JP6208664B2 - 内部把持手段及び外部把持手段を備える、パイプをシールする装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、パイプの開口端部をシールする装置及び方法に関する。より詳細には、本発明は、パイプ壁の内側及び外側に設けられた把持手段を有する、パイプの端部をシールする装置及び方法に関する。パイプの端部がシールされると、本装置及び本方法は、パイプが試験目的等で加圧されることを可能にする。

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１１年９月２０日に出願された米国特許出願第６１／５３６６２５号に対する、パリ条約に基づく優先権を主張する。この米国特許出願の内容全体は、引用することにより本明細書の一部をなす。

化学プラント又は石油化学プラント等においては、流体材料（例えば、液体、気体等）が、導管又はパイプ（本明細書では「パイプ」と総称される）等の設備を用いて或る箇所から別の箇所まで搬送されるのが一般的である。そのようなパイプは、溶接によってともに接合される複数の金属部分から製造されることが多い。例えば、パイプの隣接した端部同士を接合する場合、各端部にフランジを設けることが一般的であり、フランジは、それぞれのパイプの端部に溶接される。各フランジがこのようにパイプに固定されると、次にパイプ同士がボルト締めされて、シール接合部を形成する。通常、ガスケット又は他のそのようなシール手段が、フランジの対向する面同士の間に設けられる。そのようなフランジを、溶接によって保持タンク及び他のそのような容器（vessels）に固定されるノズル上に設けることもでき、その結果、パイプを保持タンク及び他のそのような容器に接続させることができる。代替的には、パイプ又は他の設備の長さの間にある接続部同士を直接溶接して（すなわち、突合せ溶接して）、シールを形成することができる。いずれの場合でも、各溶接接合部すなわち各溶接部分は、運搬される材料の漏れを防止するように完全性を有しかつ完全なシールを形成しなければならないことが理解されるであろう。これは、引火性液体又は有毒液体等の潜在的に危険な材料を扱う場合に特に重要である。この場合、そのような流体の漏れは惨事をもたらす可能性がある。したがって、安全性の理由から、設備（例えば、パイプ、容器、フランジ等）の種々の部片同士を接合する際に用いられる溶接部の完全性を定期的に試験することが必要な場合が多い。

従来技術は、導管に対して溶接部の完全性試験を実施するのに用いる種々の工具を提供している。そのような既知の工具の多くは圧力試験において用いられており、圧力試験では、高圧ゾーンが少なくとも試験対象の溶接部の領域において生じ、そのような圧力は監視される。そのような試験では、圧力の降下は、溶接部の不具合を意味する。例えば、米国特許第６，１３１，４４１号、及び米国特許第５，８４４，１２７号（これらの米国特許の開示全体は、引用することにより本明細書の一部をなす）は、パイプの特定の部分（そのような部分は溶接部を含む）を分離し、かつその部分を工具とパイプの内面とによって画定された密閉された環状空間（constrained annular space）内の高圧流体に晒す、溶接部試験工具を教示している。環状空間内の流体の圧力は監視され、それによって、そのような圧力の降下は溶接部における漏れを意味する。

米国特許第６，４６３，７９１号及び米国特許第７，８７４，２１７号（これらの米国特許の開示全体は、引用することにより本明細書の一部をなす）も、溶接部を試験する装置を教示している。

場合によっては、上述の圧力試験を実施するためにパイプの端部をシールすることが必要である。これに関して、国際出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１１／０５０１２１号（この国際出願の開示全体は、引用することにより本明細書の一部をなす）は、パイプの外面に係合するグリッパー又はクランプを組み込む、パイプの端部をシールする工具を提供している。同様に、国際出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１１／０５０１２２号（この国際出願の開示全体は、引用することにより本明細書の一部をなす）も、パイプの内側部分及び外側部分の双方に係合する把持装置を含む装置を備える、パイプの端部をシールするシール具を提供している。これらの引用文献において教示されている端部シール装置は、所与のパイプの一方又は双方の端部（又は、例えば「Ｔ」字型接合部を有するパイプの場合は、別の開口部）をシールするのに用いることができる。国際出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１１／０５０１２１号、又は国際出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１１／０５０１２２号の装置がパイプの１つ又は複数の端部に固定されると、次いでパイプの内部が加圧され、圧力が上述したように監視される。国際出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１１／０５０１２２号において教示されている装置は、パイプの端部に対する効率的かつ効果的なシール装置を提供しているが、大径パイプ（すなわち、直径が２４インチ〜３６インチを上回るパイプ）に合わせて拡大される場合、その大きな重量を考慮すると扱いが難しい可能性がある。

パイプ、特に大径パイプの端部をシールするとともに、上述した種類の溶接部の完全性負荷試験を実施する装置が必要とされている。特に、パイプの開口部を効果的にシールするとともにパイプ内部の加圧中にそのようなシールを維持するように、パイプの開口端部上に容易に取り付けることができる装置が必要とされている。そのような加圧は、パイプの完全性試験方法と関連付けることができる。好ましくは、そのような装置は、大きな損傷を一切受けることがない。

１つの態様では、本発明は概して、パイプの開口端部をシールするとともに、該装置とパイプとの間での軸方向の相対移動を防止するようにパイプの内面及び外面に摩擦係合する、すなわちパイプの内面及び外面を「把持する」、装置を提供する。

別の態様では、本発明は概して、シール装置によってパイプの開口端部をシールする方法であって、シール装置は、このシール装置とパイプとの間での軸方向の相対移動を防止するようにパイプの内面及び外面に摩擦係合する、すなわちパイプの内面及び外面を「把持する」、方法を提供する。

別の態様では、本発明の装置は、パイプの完全性試験を実施するように、パイプの開口端部をシールしてパイプを加圧する。

したがって、１つの態様において、本発明は、パイプの開口端部をシールする装置であって、
前記パイプの前記開口端部に当接するよう位置決めするフロントプレートと、
前記パイプ内に挿入するように構成されるバックプレートであって、該バックプレートは第１の面と、第２の面と、外周とを有しており、使用時に、前記第１の面は前記パイプの前記開口端部に面し、前記第２の面は前記パイプのルーメンに面する、バックプレートと、
前記バックプレートと前記パイプの内面との間に円周方向のシールを形成するシール部材と、
前記パイプの前記内面に摩擦係合する第１の把持手段と、
前記パイプの外面に摩擦係合する第２の把持手段と、
１つ又は複数の連結手段であって、前記フロントプレート、前記バックプレート、並びに前記第１の把持手段及び前記第２の把持手段をともに連結するとともに、前記バックプレートを前記フロントプレートに向かって付勢するものである、１つ又は複数の連結手段と、
を備え、前記第１の把持手段及び前記第２の把持手段は、該装置の使用時に、該装置と前記パイプとの間の軸方向の相対移動を防止し、
前記バックプレートは、該バックプレートを通じた前記パイプ内への流体接続をもたらす２つ以上のポートを有し、該ポートのそれぞれは、前記バックプレートの前記第１の面上に第１の開口部と、前記バックプレートの前記外周上に第２の開口部とを有し、該装置が使用中のとき、前記ポートのうちの少なくとも１つが、加圧流体によって前記パイプを充填するように構成されており、前記ポートのうちの別のポートが前記パイプから排気するように構成される、装置を提供する。

別の態様において、本発明は、開口端部を有する概ね水平方向に向けられたパイプをシールするとともに加圧する方法であって、
前記パイプの前記開口端部に隣接して位置決めされるシール装置によって前記パイプを閉鎖するとともにシールすることと、
前記シール装置を、前記パイプの内面に摩擦係合する第１の把持手段と、前記パイプの外面に摩擦係合するように第２の把持手段とによって前記パイプに固定することと、
前記パイプの前記内面と前記シール装置との間に円周方向のシールを形成することと、
前記シール装置上に設けられた第１のポートを通る加圧流体によって前記パイプを充填するとともに、前記加圧プロセス中に前記シール装置上に設けられた第２のポートによって前記パイプから排気することと、
を含み、前記第１のポートは前記第２のポートの垂直方向下に位置決めされる、方法を提供する。

本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、添付の図面を参照する以下の詳細な説明においてより明らかとなるであろう。

