KR20130036215A

KR20130036215A - 외부 및 내부 클램프가 구비된 파이프 밀폐 장치

Info

Publication number: KR20130036215A
Application number: KR1020127025539A
Authority: KR
Inventors: 글렌 카슨
Original assignee: 카-버 인베스트먼츠 인크.
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2013-04-11
Also published as: US9410655B2; US20140125055A1; KR20130018713A; US20100206416A1; BR112012022031A2; RU2012141668A; CA2791525A1; SG10201501504XA; EP2542818A1; CA2791527C; US8955551B2; JP2013521474A; MX351614B; RU2012141667A; MX2012010088A; MX347093B; AU2011223464A1; CA2791527A1; CA2791525C; CN102803811A

Abstract

파이프의 개방된 끝단을 밀폐시키는 장치는 파이프의 외면에 마찰로 고정되는 외부 클램프 및 파이프의 내면에 마찰로 고정되는 내부 클램프를 포함한다. 장치는 파이프의 내부를 가압하는 수단을 더 포함한다.

Description

외부 및 내부 클램프가 구비된 파이프 밀폐 장치{PIPE SEALING TOOL WITH EXTERNAL AND INTERNAL CLAMP}

본 출원은 2010년 3월 1일자로 제출된 미국 출원 제12/715,168호를 기초로 우선권을 주장한다. 전술한 출원의 전체 내용은 여기에 포함된다.

본 발명은 마찰에 의한 클램핑 수단(clamping means)을 이용하여 파이프의 개방된 일단을 밀폐시키는 장치에 관한 것이다. 바람직한 일 실시예에서, 클램핑 수단은 외부 및 내부 클램핑 요소(clamping elements)를 포함한다. 파이프의 개방된 일단이 밀폐된 후에, 파이프는 테스트 등의 목적으로 가압될 수 있다.

화학 또는 석유화학 공장 등에서는 한 장소에서 다른 장소로 유동성 물질(예를 들어 액체)을 운송할 필요가 종종 있다. 이러한 물질의 운송에는 금속으로 제조된 도관 또는 파이프, 저장 또는 반응 용기 등과 같은 설비를 포함한다. 운송 설비의 분리된 부분의 연결은 필요한 부분들을 함께 용접함으로써 이루어진다. 예를 들어, 파이프의 인접한 끝단을 함께 연결할 때에는, 각각의 끝단에 용접된 플랜지를 볼트 결합하여 밀폐시킨다. 플랜지는 수용 탱크, 그 밖의 용기에도 구비됨으로써 용기가 파이프 또는 다른 용기에 연결될 수 있게 한다. 그렇지 않으면, 파이프 또는 다른 설비 사이의 연결부가 직접적으로 함께 용접(맞대기 용접)됨으로써 밀폐시킬 수 있다. 어느 경우에든, 운송 물질의 누출을 방지하기 위하여 각각의 용접 조인트 또는 섹션이 완벽한 밀폐 상태를 형성하여야 한다는 것은 분명하다. 이는 가연성 또는 유독성 액체와 같이 잠재적으로 위험한 물질을 다룰 때에 특히 그러하다.

안전상의 이유로, 설비의 각 부분들(파이프, 용기, 플랜지 등)을 연결하는데 사용되는 용접부위의 완전성을 주기적으로 테스트할 필요가 있다.

선행기술에서는 도관 용접부위의 완전성 테스트를 수행하기 위한 다양한 장치들을 제공하고 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,131,441호 및 제5,844,127호(이들의 공개 내용 전체는 여기에 포함된다)는 파이프의 특정 섹션(용접부위를 포함하는 섹션)을 고립시키고 장치와 파이프의 내부 표면에 의해 정의되는 고리 모양의 제한된 공간 내에서 그 섹션을 고압 유체에 종속시키는 용접 테스트 장치들을 개시하고 있다. 고리 모양의 공간 내에서 유체의 압력은 모니터링 되고 어떠한 압력 강하라도 용접부위의 누출을 의미하게 된다.

미국 특허 제6,463,791호(이들의 공개 내용 전체는 여기에 포함된다)는 노즐을 고정시키는데 사용되는 용접부위를 테스트하기 위한 장치를 개시하고 있다. 참고문헌의 도 1에 도시된 것처럼, 장치는 (예를 들어) 용기의 내부 표면에 배치된 제1 밀폐 플레이트 및 노즐의 외부 플랜지 부분에 결합된 제2 밀폐 플레이트를 포함한다. 이와 같은 방식으로 노즐 용적은 밀폐되고 가압된 유체가 그 안에 주입된다. 용적이 채워지면, 압력은 상술한 것처럼 모니터링 되고 어떠한 누출도 감지된다. 이러한 장치는 노즐 용접부위를 테스트하는 정확하고 효율적인 수단을 제공하지만, 장치의 크기와 무게로 인해 큰 노즐에 사용하기에는 불편함이 있다.

또한, 함께 계류중인 출원인의 미국 출원 제11/771,158호(공개번호 US2008/0121044)는 파이프 등의 용접부위 완전성을 테스트하는 도구를 제공한다. 전술한 출원의 공개 내용 전체는 여기에 포함된다.

상술한 타입의 스트레스 테스트를 수행하기 위하여 긴 파이프의 섹션을 보다 용이하게 밀폐시킬 필요가 있다. 또한, "최악의 시나리오(worst case scenario)"를 시뮬레이션 하기 위하여 테스트 도중 용접부위에 축 방향 스트레스를 가할 수 있는 장치에 대한 요구도 있다. 특히, 파이프의 개방된 끝단에 쉽게 설치됨으로써 파이프의 높은 가압 도중 파이프의 개구(opening)를 효율적으로 밀폐시키고 밀폐 상태를 유지시킬 수 있는 장치에 대한 요구가 있다. 또한, 이러한 장치는 파이프에 어떠한 손상을 가하거나 결함을 야기해서는 안될 것이다.

본 발명의 실시예들은 마찰에 의한 클램핑 수단을 이용하여 파이프의 개방된 끝단을 밀폐시킬 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파이프의 개방된 끝단을 밀폐시키는 장치는 파이프의 내면과 외면에 마찰 결합하는 수단을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 밀폐 장치는 개방된 끝단이 있는 파이프의 섹션을 밀폐하는 장치에 있어서,

파이프의 개방된 끝단을 감쌀 수 있는 크기를 가지는 밀폐 플레이트;

상기 파이프의 외면에 결합될 수 있는 크기를 가지는 제1 압축 링 및 제1 그리퍼 링 어셈블리;

상기 제1 압축 링을 상기 밀폐 플레이트에 연결하고 상기 제1 압축 링을 상기 밀폐 플레이트 쪽으로 가압하는 제1 수단;

상기 제1 압축 링을 상기 밀폐 플레이트 쪽으로 가압하면 상기 제1 그리퍼 링이 상기 파이프의 외면에 대항하여 힘을 받도록 상호 협력하는 배치로 제공되는 제1 압축 링 및 제1 그리퍼 링;

상기 파이프의 직경 내에 삽입될 수 있는 크기를 가지는 제2 압축 링 및 제2 그리퍼 링 어셈블리;

상기 제2 압축 링을 상기 밀폐 플레이트에 연결하고 상기 제2 압축 링을 상기 밀폐 플레이트 쪽으로 가압하는 제2 수단;

상기 제2 압축 링을 상기 밀폐 플레이트 쪽으로 가압하면 상기 제1 그리퍼 링이 상기 파이프의 내면에 대항하여 힘을 받도록 상호 협력하는 배치로 제공되는 제2 압축 링 및 제2 그리퍼 링; 및

상기 파이프 내에 삽입될 수 있는 크기를 가지고, 상기 밀폐 플레이트에 연결되며, 상기 제2 압축 링의 상기 밀폐 플레이트와 반대쪽에 형성되는 백플레이트를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 밀폐 방법은 개방된 끝단이 있는 파이프의 섹션을 밀폐하는 방법에 있어서,

파이프의 외면에 마찰 결합하는 제1 클램핑 수단 및 상기 파이프의 내면에 마찰 결합하는 제2 클램핑 수단을 포함하는 장치를 준비하는 단계; 및

상기 파이프의 내면과 상기 제2 클램핑 수단 사이에 밀폐상태를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따르면 스트레스 테스트를 수행하기 위하여 개방된 끝단이 있는 파이프의 섹션을 보다 용이하게 밀폐시키는 효과가 있다.

본 발명의 여러 특징은 첨부되는 도면을 참조하여 후술하는 구체적인 설명에서 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 장치에서의 클램프를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에서의 클램프의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4a, 도 4b, 도 5 및 도 6은 본 발명의 추가적인 실시예들을 도시한 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 외부 클램프를 구비한 본 발명의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
도 12는 도 10 및 도 11에 도시된 클램프의 엔드뷰(end view)이다.
도 13은 본 발명에 따른 외부 클램프의 다른 실시예를 도시한 측단면도이다.
도 14는 도 13에 도시된 실시예를 도시한 엔드뷰(end view)이다.
도 15는 본 발명에 따른 외부 클램프의 다른 실시예를 도시한 측단면도이다.
도 16 및 도 17은 도 15에 도시된 압축 링(compression ring)을 도시한 정면도 및 측단면도이다.
도 18 및 도 19는 도 15에 도시된 클램핑 링(clamping ring)을 도시한 정면도 및 측단면도이다.
도 20, 도 21 및 도 22는 도 15에 도시된 그리퍼 링(gripper ring)을 도시한 정면도, 측단면도 및 상세 단면도이다.
도 23은 도 15에 도시된 본 발명의 일 실시예에 다수의 외부 클램프가 결합된 것을 도시한 측단면도이다.
도 24는 외부 및 내부의 조합 클램프를 포함하는 본 발명의 일 실시예를 도시한 측단면도이다.
도 25 및 도 26은 도 24의 클램핑 플레이트를 도시한 측단면도 및 정면도이다.
도 27 및 도 28은 도 24의 외부 압축 링을 도시한 측단면도 및 정면도이다.
도 29 및 도 30은 도 24의 내부 압축 링을 도시한 정면도 및 측단면도이다.
도 31 및 도 32는 도 24의 백플레이트(backplate)를 도시한 정면도 및 측단면도이다.
도 33, 도 34 및 도 35는 도 24의 내부 그리퍼 링을 도시한 정면도, 측단면도 및 상세 단면도이다.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 다음의 용어들은 다음의 의미를 가지는 것으로 본다.

"용기(vessel)"는 노즐이 부착된 설비 또는 장치를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 따라서, "용기"라는 용어는 용기 그 자체, 파이프, 드럼 및 기타 유사한 설비를 포함한다. "용기"라는 용어는 단순히 이와 같은 모든 설비 또는 장치를 망라하기 위한 편리한 수단으로 사용된다.

"환상(annular)"이라는 용어는 적어도 하나의 외경(outer diameter)과 적어도 하나의 내경(inner diameter)을 가지는 물체를 설명하기 위해 사용된다. 따라서, "환상 튜브(annular tube)"는 내경과 외경을 가지는 중공의 튜브임을 알 수 있을 것이다. "환상 디스크(annular disc)"는 내경을 제공하는 중심 구멍 및 외경을 가지는 물체임을 알 수 있을 것이다.

"축 방향(axial)"이라는 용어는 파이프 또는 도관의 길이 방향의 축에 나란한 방향을 설명하기 위해 사용될 것이다. 따라서, "축 방향의 힘(axial force)" 또는 "축 방향의 스트레스(axial stress)"는 도관의 길이 방향의 축에 평행한 방향으로 적용되는 힘으로 이해하게 될 것이다. 마찬가지로, "축 방향으로 연장되는(axially extending)"이라는 용어는 파이프의 길이 방향의 축에 평행한 방향으로 연장되는 것을 의미하는 것으로 이해될 것이다.

"근위(proximal)"와 "원위(distal)"라는 용어는 개방된 끝단을 가지는 파이프에 설치되는 본 발명에 따른 다양한 구성요소들의 위치를 설명하기 위해 사용될 것이다. "근위"라는 용어는 파이프의 개방된 끝단에 더 가까운 위치를 설명하기 위해 사용될 것이다. "원위"라는 용어는 파이프의 개방된 끝단에서 떨어진 위치를 설명하기 위해 사용될 것이다.

