CN102317672A - 用于固定在管子中的管塞 - Google Patents

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Abstract

一种管塞(2，2′，2″)包括：轴部(8，8′，8″)；通过螺纹连接部(16)以可旋转和轴向可移动的方式围绕轴部(8，8′，8″)布置的力传递体(14)；和止挡体(18)。力传递体(14)和止挡体(18)之间设有：以轴向可移动方式围绕轴部(8，8′，8″)且与力传递体(14)相邻布置的第一挤压体(20，20′)；以轴向可移动方式围绕轴部(8，8′，8″)布置的锥形支撑体(22)；位于支撑体(22)外侧的至少一个可移动锚固体(24)；以轴向可移动方式围绕轴部(8，8′，8″)布置的第二挤压体(26)；和围绕轴部(8，8′，8″)布置的至少一个弹性密封体(28)；轴部(8，8′，8″)和第一挤压体(20，20′)彼此直接接触，并且轴部(8，8′，8″)和第一挤压体(20，20′)通过互补型连接元件(30′，30″)被以不可彼此相对旋转的方式连接。这防止了挤压体(20，20′)的转动，从而最佳地传递和控制用于管塞(2，2′，2″)的启动力。

Description

用于固定在管子中的管塞
技术领域
本发明涉及用于固定在管子例如井用管子、炼油厂或类似地方使用的管子或单独的管子中的管塞。
本管塞可以例如被用作密封管塞，用于将要进行压力测试的管子中，或用于管子的焊接接头的压力测试。
管塞还可以被用作管子例如井用管子或炼油厂或类似地方使用的管子中的临时或永久压力屏障(pressure barrier)，所述管子中承载压力流体，包括碳氢化合物、水和/或其它流体。
此外，管塞可以被用作锚固装置，用于将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，管塞可以被用作减径管子，即所谓的″异径管(reducer)″，以在管塞段减小管子例如炼油厂用管子的横截面面积。当用于这样的用途时，管塞被以经其流通的方式构成。
因此，本发明的管塞可以被构造为且被用作压力测试管塞，压力屏障，锚固装置，或管子中的流通型减径管。
背景技术
本发明的背景技术涉及到用于固定在管子中的现有管塞的各种相关问题。这样的管塞已经被用于管子或管子中的焊接接头的压力测试。
固定这种管塞的密封元件和/或抓持元件所需的管塞启动力，通常是借助于机械、液压或气动装置提供的。
一个与机械启动相关的显著问题是所提供的启动动力例如扭矩的大部分由于管塞中的可移动件之间的摩擦而被损失掉了。另外，常常需要在管塞周围以适宜的元件的形式提供根部保持体(反作用支撑)，以便能够将所述扭矩提供至管塞，且还能在扭矩被提供时防止管塞转动。
另一方面，借助于压力流体的液压/气动启动对管塞中的压力泄露或压力流体向管塞传送时的压力泄露更敏感。
这样的现有管塞在操作、时间、成本和安全性方面都存在相关问题。
现有技术及其缺点
作为本领域的现有技术，下面的专利文献被提及：
-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(参看图3-5)，展示了机械启动型管塞的一些例子。
在机械启动和固定这样的管塞时，启动动力通常以扭矩的形式提供，该扭矩通过力传递元件转转化为管塞的密封元件和/或抓持元件的诱发启动和固定力。该扭矩可以经螺母、套筒、螺栓或类似物提供，而启动力经常经过压力板和相关的锥形或楔形力传递元件被传递。
如前所述，这种机械力传递的一个常见问题是所提供的启动动力(扭矩)的大部分随着摩擦而损失掉了。到达管塞密封元件和/或抓持元件的启动动力(并且因此固定力)的比例可能因此而显著小于所提供的启动动力。出于这一原因，可能难以将管塞以精确和可控的固定力固定在管子中。因此，管塞可能以过大或过小的固定力抵靠在管壁上。过大的力可能导致管子和/或管塞的一部分损坏，而太小的力可能导致管塞固定不理想和/或导致其在使用中松脱。这两种情况显然都不令人满意。
