环14的第一端部13的厚度比相对的第二端部15的厚度薄。因此，当从内环14的第一端部13移动到第二端部15时，该环的外径增加。外表面20优选地还具有多个成角度的齿22。优选地，这些齿22设置在内环14的基本整个表面上。这些齿22朝内环14的较厚的端部15形成角度。这种形成角度的目的将在以下的讨论中阐明。
外环16被设计为与内环14相似，但是方向相反。即，外环的外表面24可以是大体平坦的，由此使外环16具有大体恒定的外径。然而，如在以下将进一步讨论的，外环16的外表面24可以针对各种目的设置有许多不同的结构特征。
外环16包括大体斜坡形的内表面26。这种结构导致了外环14的与较薄的第二端部30相比较厚的第一端部28。换句话说，外环16的内径从第一端部28至第二端部30逐渐减小。外环16的内表面26优选地设置有多个成角度的齿32，其中，这些齿朝外环16的较厚的第一端28形成角度。
将内环14和外环16的尺寸确定成使得当各自的第一端及第二端对准时，允许内环14同轴地装配在外环16中。
如图1所示，将配件或联接环10安装在管12上首先包括将内环14设置在管12上，其中，内环14与管12是同轴布置的。内环14定位在管上的期望位置处。然后，外环16同轴地滑动到内环14上。如上所讨论的，内环14的外表面20以及外环16的内表面26是斜坡形的。为此原因，将理解的是，当安装该配件时，环14、16定位成使得内环和外环各自的第一端部13、28及第二端部15、30对准。换句话说，外环16的第二端部30(具有最大的内径)与内环14的第二端部15(具有最大的外径)对准。在这种布置中，从以上讨论中将理解的是，设置在内环14的外表面20上的齿22将与设置在外环16的内表面26上的齿32相反地形成角度。这种定向在内环14与外环16之间提供了棘齿装配(ratchet fit)，由此允许外环16在内环14上仅沿一个轴向方向移动，如箭头A所示。
图2示出了图1中配件10的最终状态，即，外环16完全推进到内环14上后。齿22、32的棘齿作用(ratcheting action)将环14、16机械地锁定在一起。将理解的是，齿的布置防止了外环16沿箭头B所指方向的轴向移动。此外，环14和环16的斜坡轮廓防止外环沿箭头A所指方向的轴向移动。在后一种情况下，沿箭头A方向的轴向移动还被管12的变形量所限制。
尽管上述已经涉及了内环与外环之间的由指向相反的斜坡和齿结合形成的锁定机构，将理解的是，在不使用这些齿的情况下也同样可以达到相同的效果。在这种情况下，内环与外环的相互接合可以仅通过摩擦配合来实现。可替换地，可以在其中一个或两个表面上设置肋、凹槽、粗糙结构或者任何其他对于本领域的技术人员显而易见的结构(means)，以帮助增加内环与外环的接触面之间的摩擦。尽管这种摩擦配合可能不提供像上述的棘齿一样的单向锁定，但可以在该配件上设置夹钳(brace)或者其他类似装置，以防止内环与外环之间的轴向相对移动。以下将结合图3和图4来说明这种夹钳的实例。
仍然如图2所示，当将外环16推进到内环14上时，内环将会受到径向压缩力。于是该力将被传递到管12的壁，进而产生对管的型锻，或者外径的局部缩小。将理解的是，将外环的抗张强度选择成主要导致了内环的变形。例如，这可以通过使用比内环更厚的外环来实现。也将理解的是，在此过程中可能导致外环向外的某些变形。在某些情况下，如图2所示，管的内径也可能被缩小。管12的被压缩的区域在34处示出。
一旦将配件10固定在如图2所示的适当的位置中，将理解的是，管的外径的压缩在管12的外壁上、配件10的相对端处形成了第一棱边(ledge)36和第二棱边38。棱边36、38将用于限制配件10与管12之间的相对轴向运动。
如上所述，内环14的内表面18可设置有一个或多个槽或隆起等(未示出)。这种槽、隆起等(其尺寸可能很小)用于增大内环14与管12之间的摩擦配合。在另一个实施例中，这种槽可采用突出肋(prominent rib)的形式，例如在上述现有技术参考资料中所示出的那些。在这种情况下，本领域的技术人员将会理解，这些肋可能产生诸如在图2中所示的36、38处的那些额外的棱边。