도 1은 파이프용 내부 밀폐 장치가 도시된 본 발명의 일 실시예를 설명한다. 밀폐 장치(10)는 파이프(또는 튜브)(12)의 내강(lumen) 내에 맞는 크기를 가질 수 있다. 장치(10)는 파이프(12)의 내경보다 약간 작은 직경을 가지는 밀폐 플레이트(14)를 포함한다. 플레이트는 제1 면(16)과 제2 면(18)을 포함하고, 제2 면은 클램프(20)에 근접한다. 밀폐 플레이트(14)의 제2 면(18)에는 오 링(24) 또는 기타 탄성 밀폐수단을 수용하기 위해 경사진 모서리(22)가 구비된다.

클램프(20)는 파이프(12) 내에 맞는 크기의 외경을 가지는 환상 링으로 이루어진다. 클램프(20)의 환상 형상은 무게를 최소화하는데 바람직하다. 하지만, 클램프(20)는 속이 비지 않은 형상으로 이루어질 수도 있다. 클램프(20)의 축 방향의 설치가 가능하도록 클램프(20)의 외경은 파이프(12)의 내경 보다 약간 작을 수 있다는 것은 본 발명의 내용을 검토해 본 당해 기술분야에서 숙련된 자라면 이해하게 될 것이다. 클램프(20)에는 하나 이상의 오목한 부분 또는 포켓(26)이 구비되고 그 안에는 자석(28)이 배치된다. 자석(28)은 원하는 때에 활성화 될 수 있는 전자석으로 이루어질 수 있다.

클램프(20)에 구비된 자석(28)은 당해 기술분야에서 일반적으로 알려진 것처럼 철이 함유된 금속으로 만들어진 파이프(12)의 벽을 자기적으로(magnetically) 끌어당기도록 설계된다. 자석(28)은 파이프(12)의 내벽과 강한 조임력(clamping force)을 형성함으로써 파이프(12) 내의 고정된 축 방향 위치에 클램프를 고정시킨다. 바람직한 일 실시예에서, 적어도 두 개 이상의 자석(28)이 클램프(20)에 구비되고, 상기 자석들은 환상 클램프(20)의 원주에 배치된다. 상술한 배치는 파이프(12) 내에 클램프(20)를 똑바로 고정시키는 기능을 할 것이다. 여기서는 다수의 자석이 클램프에 구비되는 것으로 설명하고 있지만, 다른 실시예들에서는, 요구되는 조임력을 달성하기 위하여 하나 이상의 성형 자석(shaped magnet)이 구비될 수 있다.

클램프(20)는 밀폐 플레이트(14)에 분리 가능하도록 고정된다. 일 실시예에서, 클램프에는 밀폐 플레이트에 구비된 구멍(31)에 삽입되는 하나 이상의, 바람직하게는 다수의 볼트(30)가 구비된다. 너트(32)는 볼트(30)와 협력하여 밀폐 플레이트(14)를 클램프(20)에 고정시킨다. 밀폐수단(미도시)이 볼트(30)와 너트(32) 및/또는 밀폐 플레이트(14)의 구멍(31) 사이에 구비됨으로써 밀폐 상태가 가능해지고 구멍(31)을 통한 누출을 방지할 수 있다.

도 2는 자석(28)과 볼트(30)의 원주상 배치를 설명하는 클램프(20)의 일 실시예를 도시한다. 상술한 것처럼, 도 2에서는 클램프(20)가 환상 형상인 것으로 도시되어 있지만, 속이 비지 않은 형상으로 이루어질 수도 있다. 둘 중 어느 실시예에서든, 클램프(20)는 중량을 줄이기 위하여 알루미늄과 같은 가벼운 재료로 제작될 수 있다. 밀폐 플레이트(14)도 알루미늄으로 제작될 수 있다. 하지만, 클램프(20) 및/또는 밀폐 플레이트(14)의 재료 선택은 다양한 다른 재료에서 이루어질 수도 있다는 것은 이해될 것이다.

도 1에 도시된 것처럼, 너트(32)를 죄면 밀폐 플레이트(14)는 클램프(20)의 마주보는 면에 대항하게 힘을 받는다. 이 과정에서, 탄성 밀폐수단(오 링(O-ring))(24)이 탄성적으로 변형된다. 밀폐 플레이트(14)에 구비된 경사진 모서리(22)는 그러한 변형이 방사상으로 바깥쪽을 향해 이루어지게 한다.

장치(10)는 사용될 때 먼저 파이프(12) 내에 삽입된다. 장치(10)는 축 방향을 따라 파이프(12) 내의 원하는 위치에 배치된다. 장치는 배치 단계 전에 조립될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 즉, 밀폐 플레이트(14)는 클램프(20)에 느슨하게 연결될 수 있다. 그렇지 않으면, 밀폐 플레이트(14)와 클램프(20)는 파이프(12) 내에 분리되어 삽입될 수도 있다. 장치(10)가 원하는 위치에 놓여지면, (만약 이미 연결되지 않았다면) 먼저 구멍(31)에 볼트(30)를 삽입하고 너트(32)를 결합함으로써 밀폐 플레이트(14)는 클램프(20)에 연결된다. 상술한 것처럼, 구멍(31)을 밀폐시키기 위하여 (와셔(washer), 패킹(packing) 등과 같은) 다양한 타입의 밀폐수단이 구비될 수도 있다. 너트(32)를 죄면 밀폐 플레이트(14)가 클램프(20)에 대항하여 힘을 받게 되고, 상술한 것처럼 밀폐수단(24)의 방사상 바깥쪽으로의 변형이 초래된다. 그로 인하여 밀폐수단(24)은 파이프(12)의 내벽에 대항하여 힘을 받게 되고 그들 사이에는 압력에 저항하는 밀폐 상태가 이루어지게 된다.

너트(32)를 죄기 전 또는 후에 클램프(20)에 구비된 자석(28)이 활성화됨으로써 자석(28)과 파이프(12) 벽 사이에는 강한 인력이 형성된다. 본 발명에 사용된 자석은 파이프(12) 내에서의 클램프(20)의 축 방향 움직임을 방지하기 위하여 요구되는 조임력을 제공하기 위하여 선택된다는 것은 이해될 것이다. 상술한 것처럼, 자석(28)은 전자석으로 이루어질 수 있다. 이 경우에 자석을 활성화하기 위하여 하나 이상의 전원유닛(미도시)이 자석(28)에 연결될 것이다.

클램프(20)가 파이프(12)에 고정되고 밀폐 플레이트(14)가 클램프(20)에 대항하여 고정되고 밀폐되면, 밀폐 플레이트의 제1 면(16)에 마주보는 파이프(12)의 내강은 가스 또는 액체로 밀폐 플레이트(14)를 넘어 누출되는 일이 없이 가압될 수 있다.

도 3은 환상 구조물을 가지는 클램프(20)의 다른 실시예를 도시하고 있으며, 여기서 볼트(30)를 수용하기 위하여 안쪽으로 연장되는 플랜지(34)가 구비된다. 볼트는 용접 등에 의해 플랜지(34)(또는 클램프(20)의 표면)에 영구적으로 결합되거나, 일체로 성형되거나, 또는 플랜지를 관통하여 너트(미도시)와 함께 고정될 수 있다.

도 4a는 파이프를 밀폐시키고 테스트하는 두 가지 목적을 위한 본 발명에 따른 밀폐 장치의 적용예를 도시한다. 도시된 것처럼, 한 쌍의 장치(10a, 10b)가 파이프(12) 내에 제공되어, 용접부위(36)의 마주보는 측에 배치되며, 용접부위의 완전성을 테스트하게 된다. 장치(10a)는 도 1에 도시된 것과 본질적으로 동일하고 상술한 것과 같다. 상술한 것처럼, 장치(10a)는 너트(32a)와 볼트(30a)에 의해 클램프(20a)에 결합된 밀폐 플레이트(14a)를 포함한다. 클램프(20a)는 적어도 하나의 자석(28a), 바람직하게는 원주를 따라 동일 간격으로 배치된 두 개 이상의 자석을 포함한다. 밀폐 상태는 장치(10a)와 파이프(12)의 내부 벽 사이에서 탄성 밀폐수단(24a)에 의해 형성되고, 탄성 밀폐수단은 오 링으로 이루어질 수 있다. 자석(28a)은 파이프(12)의 원하는 위치에 클램프를 고정하기 위해 활성화된다. 전술한 것처럼, 자석의 인력이 자석과 파이프(12) 표면 사이에 견고한 마찰 결합(friction engagement)을 생성할 때에 상술한 고정이 이루어진다.

도 4a의 장치(10b)는 상기 장치(10a)와 유사하고, 유사한 구성요소는 동일한 도면부호 및 구분하기 위하여 추가된 문자 "b"로 식별된다. 도시된 것처럼, 장치(10b)는 파이프(12) 내에서 용접부위(36)를 중심으로 장치(10a)와 반대쪽에 배치된다. 이러한 방식으로, 두 개의 장치(10a, 10b)는 협력하여 파이프(12)의 섹션을 밀폐시킴으로써 밀폐공간(37)을 형성하게 된다. 장치(10b)의 경우에, 밀폐공간(37)이 가압 유체(액체 또는 기체)로 채워질 수 있도록 밀폐 플레이트(14b)에는 적어도 하나의 유체 통로(38)가 구비된다. 도 4a에 도시된 것과 같은 바람직한 일 실시예에서, 두 개의 통로(38)가 구비됨으로써 하나는 공간(37)을 예를 들어 물로 채우기 위하여 사용되는 반면, 다른 하나는 공간 내의 공기를 배출하기 위하여 사용된다. 다양한 개수의 통로(38)가 구비될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 공간(37) 내의 압력을 모니터링 하기 위하여 하나 이상의 통로(38)는 압력 게이지 또는 기타 유사 장치(미도시)에 연결될 수 있다. 당해 기술분야에서 숙련된 자에게 알려질 것처럼, 용접부위(36)의 테스트는 파이프의 내부에 일정하고 높은 압력을 가하는 단계 및 일정 시간 동안 압력을 모니터링 하는 단계를 포함한다. 어떠한 압력 강하라도 용접부위에서의 누출을 의미한다.

도 4a에 도시된 시스템은 사용될 때에 상술한 방식으로 먼저 장치(10a, 10b)를 배치하고 고정하는 단계를 포함한다. 다음으로 밀폐공간(37)은 상술한 것처럼 가압 유체로 채워지고 압력이 모니터링 된다.

도 4a에 도시된 시스템에 의해 제공되는 테스트 기능과 별도로 본 발명의 추가적인 특징도 이해될 것이다. 즉, 장치(10a)와 장치(10b) 사이에 밀폐되고 가압된 공간(37)을 형성함으로써, 용접부위(36)에 가해지는 압력은 두 개의 장치 사이를 분리하는 힘도 제공함을 알 수 있을 것이다. 하지만, 장치들은 파이프의 내부에 고정 또는 조여져 있기 때문에, 상기 분리하는 힘은 용접부위(36)에 축 방향의 힘을 가하는 기능도 한다. 이러한 방식으로, 도 4a에 도시된 시스템은 용접부위(36)에 방사상 및 축 방향의 힘을 가함으로써 용접부위 테스트를 위한 최악의 시나리오를 보다 정확하게 시뮬레이션 하게 된다. 그렇게 시뮬레이션 된 스트레스는 더 정확한 테스트 결과를 제공하게 될 것이다.

도 4b는 도 4a에 도시된 어셈블리(assembly)의 일 변형예를 도시한다. 도 4b의 경우에, 장치(10a, 10b)는 상술한 것과 본질적으로 동일하고, 각각의 장치는 적어도 하나의 클램프(20a, 20b)를 포함하고, 클램프는 파이프(12) 내에 설치된다. 클램프(20a, 20b)는 상술한 것과 같은 방식으로 배열된 자석(28a, 28b)을 포함한다. 도 4a와 도 4b에 도시된 어셈블리 사이의 주요한 차이는 밀폐 플레이트(14a, 14b)에 있다. 도 4b의 경우에, 밀폐 플레이트(14a, 14b)는 환상 디스크 형상을 이루고, 상기 환상 디스크 형상은 중앙 부근에 개구(opening)를 포함한다. 이는 플레이트(14a, 14b)로 하여금 매우 감소된 중량을 가지게 함으로써 어셈블리를 큰 직경의 파이프에도 사용하기 쉽게 해줄 것이라는 것은 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 이해될 것이다.