另一方面，EP 0.506.013、GB 2.204.378和NO 324712的一些部分(参看图1-2)展现了流体启动型管塞的一些例子。
在液压或气动启动和固定这样的管塞时，压力流体形式的启动动力被提供至管塞中的至少一个启动器或类似物。启动器可以例如包括带有相关活塞的缸。活塞在缸中的移动则被转化成管塞密封元件和/或抓持元件的诱发启动和固定力。典型地，力传递通过至少一个力传递元件实现，类似于上述机械管塞中的。
还是在这样的压力启动中，启动动力的一部分可能会由于管塞中可移动件的之间的摩擦而损失掉。然而，如前所述，这样的管塞非常容易在管塞中或在传输压力流体时遭受压力泄露。其原因在于，管塞的固定力和密封能力与所提供的活塞力相关，而活塞力与所提供的启动流体中的压力直接相关。流体压力缺乏或不足可能因此导致管塞在使用中松脱。如果管塞在承受管子例如井用管子中的压力的情况下松脱，可能导致管塞被从管子高速推出，因此产生飞弹的类似作用。自然地，这可能对旁边的器具和人员造成极大危害。
这样的压力启动型管塞还需要利用各种其它器具来实现其操作，例如用于压力产生的动力单元，以及用于将压力流体传输至管塞的阀、管接头、软管和/或管线等等。这样的器具是复杂的，并且在管塞的使用过程中是高成本消耗的。
发明内容
发明目的
本发明的主要目的是提供一种管塞，其至少能够减轻现有技术管塞的前述缺陷。
一个更具体的目的是提供一种机械启动型管塞，其能够以精确和受控的固定力固定在管子中，并且其不要求在管塞周围采用用于固定的根部保持体(反作用支撑)。
还有一个目的是提供一种相对简单和操作可靠的管塞，其容易固定和脱开，因此其可以被反复使用。
此外，还有一个目的是提供一种柔性管塞，其容易适合于不同的用途。
上述目的可通过下面的描述和权利要求中公开的特征来实现。
对如何实现目的的总体描述
在本发明的第一方面，一种用于固定在管子中的管塞被提供，所述管塞包括：
-轴部，其具有第一端和第二端；
-力传递体，其在轴部的第一端围绕轴部布置，其中力传递体通过螺纹连接部被以可旋转和轴向可移动的方式连接至轴部；
-止挡体，其布置在轴部的第二端。此外，下述管塞结构元件被布置在力传递体和止挡体之间：
-第一挤压体，其以轴向可移动方式围绕轴部并且与力传递体相邻布置；
-支撑体，其具有锥形表面，并且以轴向可移动方式围绕轴部布置；
-至少一个锚固体，其被构造成在锥形支撑体的外侧轴向可移动、并且因此而径向可移动；
-第二挤压体，其以轴向可移动方式围绕轴部布置；和
-至少一个弹性密封体，其围绕轴部布置。这种管塞的独特之处在于，轴部和第一挤压体被布置成彼此直接接触；并且
-其中，轴部和第一挤压体通过互补型连接元件被以不可彼此相对旋转的方式连接。
本发明的管塞的上述独特之处使之不同于任何上述现有管塞。
利用这种管塞构造，当力传递体被旋转时，第一挤压体被防止转动。这样可以确保最佳地传递和控制用于管塞的启动力。
通过将轴部和第一挤压体布置成彼此直接接触，并且因此而使得它们不能相对于彼此转动，在轴部和第一挤压体之间还获得了紧密且无晃动的连接。因此，避免了通过楔形作用(凸节作用)来固定所述元件。
在启动管塞时，由于轴部和第一挤压体被以不可彼此相对旋转的方式连接，各元件之间的摩擦也被避免，这样，所提供的启动动力的大部分会到达锚固体和密封体，以实现其启动和固定。这使得能够将管塞精确和以受控的固定力固定在管子中。这使得还能够以精确和受控的方式将管塞脱开，从而管塞可以再次使用。
尽管本发明的管塞结构被构造成允许在其内采取根部保持体(反作用支撑)以便转动其力传递体，但管塞并不需要在其周围采取根部保持体以便固定管子。有利地，这使得管塞不会在被启动和固定在管子中时或在将其从管子脱开时转动。
此外，所述第一和/或第二挤压体可以例如是板状或盘状的，可能形式为环绕管塞轴部的挤压环。其它适宜的形状也可以采用。然而，挤压体的形状必须适合于允许启动力被传递至所述支撑体和密封体。
力传递体和轴部之间的所述螺纹连接部也具有适合于特定目的的类型和形式，优选采用自锁型螺纹。一旦管塞被固定好且没有启动力被提供至管塞，自锁螺纹确保锚固体和密封体二者维持它们的位置。这明显不同于前面描述过的现有液压/气动启动型管塞的操作模式，其中不能对管塞中的压力泄露或在传递压力流体时的压力泄露做出任何响应。