パイプ内で使用しているときの本発明の一態様による装置の概略断面図である。 本発明の一態様によるバックプレートの正面斜視図である。 図２のバックプレートの正面図である。 図３の線Ａ−Ａに沿って切り取られた、図３に示されているバックプレートの側面断面図である。 図３の線Ｂ−Ｂに沿って切り取られた、図３に示されているバックプレートの部分断面図である。 図３の線Ｃ−Ｃに沿って切り取られた、図３に示されているバックプレートの拡大部分断面図である。 本発明の一態様による第１の圧縮リングすなわち内側圧縮リングの斜視図である。 図７に示されている第１の圧縮リングの正面図である。 図８の線Ａ−Ａに沿って切り取られた、図８に示されている第１の圧縮リングの側面断面図である。 本発明の一態様による第１のグリッパーリングすなわち内側グリッパーリングの斜視図である。 図１０に示されている第１のグリッパーリングの側面図である。 図１０に示されている第１のグリッパーリングの正面図である。 図１２の線Ａ−Ａに沿って切り取られた、図１２に示されている第１のグリッパーリングの一部分の側面断面図である。 本発明の一態様による第２の圧縮リングすなわち外側圧縮リングの斜視図である。 図１４に示されている第２の圧縮リングの正面図である。 図１５の線Ａ−Ａに沿って切り取られた、図１５に示されている第２の圧縮リングの側面断面図である。 第２のグリッパーリングと組み合わせた、図１６に示されている第２の圧縮リングの部分側面断面図である。 本発明の一態様による第２のグリッパーリングすなわち外側グリッパーリングの斜視図である。 図１８に示されている第２のグリッパーリングの正面図である。 図１８に示されている第２のグリッパーリングの側面図である。 図１９の線Ａ−Ａに沿って切り取られた、図１９に示されている第２のグリッパーリングの一部分の側面断面図である。 本発明の一態様によるフロントプレートの斜視図である。 図２２に示されているフロントプレートの正面図である。 図２３の線Ａ−Ａに沿って切り取られた、図２３に示されているフロントプレートの側面断面図である。 本発明の別の態様による装置の概略断面図である。 図２５に示されているバックプレートリングの正面斜視図である。 図２５に示されているバックプレートリングの後面斜視図である。 図２６に示されているバックプレートリングの正面図である。 図２８に示されているバックプレートリングの側面断面図である。 別の実施形態による図１に示されている装置の断面斜視図である。 別の実施形態による図１に示されている装置の断面斜視図であり、この装置の部品同士を連結するのに用いられるボルトを示す。 別の実施形態による図２５に示されている装置の断面斜視図である。 単独で示される、図２５又は図３２のキャップの正面図である。 別の実施形態による図２５に示されている装置の断面斜視図である。

本発明の明細書を通して、以下の用語は以下の関連する意味を有するものと仮定する。

「環状」：この用語は、少なくとも１つの外径と少なくとも１つの内径とを有する本体（body）を説明するのに用いられる。したがって、「環状ディスク」は、外径と、中央開口（それによって内径を提供する）とを有する物体であるものと仮定される。

「軸方向」：この用語は、パイプ又は導管の長手方向軸に沿った方向を説明するのに用いられる。したがって、「軸方向力」又は「軸方向応力」とは、導管の長手方向軸に対して平行な方向に印加される力であるものと理解される。同様に、「軸方向に延びる」という用語は、パイプの長手方向軸に対して平行な方向に延びることを意味するものと理解される。

「半径方向の」：この用語は、参照されるパイプ又は他の物体の半径に沿った方向を説明するのに用いられる。

「近位」及び「遠位」：これらの用語は、開口端部を有するパイプ上に位置決めされた後の、本発明の種々の構成部品の位置を説明するのに用いられる。「近位」という用語は、パイプの開口端部により近い位置を説明するのに用いられる。「遠位」という用語は、パイプの開口端部から離れた位置を説明するのに用いられる。

概して、本発明は、パイプの端部をシールする装置を提供する。パイプは概ね円形の断面を有することが理解されるであろう。本装置は、流体（すなわち、液体、気体、蒸気等）が本装置の一方の側面から他方の側面へ流れるのを防止するように、パイプ壁の内面に係合するとともにパイプ壁と本装置との間にシールを形成する少なくとも１つのシール部材を備える。本装置は、本装置とパイプとの間の軸方向の相対移動を防止するように、パイプ壁の内面及び外面に摩擦係合する２つの把持手段も備える。本発明の方法によれば、シールされるパイプには、上述した装置のような装置が設けられ、この装置は、装置とパイプとの間の軸方向の相対移動を防止するようにパイプ壁の内面及び外面を同時に把持する。流体が装置の一方の側面から他方の側面へ流れるのを防止するように、装置とパイプの内面との間にはシールが形成される。好ましい実施形態において、本発明の装置は、大径パイプ（すなわち、３６インチ以上の直径を含め、２０インチを上回る直径を有するパイプ）とともに使用されるように構成される。特に、本発明の好ましい実施形態の装置は、大径パイプの少なくとも１つの端部をシールするように設計されており、また、その装置の容易な操作を可能にするように重量を最小限に抑えるように設計される。

図１は、パイプ１２の端部上に設けられている、本発明の１つの態様による装置１０を示す。図示されているように、装置１０は、シールされるパイプ１２の端部に近位してパイプ１２内に設けられるように構成されるバックプレート１４を備える。バックプレートの一実施形態は、図２〜図６において更に示されている。示される実施形態では、バックプレート１４は、第１の端面すなわち近位端面１３と第２の端面すなわち遠位端面１５とを有する、好ましくはディスクの形状の概ね中実の本体を含む。理解されるように、バックプレート１４はディスク型本体の形態で図２〜図６において示されているが、種々の他の形状のバックプレート１４が可能であり、そのような他の実施形態のうちのいくつかは以下で更に論じられる。図１に示されているように、バックプレート１４は、好ましい実施形態によれば、パイプ１２内に位置決めされるとともにパイプ１２と軸方向に位置合わせされるサイズになっている外径を有する概ね円形のディスクを含む。バックプレート１４及び本発明の他の部品、特にパイプ内に挿入されるように構成される部品は、パイプ壁のあらゆる欠陥に対応するようにいくらかのクリアランスを与えるように設計されることが理解されるであろう。加えて、以下で更に論じられるように、本発明の装置の所与の寸法を同様の直径範囲のパイプに対して用いることができる。

バックプレート１４は、Ｏリング等のようなシール部材１８を受け入れる、第１の端面すなわち近位端面１３（すなわち、装置の使用時にパイプの開口部に対して面する、すなわち近位にある端部）における溝すなわち凹部１６を有する。以下で更に論じられるように、シール部材１８は、装置の使用時に、装置とパイプの内面との間に流体密シールを形成する役割を果たす。

好ましい実施形態において、バックプレート１４の第２の端面すなわち遠位端面１５（すなわち、装置の使用時にパイプの開口部に対して面していない、すなわち遠位にある端部）には、半径方向内方に方向付けられた斜面２０が設けられており、それによって、バックプレート１４の半径は、その第２の端面１５に向かって軸方向に低減する。理解されるように、斜面２０は、特にバックプレート１４の外径が、シールされるパイプ１２の内径に近いことが好ましいため、試験対象のパイプ１２内へのバックプレート１４の設置を容易にする役割を果たす。バックプレート１４は、斜面２０を有さずとも同等に機能することも理解されるであろう。

図２〜図４においてより明確に示されているように、バックプレート１４には円周方向に離間した複数のボルト孔２２が設けられている。図４に示されているように、ボルト孔２２は、バックプレート１４を貫通して延びていない。ボルト孔２２は、内部にねじ山が付けられた内面を設けるようにねじ切りされる（tapped）のが好ましく、ボルト孔２２内へ第１のボルトがねじ込まれる。そのような第１のボルトは、図３１において９０で示されており、以下で更に論じられる。別の実施形態において、第１のボルトは、例えば溶接等によってボルト孔２２内へ永久固定することができることが理解されるであろう。示されているように、これらのボルト孔２２は、バックプレート１４の特定の半径においてその円周の回りに等間隔に離間されるのが好ましい。ボルト孔２２の位置決めは、以下で更に論じられるように、ボルト孔又は装置の他の部品の位置決めに対応する。

バックプレート１４の第１の面１３には、２つ以上の第１の孔すなわちポート２３も設けられるのが好ましい。図４に示されているように、孔２３は、バックプレート１４の幅を貫通して延びていない。したがって、孔２３は、バックプレート１４の第２の面１５を貫通して突出しない。好ましい実施形態において、２つのそのような孔２３がバックプレート１４に設けられている。バックプレート１４には、半径方向に延びる２つ以上の第２の孔すなわち半径方向の孔３０が更に設けられている。第２の孔３０のそれぞれは、バックプレート１４の外周を半径方向に貫通して延び、第１の孔２３と第２の孔３０との間の流体連通を可能にするように、上述した第１の孔２３のうちの１つとつながる。その結果、第１の孔２３と半径方向の第２の孔３０との組合せは、バックプレート１４におけるポートすなわち流体通路をもたらす。そのようなポート２３、３０を用いて、バックプレート１４の第１の面からバックプレート１４の外周への流体連通がもたらされるが、この目的は以下に記載される。第１の孔２３には、好ましくは、バックプレート１４の第１の面１３から軸方向に離れて延びるカップリング２４を設けることができる。装置の使用時に、カップリング２４は、使用しやすくするためにパイプの開口部に向かって延びるのが好ましい。