图3和图4示出了可以用来将该配件接合至管12的组件的两个实例。在这两种情况下，该组件包括在配件10的相对端之间延伸的许多支架40。在一个实施例中，这些支架具有大体“U”形的轮廓，其第一臂42用于邻接外环16的第一端部28，而第二臂44用于邻接内环14的第二端部15。轴向延伸的连接臂46将臂42与44连接起来。支架40的第二臂44挤靠在内环14的第二端部15上，并且防止在外环16推进期间内环14的轴向移动。支架40的第一臂42设置有驱动装置以用于将外环16推进到内环14上。在图3中，这种驱动装置以液压缸48的形式示出。液压流体(未示出)为液压缸48提供动力，由此将轴向分离力施加至支架40的第一臂42和外环16的第一面28。如将理解的，该力使外环向内环14轴向地移动。在图4中，示出了一个替代实施例，其中驱动装置包括定位螺栓(jactbolt)50或类似物。将拧紧设置在定位螺栓上的螺母52，以便在第一臂42与外环16之间施加如上所述的类似的轴向分离力。尽管以上描述了驱动装置或机构的两个实例，但是各种其他替代物对于本领域的技术人员将是显而易见的。例如，参照图4，定位螺栓50可以由延伸贯穿臂42中螺纹开口(未示出)的螺栓来取代。拧紧这些螺栓将使其以类似于定位螺栓的方式顶住外环16推进。
如图3和图4所示，并且如本领域的技术人员所理解的，优选地使多个支架40围绕配件10的周围大体等距地间隔。这种布置将用于沿配件10的周围均等地分配由驱动装置所产生的力，由此确保外环与内环完全地接合。这些支架40可以是分几部分连接在一起或者可以是单独地设置。将理解的是，支架和相关的驱动装置的数量将取决于管12的大小。例如，对于较小的管，可能只需要四个支架(以90度角的间隔布置)，但是对于较大直径的管就可能需要更多的支架。在一个优选实施例中，支架40被连接在一起以形成适于环绕该配件10的环形本体。该本体将优选地设置为两个部分，当将这两个部分安装在配件10上时这两个部分连接在一起。在一个实施例中，可以沿着端部由铰链连接这些部分。支架的其他变型被理解为在本发明的范围之内。
还将理解的是，在安装该配件后支架40可以留在适当的位置中，以提供进一步的锁定从而阻止外环16相对于内环14轴向地移动。例如，在内环和外环的接触面未设置棘齿的的情况下，可以使用这种布置。在这种情况下，支架40将用作夹钳以使该配件保持原样(如以上所述)。
图5示出了本发明的一个实施例，其提供了用于将两个管对接在一起的联接器或组件。如图5所示，两个配件10与10a分别设置在将要连接在一起的管12与管12a上。在这种情况下，首先以上述方式将配件10与10a固定至各自的管。如图5所示，这些配件的环16和16a的外表面均设置有径向向外延伸的法兰54和54a。这些法兰54、54a可以是在环16、16a的整个圆周上延伸的单一结构，或者它们可以是不连续的，采取径向突出翼片(protruding tab)的形式。在一个优选实施例中，每个法兰54、54a均包括设置在外环16的外表面上的径向向外延伸的法兰。在安装夹具10、10a之后，管12、12a的相对端合在一起进而邻接对齐。在管的相对端之间设置密封件56。该密封件56可以包括任何类型的弹性密封件，诸如为本领域的技术人员所公知的密封垫等。
多个连接杆58在法兰54与54a之间延伸并且穿过设置在这些法兰中的孔。配合螺母60、60a用于将连接杆58的各个端部固定至法兰。如将理解的，拧紧螺母60和/或60a将使配件10与10a向彼此推进。这又将使管12、12a的相对端紧抵弹性密封件56，由此在其间产生流体和压力的紧密密封。如上所述，在优选实施例中，法兰54和54a的各自均包括径向延伸的法兰。以这种方式，这种法兰可以设置有许多孔以接收连接杆58，从而便于安装。尽管螺母60和60a被示出设置在杆58的相对端上，将理解的是，这些端部中的一个可以由抵靠法兰54或54a的螺栓头替代。类似地，通过将连接杆58的一个端部永久地固定至(通过焊接等方法)相应的法兰，可以省去一个螺母。在任一种情况下，将被理解的是，拧紧剩下的螺母将提供以使这些配件结合在一起所需的力。此外，尽管拧紧螺母60和60a可以在外环16上施加力以进一步使其在内环14上延伸，将理解的是，这种力将不足以使上部的环16移开(unseat)。