또한, 도 4b의 밀폐 플레이트(14a, 14b)는 각 플레이트 사이에서 연장되는 튜브(15)에 의해 결합된다. 튜브(15)는 플레이트(14a, 14b)에 형성된 개구의 직경 보다 큰 내경을 포함할 수 있다. 또한, 튜브(15)의 외경은 파이프(12)의 내경보다 작다. 따라서 장치(10a, 10b) 어셈블리가 파이프(12) 내에 설치될 때, 밀폐된 환상 공간(35)은 두 개의 밀폐수단(24a, 24b), 튜브(15)의 외부 표면 및 파이프(12)의 내부 표면 사이에서 형성된다. 튜브(15)에도 상술한 것처럼 하나 이상의 통로가 구비되는 것이 바람직하다. 도 4b에는, 두 개의 통로(38, 38')가 도시되어 있다. 두 개의 통로는 환상 공간(35)을 상술한 것과 같은 방식으로 채우고 및/또는 배기하는데 사용된다. 도시된 것처럼, 튜브(15)의 존재로 인해 공간(35)의 부피가 최소화되었고, 그 결과 공간을 채우기 위해 요구되는 유체의 체적이 최소화된다.

도 5는 도 4a에 도시된 것과 유사한 방식으로 본 발명에 따른 밀폐 장치의 적용예를 도시한다. 도 5에 도시된 실시예에서, 용접부위(40)는 플랜지(42)를 파이프(12)의 끝단에 고정시키는데 사용된다. 파이프(12)는 상술한 것처럼 운송을 목적으로 사용되는 파이프일 수도 있거나 용기 등에 구비된 노즐의 도관 부분일 수도 있다는 것은 이해될 것이다. 본 실시예에서, 도 1에 도시된 것과 본질적으로 같은 장치(10c)가 용접부위(40)를 중심으로 플랜지(42)와 반대쪽에서 파이프(12)를 밀폐시키는데 사용된다. 도 5에서, 도 1의 장치와 유사한 장치(10c)의 구성요소는 동일한 도면부호 및 구분하기 위하여 추가된 문자 "c"로 표시된다. 장치(10c)를 배치하고 밀폐시키는 방식은 상술한 것과 같다. 본 실시예에서, 플랜지(42)의 개방된 끝단은 플레이트(44)로 밀폐된다. 플레이트(44)에는 플랜지(42)의 표면에 수직하게 형성된 볼트 구멍들에 일치하는 일련의 볼트 구멍들이 원주에 배치된다. 플레이트(44)의 볼트 구멍들이 플랜지(42)의 볼트 구멍들과 정렬되면, 볼트(45)가 그들을 통해 삽입되고 너트(46)와 함께 고정된다. 도 5에 도시된 것처럼, 너트는 볼트(45)의 양 끝단에 구비될 수 있다. 볼트의 일 끝단은 일체로 되거나 용접된 볼트 머리를 구비함으로써 볼트의 양 끝단에 너트가 요구되는 것을 피할 수 있다는 것은 이해될 것이다. 플랜지(42)와 플레이트(44)의 접촉표면에는 가스켓(gasket) 등의 밀폐수단(미도시)이 구비될 수 있다는 것은 이해될 것이다.

플레이트(44)에는 도 4a와 관련하여 상술한 것과 유사한 방식으로 적어도 하나의 통로(38c)가 구비될 수 있다. 통로(38c)는 플랜지(42)와 밀폐 장치(10c) 사이의 밀폐 공간(37c)을 채우는 기능을 한다. 도 5에 도시된 것처럼, 밀폐 공간(37c)은 파이프(12)의 끝단에 플랜지(42)를 고정시키는 용접부위(40)를 포함한다.

도 5에 도시된 시스템을 사용함에 있어서, 먼저 밀폐 장치(10c)를 상술한 방식으로 파이프(12) 내에 설치한다. 그 다음으로 플레이트(44)가 플랜지(42)의 외면에 설치된다. 플레이트(44)는 플랜지와의 사이에서 압력에도 견고한 밀폐 상태를 형성할 수 있도록 플랜지(42)에 고정된다. 상술한 것처럼, 가스켓 등이 동일한 목적으로 사용될 수 있다. 플레이트(44)와 장치(10c)가 고정되고 조여지면, 공간(37c)을 가압하기 위하여 가압 유체가 하나 이상의 통로(38c)를 통해 주입된다. 도 4a와 관련하여 상술한 것처럼, 도 5에 도시된 장치는 용접부위(40)에 축 방향의 스트레스뿐만 아니라 방사상의 스트레스를 가해주는 기능을 한다.

도 6은 도 1의 장치(10)가 파이프(12) 내에 구비되는 본 발명의 추가적인 실시예를 도시한다. 하지만, 본 실시예에서, 파이프의 외면에는 내경과 외경을 가지는 환상 바디로 이루어지는 리테이닝 칼라(retaining collar)(48)가 제공된다. 칼라(48)의 내경에는 파이프(12)의 외면에 접하도록 원주에 배치되는 다수의 자석(50)이 구비된다. 칼라(48)가 축 방향으로 클램프(20)와 같은 위치에 놓일 때 칼라(48)의 자석(50)은 클램프(20)에 구비된 자석(28)과 겹치도록 배치된다. 칼라(48)의 자석(50)에는 클램프(20)의 자석(28)에 전기를 공급하는 것과 동일하거나 상이한 전원이 구비될 수 있다.

도 6의 실시예에서, 자석(28)과 자석(50) 사이의 자기적 인력의 조합은 장치의 조임력을 강화시키는데 기여하는 기능을 할 것이다. 즉, 칼라(48)는 클램프(20)를 보강하는 기능을 수행한다. 추가적인 실시예에서, 자석(28)과 자석(50)의 극성은 상호간에 자기적 인력이 형성되도록 조정될 수 있다. 이러한 방식으로 알루미늄(aluminum) 또는 스테인리스 스틸(stainless steel) 등으로 제작된 파이프와 같이 철이 포함되지 않은 파이프에서 클램프(20)와 칼라(48)의 조합이 사용될 수 있다. 이 경우에, 자석(28)과 자석(50)에는 장치가 파이프(12)에서 미끄러지지 않을 만큼 충분한 마찰계수를 가지는 파이프 접촉 면이 구비된다는 것은 이해될 것이다. 마찬가지로, 철이 포함된 파이프의 경우에서도, 자석(28) 및/또는 자석(50)에 상기 마찰 면이 구비될 수 있다.

칼라(48)는 상기 클램프들 중 어느 것하고도 함께 사용될 수 있다는 것은 이해될 것이다.

도 7은 파이프의 일단을 밀폐시키기 위한 본 발명의 추가적인 실시예를 도시한다. 도시된 것처럼, 개방된 끝단(52)을 가지는 파이프(12)에는 개방된 끝단을 폐쇄하기에 적합한 끝단 플레이트(54)가 구비된다. 끝단 플레이트(54)에는 파이프(12)의 끝단(52)을 수용하기 위한 원형 홈(56)이 구비될 수 있다. 홈(56)의 폭은 파이프(12)의 두께를 수용할 정도의 크기를 가진다는 것은 이해될 것이다. 플레이트(54)와 파이프(12)의 끝단(52) 사이에 밀폐 상태를 형성하기 위하여 홈(56)에는 탄성 밀폐수단(58)이 구비될 수 있다.

방사상으로 연장하는 고정 플랜지(60)를 형성하기 위하여 플레이트(54)는 파이프(12)의 직경보다 큰 직경을 가진다. 다른 실시예에서, 플레이트(54)는 파이프(12)의 직경에 보다 근접한 직경을 가질 수 있지만, 고정 플랜지(60)와 등가물을 형성하기 위해 방사상으로 연장하는 암(arms)을 구비할 수 있다.

고정 플랜지(60)에는 볼트(64)가 관통하는 다수의 볼트 구멍(62)이 원주상에 이격 배치된다. 플레이트(54)의 파이프 끝단(52) 반대쪽의 표면에서 볼트(64)는 너트(66)로 고정된다. 볼트(64)의 반대쪽 끝단은 파이프(12) 외면에서 원주를 따라 연장되는 환상 바디를 포함하는 클램핑 칼라(68)에 고정된다. 클램핑 칼라(68)는 플레이트(54)와 마주보고 방사상으로 바깥쪽을 향해 연장되는 플랜지(70)를 포함한다. 플랜지(70)에는 플레이트(54)의 볼트 구멍(62)과 일치하고 볼트(64)의 반대쪽 끝단을 수용하기에 적합한 다수의 볼트 구멍(72)이 구비된다. 플랜지(70)는 너트(74)와 함께 볼트(64)에 고정된다. 다른 실시예에서, 볼트(64)는 플레이트(54) 또는 플랜지(70) 중 어느 하나에 용접되거나 일체로 성형됨으로써 너트(66) 또는 너트(74) 중에서 한 가지만 필요로 할 수 있다는 것은 이해될 것이다.

클램핑 칼라(68)에는 클램핑 칼라의 내경 원주상에서 파이프(12)의 외면을 향하여 배치되는 하나 이상의 자석(76)이 구비된다. 자석(76)은 칼라(68)의 바디에 구비된 오목한 부분 또는 포켓(77) 내에 구비된다. 상술한 것처럼, 자석(76)은 하나 이상의 전원(미도시)에 연결된 전자석으로 이루어질 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, 조임력을 고르게 분포시키기 위하여 다수의 자석(76)이 파이프(12)의 원주상에 동일한 간격으로 구비된다.

다른 실시예에서, 클램핑 칼라(68)는 하나 이상 구비될 수 있다.

클램핑 칼라(68)는 사용될 때에 파이프(12)의 외면에 설치된다. 이때 자석과 철 함유 파이프(12) 사이에 자기적 인력을 형성하기 위해 자석(76)이 활성화될 수 있다. 칼라(68)와 파이프(12) 사이의 축 방향의 상대적 움직임을 방지하기에 충분한 조임력을 형성하기 위하여 자력 세기가 선택될 것이다. 상술한 것처럼, 자석(76)에는 칼라(68)와 파이프(12) 사이의 축 방향의 상대적 움직임을 방지하는데 도움이 되는 마찰 강화 표면이 구비될 수 있다.

클램핑 칼라(68)가 파이프(12) 표면에 고정되면, 플레이트(54)는 개방된 끝단(52)에 대항하여 설치된다. 파이프(12)의 끝단이 홈(56) 내에 수용되도록 플레이트가 설치된다. 이때, 볼트(64)가 배치되고 너트(66, 74)와 함께 고정된다. 볼트를 죄게 되면 플레이트는 파이프(12)의 개방된 끝단(52)에 대항하여 힘을 받고 그 결과 파이프의 끝단은 밀폐된다는 것은 이해될 것이다.

파이프(12)의 끝단이 플레이트(54)로 밀폐되면, 파이프의 내부는 예를 들어 파이프에 구비된 용접부위를 테스트하기 위하여 가압될 수 있다.

도 8에 도시된 것처럼, 추가적인 실시예에서, 도 7에 도시된 플레이트에는 도 5에서 도면부호 38c로 표시된 것과 유사한 통로(39)가 구비될 수 있다. 도 8에 도시된 장치는 파이프(12)의 내부를 가압하여 거기에 방사상 및 축 방향 스트레스를 가해주는데 사용될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 이러한 방식으로, 끝단(52)의 하류 측에 있는 파이프의 용접부위는 테스트 장치를 용접부위가 형성된 영역에 위치시킬 필요 없이 도 8의 장치로 테스트할 수 있다. 테스트 목적으로 파이프의 일 부분을 고립시키기 위하여, 도 8의 장치는 예를 들어 도 1 또는 도 5의 밀폐 장치(10, 10c)와 함께 사용될 수 있다는 것도 이해될 것이다.