此外，轴部和第一挤压体之间的所述连接部可以包括舌槽型连接部，其包括互补的连接元件，例如花键连接部。
作为这样的舌槽型连接部的替代，轴部可以具有非圆形横截面形状，而第一挤压体包括轴向开口，其具有相对于轴部的横截面形状而言的互补非圆形横截面形状。因此，轴部可以例如具有能够配合在第一挤压体中的具有互补形状的开口中的非圆的、可能是多边形或椭圆形的横截面形状。轴部和挤压体之间的间隙应当具有极小的尺寸公差，并且还被提供有润滑剂，以便获得尽可能小的摩擦力，并且促进各元件之间的滑动。
此外，所述力传递体可以包括螺母或套筒。其它适宜形状的力传递体也可以采用。
此外，所述至少一个锚固体可以包括抓持牙、抓持楔块、抓持爪、抓持凸起或类似结构，其提供有钩、齿、卡爪或类似物，用于接合环绕的管壁。这样的锚固体被构造成允许它们被移动到所述锥形支撑体的外侧。有利地，该支撑体可以被构造有硬且平滑的表面，例如抛光表面，和/或被提供有适宜的润滑剂，为了减小摩擦力并因此而促进锚固体在支撑体的外侧滑动。
此外，所述止挡体可以包括板、盘或凸缘。其它适宜的形状的止挡体也可以采用。
另外，所述弹性密封体可以由弹性体材料构成。其它适宜类型的密封体也可以采用。
此外，所述第二挤压体可以与支撑体相邻布置；
-其中，弹性缓冲体布置在第二挤压体和支撑体之间；并且
-其中，缓冲体被以下述方式构成，即在受压时沿轴向的变形大于密封体的变形。
这样的弹性缓冲体的主要目的是确保所述锚固体在密封体固定之前被固定。因此，可在管塞的固定过程中防止密封体受到任何损坏。
为了在受到压缩时确保弹性缓冲体的变形大于密封体的变形，缓冲体可以由比密封体的材料更软且更易屈服的材料构成。
作为附加或替代，弹性缓冲体可以被设置成具有比密封体的横截面面积小的横截面面积。缓冲体的更小的横截面面积使得其在被压缩时提供更小的材料阻力。在另一方面，弹性缓冲体可以由弹性体材料构成，可能是另一适宜类型的材料。
作为另一种替代方案，弹性缓冲体可以由至少一个弹簧例如螺旋弹簧构成。
在管塞中采用这样的缓冲体还能带来另一优点。当管塞被抵靠着管壁固定且弹性缓冲体被挤压时，潜能被存储在缓冲体中。如果管塞随后被从管壁脱开，因而弹性缓冲体膨胀，缓冲体中的这种固有能量被释放。然后，释放的能量有助于将至少一个锚固体脱开和移动离开环绕管壁，从而便于将管塞从管子脱开。这种能量作用被添加到来自管塞的释放能量。在管塞的初始启动和抵靠着管子固定时，这种释放能量被存储在管塞中。
本发明的管塞还可以包括驱动装置，其被构造成实现力传递体的旋转，同时以防止旋转的方式固定住轴部。
在一种实施方式中，驱动装置可以包括可旋转内部件和静止外部件；
-其中，可旋转内部件被连接至力传递体以实现其旋转；并且
-其中，静止外部件还包括内侧连接体，其连接至轴部，以使其被以防止旋转的方式固定。
在另一实施方式中，驱动装置可以包括可旋转内部件和静止外部件；
-其中，可旋转内部件被连接至力传递体以实现其旋转；并且
-其中，用于以防止旋转的方式固定轴部的静止外部件通过围绕力传递体布置的外侧连接体被连接至第一挤压体。该外侧连接体可以例如包括套筒或包括形成第一挤压体的轴向延伸部的套筒状体。
所述驱动装置可以例如包括电马达、液压马达或气动马达。出于必要，这样的马达需要相应的原动力以及控制信号，以允许其能够被启动和在管塞中驱动可移动件。此外，原动力源可以安置在马达的外部或内部。原动力源因此可包括与马达和管塞相隔一段距离安置的动力单元，例如安置在地面上，而管塞可以安置在地下井中。这要求动力单元和马达之间存在连接，以便向其传递原动力和控制信号。备选地，用于马达的原动力源例如至少一个电池和潜在的控制单元可以布置可以与马达紧邻布置。在这种情况下，马达可以包括集成的动力单元和控制单元，其中包含所需的电子部件和传递装置。此外，控制单元被以下述方式构成，即允许其通过缆线型连接或无线连接而接收遥控信号。
采用马达型驱动装置来操作本发明的管塞最适合于当管塞用于被插入长管子例如井用管子时，在这种管子中难以或不能手工操控管塞。本发明的管塞也可以是手工操作的，而不带这样的驱动装置，但这种情况最适合于在地面将管塞固定在管子中。