图6中示出了本发明的又一实施例，其中用相同的参考标号来表示与上述那些元件相同的元件。在这种情况下，如关于图5所述的，配件10和10a固定或安装在将被连接起来的管12和12a上。将管12和12a放置成邻接对齐，且在两管间具有弹性密封件56。在图6的实施例中，假设已经将这些配件以及由此管的对接端推进在一起，从而在它们之间形成压力的紧密密封。在此之后，设置夹具59以保持紧抵密封件56所需要的压力。在图6所示的实施例中，配件10和10a的外环16、16a的外表面分别地设置有各自的一个或多个肋62和62a。夹具59随之设置有适于容纳肋62和62a的配合槽61和61a。如将理解的，槽61、61a与肋62、62a彼此接合从而阻止配件10与10a的轴向分离。将理解的是，在另一个实施例中，外环16可以设置有适于容纳夹具59上的配合肋的槽。
夹具59可以包括大小确定为沿周界与配件10和10a重叠的环。在这种情况下，夹具59将优选地设置为两个部分，这两个部分可以夹紧在一起或者可以包括轴向延伸的铰链以方便夹具的安装。此外，环形夹具可以具有实心的(solid)圆柱形状或者可以包括其间有多个臂延伸穿过的一对相对的环。用于将配件10和10a结合到一起的夹具59的各种其他布置，对于本领域的技术人员将是显而易见的。
图7示出了图5中所示的组件的变型，其中，用相同的参考标号来表示相同的元件。图7中示出了用于将配件10和10a推进在一起的另一个实施例。在这种情况下，这些配件不包括任何图5中示出的那些法兰。推进力由多个连接支架64和64a施加至配件10、10a。连接支架64、64a分别包括后部的(即，在远离管12与12a之间的对接接头(butt joint)的方向上)、径向向内延伸的第一臂66、66a，这些第一臂抵靠配件10、10a的第一端(或后端)。支架64、64a还分别包括前部的(即，在朝向对接接头的方向上)、径向向外延伸的第二臂68与68a。第二臂68、68a设置有孔，连接杆70穿过这些孔延伸。螺母72和72a设置在第二臂68、68a的后部侧面上，以将这些连接杆70固定至支架64和64a。如将理解的，拧紧螺母72、72a将使支架64、64a向彼此推进。依次地，第一臂66和66a随后紧密接触(impinge)配件10和10a，由此使这些配件轴向地朝向彼此施加压力。由于这些配件被固定至管12、12a，因此邻接的端部朝向彼此轴向地施加力。在这种对接接头处设置密封件以用于确保压力紧密密封布置。在一个实施例中，该密封件可以简单地包括密封圈或者○形环或者诸如图6中所示的元件56的密封件。图7中示出了密封件的又一变型，并且包括密封环78的使用，该密封环将在下面进一步讨论。
可选择地，第二臂68和68a可以分别设置有径向向内延伸的延伸部74、74a，这些延伸部用于在第二臂68和68a张紧时(即，螺母72、72a拧紧时)稳固这些臂。
如对图5中组件的描述一样，通过使连接杆70的其中一个端部设置有螺栓头或者通过使这个端部永久地固定至第二臂68，可以省略一组螺母72和72a。各种其他的替代物可以用于这个目的。
支架64和64a可以围绕管12、12a周围的大体等间距地单独设置。可替代地，这些支架可以在安装时连接在一起而成为大体圆柱形的结构。在这种情况下，该结构将被设置为可以铰接在一起的至少两个部分以利于安装。
为了增强管12、12a的对接接头间的密封性，第一臂66和66a可以设置有螺纹孔，螺栓76和76a延伸穿过这些螺纹孔。拧紧螺栓76、76a将会导致进一步的张力施加至管12、12a的端部，由此施加进一步的密封力。
图7还示出了管12、12a的对接端之间的密封件的变型。如图所示，代替设置在接头处的弹性密封件，设置了一个大体环形的密封环78。该密封环78包括相对指向的圆环形槽80、80a，这些圆环形槽适于分别容纳管12和12a的端部。将诸如○形环、密封垫等的弹性密封件设置在每个槽80、80a中以确保在管12、12a之间的接头处形成压力紧密密封。
图8示出了图7的密封装置与图6中所示的夹紧装置59一起使用。如上所述，夹紧装置59用于将配件10和10a保持在所希望的相对位置处，由此保持管12与12a之间的密封。