도 7 및 도 8의 장치의 추가적인 실시예는 도 9에 도시되어 있고, 여기서 동일한 구성요소는 동일한 도면부호로 표시된다. 유사하지만 동일하지 않은 구성요소는 동일한 도면부호 및 구분하기 위해 추가된 문자 "d"로 식별된다. 도 9의 실시예에서, 클램핑 칼라(68d)는 파이프(12)의 벽을 끌어당기기 위한 자석을 포함하지 않는다는 것을 알 수 있다. 도 9의 실시예에서, 클램핑 칼라(68d)는 방사상으로 연장되는 플랜지(78)에 의해 상호간에 결합되는 2개 이상의 섹션으로 제공된다. 각 플랜지(78)에는 볼트(미도시)가 관통하는 볼트 구멍(80)이 구비된다. 마주보는 플랜지(78)를 함께 결합하여 고정하기 위해 너트(미도시)가 볼트와 협력하게 된다. 도 9의 클램핑 칼라(68d)는 플랜지(78)를 상호간에 죄면 파이프(12)의 외면과 강한 마찰 결합을 형성하는 크기로 제작된다.

본 발명의 다른 실시예들과 관련하여 상술한 것처럼, 클램핑 칼라 또는 클램프(68d)가 파이프의 외면에 고정되면, 밀폐 플레이트(54)가 파이프(12)의 개방된 끝단에 고정될 수 있다. 상술한 것과 동일한 방식으로, 밀폐 플레이트(54)는 구속수단에 의해 클램프(68d)에 고정된다. 도시된 실시예에서, 상기 구속수단은 클램프(68d)를 밀폐 플레이트에 결합시키는 너트와 볼트의 조합으로 제공될 수 있다. 상기 너트를 죄면 밀폐 플레이트(54)를 클램프(68d) 쪽으로 구속시키게 된다. 클램프(68d)는 파이프(12) 외면에 마찰 결합되기 때문에, 파이프(12)에 대하여 움직이지 않게 된다. 특히, 클램프(68d)와 파이프(12) 사이의 상대적인 축 방향 움직임이 이루어지지 않게 된다. 결국, 밀폐 플레이트(54)는 파이프(12)의 개방된 끝단에 대항하여 가압되고, 그로 인해 상술한 것과 같은 방식으로 상기 개방된 끝단을 밀폐시키게 된다.

도 10은 클램프가 파이프의 개방된 끝단에 인접한 파이프의 외면에 구비되고 밀폐 플레이트(또는 다른 유사 수단)가 파이프의 개방된 끝단을 밀폐시키기 위해 구비되는 본 발명의 추가적인 실시예를 도시한다. 도 10에 도시된 실시예에서, 클램프(90)는 도 9에 도시된 것과 유사하게 디자인된다. 다만, 도시된 것처럼, 클램프(90)는 다수의 섹션(92a, 92b, 92c 등)으로 이루어져 있고, 상기 다수의 섹션은 상호간에 결합됨으로써 파이프(12)의 표면에 원주 칼라(클램프(90))를 형성하게 된다. 도 10에서, 섹션(92a), 섹션(92b), 섹션(92c)만이 도시되어 있다. 하지만, 도 10에 도시된 클램프(90)는 파이프의 반대쪽 측면에서 연장되는 다른 섹션들을 포함한다는 것은 이해될 것이다. 클램프(90)를 형성하는 섹션의 개수는 개별 섹션의 크기(길이)와 파이프의 외경에 따라 다르다는 것도 이해될 것이다. 예를 들어, 작은 직경의 파이프에서는 (도 9에 도시된 것처럼) 두 개의 섹션만이 필요할 수 있다. 하지만, 도 10에 도시된 것처럼 더 큰 직경의 파이프에서는 클램프(90)는 수개의 섹션으로 이루어질 수 있다.

클램프(90)를 형성하는 섹션에는 방사상으로 연장되고, 길이 방향의 "연결" 플랜지(radially extending, longitudinal "connecting" flanges) 한 쌍이 구비되고, 이들 각각은 클램프 섹션의 각 끝단에 구비된다. "방사상으로 연장(radially extending), 길이 방향(longitudinal)"이라는 용어는 클램프(90)가 파이프에 사용될 때 플랜지의 방향을 나타낸다. "연결(connecting)"이라는 용어는 인접한 클램프 섹션을 상호간에 연결하는 상기 플랜지의 기능을 나타낸다. 도시되고 아래에서 추가 설명되는 것처럼, 연결 플랜지는 파이프(12)로부터 방사상으로 바깥쪽으로 연장된다. 또한, 상기 플랜지는 파이프(12)의 길이 방향의 축과 평행한 방향으로 연장된다. 도 10에 도시된 것처럼, 마주보는 끝단에 플랜지(94b)와 플랜지(95b)를 구비한 클램프 섹션(92b)이 도시된다. 연결 플랜지 각각은 섹션 바디에 수직하게 동일한 방향으로 연장된다. 클램프(90)가 조립될 때, 도 10에 도시된 것처럼, 플랜지는 파이프로부터 멀어지게 방사상으로 바깥쪽을 향하여 연장되고, 파이프(12)의 길이 방향의 축에 평행한 방향으로 연장된다. 도시된 것처럼, 클램프(90)가 파이프(12)에 조립된 상태에 있을 때, 클램프(90)의 각 인접 섹션의 플랜지는 상호간에 접하게 된다. 예를 들어, 도 10에 도시된 것처럼, 섹션(92b)의 플랜지(94b)는 섹션(92a)의 플랜지(95a)에 맞닿는 위치에 배치된다. 마찬가지로 플랜지(95b)는 섹션(92c)의 플랜지(94c)에 맞닿는 위치에 배치된다. 클램프(90)의 다른 섹션들의 플랜지는 맞닿거나 마주보는 방식으로 유사하게 배치될 것이다. 인접한 클램프 섹션들의 마주보는 플랜지는 플랜지에 구비된 볼트 구멍을 통해 연장되는 다수의 볼트(96)(또는 "클램핑 볼트")를 사용하여 결합된다. 그런 후에 플랜지는 볼트(96)와 협력하는 너트(98)와 함께 고정된다. 이러한 방식으로, 각 클램프 섹션의 마주보는 플랜지는 함께 고정됨으로써 클램프(90)를 형성한다. 클램프 섹션의 플랜지는 함께 구속되기 때문에 클램프(90)의 내경은 점차 감소한다. 따라서, 파이프(12)의 외경에 맞게 클램프(90)의 치수를 적절히 맞춤으로써, 클램프(90)는 파이프(12) 외면에 고정될 수 있고, 그로 인해 파이프(12)와 클램프(90) 사이의 상대적 움직임이 이루어지지 않게 된다. 그러한 억지 끼워맞춤(tight fit)이 이루어지기 위해서는, 파이프(12)에 배치된 후에 클램프(90)의 내경 감소를 허용할 수 있도록 클램프 섹션들 사이에 약간의 틈새가 있어야만 한다는 것은 이해될 것이다. 충분히 길이의 볼트(96)를 구비함으로써, 하나의 클램프(90)가 다양한 외경을 가지는 파이프에 사용될 수 있다는 것도 이해될 것이다.

클램프(90)를 이루는 섹션에는 방사상으로 연장되고 원주 방향의 "밀폐(sealing)" 플랜지 섹션(radially extending, circumferential "sealing" flange section)(100)이 구비되고, 이는 섹션을 따라 연장되고 마주보는 연결 플랜지 사이에 연장된다. "방사상으로 연장(radially extending), 원주 방향(circumferential)"이라는 용어는 밀폐 플랜지의 방향을 나타내고, 클램프(90)가 조립되어 사용될 때 각 플랜지 섹션은 파이프로부터 방사상으로 바깥쪽 방향 및 파이프(12)의 길이 방향의 축에 수직한 방향으로 연장된다. "밀폐(sealing)"라는 용어는 (후술하는) 밀폐 플레이트를 파이프(12)의 개방된 끝단에 대항하여 고정시켰을 때 상기 플랜지 섹션의 기능을 나타낸다. 도 10에 도시된 것처럼 클램프 섹션(92a, 92b, 92c)에는 밀폐 플랜지 섹션(100a, 100b, 100c)이 각각 구비된다. 편의상, 각 섹션에 의해 형성된 원주 방향의 밀폐 플랜지는 도면부호 100으로 식별될 것이다. 클램프(90)의 조립 상태에서, 클램프 섹션의 밀폐 플랜지 섹션들은 결합하여 클램프에 방사상으로 연장되는 밀폐 플랜지(100)를 형성하게 되고, 상기 플랜지는 파이프(12)로부터 방사상으로 바깥쪽 방향 및 파이프(12)의 길이 방향의 축을 횡단하는 방향으로 연장된다. 이러한 방식으로, 클램프(90)가 파이프에 조립될 때, 각 클램프 섹션의 밀폐 플랜지 섹션은 파이프(12)의 원주에 정렬됨으로써 하나의 플랜지(100)를 형성하게 된다. 클램프 섹션의 밀폐 플랜지 섹션에는 다수의 볼트 구멍(102)도 구비되고, 이는 아래에서 추가 설명된다.

파이프(12)의 개방된 끝단을 밀폐시키기 위하여, 밀폐 플레이트(104)가 구비된다. 밀폐 플레이트(104)는 파이프(12)의 직경보다 큰 직경을 가지는 것이 바람직하다. 밀폐 플랜지(100)에 구비된 볼트 구멍(102)과 협력하도록 배치된 다수의 볼트 구멍(106)이 밀폐 플레이트의 외부 가장자리를 따라 구비된다. 다른 실시예들과 관련하여 상술한 것처럼, 사용시, 클램프(90)가 파이프(12)의 외면에 고정되면, 밀폐 플레이트(104)는 클램프(90)에 고정된다. 이 과정에서, 밀폐 플레이트는 파이프(12)의 개구에 대항하여 배치되고, 다수의 볼트(미도시)는 밀폐 플레이트(104)와 밀폐 플랜지(106)의 볼트 구멍(102, 106)에 결합된다. 상기 볼트는 여기서 "밀폐 볼트(sealing bolts)"로 나타낼 수 있다. 상술한 것처럼, 밀폐 플레이트(104)에는 파이프(12)의 개방된 끝단에 밀폐 결합되는 밀폐수단이 구비될 수 있다. 일 실시예에서, 밀폐 플레이트에는 (도 10에는 도시되지 않았지만 도 7 내지 도 9에 예로서 도시된) 그루브 또는 홈과 파이프의 개방된 끝단에 접촉하여 밀폐시키기 위한 적절한 밀폐수단이 구비될 수 있다. 사용시, 예를 들어 파이프의 끝단을 밀폐 플레이트(104)에 구비된 그루브에 수용되도록 함으로써 밀폐 플레이트(104)는 파이프(12)의 개방된 끝단에 대항하여 배치된다. 그 다음으로 밀폐 플레이트(104)의 볼트 구멍(106)은 밀폐 플랜지(100)의 볼트 구멍(102)에 정렬된다. 그 다음으로 밀폐 볼트(미도시)가 정렬된 볼트 구멍(102, 106)에 끼워지고 너트(미도시)와 함께 고정된다. 상술한 것처럼, 너트를 죄게 되면 밀폐 플레이트(104)는 클램프(90) 쪽으로 구속되고, 클램프(90)가 파이프(12) 상에서 움직이지 못하기 때문에 밀폐 플레이트(104)는 파이프(12)의 끝단에 대항하여 구속된다. 파이프(12)의 개방된 끝단에 충분한 밀폐 상태가 이루어질 때까지 너트가 조여진다. 밀폐 상태가 이루어지면, 테스트 또는 기타 다른 목적을 수행하기 위하여 파이프 내부가 가압될 수 있다. 밀폐 플레이트(104)에는 가압 수단, 가압 게이지 또는 기타 다른 기구 또는 장치에 연결될 수 있는 하나 이상의 통로(108)가 구비될 수 있다.