此外，管塞的轴部可以提供有从中穿通的流通型开口。这可被证明在各种条件下有用，如后文中进一步详细解释。
在本发明的第二方面，一种将管塞固定在管子中的方法被提供。
该方法的独特之处在于包括下述步骤：
-采用本发明的管塞，其被提供有非流通型轴部；
-将管塞插入至管子中的固定点；和
-相对于轴部转动力传递体，直至所述锚固体和密封体被抵靠着管子的壁固定。
如前所述，本发明的管塞是柔性的，并且可以容易地适合于不同的应用领域。
根据第一实施方式，并且为了对管子进行压力测试，所述方法可能因此包括下述步骤：在与管塞固定点相隔一段距离的点将管子压力隔离。从而，位于这两个点之间的管段可准备经受压力测试。
根据该第一实施方式，所述方法还可以包括下述步骤：
-采用下述管塞，其具有轴部，所述轴部提供有从中穿通的流通型开口；和
-引导压力测试介质流经轴部中的开口，以对所述管段进行压力测试。
根据第二实施方式，并且为了在管子中建立压力屏障，所述方法还可以包括下述步骤：将管塞插入至管子中的固定点。这样，非流通型轴部因此而被用于这个方面。
根据第三实施方式，并且为了将一器具锚固在管子中，所述方法还可以包括下述步骤：
-将所述器具连接至管塞；和
-将管塞插入至管子中的固定点。
根据该第三实施方式，具有非流通型轴部或者在轴部提供有从中穿通的流通型开口的管塞可被使用。
根据第四实施方式，并且为了减小管子的流动横截面面积，所述方法还可以包括下述步骤：
-采用下述管塞，其具有轴部，所述轴部提供有从中穿通的流通型开口；和
-将管塞插入至管子中的固定点
在这方面，管塞被用作减径管子，所谓的″异径管″，用以在管塞段减小管子例如炼油厂用管子的流动横截面面积。
在其内安置着管塞的管子可以包括地下并中的管子，即井用管子。这样的井用管子可以包括外套管、衬管、采油管、注射管或类似物。
下面，本发明的管塞的非限定性的示例性实施方式被展示。
附图说明
图1示出了根据本发明的固定在管子中的管塞的第一实施方式的透视图，其中管塞还包括马达，用以将管塞启动和固定在管子中；
图2示出了根据图1的管塞的局部剖切正视图，其中管塞被显示为处在管子中的未启动位置；
图3和4分别示出了根据图2的管塞沿着图2中的线III-III和IV-IV所作的剖视图；
图5示出了根据图2的管塞，但其中管塞的楔形抓持凸起被显示为已被启动且与管子接合；
图6示出了根据图5的管塞，但其中管塞的密封环也被显示为已被启动且与管子接合；
图7示出了根据本发明的固定在管子中的管塞的第二实施方式的透视图，其中管塞还包括马达，用以将管塞启动和固定在管子中；
图8示出了根据图7的管塞的局部剖切正视图，其中管塞被显示为处在管子中的未启动位置
图9和10示出了分别示出了根据图8的管塞沿着图8中的线IX-IX和X-X所作的剖视图；
图11示出了根据图8的管塞，但其中管塞的楔形抓持凸起被显示为已被启动且与管子接合；
图12示出了根据图11的管塞，但其中管塞的密封环也被显示为已被启动且与管子接合；
图13示出了根据本发明的固定在管子中的管塞的第三实施方式，其中管塞基本上类似于根据图8的管塞，但其中管塞的轴部和马达被提供有从中穿通的流通型开口；以及
图14和15分别示出了根据图13的管塞沿着图13中的线XIV-XIV和XV-XV所作的剖视图。
为了便于理解本发明，附图被以一定程度上简化的方式绘制，并且仅示出了本发明的管塞的最重要的管塞结构元件。各元件的形状、相对尺寸和相互位置还可以在一定程度上被改变。在下面的描述中，以基本相同的附图标记表示附图中相同、等同或相应的细节。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的固定在管子4中的管塞2的第一实施方式。只有一段管子4在图中被显示。这一点同样适用于展示了管子4的其它图。
在这个实施方式中，管塞2包括驱动装置，其形式为电马达6，用于在管子4中启动和固定管塞2。在图中非常简略地表示的马达6，还连接至用于其操作的各种其它器具(未示出)，包含电子控制单元和提供原动力(电能)和控制信号至马达6的至少一根线路。