第２の孔３０を、バックプレート１４の外周の対向する２つの端部に設けるのが好ましい。すなわち、第２の孔３０を、所与の直径のバックプレート１４のほぼ対向する２つの端部に設けるのが好ましい。そのような配置を用いる場合、かつ装置の使用時に、バックプレート１４を、２つの第２の孔３０が対向する２つの垂直方向に位置決めされるように向けることができ、この場合、孔３０のうちの一方が下方を向き、他方が上方を向く。このようにして、バックプレート１４をパイプ１２内に位置決めすると、概ね垂直方向下方に向けられる孔３０のうちの一方を通じて加圧流体を導入することができる。また、概ね垂直方向上方に向けられる孔３０のうちのもう一方は、充填手順中にパイプから排気する（vent）のに用いることができる。当業者によって理解されるように、加圧流体がパイプ１２内へ導入されると、加圧流体によって、含有空気（contained air）（又は気体等）が垂直方向に上昇する。したがって、孔３０のうちの少なくとも一方を、（パイプ内で使用されるときに）バックプレート１４の上端部に位置決めすることによって、排気手順が容易になる。充填及び排気プロセスは、加圧流体が上向きの孔３０から流出し始めるまで続けることができる。上向きの孔３０からの加圧流体の流出開始は、パイプ１２が加圧流体によって完全に充填されていることを示し、また、加圧ステップを続けることができることを示す。上記の記載では、「垂直方向上方に」及び「垂直方向下方に」に対する言及がなされている。しかしながら、第２の孔３０のそのような向きは、本発明の装置の使用時にバックプレート１４がパイプ内に設置される場合に生じることが理解されるであろう。２つの第２の孔３０を対向する２つの方向に設けることが好ましいが、本発明は、これらの第２の孔３０が上述の向きに正確にはない場合であっても、概ね上述したように機能することも理解されるであろう。換言すれば、第２の孔３０の特定の位置決めに対して種々の変更を加えながらも、依然として所望の結果を達成することができる。さらに、２つの第２の孔３０、及び関連付けられる２つの第１の孔２３が（これに応じて、パイプを充填してパイプから排気するのに用いる２つのポートを提供するのに）好ましいとすることができるが、２つ以上のそのような孔を設けてもよいことが理解されるであろう。

第１の孔２３及び半径方向の第２の孔３０によって形成されるポートすなわち流体通路（便宜上、第１の孔２３と第２の孔３０との組合せは、ポートすなわち流体通路２３と称される）は、装置の使用時に、バックプレート１４を通じたパイプ１２のルーメン内への流体連通を可能にする。そのような連通のために、また、パイプ１２内へのバックプレート１４の位置付けのために、バックプレート１４の外径は、パイプ１２の内径よりも小さいことが好ましいことが理解されるであろう。したがって、好ましくはカップリング２４を含むポート２３は、装置１０の使用時にパイプ１２のルーメンを加圧する、パイプ１２のルーメンから排気する、及び／又はパイプ１２のルーメンを監視するのに用いることができる。このために、ポート２３は、任意の所望のホース、導管、計器等に接続されるのが好ましい。カップリング２４は、設けられる場合、そのような接続を容易にすることができることが理解されるであろう。バックプレート１４の外径は、ポートが機能するのを可能にするように（すなわち、流体が第２の孔３０を通過するのを可能にするように）、パイプ１２の内径よりも小さい（又は僅かに小さい）ものであるように選択される一方で、バックプレート１４は依然として、シール部材１８が機能することを可能にするのに十分に大きな外径を有することも理解されるであろう。すなわち、当業者によって理解されるように、バックプレート１４の外径があまりに小さい場合、バックプレート１４とパイプ１２の内面との間のクリアランスは、シール部材１８が変形するのを可能にするのに十分なものではなく、したがって、バックプレートとパイプの内面との間に所要のシールをもたらさない。バックプレートの外径の限度は、当業者には既知であろう。例えば、シール部材１８の変形した外径を計算することによってそのような限度を求めることができる。

上述の孔２３及び３０は、本発明の１つの実施形態を含む。他の実施形態において、半径方向の第２の孔３０は、バックプレート１４の幅を貫通して延びる第１の孔２３を設けることによって省略することができることが理解されるであろう。そのようにして、バックプレート１４を通る上記の流体連通が提供される。そのような場合、第１の孔２３は、第２の孔３０に関して上述した好ましい充填／排気機能を達成するように、バックプレート１４の外径の非常に近くに設けることができる。

バックプレート１４にはまた、概ね中央に位置する開口部すなわち貫通孔２６を設けることができ、開口部すなわち貫通孔２６は、ホース、導管等に接続されるように構成される。貫通孔２６は、以下に更に記載されるように、パイプ１２の内部に対する加圧機能、排気機能、及び／又は監視機能のうちの１つ又は複数を促進するように用いることができる。好ましい実施形態において、貫通孔２６は、（例えば、溶接等によって）貫通孔２６に固定されるカップリング２８を含み、カップリング２８は、貫通孔２６を上述したホース、導管等に接続するのを容易にする役割を果たす。

１つの態様において、バックプレート１４には、複数のねじ山付き開口部すなわちねじ切りされた開口部３２を任意選択的に設けることができる。開口部３２は、バックプレート１４の外周上に半径方向内方に設けられる。図３に示されているように、バックプレート１４には、１つの実施形態において２つの開口部３２が設けられている。２つの開口部３２は、バックプレート１４の一方の端部に設けられ、互いに対して円周方向に分離している。これらの開口部３２は、ボルト又はねじ等、例えば、単に例として、丸押えねじ（ＢＨＣＳ）を受け入れるように構成される。これらのボルト又はねじは、バックプレート１４がパイプ内に設置されているときに、バックプレート１４を位置決めするのを補助する。具体的には、ＢＨＣＳは、バックプレート１４がパイプ内へ挿入されるときにバックプレート１４を支持する脚部として用いられる。理解されるように、ＢＨＣＳ等のねじの使用によって、バックプレート１４の外縁すなわち外周とパイプの内面との間の直接接触が回避され、それによって、パイプ内でのバックプレート１４の移動が容易になる。さらに、丸みのある（すなわち「ボタン」状の）頭部を有するＢＨＣＳ等のねじの使用によって、バックプレート１４の位置決めも容易になる。理解されるように、特に本発明の装置が大径パイプとともに使用される場合、装置を形成する各部品、特に中実のバックプレート１４はかなりの重量がある。したがって、ＢＨＣＳ等のような位置決め補助具の使用によって、パイプ内で用いられるときの装置の設置が容易になる。そのような位置決め補助具すなわちボルトは任意選択的であり、また、任意の同様のタイプの１つ又は複数の器具（device）を使用することができることも理解されるであろう。

図１に示されているように、装置１０はまた、第１の圧縮リングすなわち内側圧縮リング３４と、組み合わされる第１のグリッパーリングすなわち内側グリッパーリング３６とを備える。以下で論じられるように、また図１に示されているように、圧縮リング３４とグリッパーリング３６との組合せによって、グリッパーリング３６は、パイプ１２の内面に摩擦係合する、すなわちパイプ１２の内面を「把持する」。第１の圧縮リング３４は、図７〜図９においてより詳細に示されている。第１のグリッパーリング３６は、図１０〜図１３においてより詳細に示されている。図１に示されているように、第１の圧縮リング３４は、装置の使用時に、第１のグリッパーリング３６と比べて、最初はパイプ１２の開口部から遠位に位置決めされている。

第１の圧縮リング３４及び第１のグリッパーリング３６の双方は、それぞれが内径及び外径を有する概ね環状形の本体であるのが好ましい。図１に示されているように、第１の圧縮リング３４及び第１のグリッパーリング３６の双方の外径はパイプ１２内に挿入されるとともにパイプ１２と軸方向に位置合わせされるサイズになっている。第１の圧縮リング３４の外径は斜面が付いた縁３８を含み、それによって、圧縮リング３４には、圧縮リング３４の一方の端部から他方の端部までテーパー状である外径がもたらされる。第１の圧縮リング３４は、図１に示されているように、パイプ１２内に位置決めされると、より小さい方の外径がパイプ１２の開口部の近位に位置決めされるように配置される。例えば、図７及び図８に示されているように、第１の圧縮リング３４は、必ずしも内「径」そのものを有する必要はなく、不規則な形状の内側開口部を有する。したがって、この文脈で用いられる「内径」という用語は便宜上のものであり、第１の圧縮リング３４の形状を限定するように決して意図されていないことが理解されるであろう。本開示から理解されるように、第１の圧縮リング３４は、同じ性質の内側開口部を有するように設計されるのが好ましい。

第１のグリッパーリング３６は、斜面すなわちテーパー４０を有する内径を有する。斜面すなわちテーパー４０は、装置の使用時に、第１の圧縮リング３４の斜面が付いた外縁３８と協働するように構成される。第１のグリッパーリング３６の斜面４０により、グリッパーリング３６は、そのリング３６の一方の端部から他方の端部まで徐々に増大する内径を有することになる。第１のグリッパーリング３６は設置位置にあるとき、より小さい方の内径がパイプ１２の開口部の近位に位置決めされるように配置される。第１のグリッパーリングの外径は、概ね一定であり、パイプ１２内に嵌るサイズになっている。

図１は、装置の使用時の第１の圧縮リング３４及び第１のグリッパーリング３６の配置を示している。図示されているように、第１のグリッパーリングの内径の斜面４０は、装置がパイプ内に設置されているとき、第１の圧縮リングの斜面が付いた外縁３８と対向して方向付けられる。この配置では、対向して向き合うこれらの斜面は、パイプ１２の内面に半径方向外方に摩擦係合するように第１のグリッパーリング３６を半径方向外方に押し込む（drive）傾斜部を形成する役割を果たす。すなわち、当業者によって理解されるように、第１の圧縮リング３４及び第１のグリッパーリング３６が互いに対して軸方向に移動すると、対向して方向付けられる斜面３８及び４０によって、第１のグリッパーリングが半径方向外方の力すなわち拡張力を受け、それによって、パイプ１２の内面に当接するよう第１のグリッパーリング３６の外径を押し付ける（forcing）。本発明の１つの実施形態において、図に示されているように、斜面３８及び４０は同じ斜角を有することができる。しかしながら、他の実施形態において、斜面３８及び４０のそれぞれの斜角は異なるものとすることができる。第１の圧縮リング３４によって第１のグリッパーリング３６の半径方向外方への移動すなわち変形が引き起こされることを目的とした、これらの斜面の相対的配置は、当業者には明らかとなるであろう。