도 10에 도시된 것처럼, 몇 가지 예에서, 클램프(90)의 압축력에 버틸 수 있도록 보강 장치(110)가 파이프의 내부에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 보강 장치(110)는 중앙 허브(114)에 연결되고 방사상으로 연장되는 다수의 암(112)을 포함한다. 허브(114)는 파이프(12)의 길이 방향의 축에 배치될 것이다. 암(112)의 허브(114)와의 반대쪽 끝단은 파이프(12)의 내부 표면에 대항하여 버티기에 적합한 패드(116)로 끝나는 것이 바람직하다. 패드(116)를 파이프(12)의 벽에 대항하여 가압하기 위하여 각 암에는 암의 길이를 늘리는 기능을 하는 장력수단(118)이 구비된다. 일 실시예에서, 장력수단(118)은 나사산이 형성된 부분을 가지는 암(112) 및 상기 나사산이 형성된 부분에 결합되는 연장 너트의 조합으로 이루어진다. 막대의 길이를 늘리는 상기 수단은 당해 기술분야에 알려져 있다. 마찬가지로, 암(112)의 길이를 늘리는 기타 다른 수단이 사용될 수 있고 본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위한 어떠한 특정 수단에도 한정되지 않는다. 예를 들어 파이프의 직경이 큰 경우와 같이 특정한 경우에, 보강 장치(110)의 암(112)에는 암(112)이 보강 장치(110)의 평면 밖으로 움직이는 것을 방지하거나 줄여주는 지지 링(120)이 구비된다. 보강 장치(110)에는 다양한 개수의 암(112)이 구비될 수 있다는 것은 이해될 것이다.

사용시, 밀폐 플레이트(104)를 설치하기에 앞서 보강 장치(110)가 파이프(12)의 내측에 설치된다는 것은 이해될 것이다. 또한, 파이프(12)에 클램프(90)의 조임력을 가하기에 앞서 보강 장치(110)가 설치될 것이다. 이렇게 하여, 클램프(90)가 파이프(12)의 외부 벽에 조여질 때, 보강 장치(110)는 파이프(12)의 안쪽으로의 변위 내지 변형을 방지하는 기능을 한다.

여러 경우에, 클램프(90)(또는 클램프(68d))의 내면에는 돌기(teeth) 또는 리브(ribs) 등의 그립 수단(gripping means)이 구비될 수 있다. 하지만, 바람직한 일 실시예에서는, 파이프(12)의 표면에 손상을 가하지 않도록 클램프(90, 68d 등)의 내면은 매끄럽다.

도 11은 도 10에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도 11에서, 클램프(90)는 위에서와 같이 도시되어 있고, 파이프(12) 위를 덮고 밀폐되어야 할 파이프의 개방된 끝단에 근접하게 배치된다. 하지만, 도시된 것처럼, 원주 방향의 추가적인 클램프(122)가 클램프(90)에 인접하여 구비된다. 클램프(122)는 상술한 클램프(90)와 대체로 동일한 구조로 이루어진다. 도시된 것처럼, 클램프(122)는 클램프(90)의 파이프(12) 개구와 반대쪽의 측면에 배치된다. 추가 클램프(122)가 추가 조임력을 제공할 것이라는 것은 이해될 것이다. 클램프 사이의 물리적 결합을 이루기 위하여, 클램프(90)에는 상기 플랜지(100)의 반대쪽 측면에 방사상으로 연장되는 원주 방향의 추가적인 플랜지(124)가 구비된다. 클램프(122)는 클램프(90)에 인접한 측면에 있는, 방사상으로 연장되는 원주 방향의 적어도 하나의 플랜지(126)를 포함한다. 플랜지(124, 126)에는 볼트(128)가 끼워질 수 있도록 설치 과정에서 정렬되는 다수의 볼트 구멍이 구비된다. 너트(130)는 볼트(128)와 협력하여 클램프(122, 90)를 견고하게 연결한다. 볼트 구멍(128)은 플랜지(124, 126)의 원주를 따라 균일한 간격으로 배치될 수 있다. 결합 표면적이 증가되기 때문에 클램프(122, 90)의 연결은 추가 조임력을 제공하는 기능을 한다는 것은 이해될 것이다. 상술한 설명에서, 클램프(122, 90)와 플랜지(124, 126)는 단일 구성요소로 설명되었다. 하지만, 상술한 것처럼, 각각은 상호간에 연결되어 상기 구성요소를 이루는 두 개 이상의 클램프 섹션으로 이루어진다. 도 11에 도시된 것처럼, 클램프(122)에는 필요하다면 또 다른 클램프가 결합될 수 있는 방사상으로 연장되는 원주 방향의 추가 플랜지(125)가 구비될 수 있다. 원하는 수준의 조임력을 제공하기 위하여 다양한 개수의 클램프가 결합될 수 있다는 것은 이해될 것이다.

도 11에 도시된 것처럼, 밀폐 플레이트(130)는 종 형상의 구성요소(bell-shaped element)로 이루어진다. 밀폐 플레이트(130)는 상기 밀폐 플레이트(104)와 동일한 방식으로 기능한다. 다만, 플레이트(130)의 곡선 모양 또는 바깥쪽을 향해 볼록한 모양의 구조는 예를 들어 그 표면에 구비되는 다수의 통로(132, 133, 134)를 허용한다. 밀폐 플레이트(130)는 상술한 것처럼 볼트(136)와 이에 결합되는 너트를 사용하여 클램프(90)에 고정된다.

도 12는 도 10 및 도 11에 도시된 클램프(90) 또는 클램프(122)와 같은 클램프를 분리하여 도시한 도면이다. 도시된 것처럼, 도 12의 클램프는 본질적으로 동일한 6개의 섹션(92)으로 이루어진다. 편의상, 클램프 섹션들을 집단으로 (또는 상기 클램프 섹션들의 부분으로) 언급할 때, 도면부호 92가 접미사 없이 사용된다. 각 섹션은 클램프가 고정되는 파이프(미도시)의 외부 표면에 일치하기에 적합한 곡선 모양의 내면(97)을 포함한다. 상술한 것처럼, 각 섹션은 방사상으로 연장되는 길이 방향의 마주보는 연결 플랜지(94, 95)를 포함하고, 상기 연결 플랜지는 클램프가 조립될 때 도 12에 도시된 것처럼 마주보는 위치에 놓이게 된다. 파이프의 표면에 원주를 따라 꼭 맞는 클램프(90)를 형성하기 위하여 볼트(96)와 이에 결합되는 너트(98)는 각 섹션(92)을 함께 연결하는 기능을 한다. 상술한 것처럼, 섹션들이 서로를 향해 조여지고 파이프의 외면에 조여질 수 있도록 충분한 틈새를 허용하기 위하여 인접한 클램프 섹션(92)의 최소한 일부 사이에는 공간이 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 조임은 파이프의 원주에 필요한 조임력을 제공하는 기능을 한다. 섹션(92) 각각은 (상술한 것처럼) 클램프를 사용할 때 밀폐 플레이트에 접촉하기에 적합한 방사상으로 연장되는 원주 방향의 밀폐 플랜지 섹션(100)을 더 포함한다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도시된 것처럼, 도 13 및 도 14의 실시예는 사실상 위에서와 같은 방식으로 기능한다. 즉, 파이프(12)에는 파이프의 개방된 끝단에 인접한 원주 방향의 클램프(150)가 구비된다. 고정시켜 클램프와 파이프(12) 사이의 상대적 움직임을 방지하기 위하여 클램프(150)가 파이프(12)의 외부 표면에 조여진다. 도 13에 도시된 것처럼, 밀폐 플레이트(152)는 파이프(12)의 개방된 끝단에 대항하여 배치된 후에 클램프(150)에 고정된다.

도 13에 도시된 것처럼, 본 실시예의 클램프(150)는 이전 도면들에서의 클램프와 다르게 실시 가능하다. 특히, 클램프(150)는 두 개 이상의 클램프 섹션으로 이루어진다. 도 13 및 도 14에 도시된 실시예에서, 클램프(150)는 두 개의 섹션(154, 155)으로 이루어진다. 상술한 것처럼, 클램프는 그 중에서도 각 섹션의 사이즈 및 파이프의 외부 직경에 따라 다양한 개수의 섹션을 사용하여 형성될 수 있다. 클램프(150)가 두 개의 섹션으로 이루어진 경우에, 각 섹션은 도 14에 도시된 것처럼 "C" 형상의 구조를 가질 것이라는 것은 이해될 것이다. 다수의 클램프 섹션이 요구되는 경우에, 섹션의 형상의 변할 것이라는 것은 이해될 것이다. 섹션(154, 155)은 방사상으로 연장되는 길이 방향의 "연결" 플랜지를 포함한다. 섹션(154)에서 연결 플랜지(154, 156)가 도시된다. 섹션(155)에서 연결 플랜지(157, 159)가 도시된다. 연결 플랜지(158, 159) 각각에는 클램프가 사용될 때 정렬되도록 배치된 볼트 구멍이 구비된다. 상기 배치에서, "클램핑" 볼트(160, 162)가 인접한 클램프 섹션의 마주보는 연결 플랜지의 볼트 구멍에 삽입된다. 연결 플랜지를 상호간에 고정시키기 위하여, 클램핑 볼트(160, 162)에 너트(161, 163)가 구비된다. 따라서, 도 14에 도시된 것처럼, 너트(161)와 결합된 볼트(160)는 연결 플랜지(156, 157)를 함께 고정하는 기능을 한다. 마찬가지로, 볼트(162)와 너트(163)는 연결 플랜지(158, 159)를 고정하는 기능을 한다. 이런 방식으로, 클램프(150)의 섹션은 서로 결합됨으로써 환상 구조를 형성하고 파이프(12)의 외부 원주에 동심 링(concentric ring)을 형성하게 된다.

클램프(150)를 이루는 섹션들이 상술한 것처럼 조립되면, 그 후에 클램프(150)가 파이프(12)의 외면에 고정된다. 이를 달성하기 위하여, (각 클램프 섹션을 연결함으로써) 만들어진 클램프(150)에는 두 개의 내경(d₁, d₂)이 구비되고, 상기 두 개의 내경은 파이프(12)의 외경보다 크다. 도 13에 도시된 것처럼, 제1 내경(d₁)은 제2 내경(d₂)보다 크다. 클램프가 사용될 때, 내경(d₁)을 가지는 클램프 섹션은 파이프(12)의 개방된 끝단 근위에 배치된다. 클램프의 반대쪽 끝단(파이프(12)의 개방된 끝단의 반대쪽)에는 내경(d₂)이 구비된다. 클램프(150)는 두 개의 직경(d₁, d₂) 사이에 연장되는 경사면(164)을 더 포함한다. 바람직한 일 실시예에서, 슈(shoe)(166)가 경사면(164)에 인접하여 구비된다. 슈(166)는 경사면(164)을 확장하는 기능을 한다. 본 실시예를 검토해본 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는, 슈(166)가 생략되거나 다른 유사한 기능의 구성요소로 대체될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 본 실시예에서, 슈(166)는 클램프에 구비된 단일 구조로 설명된다. 하지만, 슈(166)는 클램프(150)를 형성하는 섹션 각각에 결합되는 분리된 섹션으로 이루어지거나 일체로 성형되어 이루어질 수 있다는 것은 이해될 것이다.

클램프(150)에는 그리퍼 링(gripper ring)(170)도 구비되고, 상기 그리퍼 링은 간격을 두고 분리된 적어도 두 개의 섹션에 의해 형성된다. 편의상, 그리퍼 링(170)은 한 개의 구성요소로 논의될 것이다. 도 13에 도시된 것처럼, 그리퍼 링(170)은 바람직하게는 파이프(12)의 외부 원주 표면에서 미끄러질 수 있는 일정한 내경을 가지는 환상 링 형상을 가진다. 그리퍼 링(170)의 외면에는 클램프(150)의 경사면(164)에 마주보는 경사면이 구비된다. 도 13에 도시된 것처럼, 이로 인해 그리퍼 링(170)이 다양한 외경을 가지게 되고, 상기 외경은 파이프(12)의 개방된 끝단에 가까운 근위 끝단에서 더 크고, 파이프(12)의 개방된 끝단에서 떨어진 원위 끝단에서 더 작게 된다. 따라서 그리퍼 링의 외부 표면에는 경사면(171)이 구비된다. 도시된 것처럼, 그리퍼 링(17)의 원위 끝단은 클램프의 경사진 섹션(164) 아래 및 슈가 있는 경우에 슈(166) 아래에 수용되기에 적합하다. 클램프(150)가 바른 위치에 놓일 때, 그리퍼 링(170)은 클램프의 근위에 배치되고, 그로 인해 (도 13에 도시된 것처럼) 파이프(12)의 개구에 더 가깝게 그리퍼 링(170)을 배치하게 된다. 이런 방식으로, 그리퍼 링(170)이 축 방향을 따라 파이프(12)의 원위 방향, 즉 파이프 개구로부터 멀어지고 클램프(150)에 대항하는 방향으로 전진하게 되면 마주보는 경사진 섹션(171, 164) 사이의 상호작용 때문에 안쪽으로 구속된다. 후자의 경우에, 경사면(164)은 슈(166)의 구조 안에서 반동되고, 상기 슈가 있는 경우에, 그리퍼 링(170)의 안쪽으로의 변형은 상기 슈와의 상호작용에 의해 초래될 것이라는 것은 이해될 것이다.