图2示出了对管塞2的上部所作的局部剖视图，而该图在下部示出了从外面看时的管塞。
管塞2包括下述管塞结构元件以及其它元件：
-轴部8，其具有第一端10和第二端12；
-力传递套筒14，其在轴部的第一端10围绕轴部8布置，其中，通过布置在它们之间的自锁螺纹连接部16(参看图4)，力传递套筒14被以可旋转和轴向可移动的方式连接至轴部8；和
-止挡板18，其布置在轴部8的第二端12。
此外，下述管塞结构元件被布置在力传递套筒14和止挡板18之间：
-第一挤压环20，其以轴向可移动方式围绕轴部8布置，并且与力传递套筒14接触；
-支撑体22，其具有锥形表面，并且以轴向可移动方式围绕轴部8布置，且与第一挤压环20接触；
-若干楔形抓持凸起24，它们围绕锥形支撑体22分布，且被构造成在支撑体22的外侧轴向可移动并且因此而径向可移动，抓持凸起24构成用于管塞2的锚固体；
-第二挤压环26，其以轴向可移动方式围绕轴部8布置，并且与抓持凸起24接触；和
-两部分式密封体28，其由适宜的弹性体材料构成，围绕轴部8布置，并且与所述止挡板18接触。
管塞2的独特之处在于，通过适宜的花键连接部30，轴部8和第一挤压环20被以不可彼此相对旋转的方式连接，从而轴部8和第一挤压环20被布置成彼此直接接触，所述花键连接部包括互补型连接元件30′、30″(参看图3)。通过这种方式，当力传递套筒14通过所述螺纹连接部16被相对于轴部8旋转时，第一挤压环20被防止转动。因此，还能确保最佳传递和控制用于管塞2的启动力。这涉及到管塞2的固定和脱开两方面。
导环32也被组合在两部分式密封体28中，并且与止挡板18接触。导环32比密封体28中的弹性体材料硬，目的是在管塞2的压缩过程中引导密封体28的变形。
所述锥形支撑体22还具有硬质且抛光的表面，其提供有适宜的润滑剂，用于在其固定和脱开时降低摩擦力并且因此而促进所述抓持凸起24在支撑体22的外侧滑动。每个抓持凸起24被提供有向外指向的齿34，用于接合管子4的环绕内管壁。抓持凸起24被成形为沿周向彼此相邻布置的圆弧段。在启动管塞2时，抓持凸起24在锥形支撑体22的外侧同时轴向和径向移动，而抓持凸起24还将相对于彼此周向移动。抓持凸起24还在其外侧提供有周向的弹性环型垫圈36，用于保持抓持凸起24在它们在锥形支撑体22的外侧移动时相对于彼此正确定位。在将管塞2从管子4脱开时，弹性挤压环型垫圈36将膨胀，因此有助于将抓持凸起24从管子4推离且沿着锥形支撑体22的表面移动。
管塞2还设有布置在所述第二挤压环26和支撑体22之间并且与它们接触的弹性缓冲环38。缓冲环38由比密封体28的弹性体材料更软且更易屈服的弹性体材料制成。另外，缓冲环38的横截面面积小于密封体28的横截面面积。因此，缓冲环38被以下述方式构成，即在受到挤压时允许其沿轴向的变形大于密封体28的变形，这样，在密封体28被强制抵靠着管子4的壁之前，抓持凸起24被强制抵靠着管子的壁。通过这种方式，在固定管塞2时密封体28被保护以防止任何损坏。
为了能够实现这样的管塞固定顺序(或管塞脱开顺序)，第二挤压环26形成有轴向延伸的外套环40，其与每个抓持凸起24上的轴向延伸推压段42接触。挤压环26还形成有轴向延伸的内套环44，其在一定程度上比外套环40长，并且其朝向支撑体22的一端部。这一点对于所述管塞固定顺序或管塞脱开顺序而言是重要的。
当管塞2处在未启动且非膨胀位置时，内套环44和支撑体22被布置成彼此相隔一段距离(参看图2)。另一方面，当所述力传递套筒14被围绕轴部8旋转以便启动和固定管塞时，启动力立即传递至弹性缓冲环38，以便将其压缩。同时，启动力被传递至抓持凸起24，以使它们沿着支撑体22的表面移动。这个动作过程持续，直至抓持凸起24被以锚固方式强制抵靠着管子4的壁，并且直至缓冲环38被充分压缩，以使第二挤压环26上的所述内套环44与支撑体22的所述端部接触，如示于图5。通过接下来进一步旋转力传递套筒14，密封体28被挤压和向外膨胀，以便密封接触管子4，如示于图6。由于力传递套筒14和轴部8之间的所述自锁螺纹连接部16，在力传递套筒14的旋转和启动力消失后，密封体28和抓持凸起24都将维持它们的管塞固定位置。这种操作显著不同于上述压力泄露敏感的液压/气动启动型管塞的操作。