第１の圧縮リング３４の半径方向内方への撓みとは対照的に、第１のグリッパーリング３６が半径方向外方に撓むことを確実にするために、第１の圧縮リング３４は、より大きな引張り強度を有するよう設計されるのが好ましい。例えば、図（例えば、図１及び図７）に示されている実施形態では、第１の圧縮リング３４は、所要の引張り強度をもたらすように、第１のグリッパーリング３６と比べてより大きな質量を有するよう設計することができる。代替的には、第１の圧縮リング３４は、所要の引張り強度を達成するように、第１のグリッパーリング３６と比べてより強度のある異なる材料から作ることができる。更なる代替として、又は、第１のグリッパーリング３６を半径方向外方に変形させるすなわち拡張させることを更に確実にするために、第１のグリッパーリング３６には、グリッパーリング３６を部分的に貫通して延びる一連の切れ目４２が設けられるのが好ましい。図１０〜図１２に示されているように、また本発明の好ましい実施形態によれば、第１のグリッパーリング３６は、一方の端部からリング３６の本体の幅の概ね約半分を貫通して延びる複数の切れ目４２を有する。また図示されているように、切れ目４２は、互い違いにすなわち交互にではあるが、両端部から延びるのが好ましい。

別の実施形態では、図１０及び図１１に示されているように、第１のグリッパーリング３６を、２つ以上の部分にして準備することができる。図１０及び図１１は、第１のグリッパーリング３６が、第１の部分４４ａ及び第２の部分４４ｂをそれぞれ含む２つの部分にして準備される、本発明の一実施形態を示している。第１のグリッパーリング３６が形成されるとき、第１の４４ａ及び第２の部分４４ｂは、２つのスロット４６ａ、４６ｂによって分離されるのが好ましい。そのようにして、スロット４６ａ、４６ｂによってもたらされる分離によって、パイプ１２内への第１のグリッパーリングの設置が容易になる。第１のグリッパーリング３６を２つの部分にして準備することによって、パイプ１２からの装置１０の取り外しも容易になることも理解されるであろう。すなわち、１つの部品からなるグリッパーリング３６は、半径方向に拡張するときに永久変形する場合があり、この場合、グリッパーリング３６の取り外しは困難になる。したがって、グリッパーリングを２つ以上の部分にして準備することによって、各部分をパイプ１２から容易に取り外すことができる。第１のグリッパーリング３６の半径方向の拡張をもたらすための種々の他の手段を本発明の装置とともに用いることができる。

第１のグリッパーリング３６の設計は、上述の２部構造に制限されないことが理解されるであろう。単体構造を含め、種々の他の代替的な構造を本発明において用いることができる。

図１３に示されているように、第１のグリッパーリング３６の外径は、装置の使用時にグリッパーリング３６とパイプ１２の内面との摩擦係合を更に強めるように、溝加工された表面強化部（enhancement）４８又は他のそのようなテクスチャード加工されたすなわち処理された表面強化部を含むことが好ましい。そのような溝４８は、パイプ１２の表面を大幅に傷つけることがないように設計されることが理解されるであろう。

再び図７〜図９を参照すると、第１の圧縮リング３４は、概ね円周方向に等間隔に離間されている複数の外側ボルト孔５０を有するように示されている。ボルト孔５０は、第１の圧縮リング３４の半径にて設けられており、これらのボルト孔５０は、バックプレート１４上に設けられているねじ山付きボルト孔２２の位置に対応する。図９に示されているように、ボルト孔５０は、第１の圧縮リング３４の幅を貫通して延びる。以下の記載から理解されるように、装置１０に係合する上述の第１のボルト（同様に以下で更に論じられる）はボルト孔５０を貫通し、バックプレート１４のねじ山付きボルト孔２２に係合する。

理解されるように、本発明の装置の部品の重量に起因して、パイプ内からのこれらの部品の取り外しは、装置の１つ又は複数の部品を把持する何らかの手段なしには困難である。この理由のために、装置の部品のうちの１つ又は複数には、シール操作が完了した後でパイプから本発明の装置を引き抜く手段を任意選択的に設けることができる。図７〜図９に示されているような１つの例では、引き抜きを助けるそのような手段は、複数の更なる内側ボルト孔５２を含む。これらの内側ボルト孔５２は、第１の圧縮リング３４上で概ね円周方向に等間隔にではあるが、外側ボルト孔５０の半径よりも小さい半径にて設けられる。図７〜図９に示されている例では、４つの内側ボルト孔５２が第１の圧縮リング３４上に設けられていることに留意されたい。しかしながら、そのようなボルト孔５２の数は、第１の圧縮リング３４のサイズ及び／又は重量に基づいて変更することができることが理解されるであろう。内側ボルト孔５２は、第１の圧縮リング３４の内径に近い位置に設けることができる。しかしながら、代替として、また図７及び図８に示されているように、第１の圧縮リング３４には、内側ボルト孔５２を収容する半径方向内方に方向付けられた複数の突出部５４を設けることができる。図７〜図９に示されている実施形態では、第１の圧縮リング３４上の内側ボルト孔５２は、内部にボルト等を収容するようにねじ山付きである。第１の圧縮リング３４は、装置をパイプから抜き取るための上記の手段も備える。特に、そのようなボルトは、装置をパイプから抜き取る必要があるときに（又はいつでも）内側ボルト孔５２内へねじ込むことができるアイボルトを含むことが好ましい。これによって、装置がパイプの開口部に向かって引っ張られることを可能にするように、鎖、ロープ、又は任意の他のそのような器具（複数の場合もある）がそのようなボルトに接続されることが可能になる。上述の抜取り手段の使用は、装置をパイプから取り外すことに関して定義されているが、上述の抜取り手段は装置をパイプ内に位置決めするのを助けるのに同様に用いることができることが理解されるであろう。上述のボルト（例えば、アイボルト）を、必要な場合に第１の圧縮リング３４に永久固定するか、又は装置の任意の他の部品上に永久に若しくは別様に設けることができることも理解されるであろう。

図１はまた、装置１０の第２の圧縮リングすなわち外側圧縮リング５６、及び第２のグリッパーリングすなわち外側グリッパーリング５８を示している。図示されているように、第２の圧縮リング５６及び第２のグリッパーリング５８の配置は、第１の圧縮リング３４及び第１のグリッパーリング３６に関して上述した配置とは逆である。これは、第２の圧縮リング５６及び第２のグリッパーリング５８は、パイプ１２の外面を把持するように配置されるという事実に主に起因する。上述したように、第１のグリッパーリング３６は、第１の圧縮リング３４を覆って押し付けられるように構成されており、それによって、第１の圧縮リング３４は、装置１０の使用時に、パイプ１２内で第１のグリッパーリング３６を半径方向外方に押し付けて、第１のグリッパーリング３６がパイプ１２の内面に摩擦係合するようになる。反対に、第２の圧縮リング５６は、装置１０の使用時に、第２のグリッパーリング５８に乗り上げる（pass over：の上を通る）ように設計される。理解されるように、これは第２のグリッパーリング５８を半径方向内方に押し付け、それによって、第２のグリッパーリングがパイプ１２の外面に摩擦係合する。

第２の圧縮リングすなわち外側圧縮リング５６は、図１４〜図１７においてより詳細に示されている。図１４〜図１７に示されているように、第２の圧縮リング５６は、斜面６０が付いた内径を有する概ね環状のリング構造体を含む。そのような斜面６０によって、第２の圧縮リングは一方の端部においてより小さな内径を有することになり、この内径は、反対側の端部に向かって進むと徐々に増大する。図１に示されているように、装置１０の使用時に、第２の圧縮リング５６は、そのより大きい方の内径がパイプ１２の開口部の近位に位置決めされるように配置される。

第２のグリッパーリングすなわち外側グリッパーリング５８は、図１８〜図２１においてより詳細に示されている。図示されているように、第２のグリッパーリング５８は、斜面を有する外縁すなわち外径６２を有し、それによって、第２のグリッパーリング５８の外径は、テーパー状になる、すなわち一方の端部から他方の端部へと徐々に低減する。図１に示されているように装置１０がパイプ１２上に設置されているとき、第２のグリッパーリング５８は、より大きな外径の端部がパイプ１２の開口部の近位に位置決めされるように配置される。