클램프(150)는 방사상으로 연장되는 원주 방향의 밀폐 플랜지(174)를 더 포함한다. 도 14에 도시된 것처럼, 밀폐 플랜지(174)는 클램프 섹션(155, 154)에 각각 구비된 플랜지 섹션(175, 176)으로 이루어진다. 편의상, 플랜지(174)는 단일 구조로 설명될 것이지만 클램프(150)가 일단 조립되면 상기 구조를 가지게 되는 것은 이해될 것이다.

다수의 "그리퍼(gripper)" 볼트(178)는 플랜지(174)의 개구(180)를 통해 끼워진다. 그리퍼 볼트(178)는 개구(180)를 통해 근위에서 원위 방향으로 (즉, 클램프(150)가 조립된 상태일 때, 파이프(12)의 축을 따라) 끼워지고, 볼트 머리는 파이프(12)의 개구에 근접하게 된다. 그리퍼 볼트(178)의 말단은 그리퍼 링(174)의 근위 끝단에 대항하여 버티기에 적합하다. 따라서, 이러한 배치에서, 볼트(178)를 조이면 그리퍼 링(170)을 클램프(150)의 내부 표면에 대항하여 가압하고, 그 결과로 클램프의 경사면(164) 또는 슈(166) 아래로 가압된다. 둘 중 어느 경우에든, 적어도 두 개 섹션으로 이루어지는 그리퍼 링(170)은 안쪽으로 변형되고 파이프(12)의 외부 표면에 대항하여 가압된다. 충분한 힘이 조임 볼트에 의해 가해지면, 그리퍼 링(170)은 파이프 표면에 대항하여 견고하게 압력을 받고 강한 조임력을 생성하게 된다. 이는 클램프(150)와 파이프(12) 사이의 축 방향의 상대적 움직임을 방지하는 충분한 조임력이 달성될 때까지 계속된다.

일 실시예에서, 볼트(178)는 맞물리게 나사산이 형성된 개구(180) 내에 수용된다. 다른 실시예에서, 너트와 나사산이 형성된 막대가 동일한 목적을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 볼트(178)는 유압 램(hydraulic rams) 또는 자기 구동 막대(magnetically driven rods) 등으로 교체될 수 있다. 본 발명은 그리퍼 링(170)을 전진시키는 어떠한 특정 수단에도 한정되지 않는다는 것은 이해될 것이다. 볼트(178)와 이에 맞물리게 나사산이 형성된 개구(180)는 상기 수단 중 하나일 뿐이다. 도 14에 도시된 것처럼, 다수의 볼트(178)가 클램프의 원주상에 동일 간격으로 배치된다. 상기 배치는 그리퍼 링(170)을 클램프(150)의 원주에 동일하게 전진시키는 기능을 할 수 있다.

원주 방향의 밀폐 플랜지(174)에는 원주 방향을 따라 이격된 다수의 볼트 구멍(182)도 구비된다. 마찬가지로, 밀폐 플레이트(152)에도 대응하는 볼트 구멍(184)이 구비된다. 본 발명의 장치가 파이프(12)에 배치될 때, 밀폐 플레이트(152)는 볼트 구멍(184)이 플랜지(174)에 구비된 볼트 구멍(182)에 일치하도록 정렬된다. 일단 상기 정렬이 이루어지면, "밀폐(sealing)" 볼트(186)가 볼트 구멍(184, 182)에 삽입되고 밀폐 플레이트(174)를 클램프(150) 쪽으로 구속시키기 위해 너트(188)가 사용된다. 본 발명의 다른 실시예와 관련하여 설명된 것처럼, 밀폐 플레이트(152)에는 파이프(12)의 개방된 끝단을 수용하기에 충분한 크기를 가지는 그루브 또는 홈(190)이 구비될 수 있다. 밀폐 플레이트(152)와 파이프(12)의 개방된 끝단 사이에 견고한 밀폐 상태를 형성하기 위하여, 밀폐수단(192)이 그루브(190) 내에 구비될 수 있다. 밀폐수단은 오 링(O-ring), 가스켓(gasket) 또는 여기서 설명되거나 당해 기술분야의 숙련된 자에게 명백한 기타 다른 밀폐수단일 수 있다.

도 13 및 도 14에 도시된 장치는 작동시 다음과 같이 사용된다. 먼저, 상술한 것처럼, 파이프의 개구에 인접한 파이프(12)의 외면에서 클램프(150)가 (상술한) 두 개 이상의 조각으로부터 조립된다. 그리퍼 링(170)의 섹션들은 클램프(150)에 인접하여 배치된다. 도 13에서 알 수 있듯이, 그리퍼 링(170)의 섹션들은 더 작은 외경을 가진 부분이 개구에서 멀어지고 클램프(150) 쪽으로 향하도록 배치된다. 따라서, 그리퍼 링(170)은 경사면(171)이 클램프(150)의 경사진 섹션(164)과 마주보는 방식으로 정렬되도록 배치된다. 따라서, 그리퍼 링(170)의 보다 얇은 부분은 파이프(12)의 외부 벽과 클램프(150)의 더 큰 내경 부분에 의해 형성되는 환상 공간 내에 수용되도록 배치된다.

클램프와 그리퍼 링 섹션들이 파이프(12)의 원하는 위치에서 조립되면, 클램프 섹션은 클램핑 볼트(160, 162)와 이에 결합되는 너트(161, 163)에 의해 함께 고정된다. 이는 클램프 섹션이 함께 구속되도록 함으로써 그리퍼 링 섹션 또한 함께 구속되도록 한다. 클램프 섹션에는 선택적으로 도 14에 도시된 것과 같은 스페이서(spacers)(181)가 구비될 수 있다. 상기 스페이서는 클램프(150)에 의해 그리퍼 링(170)에 가해지는 압축 정도를 제한하는 기능을 한다. 상술한 방식으로, 클램프에 요구되는 조임력이 아래에서 추가 설명되는 것처럼 그리퍼 볼트(178)에 의해 제어될 것이다.

상술한 것처럼 클램프(150)가 파이프(12)에 조립되면, 그 다음으로 그리퍼 링(170)을 클램프(150) 쪽으로 경사진 부분(164) 또는 슈가 존재한다면 마찬가지로 경사면이 구비된 슈(166)에 대항하여 가압하도록 그리퍼 볼트(178)가 조여진다. 그 과정에서, 그리퍼 링(170)은 방사상으로 압축됨으로써 파이프(12)의 외부 벽에 대항하여 가압된다. 볼트(178)를 더 조이게 되면 그리퍼 링(170)과 파이프(12)의 벽 사이에는 억지 끼워 맞춤이 이루어지게 되고, 그로 인해 클램프(150)와 파이프(12) 사이에서는 축 방향의 상대적 움직임을 이루어지지 않게 된다. 클램프(150)가 파이프(12)의 벽에 고정되면, 밀폐 플레이트(152)가 배치되고 클램프(150)의 원 방향의 플랜지(174)와 정렬된다. 밀폐 볼트(186)에 너트(188)를 조이게 되면 밀폐 플레이트를 (파이프(12)에 고정된) 클램프(150) 쪽으로 구속시키게 되고, 그 결과로, 밀폐 플레이트(152)와 밀폐 플레이트의 그루브 또는 홈(190)을 파이프(12)의 개방된 끝단에 대항하여 가압하게 된다. 요구되는 정도의 밀폐 상태가 달성될 때까지 너트(188)가 조여진다. 밀폐수단(192)이 배치된 상태에서, 밀폐 상태가 파이프(12)와 밀폐 플레이트(152) 사이에서 달성된다. 이 상태에서, 파이프(12)의 내부는 가압되고 완전성 점검을 위한 압력 테스트가 이루어질 수 있다.

도 15 내지 도 22는 본 발명의 다른 실시예의 특징을 도시한다. 도 15에 도시된 것처럼, 본 발명의 장치는 파이프(12)의 외부 벽에 고정되기에 적합한 클램프(200)를 포함한다. 클램프는 제1 압축 또는 압착 링(202) 및 제2 클램핑 링(204)을 포함한다. 제1 및 제2 링(202, 204)은 대체로 환상으로 된 단일 구조인 것이 바람직하다. 링(202, 204)은 각각 내경과 외경을 가지고, 링이 파이프에서 미끄러질 수 있도록 각각의 내경은 파이프(12)의 외경보다 약간 크다. 클램프(200)는 대체로 환상인 그리퍼 링(206)을 더 포함하고, 상기 그리퍼 링도 내경과 외경을 가진다. 추가 후술되는 것처럼, 그리퍼 링(206)의 내경은 줄어들 수 있다. 하지만, 링의 초기 상태에서는, 링이 파이프에서 미끄러질 수 있도록 그리퍼 링(206)의 내경은 파이프(12)의 외경보다 크다. 그리퍼 링(206)은 두 개 이상의 섹션으로 이루어지는 것이 바람직하다. 도 20에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따라, 그리퍼 링(206)은 두 개의 섹션(206a, 206b)으로 이루어진다. 그리퍼 링(206)의 상기 다중 섹션의 목적은 이어지는 설명에서 명백하게 될 것이다.

도 15에 도시된 것처럼, 클램프(200)는 먼저 파이프(12)의 외부 표면에 압축 링(202)을 제공함으로써 형성된다. 이는 링(202)을 파이프에서 파이프의 개방된 끝단에 근접하게 미끄러지게 함으로써 달성된다. 그 다음으로 그리퍼 링(206)이 압축 링(202)에 인접하게 배치된다. 상술한 것처럼, 그리퍼 링(206)은 두 개 이상의 섹션으로 제공되는 것이 바람직하다. 그 다음으로 도 15에 도시된 것처럼 클램핑 링(204)이 파이프에 배치된다. 도 16 및 도 18에 도시된 것처럼, 압축 링(202)과 클램핑 링(204)에는 다수의 볼트 구멍(208, 210)이 각각 구비된다. 파이프에 클램프(200)의 부분들을 배치시킴에 있어서, 압축 링(202)과 클램핑 링(204)의 볼트 구멍(208, 210)이 정렬된다. 상기 배치가 이루어지면, "클램핑" 볼트(212)가 정렬된 볼트 구멍들 안으로 삽입되고 상기 볼트는 너트(214)로 조여지게 된다. 너트(214)가 조여지면, 클램핑 플레이트와 압축 플레이트는 서로를 향해 구속되고 클램프(200)를 파이프(12)의 외경에 고정시키는데 요구되는 조임력을 만들어낸다는 것은 도 15를 검토하면 이해될 것이다.

압축 링(202)에는 경사진 내경이 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 압축 링(202)의 내경에는 (도 15 및 도 17에 도시된 것처럼) 경사면(214)이 구비됨으로써, 작은 내경은 파이프(12)의 개방된 끝단 원위에 구비되고 큰 내경은 상기 개방된 끝단의 근위에 구비된다. 그리퍼 링(206)도 대체적으로 환상인 구조로 이루어지나 장치가 사용될 때 파이프(12)의 외면에 마주보는 대체적으로 일정한 내경을 가진다. 그리퍼 링(206)의 외경은 (도 15, 도 21 및 도 22에 도시된 것처럼) 경사면(216)을 포함한다. 이로 인해 그리퍼 링(206)은 파이프(12)의 개구 근위에서 큰 외경을 가지고 파이프 개구 원위에서 작은 외경을 가지게 된다. 클램핑 링(204)은 대체로 환상의 형상을 이루고 경사면을 포함하지 않는다. 다만, 클램핑 링(204)의 내경은 그리퍼 링(206)의 외경보다 작다. 압축 링, 그리퍼 링 및 클램핑 링의 이와 같은 배치는 도 15에 도시된다.