另外，图7-12示出了根据本发明的管塞2′的第二实施方式，而图13-15示出了根据本发明的管塞2″的第三实施方式。需要强调这样的事实，上述用于管塞2的管塞结构元件和操作模式(参看第一实施方式)基本上类似于根据本发明第二和第三实施方式的管塞2′和2″的管塞元件和操作模式。这三种管塞实施方式的之间技术差异主要在于所述启动力被传递至各管塞2、2′和2″的方式。这将在下面进行描述。
如前所述，根据第一实施方式的管塞2包括电马达6(驱动装置)。马达6包括可旋转内部件46和静止外部件48等，可旋转内部件和静止外部件都在图2、5和6中非常概略地显示出了。通过互锁接头50，可旋转内部件46被连接至管塞2的力传递套筒14以实现其旋转。此外，静止外部件48包括相对于马达6对中安置的内部连接轴部52，该轴部52被可旋转内部件46承载并被连接至管塞轴部8，以将其以防止旋转的方式固定。在这个实施方式中，连接轴部52和管塞轴部8通过花键连接部54被连接，该花键连接部在管塞轴部8的第一端10以轴向延伸方式设置在管塞轴部内(参看图2和5)。因此，静止外部件48和连接轴部52构成了用于管塞轴部8的根部保持体，因而本发明的管塞结构被以下述方式构成，即允许其在内部采用根部保持体(反作用支撑)。当管塞2被启动以便固定或从管子4脱开时，这样的结构可防止管塞2绕其自身纵向轴线转动。
为了固定管塞2，马达6的内部件46被旋转，并且因此经过所述互锁接头50传递启动扭矩至力传递套筒14。通过这种方式，力传递套筒14还通过所述螺纹连接部16相对于管塞轴部8旋转。同时，管塞轴部8通过马达6的静止外部件48和连接轴部52被保持在固定位置。力传递套筒14绕着和沿着管塞轴部8的旋转运动因此会传递启动力至管塞2的第一挤压环20。启动力被从套筒14的一端传递，并且传递到挤压环20上的撞击表面56。撞击表面56可以是硬质且光滑的，例如抛光的，和/或被提供有适宜的润滑剂，以便减小摩擦力，并且因此而促进力传递套筒14和第一挤压环20之间的滑动。作为替代，撞击表面56可以被提供有适宜的推力轴承/轴向轴承(未示出)。在内部件46和力传递套筒14的持续旋转过程中，第一挤压环20和连接轴部52通过它们各自的花键连接部30和54轴向移动，如示于图2、5和6。
用于根据本发明第二实施方式的管塞2′的驱动装置下面将被描述(参看图7-12)。
管塞2′包括电马达6′形式的驱动装置和管塞轴部8′等等。与根据第一实施方式的管塞2不同，管塞轴部8′没有在其第一端10设置内部花键。
类似于第一实施方式，该马达6′也包括可旋转内部件46以及形状在一定程度上不同的静止外部件48′等等，可旋转内部件和静止外部件非常概略地显示于图8、11和12。这里可旋转内部件46也是通过互锁接头50被连接至管塞2′的力传递套筒14，用于旋转套筒14。为了以防止旋转的方式固定管塞轴部8′，静止外部件48′形成有(或设有)轴向延伸的联轴套筒58。通过附加的互锁接头60，联轴套筒58被连接至轴向延伸的连接套筒62，该连接套筒连带着形状在一定程度上不同的第一挤压环20′。在这个实施方式中，连接套筒62被形成为挤压环20′的延伸段。联轴套筒58和连接套筒62都围绕力传递套筒14布置。这里马达6′的静止外部件48′也被构造为用于管塞轴部8′的根部保持体，然而，显然要通过联轴套筒58、互锁接头60、连接套筒62、挤压环20′和花键连接部30。这样，该管塞结构也以这样的方式构成，即允许其在内部采用根部保持体(反作用支撑)，从而当管塞被启动以便固定或从管子4脱开时管塞2′被防止绕其自身纵向轴线转动。