図１に示されているように、装置の使用時に、第２の圧縮リング５６及び第２のグリッパーリング５８は、第２の圧縮リングがパイプの開口部の遠位にあるようにパイプ上に配置される。この配置では、第２の圧縮リング５６及び第２のグリッパーリング５８は、軸方向に互いに対して付勢され、第２の圧縮リング５６の斜面が付いた内径は、第２のグリッパーリング５８の斜面が付いたすなわちテーパー状の外径の上へ押し込まれ、それによって、第２のグリッパーリング５８がパイプ１２の外面に当接するよう半径方向に圧縮されることになることが分かる。換言すれば、上述した第１の圧縮リング３４及び第１のグリッパーリング３６と同様に、対向して方向付けられる、第２の圧縮リング５６の斜面及び第２のグリッパーリング５８の斜面は、第２のグリッパーリング５８を半径方向内方に押し込んでパイプ１２の外面に摩擦係合させる傾斜部を形成する。

上述した第１の圧縮リング３４及び第１のグリッパーリング３６と同様に、第２の圧縮リング５６及び第２のグリッパーリング５８は、第２の圧縮リング５６の半径方向の拡張が引き起こされるのと対照的に第２のグリッパーリング５８が圧縮されるのを確実にするように設計されるのが好ましい。例えば、上述したように、好ましい実施形態では、第２の圧縮リング５６は、第２のグリッパーリング５８と比べてより大きな質量すなわち剛性を有するように設計される。さらに、図１８〜図２１に示されている好ましい実施形態において、第２のグリッパーリング５８には、一方の端部又は両端部からリング５８の中心に向かって軸方向に延びる複数の切れ目６４を設けることができる。理解されるように、そのような切れ目６４は、グリッパーリングの剛性を低減する役割を果たす。加えて、第２のグリッパーリング５８には、グリッパーリング５８の幅を軸方向に貫通して延びるスロット６６が設けられるのが好ましい。理解されるように、スロット６６によって、第２のグリッパーリング５８は、装置が設置されているときに拡張してパイプ１２の外面上に摺動することが可能になる。装置がパイプ１２から取り外される場合、第２のグリッパーリング５８はこの場合、第２のグリッパーリング５８を半径方向外方に拡張させることによってパイプ１２からより容易に取り外すことができる。第２のグリッパーリング５８の半径方向の圧縮を引き起こすための種々の他の手段を本発明の装置とともに用いることができる。

第２のグリッパーリング５８は、パイプ１２との摩擦係合を高めるように構成することもできる。例えば、上述したように、第２のグリッパーリング５８の内径には、図２１に示されているような溝６８、又は他のなんらかのテクスチャード加工されたすなわち処理された表面を設けることができ、これによって、第２のグリッパーリング５８とパイプ１２の外面との間の摩擦係合が強化される。そのような溝６８は、パイプ１２の表面を大幅に傷つけることがないように設計されることが理解されるであろう。

図１４〜図１７に戻ると、第２の圧縮リング５６には、圧縮リング５６の幅を軸方向に貫通する複数のボルト孔７０が設けられていることに留意されたい。これらのボルト孔７０は、円周方向に等間隔に離間されており、第２のボルト（図３１において９２として示されている）を受け入れるように構成される。ボルト孔７０の重要性は以下で論じられる。

図１、及び図２２〜図２４は、装置１０のフロントプレートすなわちシールプレート７２を示している。フロントプレート７２は、装置１０の、バックプレート１４とは反対側にある端部を含む。好ましい実施形態において、図に示されているように、フロントプレート７２は、外径及び内径を有する概ね環状のディスクを含む。フロントプレート７２の外径は、フロントプレート７２とパイプ１２との間に十分なクリアランスを可能にするようにパイプ１２の外径よりも大きいものであるように設計される。さらに、フロントプレート７２の内径は、パイプ１２の内径よりも小さいものであるように設計される。このようにして、環状のフロントプレートすなわちシールプレート７２は、パイプ１２の開口端部においてパイプ１２の縁部を覆う。フロントプレート７２は、二連のボルト孔を有し、そのような二連のうちのそれぞれの一連が、円周方向に等間隔に離間された複数のボルト孔を含む。第１の一連のボルト孔７４は、フロントプレート７２の外径付近に設けられており、第２の一連のボルト孔７６は、フロントプレート７２の内径付近に設けられている。第１の一連のボルト孔７４は、第２の圧縮リング５６上に設けられたボルト孔７０と位置合わせするように位置決めされる。第２の一連のボルト孔７６は、第１の圧縮リング３４のボルト孔５０と、バックプレート１４のボルト孔２２と位置合わせするように位置決めされる。

したがって、理解されるように、本発明の装置１０は、２つのサブアセンブリ、すなわち、（シール部材１８を含む）バックプレート１４と、第１の圧縮リング３４と、第１のグリッパーリング３６とを備える内側サブアセンブリ、及び、第２の圧縮リング５６と第２のグリッパーリング５８とを備える外側サブアセンブリに分割することができる。

図１に示されているように、フロントプレート７２は、パイプ１２の開口端部に押し当てられるように構成される。したがって、フロントプレート７２には、任意選択的には溝すなわち凹部を設けて、内部にパイプ１２の開口部を収容することができる。そのような溝すなわち凹部には、任意選択的にはシール手段を設けてパイプ１２の端部を更にシールすることができる。

上述したように、バックプレート１４は、１つの実施形態において、バックプレート１４の両側面におけるパイプ１２の内部間の直接的な流体連通を防止する（すなわち、バックプレート１４は使用時に、バックプレートの第２の側面１５においてパイプ内部の一部分をシールする）概ね中実のディスクであるが、本発明の全ての他の部品は、内径すなわち開口部を有する。したがって、そのような構成では、前記バックプレート１４上に設けられている開口部２６及び／又はポート２３（すなわち、第１の孔２３及び第２の孔３０を含む）は、フロントプレート７２を通じてアクセス可能である。上述したように、開口部２６及び／又は孔２３は、それぞれのカップリング２８及び２４を含むのが好ましい。１つの態様において、開口部２６又は孔２３のうちの１つ又は複数を通じて加圧流体を導入することによって、試験対象のパイプ１２を加圧することができる。そのような要素は、パイプ１２の内部容積から排気する及び／又はパイプ１２の内部容積を監視するのにも用いられる。パイプ１２の加圧によって、パイプ及び／又はそのパイプ上に設けられた１つ又は複数の溶接部の完全性を試験する圧力試験が可能になる。例えば、パイプ１２は、２つ以上のセグメントから形成することもでき、又は、弁、フランジ、若しくはパイプ上に溶接された他のそのような設備を含むことができる。上述したように、そのような溶接
部の試験は重要である。使用の際、本発明の装置１０は、その装置が設置された後でパイプ１２の内部が加圧されるのを可能にする。好ましくは、パイプ１２内の全ての空気を排気した（すなわち、圧縮可能な気体を全て取り除いた）後で、次にパイプ１２内の圧力を監視することができ、この場合、圧力の降下は、溶接部又は接合部等が十分な完全性を欠いていることを意味する。

いくつかの状況において、パイプ１２は、２つ以上の端部が開口している場合がある。そのような場合、２つ以上の上述した装置を用いて、パイプの開口部の双方（又は全て）をシールすることができる。そのような場合、加圧手順及び排気手順は、これらの装置のうちの１つ又は複数によって実施することができることが理解されるであろう。

既知の圧力試験装置の利点を上回る、本発明の装置によって提供される利点のうちの１つは、本装置がパイプの端部をシールすることに加えて、シールされるパイプの内面及び外面の双方を摩擦係合もすることである。この特徴によって、本装置はパイプに効果的に固定され、パイプが加圧されるとシールがずれる（dislodged：除去される）のを防止する。理解されるように、パイプの圧力試験は非常に高圧において実施され、したがって、シール装置がずれることによって、シール装置がパイプから急に外れる（shot out）可能性がある非常に危険な状況になる。

本発明の装置の別の利点は図１において見てとることができる。バックプレート１４、第１の圧縮リング３４、及び第１のグリッパーリング３６の設置構成によって、パイプ内の圧力が遠位において（すなわち、パイプ１２の開口部から離れて）蓄積するとき、その圧力は、バックプレート１４をパイプの開口部に向かって押し付ける役割を果たすことがわかるであろう。その結果、バックプレート１４は、第１の圧縮リング３４を付勢して第１のグリッパーリング３６に更に当接させ、これによって、装置１０とパイプ１２の内面との間の把持力すなわち摩擦力が更に高まる。理解されるように、この結果、第１の圧縮リング３４がパイプ１２内の適所に維持される。加えて、バックプレート１４が、固定した第１の圧縮リング３４に当接するよう押し付けられていることから、シール部材１８は、バックプレート１４と第１の圧縮リング３４との間で更に圧縮される。したがって、この結果、装置１０とパイプ１２の内面との間に形成されるシールが高められる。

ここで、本発明の方法が、上述した装置１０を参照して説明される。概して、本発明の方法は、圧力試験されるパイプ１２の少なくとも１つの端部をシールすること、すなわち閉鎖することを含む。そのような試験は、例えば、パイプ１２上の１つ又は複数の溶接部の完全性を試験することを目的とすることができる。シールするステップは、試験されるパイプ１２の内面に対する円周方向のシールの形成と、パイプの開口部に近い位置におけるパイプ１２のルーメンの閉鎖とを含む。この装置はまた、装置１０とパイプ１２との間の軸方向の相対移動を防止するようにパイプ１２の内面及び外面に摩擦係合する。この方法は、１つの態様では、必要な場合には（すなわち、パイプの両端部が開口している状況では）反対側にあるパイプ１２の端部又はそのようなパイプにおける他の開口部をシールするように、１つ又は複数の同様の装置１０を用いることも含む。本発明は、パイプにおける開口部の数に限定されない。１つ又は複数のシールがパイプの１つ又は複数の開口部において形成されると、パイプの内部は加圧され、また圧力が監視される。圧力が維持される場合、パイプ１２及び／又は溶接部の完全性が検証される。パイプ１２内の圧力の降下は、パイプの完全性及び／又はパイプ上の溶接部のうちの少なくとも１つの完全性の不具合を意味する。