도시된 것처럼, 장치를 파이프(12)에 조립함에 있어서, 먼저 압축 링(202)이 파이프(12)에 미끄러져 결합되고, 그 다음으로 그리퍼 링(206), 마지막으로 클램핑 링(204) 순으로 이루어진다. 그리퍼 링(206)의 얇은 원위 부분은 압축 링(202)의 근위 끝단과 파이프(12)의 외부 벽 사이에 삽입되기에 적합하다는 것을 주목할 필요가 있다. 너트(214)가 조여지고 압축 링(202)이 클램핑 링(204)에 대항하여 전진되면, 그리퍼 링(206)은 그 결과로 파이프(12)의 외부 벽에 대항하여 구속된다. 그리퍼 링(206)의 근위 끝단은 클램핑 링(204)에 대항하여 일그러짐으로써 클램핑 링에 대한 축 방향의 움직임이 제한 받게 된다. 상술한 것처럼, 그리퍼 링(206)은 도 20에 도시된 것처럼 두 개 이상의 섹션으로 구비되는 것이 바람직하다. 도 20에 도시된 것처럼 그리퍼 링(206)이 두 개의 섹션으로 구비되면, 상기 섹션(206a, 206b) 각각은 대체적으로 아크 형상의 구조(arc shaped structure)를 가진다. 각 섹션(206a, 206b)의 끝단은 공간(207)으로 분리되는 것이 바람직하다. 공간(207)은 그리퍼 링(206)의 섹션들이 서로를 향해 방사상 안쪽으로 움직일 수 있도록 함으로써 그리퍼 링(206)의 내경 감소를 초래한다. 이런 식으로, 그리퍼 링(206)이 파이프(12)의 벽 쪽으로 구속되기 때문에, 그리퍼 링(206)을 형성하는 섹션들은 함께 구속됨으로써, 환상 그리퍼 링(206)의 내경을 감소시키고 그리퍼 링(206)을 파이프(12)의 외부 벽에 방사상으로 압착하여 견고한 조임 결합을 형성하게 된다. 따라서, 너트(214)를 조이면 클램프(200)가 파이프 벽에 고정되어 그들 사이의 축 방향의 상대적 움직임을 방지하게 된다.

도 15로 돌아와서, 본 발명의 장치에는 밀폐 플레이트(220)가 구비되고, 상기 밀폐 플레이트는 다른 실시예와 관련하여 전술한 것과 대체로 동일한 방식으로 기능한다. 도 15의 실시예에서, 밀폐 플레이트(220)는 파이프(12)의 외경보다 큰 외경 및 파이프(12)의 내경보다 작은 내경을 가지는 플랜지부(flange portion)(222)를 포함한다. 플랜지부(222)에는 파이프(12)의 개방된 끝단을 수용하기에 적합한 그루브 또는 홈(224)이 구비된다. 그루브(224)는 그루브(224)와 파이프(12)의 개방된 끝단 사이에 밀폐 상태를 형성할 수 있는 밀폐수단 또는 막(226)을 포함한다. 플랜지부(222)는 "밀폐" 볼트(230)를 수용하기 위한 다수의 볼트 구멍(228)을 포함한다. 밀폐 볼트(230)는 클램프(200)에 연장되어 연결되는데 적합하다. 너트(232)도 구비되고, 상기 너트는 밀폐 볼트(230)와 협력하여 밀폐 플레이트(220)를 클램프(200) 쪽으로 전진시킨다. 그 결과로, 밀폐 플레이트는 파이프(12)의 개방된 끝단에 대항하여 가압되고 파이프의 개구는 그루브(224) 내에서 밀폐된다. 이와 같은 밀폐 동작은 본 발명의 다른 실시예들과 관련하여 상술한 것과 유사하다. 일 실시예에서, 볼트(230)는 클램프의 클램핑 링(204)에 고정될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 15에 도시된 것처럼, 밀폐 볼트(230)와 클램핑 볼트(212)는 동일한 실체로 이루어질 수 있다. 따라서, 하나의 볼트가 밀폐 플레이트(220)를 클램프(200) 쪽으로 구속할 뿐만 아니라 클램핑 링과 압축 링을 결합하는 기능을 한다. 이와 같은 경우에, 볼트(217)는 연장되어 밀폐 플레이트(220)의 플랜지부(222)에 있는 볼트 구멍(228)에 삽입될 수 있다. 따라서, 2개 세트의 너트(214, 232)는 동일한 볼트에 결합되지만 각각 필요한 조임력 및 밀폐력을 제공하는 기능을 할 것이다. 단일 세트의 볼트를 사용하게 되면 장치의 구성요소 개수를 줄인다는 점에서 이득이 될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 하지만, 본 발명의 장치는 분리된 밀폐 볼트와 클램핑 볼트를 가지고 동일하게 기능한다는 것은 이해될 것이다. 이와 같은 경우에, 두 개의 세트의 원주 방향으로 떨어진 볼트 구멍이 클램핑 플레이트(204)에 구비될 것이다. 하나의 세트는 클램핑 볼트(212)를 수용하는데 사용될 것이고 다른 하나의 세트는 밀폐 볼트(230)를 수용하는데 사용될 것이다.

밀폐 플레이트(220)는 플랜지부(222)와 일체로 이루어질 수 있는 바디부(body portion)(234)를 포함할 수도 있다. 밀폐 플레이트(220)의 바디부(234)는 전술했던 것처럼 대체로 평평한, 플레이트와 같은 구조로 이루어질 수 있다. 하지만, 도 15에 도시된 실시예에서, 바디부(234)는 파이프(12)의 개구 밖으로 돌출되는 볼록한 형상을 가진다. 바디부(234)에는 다수의 통로(236)가 구비될 수 있고, 상기 통로에는 (파이프(12)의 내부에 가압 유체를 공급하는 호스와 같은) 가압 수단, (파이프(12)로부터 가압 유체를 배출하기 위한 호스와 같은) 배출 수단, 압력 게이지, 온도 게이지, 릴리프 밸브(relief valve) 등이 연결될 수 있다. 통로(236)에 연결되는 기타 다양한 장치는 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 명백할 것이다.

도 23은 도 15에 도시된 장치의 일 변형예를 도시하고, 클램프의 다른 실시예(250)를 도시하고 있다. 도 23에서, 밀폐 플레이트(220)는 전술한 것과 본질적으로 동일하다. 또한, 클램프(250)의 클램핑 링(204)도 상술한 것과 같다. 하지만, 도시된 것처럼, 도 23의 클램프(250)에는 다수의 압축 링(202)과 그리퍼 링(206)이 구비된다. 다수의 압축 링(202)과 그리퍼 링(206)이 구비됨으로써 클램프(250)에 의해 제공되는 조임력의 크기가 증가되는 것은 이해될 것이다. 그 결과로, 도 23의 클램프는 도 15의 클램프보다 높은 파이프 압력에 저항할 수 있다. 추가 압축 링과 클램핑 링의 개수는 요구되는 조임력에 따라 다양할 것이고, 상기 클램프에는 상기 링들의 어떠한 개수라도 구비될 수 있다는 것은 이해될 것이다.

각 압축 링(202)이 각 그리퍼 링(206)에 작용하게 하기 위하여 압축 링(202) 각각은 분리 링(separation ring)(252)에 의해 분리된다. 분리 링(252)은 압축 링들 사이에서의 결합을 방지하고 상기 압축 링 각각이 각 그리퍼 링(206)에 동작하게 하는 기능을 한다. 분리 링(252)은 예를 들어 오 링으로 이루어질 수 있다.

파이프의 일정 길이가 테스트되는 상황에서 파이프의 양 끝단은 상술한 밀폐 장치들 중 하나를 사용하여 밀폐될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 이 경우에 파이프의 각 끝단에는 본 발명에 따른 동일하거나 상이한 장치가 제공될 것이다. 파이프의 각 끝단은 밀폐될 것이고, 그 후에 파이프의 내부는 완전성 테스트를 수행하기 위하여 가압될 수 있다.

상술한 것처럼, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 클램프는 클램프의 다른 부분에 마주보게 경사진 면에 결합되기에 적합한 경사면이 구비된 (2개 이상의 섹션으로 이루어진) 그리퍼 플레이트를 포함한다. 몇몇 경우에, 상기 마주보게 경사진 면은 상술한 것처럼 클램프 바디에 구비되거나 압축 또는 "압착" 링에 구비된다. 그리퍼 플레이트는 그리퍼 플레이트의 얇은 부분이 파이프 개구로부터 멀어지는 방향이 되도록 배치된다는 것은 전술한 실시예들에서 알 수 있을 것이다. 예를 들어 도 13 및 도 15에 도시된 것처럼, 이런 방향 배치가 선택될 수 있다는 것은 당해 기술분야에서 숙련된 자에게 이해될 것이다. 특히, 클램프가 파이프의 외면에 조여지면, 클램프는 견고하게 결합될 것이고, 밀폐 플레이트는 파이프의 개방된 끝단을 밀폐시키기 위하여 클램프에 부착된다. 그 다음으로, (압력 테스트가 파이프에 수행되는 경우에서와 같이) 파이프 내부가 가압될 때, 압력이 장치의 밀폐 플레이트를 파이프 개구로부터 멀어지게 축 방향으로 힘을 가한다는 것은 이해될 것이다. 하지만, 밀폐 플레이트는 밀폐 볼트(밀폐 플레이트를 클램프에 연결하는 볼트)에 의해 클램프에 고정되어 있기 때문에, 밀폐 플레이트의 축 방향의 움직임도 클램프에 축 방향의 힘을 작용할 것이다. 그 결과, 클램프 바디 또는 압축 링은 마주보는 경사면 때문에 그리퍼 링 위로 움직이게끔 힘을 받을 것이다. 그러한 움직임은 그리퍼 링이 파이프의 외면에 대항하여 더 압축되게 할 것이고, 그리퍼 링과 파이프의 외면 사이의 조임력을 강화시키는 결과를 초래할 것이라는 것은 이해될 것이다. 따라서, 높은 압력이 클램프에 축 방향의 힘을 적용하는 상황에서도 이에 상응하는 조임력 증가가 초래된다. (파이프의 가압에 기인하는 것과 같은) 축 방향의 힘이 적용되면 조임력이 증가될 수 있도록, 그리퍼 링 및 다른 클램프 요소의 상술한 방향 배치는 본 발명의 장치의 바람직한 배치를 이룬다. 하지만, 그리퍼 링과 클램프 바디 또는 압축 링의 방향 배치는 역으로 이루어질 수 있고 이 경우에도 여전히 파이프에 충분한 조임력을 제공한다는 것은 당연하다. 예를 들어, 이와 같이 역으로 이루어진 방향 배치는 파이프가 가압되지 않거나 최소의 가압이 요구되는 경우에 사용될 수 있다.

상술한 설명에서, 클램프의 섹션들을 함께 고정하고 밀폐 플레이트를 클램프에 고정시키기 위하여 볼트를 사용하고 있다. 상기 볼트는 각 플랜지에 구비된 볼트 구멍을 통해 연장되는 것으로 설명된다. 상술한 배치가 바람직하기는 하지만, 다른 수단이 그 목적을 달성하기 위하여 사용될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 예를 들어, 각 플랜지는 압축 클램프(compression clamps) 등을 사용하여 함께 구속될 수 있다. 각 구성요소를 서로를 향하여 구속하기 위하여 자기적 수단(magnetic means)이 사용될 수도 있다. 또한, 상술한 설명은 각 끝단에 너트가 구비된 나사산이 형성된 볼트의 사용에 대해서 언급하고 있다. 하지만, 다른 실시예에서, 볼트는 머리를 포함할 수 있고, 이 경우에 조임을 위해서는 오직 하나의 너트만이 필요하게 된다. 이런 이유로, 연결 기능(두 개 이상의 다른 구성요소를 서로 연결)을 수행하는 전술한 볼트 및 등가의 구성요소는 "연결요소"로 나타낼 수 있다.