图9示出了本发明的又一个实施例，其中用相似的参考标号来表示与上述那些元件相似的元件。在一些情况下，字母“b”用来表示任何不同的元件。图9示出了这样一个实施例，其中在管上设置法兰而无需焊接等。图9中所示的实施例尤其适用于将平端口管12连接至具有法兰82的另一个管12b。如图所示，配件10安装在管上，接近管的一端。配件10(其包括内环14和外环16)安装在管12上的方式与上述相同。在所示的实施例中，配件的外环16的外表面设置有许多径向向内延伸的带螺纹的螺栓孔(未示出)。这些螺栓孔适于容纳螺栓84，下面将进一步说明这些螺栓。通常至少设置两个螺栓孔，然而，孔的数量对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，并且将取决于许多变量，其中一个变量是管12的直径。
图9还示出了包括适于与管12的端部配合的法兰板86的法兰组件。在一个方面，法兰板86可以包括适于容纳管12端部的圆环形槽88。优选地，槽88还将优选地包括弹性密封件90，以便在管壁与法兰板86之间形成流体紧密密封。该法兰板86通常会包括大体上与管12的内腔相对应的中心开口。该法兰板86适于连接至设置在第二管12b上的法兰82。如所公知的，这种连接典型地通过将法兰板86紧密地密封至法兰82的多个螺栓92和螺母94来实现。同样如所公知的，优选地将密封垫或其他类似的密封材料(未示出)设置在法兰板86与法兰82之间的界面处，以确保它们之间的流体紧密密封。
支架组件96将法兰板86连接至配件10。该支架包括许多臂98，臂的一端联接至(优选地永久性地)法兰板86。这些臂98在相同方向上延伸并且适于在管12的外表面上方延伸。如图所示，这些臂98优选地大体等距地设置在管12的圆周上。然而，在本发明的范围内各种其他布置也是可能的。例如，这些臂98可以被单一的环形体代替。然而，将理解的是，使用这些臂98是用于减小支架组件的重量。这些臂98的与法兰板86相对的端部设置有螺栓孔以容纳螺栓84。设置在这些螺栓84上的螺栓头85允许将螺栓拧紧至配件10的外环16，由此将支架组件96连接至配件10。
在装配图9中的装置时，首先将配件10安装在管12上。然后将法兰板86和支架组件96紧靠管12的端部安装，其中管的端部与法兰板86的一部分形成了密封。如上所述，实现这种密封的一种方式包括在法兰板中设置槽，该槽包括弹性密封件并且适于容纳管12的端部。将法兰板和支架组件推进至管12上，直到设置在臂上的螺栓孔与外环16上的螺栓孔对准。然后将螺栓84插入穿过两个螺栓孔并且拧紧以将支架组件96固定至配件10。将理解的是，将支架组件96连接至配件10将把管12的端部压入设置在法兰板86上的槽88中，由此在它们之间形成密封。形成这种密封所需要的力可以通过多种方式实现。例如，可以用夹紧装置(未示出)迫使法兰板和支架组件紧靠管12。也将理解的是，支架组件96的这些臂98可以包括一连串的螺栓孔以适应配件10与管12端部的不同或变化的间隔。
图10中示出了图9的装置的又一实施例。在这种情况下，管12、配件10、支架组件96以及法兰板86与以上所述的基本相同。然而，在这种情况下，不存在第二管(图9中的12b)，并且替代地，将一个盲板法兰100固定至法兰板86的外表面。如本领域的技术人员所知的，盲板法兰用于密封管的内部。如上所述，任何已知的密封件都可以设置在法兰板86与盲板法兰100的界面处。
图11a与图11b提供了图9的装置的实例，其中能够在法兰板与管的端部之间施加密封力。因此，图11a和图11b示出了图9示出的实施例的变型，其中用相同的参考标号表示相同的元件。相似但是改进的元件用相同的参考标号标示，但为了清楚增加了字母“b”。在图11a所示的实施例中，支架组件96b的臂98a设置有延伸臂102，这些延伸臂接合配件10的后端部(即与法兰板86相对的端部)。这些延伸臂上设置有带螺纹的螺栓孔，在这些螺栓孔中设置螺栓104。螺栓104被设计成穿过延伸臂102突出并且紧密接触配件10的后端部。如将理解的，当螺栓104拧紧时，或者顶着配件10前进时，支架组96a和法兰板86沿向后的方向被推动，由此在管12的端部与法兰板86之间形成密封力。如图11a所示，在臂98b中设置一定程度的空隙106以允许支架组96b在配件10上向后移动。