図１から明らかであるように、第１のステップにおいて、装置１０の内側サブアセンブリ及び外側サブアセンブリは、シールされるパイプ１２の開口部の概ね近くの位置において、パイプ１２内にまたパイプ１２上にそれぞれ位置決めされる。この方法の１つの態様では、内側サブアセンブリが最初に設置され、続いて外側サブアセンブリが設置される。しかしながら、設置順序は容易に逆にすることができることが理解されるであろう。したがって、１つの態様では、シール部材１８を有するバックプレート１４を最初にパイプ１２に挿入し、続いて第１の圧縮リング３４を挿入し、次に第１のグリッパーリング３６を挿入することができる。上述したように、バックプレート１４は、２つの第２の孔３０が互いに対して垂直方向に離れる方向に向けられるように、パイプ１２内に位置決めされて（必要な場合）回転されるのが好ましい。キャップねじ等のような器具が開口部３２内に設けられる状況では、第２の孔３０は予め定められており、したがって、第２の孔３０を位置決めするようにバックプレート１４を回転させることは不必要であることが理解されるであろう。

上述したように、第１のグリッパーリング３６は１つ又は複数の部分にして準備することができる。同様に、第２の圧縮リング５６は、パイプ１２の外面の上に設けられ、続いて第２のグリッパーリング５８が設けられる。次に、フロントプレート７２をパイプ１２の開口端部に当接して位置決めする。複数の第２のボルト（図３１において示される部材９２として以下で更に論じられる）は、フロントプレート７２の第１の一連のボルト孔７４に通され、また第２の圧縮リング５６のボルト孔７０に通される。この場合、第１のナットが、ボルト上に設けられ、第２の圧縮リング５６をフロントプレート７２に向かって軸方向に付勢するように締め付けられる。好ましい態様では、フロントプレート７２は、パイプ１２の開口部に押し当てられた状態で維持され、したがって、第１のナットを第２のボルト（図３１に示されている部材９２）上で締め付けることによって、第２の圧縮リング５６はフロントプレート７２に向かって移動する。

同様に、第１のボルト（図３１に示されているような部材９０）は、フロントプレート７２の第２の一連のボルト孔７６に通される。第１のボルトはまた、第１の圧縮リング３４のボルト孔５０を貫通して、かつバックプレート１４のねじ山付きボルト孔２２内へ延びる。バックプレート１４内へ第１のボルトを締め付けることによって、バックプレート１４は、（主に、フロントプレートがパイプ１２の開口端部に押し当てられている、ひいては固定されていることから）フロントプレート７２に向かって軸方向に付勢される。このプロセスでは、バックプレート１４は開口部に向かって軸方向に移動し、その結果、第１のグリッパーリング３６に当接する第１の圧縮リング３４の同様の移動を引き起こす。第１の圧縮リング３４が第１のグリッパーリング３６に当接して移動する場合、第１の圧縮リング３４のより小さい方の外径、すなわち近位端部は、第１のグリッパーリング３６のより大きい方の内径、すなわち遠位端部内へ付勢され、それによって、第１のグリッパーリング３６が半径方向外方に拡張される。そのような半径方向の拡張によって、パイプ１２の内面に対する第１のグリッパーリング３６の摩擦係合（すなわち「把持」）が生じる。図１に示されているように、第１のグリッパーリング３６の軸方向の移動は、第１のグリッパーリング３６がフロントプレート７２と接触すると妨げられる。第１のボルトを更に締め付けることによって、第１のグリッパーリング３６とパイプ１２の内面との間の摩擦係合が高まる。同時に、第１の圧縮リング３４に当接するバックプレート１４の軸方向の移動は、シール部材１８の圧縮をもたらす。溝１６がバックプレート１４上に存在することから、シール部材１８の圧縮は、強制的にシール部材１８を半径方向外方に拡張させてパイプ１２の内面に当接させる。その結果、シール部材１８は、パイプ１２の内面に対する円周方向の流体密シールを形成する。

上記の説明では、それぞれのボルト孔を貫通して延びる第１のボルト及び第２のボルトの使用が言及されている。いくつかの実施形態において、ボルトのセットのうちの一方のセット又は双方のセットを上述の部品の少なくとも１つに、例えば溶接等によって永久固定することができることが理解されるであろう。例えば、第２のボルトは、その対向する２つの端部に設けられたナットを用いてフロントプレート７２又は第２の圧縮リング５６に永久に取り付けて、所要の軸方向の前進をもたらすことができる。同様に、第１のボルトは、バックプレート１４に永久固定することができ、またフロントプレート７２上に設けられたボルト孔７６を貫通することを可能にすることができる。次いで、ナットが、第１のボルトの両端部に設けられ、バックプレート１４をフロントプレート７２に向かって付勢するように締め付けられる。

ボルト及び付随するナットの使用は好ましいものとすることができるが、本発明の他の実施形態において、他の機械的機構（devices）又は油圧機構を使用して所望の結果を達成することもできる。この理由のために、そのようなボルト等を本明細書では概して付勢手段と称することができる。

上述したように、装置１０の２つのサブアセンブリが位置決めされて設置されると、加圧流体が、パイプ１２を加圧するようにパイプ１２の開口部の遠位にあるルーメン内へ導入される。１つの態様では、加圧流体は、ポート２３のうちの一方を通じて、また好ましくは、設けられる場合、ポート２３に接続されるカップリング２４を介して導入することができる。加圧流体は、カップリング２４のうちの一方に接続されるホース又は他のそのような導管（図示せず）を通って導入されるものとして理解される。カップリング２４のうちの他方は、加圧ステップ中のパイプ内で全ての空気等の排気を促進するように排気用ホース又は導管（同様に図示せず）に接続されるのが好ましい。上述したように、これらの孔２３は、バックプレート１４の外径を貫通する半径方向の孔３０につながるのが好ましい。この場合、上述したように、パイプ内の圧力は所望の試験値まで上昇し、圧力は監視される。このステップに関して、カップリング２４の一方又は双方に接続されるホース又は導管は圧力計器等を含むことができる。しかしながら、１つの態様では、パイプ１２からの排気又はパイプ１２の監視は、開口部２６及び接続されるカップリング２８を少なくとも部分的に用いて達成することができる。別個の排気用ホース若しくは導管及び／又は圧力監視手段（すなわち、圧力計器等）を、開口部２６及び接続されるカップリング２８に取り付けることができる。このホース又は導管は、試験が完了した後で又は加圧ステップ中にパイプ１２の内部から排気するのに用いることもできる。１つの例において、パイプの２つの両端部が本発明に従ってシールされる場合、不活性ガス又は水等を含む加圧流体を一方の端部において導入することができ、パイプ内の全ての既存の気体又は蒸気を他方の端部を通じて排気することができる。上述したように、この充填／排気ステップは、バックプレート１４を、試験対象のパイプ１２内で２つの第２の孔３０を垂直方向に向けるようにして位置決めすることによって容易になる。

上記の説明では、内側サブアセンブリが最初にパイプ１２上へ固定されるものとして記載されている。しかしながら、外側サブアセンブリを最初に固定してから内側サブアセンブリを固定することができることが理解されるであろう。

内側サブアセンブリ（すなわち、バックプレート１４、第１の圧縮リング３４、及び第１のグリッパーリング３６）及び／又は外側サブアセンブリ（すなわち、第２の圧縮リング５６及び第２のグリッパーリング５８）は、パイプ１２上へ設置する前に、フロントプレートとともに緩く事前に組み付けておくことができることが理解されるであろう。そのような事前組付けは、内側サブアセンブリ及び外側サブアセンブリとパイプ１２との摩擦係合がそれぞれのナット及び／又はボルトが締め付けられると達成されるため可能である。

本発明の装置及び方法は、多種多様なサイズ及び厚さのパイプに応じて用いることができる。２０インチのスケジュール１２０のパイプ、及び３６インチのスケジュール８０のパイプとともに用いるように装置が設計されている２つの例を以下に提供する。当業者は、他の直径及びスケジュールのパイプとともに本発明の装置を用いるのに必要とされる所要の変更を理解するであろう。