这里管塞2′也是通过转动马达6′的内部件46而被固定，以便通过这种方式经过所述互锁接头50传递力扭矩至力传递套筒14。通过这种方式，力传递套筒14也通过所述螺纹连接部16相对于管塞轴部8′旋转，而管塞轴部8′以前述方式通过马达6′的静止外部件48′被保持在固定位置。通过绕着和沿着管塞轴部8′转动力传递套筒14，启动力被传递至管塞2′的第一挤压环20′。启动力被从套筒14的一端传递，并且被传递到朝向挤压环20′且位于连接套筒62内侧的撞击表面56′。这里撞击表面56′也可以是硬质且光滑的，例如抛光的，和/或被提供有适宜的润滑剂，以便促进力传递套筒14和第一挤压环20′之间的滑动。备选地，撞击表面56可以被提供有适宜的推力轴承/轴向轴承(未示出)。在旋转内部件46和力传递套筒14的持续旋转过程中，第一挤压环20′通过所述花键连接部30而轴向移动，如示于图8、11和12。
根据本发明第三实施方式的管塞2″下面将被描述(参看图13-15)，管塞2″基本上与前面根据第二实施方式的管塞2′相同。
在这个实施方式中，管塞2″也包括带有可旋转内部件46和静止外部件48″的电马达6″形式的驱动装置，以及管塞轴部8″等等。不同于根据第二实施方式的管塞2′，管塞轴部8″被提供有从中穿通的流通型开口64。静止外部件48″还设有开口66。这样，管塞2″在被固定在管子4中后允许从中流过产品，因而管塞2″可能被用作减径管子(″异径管″)，以便在管塞段减小管子4的流动横截面面积。这一点在前面详细描述过。通过简单地为管塞轴部8″及其开口64以及马达6″的静止外部件48″中的开口66选择适宜的直径，穿过管塞2″的流动横截面面积可以设置成适合于专门的要求。

Claims (20)

1.一种用于固定在管子(4)中的管塞(2，2′，2″)，所述管塞(2，2′，2″)包括：
-轴部(8，8′，8″)，其具有第一端(10)和第二端(12)；
-力传递体(14)，其在轴部(8，8′，8″)的第一端(10)围绕轴部布置，其中力传递体(14)通过螺纹连接部(16)被以可旋转和轴向可移动的方式连接至轴部(8，8′，8″)；
-止挡体(18)，其布置在轴部(8，8′，8″)的第二端(12)；
其中，下述管塞结构元件被布置在力传递体(14)和止挡体(18)之间：
-第一挤压体(20，20′)，其以轴向可移动方式围绕轴部(8，8′，8″)并且与力传递体(14)相邻布置；
-支撑体(22)，其具有锥形表面，并且以轴向可移动方式围绕轴部(8，8′，8″)布置；
-至少一个锚固体(24)，其被构造成在锥形支撑体(22)的外侧轴向可移动、并且因此而径向可移动；
-第二挤压体(26)，其以轴向可移动方式围绕轴部(8，8′，8″)布置；和
-至少一个弹性密封体(28)，其围绕轴部(8，8′，8″)布置；其特征在于，轴部(8，8′，8″)和第一挤压体(20，20′)被布置成彼此直接接触；并且
-其中，轴部(8，8′，8″)和第一挤压体(20，20′)通过互补型连接元件(30′，30″)被以不可彼此相对旋转的方式连接；
从而当力传递体(14)被旋转时，第一挤压体(20，20′)被防止转动，以确保最佳地传递和控制用于管塞(2，2′，2″)的启动力。
2.根据权利要求1所述的管塞(2，2′，2″)，其特征在于，轴部(8，8′，8″)和第一挤压体(20，20′)之间的连接部包括舌槽型连接元件(30)。
3.根据权利要求2所述的管塞(2，2′，2″)，其特征在于，所述连接部包括花键连接部(30)。
4.根据权利要求1所述的管塞(2，2′，2″)，其特征在于，轴部(8，8′，8″)具有非圆形横截面形状，而第一挤压体(20，20′)包括具有与轴部(8，8′，8″)互补的非圆形横截面形状的轴向开口。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的管塞(2，2′，2″)，其特征在于，第二挤压体(26)与支撑体(22)相邻布置；
-其中，弹性缓冲体(38)布置在第二挤压体(26)和支撑体(22)之间；并且
-其中，缓冲体(38)被以下述方式构成，即在受压时沿轴向的变形大于密封体(28)的变形，以使得所述锚固体(24)的固定早于密封体(28)的固定。
6.根据权利要求5所述的管塞(2，2′，2″)，其特征在于，弹性缓冲体(38)由比密封体(28)的材料更软且更易屈服的材料构成。