支架组件96b的延伸臂102可以是与臂98b一体的或者可以固定地连接至该臂上。可替换地，如图11b所示，延伸臂102可以作为单独的零件而连接至臂98b。利用延伸穿过臂98b中的孔(未示出)进而进入延伸臂102中的螺纹开口(也未示出)的螺栓99可以实现这种连接。可以优选图11b的构造，以使支架组件适应于管12的各种尺寸、配件10的各种尺寸和位置，并且也便于在配件上安装。在一个实施例中，图11b中示出的延伸臂102可以由与管12同轴的环形圆盘所取代。可替换地，这种圆盘可以设置为一个或多个部分并且固定至臂98b。
图12示出了图9至图11所示的实施例的另一个变型。用相似的参考标号表示图12中所示的与先前图中相同的元件。图12示出了第一管12与第二管12b之间的法兰连接。第二管12b包括本技术领域中所公知的法兰82。第一管12设置有如上所述的法兰板86。即，法兰板86优选地包括含有弹性密封件的槽88，第一管12的端部容纳在该槽中。第一管12还设置有如上所述的配件10。图12的法兰板86包括大体共轴地在管12上延伸的圆柱形延伸部108。在一个实施例中，延伸部108在其外表面上包括一个或多个肋110。
还设置有支架组件112，以用于通过延伸部108将法兰板86连接至配件10。在一个实施例中，该支架组件包括许多具有前端部(即接近法兰板86)和指向相反的远端部的臂114。这些臂114的前端部包括适于容纳延伸部108的肋110的槽116。这些臂114具有大体“C ”形的横截面，其中存在袋状部(pocket)118，以用于在臂114在配件上轴向地延伸时容纳配件的一部分。臂114的后端部设置有带螺纹的螺栓孔(未示出)，螺栓120穿过这些螺栓孔延伸。拧紧螺栓120使得它们抵靠配件10的后端部。一旦通过配合槽116与肋110而使得臂的前端部连接至延伸部108，将理解的是，拧紧螺栓120的使得支架组件12和法兰板86向后推进，由此在管12与法兰板86之间形成密封力。
尽管以上已经将延伸部108描述为具有大体圆柱形的形状，将理解的是，这种延伸部也可以设置为辐射臂(radiating arm)的方式。同样地，尽管已经将支架组件112描述为包括许多臂114，其还可以包括可以在管12上组装的分裂开的圆柱体(即，蛤壳式设计)。同样地，未偏离本发明范围的各种其他结构变型对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。
图13和图14示出了本发明的又一实施例，其中配件200设置在管12上。这个实施例的配件200包括单一的环形环，该环形环的内径小于管12外径。图13示出了在其安装状态中的配件200，其中加热该配件以使其内径扩装至比管12的外径更大的尺寸。在这种加热的扩装状态下，配件200在管12的外表面上滑动。图14示出了冷却后的配件200。在冷却过程中，配件的尺寸变小，由此使配件的内径恢复至其正常值，该正常值小于管的外径。结果，如图14所示，配件200挤压管由此导致管的局部型锻。这导致在配件的每个端部上、在管的外壁中形成了棱边202。这些棱边202用于防止配件200在管12上的轴向移动。
在又一实施例中，如图15所示，本发明的配件可以简单地包括环210，该环的内径比管12的外径略大。这将使环210可以在管上滑动并且在所希望的轴向位置处定位。在这一点上，环210将利用212焊接至管以防止它们之间的轴向相对运动。
本领域的技术人员将理解的是，图13至图15中所示的配件可以应用于图5至图12所示的任一装置和组件中以代替其中所示的棘齿型配件。
尽管在附图中示出了本发明的各种实施例，应理解的是，本发明不限于任何所述的尺寸或者相关大小。
尽管已经参照一些具体实施例对本发明进行了描述，但在不偏离由所附权利要求限定的本发明的目的和范围的情况下，这些实施例的各种变型对于本领域的技术人员将是显而易见的。在此所列举的所有现有技术的公开内容将整体结合与此作为参考。