試験されるパイプが大径、すなわち３６インチ以上を有する場合、本発明の装置の設置及び／又は使用を容易にするように種々の構造的な変更を加えることもできる。例として、大径パイプ（例えば、３６インチ以上の直径を有するパイプ）において用いられる、本発明の一態様による装置が図２５に示されている。この場合、上述した部材と同様の部材は、同様の参照符号によって示される。図示されているように、より大きいサイズのパイプに対して用いられる装置は、前述のバックプレート１４の代わりに、１４ａで示される変更されたバックプレートが用いられていることを除いて、上述した装置と非常に似ている。具体的には、図２５に示される実施形態の場合、変更されたバックプレート１４ａは、バックプレートリング７８からなり、バックプレートリング７８は、例えば溶接又は他のそのような手段によって、連結される「ベル」形状のキャップ８０に固定される。したがって、「バックプレート１４ａ」という用語（singular term）は、バックプレートリング７８とキャップ８０との組合せを指すように本明細書では用いられる。バックプレートリング７８は、図２６〜図２９においてより詳細に示されている。理解されるように、バックプレートリング７８及びキャップ８０は、上述したバックプレート１４と同様に機能する。しかしながら、バックプレートリング７８とキャップ８０との組合せは、そのサイズがより大きいことから、バックプレート１４ａの操作及びパイプ１２内での装置の設置を容易にする機能を果たす。

（先行の図において部材１４によって示されているような）中実のディスクであるバックプレートの代わりに、リング７８とキャップ８０との組合せを含むバックプレート１４ａを用いることによって、更なる利点が得られる。具体的には、大径パイプの場合、適したサイズのバックプレート１４が必要となる。そのような中実のディスクであるバックプレート１４が上述したように機能する一方で、そのような部材は相当な重量を有し、したがって、操作、使用、及び運搬が困難となることが理解されるであろう。例えば、「小」径パイプ（すなわち、直径がほぼ２０インチ以下のパイプ）の場合、バックプレートの厚さは、３インチだけあればよい。しかしながら、２４インチ〜３６インチ以上の直径を有するパイプの場合、先行の図において１４で示されているような中実のバックプレートは、圧力試験段階中にパイプ１２内で蓄積する圧力に耐えるためにおおよそ６インチ厚である必要がある。したがって、そのようなバックプレートは非常に重量がある。

しかしながら、中実のディスク１４の代わりに、バックプレートリング７８とキャップ８０との組合せを有する変更されたバックプレート１４ａを用いることによって、相当な重量削減が達成される。そのような場合、リング７８は３インチ厚だけあればよく、このとき、キャップ８０は更により薄い。これは、キャップ８０の向き、具体的には、（図２５に示されているような）パイプ１２内に面する、キャップ８０の凸側の向きに起因する。この向きでは、圧力がパイプ１２内に蓄積するにつれて、キャップ８０に力が印加され、そのような力は、「ベル」形状に起因してキャップ８０の外縁のほぼ全体にかつリング７８に対して分散される。したがって、キャップ８０の本体は、その比較的薄い構造にもかかわらず変形しない。この理由は、キャップ８０の形状がそのような変形に耐えることができるためであり、これは、平らなプレート状の構造では可能ではない。したがって、そのようなリング７８とキャップ８０との組合せを有する変更されたバックプレート１４ａを用いると、バックプレートの崩壊のリスクを伴わずにパイプ１２内に高圧を生じさせることができる。図２５に示される実施形態は、「大径」パイプと関連して説明されているが、そのような実施形態はあらゆるサイズのパイプとともに用いることができることが理解されるであろう。いずれの場合でも、バックプレートリング７８とキャップ８０との組合せによって、その重量の削減に起因して操作及び運搬がより容易になる装置がもたらされる。

図２５〜図２９に示されているように、変更されたバックプレート１４ａのバックプレートリング７８は、外径及び内径を有する概ね環状形のディスクを含む。前述したバックプレート１４と同様に、バックプレートリング７８には、複数のねじ山付きボルト孔８２が設けられている。ボルト孔８２は、ボルト、すなわち、上述したようにフロントプレート７２から延びる第１のボルト（以下で更に論じられるとともに図３２において部材９０として示される）を受け入れるように構成される。同様に上述したように、第１のボルト（図３２において９０として示されている）をバックプレートリング７８に永久固定することができる。

バックプレートリング７８には、上述した様態と同じ様態でＯリング等のようなシール部材１８を受け入れるように構成される溝８６又は同様の構造部も設けられている。

キャップ８０は、任意の適した方法で、例えば溶接等によってバックプレートリング７８に固定される。キャップ８０は、上述の加圧流体等の流体がキャップ８０とバックプレートリング７８との間の接合部を通って流れることを防止するように、バックプレートリング７８に流体密式に固定されることが理解されるであろう。

キャップ８０には、キャップ８０の対向する２つの側面間に流体連通をもたらす２つ以上のポート８３が設けられる。図２５に示されているように、ポート８３は、キャップ８０を貫通して延びており、好ましい実施形態ではカップリング８４を含む。カップリング８４は、バックプレート１４のカップリング２４に関して上述した方法と同じ方法でホース又は他のそのような導管に接続するように構成される。第２の孔３０に関して上述したように、好ましい実施形態において、ポート８３は、変更されたバックプレート１４ａがパイプ内に位置決めされると、ポート８３が、上述したようにパイプの充填／排気ステップを促進するよう垂直方向に向くことができるように、キャップ８０の対向する２つの側面に設けられる。

図３２は、変更されたバックプレート１４ａを備える装置がパイプ１２内に設置されているときの、キャップ８０上のポート８３の上述の配置を示している。図示されているように、ポート８３は、キャップ８０の概ね対向する２つの端部上に設けられ、その結果、ポート８３はパイプ１２内に位置決めされると、前述のように、下向きのポート８３を加圧流体によってパイプを充填するのに用いることができる一方で、上向きのポート８３を充填ステップ中にパイプ１２から排気するのに用いることができるように垂直方向に配置される。

１つの実施形態において、キャップ８０には、８８で示されているようなキャリッジ（carriage）装置を設けることができる。キャリッジ装置は、キャップ８０及びバックプレートリング７８のアセンブリをパイプ内に設置するのを容易にする役割を果たす。理解されるように、バックプレートリング７８自体の重量は、３６インチのパイプ内で用いられる場合、２５０ｌｂを超える場合があり、したがって、任意のキャリッジ手段等は、パイプ１２内に設置されているときの装置の操作を助ける。

図２５に示されている装置の操作すなわち使用方法は、上述した操作すなわち使用方法と概ね同じである。

図３２は、第１のボルト及び第２のボルトを含めた、図２５の実施形態を示している。図３２に示されているように、第１のボルト９０及び第２のボルト９２は、上述した様態と同じ様態でフロントプレート７２を貫通して設けられている。したがって、図示されているように、第１のボルト９０は、フロントプレート７２のボルト孔７６を貫通して、内側圧縮リングすなわち第１の圧縮リング３４のボルト孔５０を貫通して、かつバックプレートリング７８のボルト孔８２内へ延びる。上述したように、第１のボルト９０は、バックプレートリング７８に永久固定することができる。ナット９４は、バックプレートリング７８及びフロントプレート７２をともに付勢するために第１のボルト９０上に用いられる。第２のボルト９２は、フロントプレート７２のボルト孔７４を貫通して、かつ第２の圧縮リングすなわち外側圧縮リング５６のボルト孔７４を貫通して設けられている。ナット９６及び／又はナット９８は、第２の圧縮リング５６及びフロントプレート７２を互いに向かって付勢するように第２のボルト９２上に用いられる。

図３２は、本発明の主題の実施形態の２つの他の特徴も示している。具体的には、図３２は、キャップ８０をバックプレートリング７８に固定する溶接部１００を示している。加えて、図３２は、第１の圧縮リングすなわち内側圧縮リング３４の或る付加的な構造部を示している。図示されているように、第１の圧縮リング３４にはメッシュ型構造体を有する内径部分を設けることができ、このメッシュ型構造体は、第１の圧縮リング３４に或る剛性及び強度をもたらす一方で、（中実の構造体に比べて）重量の削減をもたらす。加えて、ウェブ構造体を形成する部材１０２は、装置をパイプ１２から取り外すのに用いることができる。

図３３は、キャップ８０を単独で示しており、また、キャップ８０上のポート８３を更に示している。図示されているように、ポート８３は、内部ステム８３ａ及び外部ステム８３ｂを含む。内部ステム８３ａには、ホース等への接続を容易にするカップリング８４を設けることができる。外部ステム８３ｂは、パイプ（図示せず）のルーメン内へ突出する。

図３４は、図３２の装置の種々の部材をより良好に示すように、上述のボルトを伴わずに装置を示している。図３４はまた、複数のカップリング１０４がバックプレート１４ａのバックプレートリング７８上に設けられている、本発明の更なる実施形態を示している。これらのカップリング１０４は、パイプ１２内へのバックプレート１４ａの位置付けを助けるのに用いられる。これらのカップリング１０４は、芯出しボルト又は芯出しピン等を受け入れるように構成される。芯出しボルト又は芯出しピンは、パイプ１２の内面に当接するようバックプレート１４ａを付勢する役割を果たす。１つの好ましい態様では、カップリング１０４はねじ山が付けられており、対応するねじ山付きボルト（図示せず）を受け入れるように構成される。当業者には明らかであるように、ボルトは、設けられる場合、リング７８の中心により近い、カップリング１０４のうちの１つの端部に挿入されるように回される。ボルトは次いで、リング７８から半径方向外方にかつパイプの内面に当接するまで延びるように回される。リング７８、ひいてはバックプレート１４ａの均衡を保つために、複数のカップリング１０４をリング７８の円周の周りに設けることができる。１つの実施形態において、カップリング１０４は一対にして設けることができる。別の実施形態において、６個のカップリング１０４を設けることができ、このとき、リング７８の頂部及び底部のそれぞれに１つのカップリングが設けられ、リング７８の両側部にそれぞれ２対のカップリングが設けられる。「頂部」、「底部」、及び「両側部」という用語は、パイプ内に位置決めされているときのリング７８に対して言及するものであることが理解されるであろう。様々な数及び配置のカップリング７８が同じ位置決め機能を提供しながら可能であることが理解されるであろう。使用の際、バックプレート１４ａはパイプ内に位置決めされ、それぞれのカップリング１０４内に設けられたボルトは、バックプレート１４ａが自由に静置されることを可能にするように回される。次いで、装置の残りの部材を位置決めし、装置全体を上述したように締め付けることができる。締付けプロセス中、バックプレート１４ａをフロントプレート７２に向かって移動させることができる。