7.根据权利要求5或6所述的管塞(2，2′，2″)，其特征在于，弹性缓冲体(38)被设置成具有比密封体(28)的横截面面积小的横截面面积。
8.根据权利要求5所述的管塞(2，2′，2″)，其特征在于，弹性缓冲体(38)包括至少一个弹簧。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的管塞(2，2′，2″)，其特征在于，管塞(2，2′，2″)还包括驱动装置(6，6′，6″)，其被构造成实现力传递体(14)的旋转，同时以防止旋转的方式固定住轴部(8，8′，8″)。
10.根据权利要求9所述的管塞(2)，其特征在于，驱动装置(6)包括可旋转内部件(46)和静止外部件(48)；
-其中，可旋转内部件(46)被连接至力传递体(14)，以实现其旋转；并且
-其中，静止外部件(48)还包括内侧连接体(52)，其连接至轴部(8)，以使其被以防止旋转的方式固定。
11.根据权利要求9所述的管塞(2′，2″)，其特征在于，驱动装置(6′，6″)包括可旋转内部件(46)和静止外部件(48′，48″)；
-其中，可旋转内部件(46)被连接至力传递体(14)，以实现其旋转；并且
-其中，用于以防止旋转的方式固定轴部(8′，8″)的静止外部件(48′，48″)通过围绕力传递体(14)布置的外侧连接体(62)被连接至第一挤压体(20′)。
12.根据权利要求9、10或11所述的管塞(2，2′，2″)，其特征在于，驱动装置包括电马达(6，6′，6″)、液压马达和气动马达之一。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的管塞(2″)，其特征在于，轴部(8″)被提供有从中穿通的流通型开口(64)。
14.一种将管塞固定在管子(4)中的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
-采用根据权利要求1-12中任一项所述的管塞(2，2′，2″)；
-将管塞(2，2′，2″)插入至管子(4)中的固定点；和
-相对于轴部(8，8′，8″)转动力传递体(14)，直至所述锚固体(24)和密封体(28)被抵靠着管子(4)的壁固定。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，为了对管子(4)进行压力测试，所述方法包括下述步骤：在与管塞(2，2′，2″)固定点相隔一段距离的点将管子(4)压力隔离，从而位于这两个点之间的管段准备经受压力测试。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：
-采用下述管塞(2″)，其具有轴部(8″)，所述轴部提供有从中穿通的流通型开口(64)；和
-引导压力测试介质流经轴部(8″)中的开口(64)，以对所述管段进行压力测试。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，为了在管子(4)中建立压力屏障，所述方法包括下述步骤：将管塞(2，2′)插入至管子(4)中的固定点。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，为了将一器具锚固在管子(4)中，所述方法包括下述步骤：
-将所述器具连接至管塞(2，2′，2″)；和
-将管塞(2，2′，2″)插入至管子(4)中的固定点。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，采用下述管塞(2″)，其具有轴部(8″)，所述轴部提供有从中穿通的流通型开口(64)。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，为了减小管子(4)的流动横截面面积，所述方法包括下述步骤：
-采用下述管塞(2″)，其具有轴部(8″)，所述轴部提供有从中穿通的流通型开口(64)；和
-将管塞(2″)插入至管子(4)中的固定点。
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