上記の説明では、パイプ内に本発明の装置を係合させるボルト等の使用が言及されている。そのようなボルトの使用は、図３０〜図３２において示されている。

図３０は、本発明の一態様による装置の断面斜視図を示している。特に、図３０は、図１に示されている装置の別の図を提供するが、ここでも便宜上、上述の第１のボルト及び第２のボルトは示されない。一方、図３１は、図３０の装置、並びに９０及び９２でそれぞれ示されている上述の第１のボルト及び第２のボルトを示している。図３１及び図３０に示されているように、第１のボルト９０は、フロントプレート７２のボルト孔７６を貫通して、（図７〜図９においてより明確に図示されている）内側圧縮リング３４のボルト孔５０を貫通して、かつ（図２〜図４においてより明確に示されている）バックプレート１４のボルト孔２２内へ延びる。同様に上述したように、１つの実施形態において、第１のボルト９０はバックプレート１４に永久固定することができる。装置１０の部品が位置決めされると、次いでナット９４が、第１のボルト９０の端部上に設けられ、これらの部材をともに付勢するように締め付けられる。

図３１は第２のボルト９２も示しており、第２のボルト９２は、フロントプレートのボルト孔７４を貫通して、かつ第２の圧縮リングすなわち外側圧縮リング５６のボルト孔７０を貫通して延びる。ナット９６及び９８が、第２のボルト９２の対向する２つの端部上に設けられている。理解されるように、また上述したように、ナットのセット９６、９８のうちの一方のセット又は双方のセットを締め付けることによって、第２の圧縮リング５６及びフロントプレート７２がともに付勢される。上述したように、また理解されるように、第２のボルト９２は、フロントプレート７２又は第２の圧縮リング５６のいずれかに永久固定され、それによって、ナットのセット９６又は９８のうちの一方のセットを不要にすることができる。別の実施形態において、フロントプレート７２又は第２の圧縮リング５６のいずれかに固定される交互式の（alternating）第２のボルト９２を有することが可能であり、この場合、ナット９６及び９８のうちの一方を交互に不要にすることができる。そのような配置は、本発明によれば可能であるが、使用しやすさに関して理想的ではない場合があることが理解されるであろう。それにもかかわらず、上述した目的と同じ目的を達成する、すなわちフロントプレート７２及び第２の圧縮リング５６をともに付勢する、種々の他の組合せ又は実施形態が可能となる。

上述したように、本発明の装置は、パイプの内部を例えばパイプの完全性を試験するために加圧することができるように、パイプの端部をシールするのに用いるのが好ましい。１つの例において、完全性試験は、パイプ上に存在することができる溶接部を試験するのに用いられる。そのような溶接部は、２つのパイプセグメント同士を接続するか、又はパイプを別の装置に接続する役割を果たすことができる。本発明の装置は、同じパイプの両端部に対して用いることができることも理解されるであろう。このようにして、本発明の２つの装置をパイプセグメントの対向する２つの端部に対して用いることができ、上記の方法をそのようなセグメントに対して実施することができる。

上記の論考は、参照しやすさのために、環状、ディスク、円周等のような幾何学的形状の用語を用いている。しかしながら、これらの用語は、本発明をノズル又はパイプのいかなる特定の形状にも限定するものとして解釈されるべきではなく、また、本発明を任意の形状又は設計に適合させる本装置の種々の変更形態は、当業者には明らかとなるであろう。

ここで、本発明による装置の特定の実施形態が例示のために説明される。以下の実施例は、本発明をいかようにも限定するように意図されていないことが理解されるであろう。

本発明の２つの実施形態が、２０インチのスケジュール１２０のパイプ、及び３６インチのスケジュール８０のパイプに対する本発明の装置の使用に関して以下で説明される。装置のそれぞれの部品の推奨サイズは、以下で表１に提供されている。

本発明を或る特定の実施形態を参照して説明したが、添付の特許請求の範囲に概説されるような本発明の目的及び範囲から逸脱することなく、本発明の種々の変更形態が当業者には明らかであろう。本明細書において提供される例はいずれも、単に本発明を例示する目的で含まれており、本発明を限定することは決して意図しない。本明細書において提供される図面はいずれも、単に本発明の種々の態様を例示することを目的としており、一定の縮尺で描かれるか又は本発明を限定することは決して意図しない。本明細書において列挙された全ての従来技術の開示は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。

Claims (2)

1. 孔を有する管状パイプの開口端部をシールし、該パイプの流体圧力試験に関連する装置であって、
   前記パイプの前記開口端部面に当接するよう位置決めされたフロントプレートと、
   前記パイプ内に挿入されたバックプレートであって、該バックプレートは、前記孔内に横に配置された場合に、該パイプの開口端部方向に前に向いた前面と、後ろに向いた後面と、該パイプ内面とのクリアランスを規定する外周面とを有し、そのことにより、該バックプレートは該孔内で軸方向に移動可能である、バックプレートと、
   前記パイプの周囲に配置され、該パイプの外面を内側および円周方向に押し付けて摩擦係合する、外側把持手段と、
   前記パイプの内部に配置され、該パイプの内面を外側および円周方向に押し付けて摩擦係合する、内側把持手段と、を備え
   前記外側把持手段および前記内側把持手段は、互いに対向する関係で配置されており、
   前記バックプレートは前記内側把持手段の直後に配置されており、
   前記バックプレートの前端に沿って該バックプレートにより保持され、そのことにより、前記内側把持手段に軸方向に押し付けられる、環状で変形可能な弾性シール部材と、
   前記フロントプレートを前記外側把持手段、前記内側把持手段および前記バックプレートに連結する、ナットおよびボルトアセンブリであって、そのことにより、該アセンブリは締め付けられて該外側把持手段を作動させ、および、該バックプレートを該フロントプレート方向に引きつけて、該内側把持手段を作動させ、ならびに、前記弾性シール部材を圧縮し変形させて前記パイプの内面とシール係合させる、ナットおよびボルトアセンブリと、をさらに備え、
   前記バックプレートは、前面から外周面に該バックプレートを通って延びる一対の第１のポートおよび第２のポートを形成し、該第１のポートは該バックプレートの下端で終了し、該第２のポートは該バックプレートの上端で終了し、そのことにより、該１つのポートは前記クリアランスを用いて前記パイプの孔を加圧流体で満たすのに用いられ、該第２のポートは変位された空気を該孔から排気し、該孔が加圧流体で満たされた場合にそのことを示すのに用いられる、
   装置。
2. パイプの圧力試験の準備において、開口端部を有する管状パイプの孔をシールし充填する方法であって、
   前記パイプの外面に沿って円周方向に延びる外側把持アセンブリを配置すること、
   前面、後面および外周面を有し、該パイプの軸方向に移動可能な中実のバックプレートを前記パイプの孔内部で該軸方向に対して垂直となるように配置すること、ここで、該バックプレートは、環状で変形可能な弾性シール部材を前端に沿って保持し、該内側把持アセンブリの後ろに配置される、
   円周方向に延びる内側把持アセンブリを前記パイプの孔内部で該軸方向に対して垂直となるように配置すること、
   前記パイプの開口端部の端面に当接してフロントプレートを配置すること、
   ねじ切りされた外側および内側ナットおよびボルト手段をそれぞれ用いて、前記フロントプレートを前記外側把持アセンブリおよび前記バックプレートのそれぞれに別個に連結すること、
   前記外側ナットおよびボルト手段を締め付けて前記外側把持アセンブリを作動させ、該外側把持アセンブリが前記パイプの外面に押し付けられて該外面と摩擦係合するようにすること、
   前記内側ナットおよびボルト手段を締め付けて前記バックプレートを前記フロントプレート方向に引きつけ、そのことにより、前記弾性シール部材を前記内側把持アセンブリに押し付け、その結果、該弾性シール部材が変形して前記パイプの内面とシール係合し、ならびに、該内側把持アセンブリが外側に拡張して該パイプの内面を押し付け、該面と摩擦係合するようにすること、および
   前記バックプレートの前面と外周面の下端との間で該バックプレートを通って延びる第１のポートを通して加圧流体を送ることにより、前記パイプの孔を加圧流体で満たし、同時に、該バックプレートの外周面の上端から該バックプレートを通って前面に延びる第２のポートを通して、変位した空気を排気すること
   を含む、方法。

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