도 7 내지 도 23에 도시되고 상술한 것처럼, 파이프의 외면에 고정된 원주 방향의 클램프는 파이프의 개방된 끝단에서 적어도 어느 정도의 짧은 거리에 위치한 원위에 배치될 수 있다. 이런 배치는 클램프와 밀폐 플레이트 사이를 어느 정도 분리시킴으로써, 밀폐 플레이트가 클램프에 방해받지 않고 파이프의 개방된 끝단에 대항하여 충분히 밀폐되게 한다. 또한, 원주 방향의 클램프를 파이프의 끝단에 가깝게 배치하고 파이프에 강력한 방사상 압축력을 가하면 파이프의 끝단을 손상시키고 다른 파이프 또는 (용기, 플랜지 등의) 다른 장치에 연결 가능한 것을 방해하게 된다는 것은 이해될 것이다. (도 10에 110으로 표시된 것과 같은) 상술한 내부 보강 구조물은 여기 설명된 외부 클램프 중 어느 것과도 함께 사용될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 또한, 클램프를 파이프의 길이를 따라 어느 위치에라도 배치시킬 수 있는 능력을 가지게 되면 파이프의 개방된 끝단 근처에 용접부위가 위치한 경우에 원하는 정도의 여유공간을 고려하게 된다.

본 발명의 외부 클램프와 밀폐 플레이트는 굴곡을 포함하는 파이프에 사용될 수도 있다는 것은 이해될 것이다. 예를 들어, 엘보(elbow)를 포함하는 파이프에서, 클램프는 굴곡의 한 쪽에 배치되고 파이프의 개구를 감싸는 밀폐 플레이트는 굴곡의 다른 쪽에 배치될 수 있다. 이 경우에, 클램프와 밀폐 플레이트 사이의 연결요소는 상술한 것과 같은 밀폐력을 제공하도록 개조될 수 있다. 예를 들어, 클램프에는 밀폐 플레이트를 결합하는 연결요소와 협력하기 위한 연장 구조물이 구비될 수 있다. 본 발명에 대한 기타 다양한 변경도 가능하다.

본 발명의 어떠한 실시예의 클램프라도 다양한 개수로 결합되어 사용될 수 있다는 것은 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 이해될 것이다. 이렇게 결합하여 사용하는 것은 생각하는 특정 용도에 따라 다르고 특정 결합은 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 명백할 것이다. 예를 들어, 도 11의 실시예는 도 23의 실시예와 결합될 수 있다. 이 경우 도 11의 실시예는 상류에서 사용되는 반면에 도 23의 실시예는 하류 측의 "고정장치(anchor)"를 형성할 수 있다.

상술한 것처럼, 본 발명의 장치는 파이프의 완전성을 테스트하기 위한 목적 등으로 파이프 내부가 가압될 수 있도록 파이프의 끝단을 밀폐시키기 위하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 완전성 테스트는 파이프에 존재할 수 있는 용접부위를 테스트하기 위해 사용될 수 있다. 상기 용접부위는 두 개의 파이프를 연결하거나 파이프를 다른 장치에 연결하는 기능을 수행할 수 있다.

앞서 설명에서는 참고하기 편하도록 환상, 디스크, 원주 등과 같은 기하학적 용어들을 사용하였다는 것은 이해될 것이다. 하지만, 이러한 용어들이 본 발명을 어느 특정 형상의 노즐 또는 파이프에 한정하는 뜻으로 해석되어서는 안되고 장치를 다른 형상 또는 디자인에 맞게 조정하는 장치의 다양한 변경은 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 명백할 것이다.

도 24 내지 도 35에는 본 발명의 추가적인 일 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 본 발명은 500으로 표시된 내부 및 외부의 조합 클램프를 포함한다. 도 24에 도시된 것처럼, 조합 클램프(500)는 파이프(12)의 외면에 고정되기에 적합한 외부 클램프(300) 및 파이프(12)의 내면에 고정되기에 적합한 내부 클램프(400)를 포함한다. 외부 클램프(300)는 상기 클램프(200)와 유사한 방식으로 기능한다. 이러한 이유로, 상기 클램프(200)와 유사한 클램프(300)의 구성요소들은 "3"으로 시작되지만 유사한 도면부호로 식별될 것이다. 도시된 것처럼, 외부 클램프(300)는 제1 압착 또는 압축 링(302) 및 제2 클램핑 또는 밀폐 플레이트(304)를 포함한다. 상술한 것처럼, 압축 링(302) 및 클램핑 플레이트(304)는 각각 단일 구조일 수 있다. 상술한 것처럼, 압축 링(302)은 내경 및 외경을 가진다. 압축 링(302)의 내경은 파이프(12)의 외경보다 약간 큰 사이즈를 가질 수 있고, 그로 인해 압축 링(302)은 파이프(12)에 미끄러져 제공될 수 있다. 상기 클램핑 플레이트(204)와 달리, 클램핑 플레이트(304)는 파이프(12)의 개방된 끝단에 대항하여 배치되도록 설계되고, 그로 인해 파이프(12)의 직경을 초과하는 직경 또는 적어도 그 일부분을 가질 수 있도록 사이즈가 정해진다. 도 24에 도시된 것처럼, 이러한 배치는 클램핑 플레이트(304)가 파이프(12) 개구의 외곽 가장자리를 감싸도록 허용하는 기능을 한다. 클램핑 플레이트(304)에는 도 24에 도시된 환상 디스크 형상을 가지기 위하여, 도 24 내지 도 26에 도시된 것처럼, 내경이 제공될 수 있다. 파이프(12)가 작은 직경을 가지는 다른 실시예들에서, 클램핑 플레이트(304)는 속이 비지 않은 플레이트로 이루어질 수 있다. 다른 실시예들과 관련하여 상술한 것처럼, 클램핑 플레이트(304)에는 파이프(12)의 개방된 끝단을 수용하는 그루브 등이 제공될 수 있다. 상기 그루브에는 상술한 것과 마찬가지로 파이프(12)의 끝단에 밀폐 상태를 형성하는 밀폐수단이 제공될 수 있다.

외부 클램프(300)는 외부 그리퍼 링(306)도 포함한다. 상술한 것처럼, 외부 그리퍼 링(306)은 환상 형상을 이루고, 그리퍼 링(306)이 초기 상태에 있을 때, 파이프(12)의 외곽 원주에 제공될 수 있는 사이즈의 내경을 가진다. 추가적으로 후술되는 것처럼, 외부 그리퍼 링(306)의 내경은 충분한 힘이 적용되면 줄어들 수 있다. "링(ring)"이라는 용어가 외부 그리퍼 링(306)에 사용되고 있지만, 상기 링은 두 개 이상의 섹션으로 이루어질 수 있고, 상기 두 개 이상의 섹션은 결합됨으로써 파이프(12)에 제공되는 링을 형성하게 된다. 상술한 것처럼, 외부 그리퍼 링(306)을 형성하는 섹션들은, 파이프(12)에서 합쳐졌을 때, 외부 그리퍼 링의 내경의 방사상 압축을 허용하기 위하여 이격 되어 배치될 수 있다.

상술한 것처럼, 압축 링(302) 및 외부 그리퍼 링(306)은 파이프(12)의 외면에 충분한 조임력을 달성하기 위하여 상호 협력하는 마주보는 경사면을 가진다. 도시된 것처럼, 압축 링(302)은 압축 링의 내경에 정의된 경사면(314)을 포함한다. 도 24에 도시된 것처럼, 경사면은 압축 링(302)에 파이프(12)의 개구를 향하는 측에 약간 더 큰 내경을 제공하도록 형성된다. 마찬가지로, 외부 그리퍼 링(306)에는 도 20 내지 도 22에 도시된 것과 유사한 경사면(316)이 제공된다. 즉, 외부 그리퍼 링(306)의 경사면(316)은 외부 그리퍼 링(306)의 외경에 구비되고 압축 링(302)의 경사면(314)에 마주보게 형성된다. 클램프(300)가 사용될 때, 그리퍼 링(306)은 경사면(316)의 일부가 압축 링(302)의 경사면(314)에 밀착되도록 배치되고, 이때 경사면(316)과 경사면(314)은 도 24에 도시된 것처럼 마주보게 형성된다.

외부 클램프(300)는 다수의 클램핑 볼트(312) 및 이에 결합되는 너트(314)를 포함하고, 이들은 상술한 것과 같은 기능을 수행한다. 즉, 너트(314)와 볼트(312)는 압축 링(302)과 클램핑 플레이트(304)를 상호간에 구속시키기 위하여 결합됨으로써, 압축 링(302)이 외부 그리퍼 링(306)의 섹션에 대항하여 버티도록 하고, 외부 그리퍼 링을 파이프의 외면에 압축시키게 된다. 도 26에 도시된 것처럼, 클램핑 플레이트(304)에는 볼트(312)가 통과하는 다수의 볼트 구멍(310)이 구비된다. 마찬가지로, 도 28에 도시된 것처럼, 압축 링(302)에도 볼트(312)가 통과하는 다수의 볼트 구멍(308)이 구비된다.

도 24는 본 실시예에 따른 장치에 포함되는 내부 클램프(400)도 도시한다. 당해 기술분야에서 숙련된 자에게 이해될 수 있는 것처럼, 내부 클램프(400)는 바로 위에서 설명한 외부 클램프(300)와 유사한 방식으로 기능한다. 도시된 것처럼, 내부 클램프(400)는 파이프(12)에 삽입될 수 있는 크기의 외경을 가지는 백플레이트(401)를 포함한다. 내부 압축 링(402)은, 장치가 사용될 때, 백플레이트(401)에 인접하게 제공된다. 도시된 것처럼, 내부 압축 링(402)도 파이프(12) 내에 삽입될 수 있는 크기를 가진다. 오 링(403)과 같은 탄성 밀폐부재가 백플레이트(401)와 내부 압축 링(402) 사이에 제공된다. 밀폐부재(403)의 기능은 전술한 것과 같다.

내부 압축 링(402)은 내경과 외경을 가질 수 있도록 환상으로 형성될 수 있다. 상술한 것처럼, 내부 압축 링(402)의 외경은 파이프(12) 내에 제공될 수 있는 사이즈를 가진다. 도 24 내지 도 30에 도시된 것처럼, 내부 압축 링(402)의 외경에는 경사면(414)이 구비된다. 경사면(414)은 내부 압축 링(402)에 파이프(12)의 개구를 향하는 측에 약간 더 작은 외경을 제공하는 기능을 한다.

내부 클램프(400)는 도 33 및 도 34에 도시된 섹션(406a, 406b)와 같은 두 개 이상의 섹션들로 이루어질 수도 있는 내부 그리퍼 링(406)도 포함한다. 섹션들의 실제 개수는 링(406)의 직경에 따라 다를 것이다. 내부 그리퍼 링(406)은 평평한 외경 표면을 포함하는 반면, 내경에는 내부 압축 링(402)의 경사면(414)과 협력하도록 설계된 경사면(416)이 제공된다. 도 24에 도시된 것처럼, 경사면(414, 416)은 서로 마주보게 형성됨으로써, 내부 그리퍼 링(406)의 경사면(416)은 내부 압축 링(406)의 경사면(414)을 따라 미끄러질 수 있고, 클램프 섹션들을 함께 구속함으로써 내부 그리퍼 링(406)이 파이프(12)의 내면에 대항하여 버틸 수 있게 한다.

내부 압축 링(402)에는 도 29에 도시된 것과 같은 다수의 볼트 구멍(408)이 구비된다. 도 26에 도시된 것처럼, 클램핑 플레이트(304)에는 동일한 세트의 볼트 구멍(409)이 구비된다. 다수의 볼트(412)는 볼트 구멍(408, 409)을 통해 제공되고, 본 발명의 일 실시예에서, 백플레이트(401)에 구비되고 맞물리게 나사산이 형성된 개구(411) 안으로 연장된다. 내부 클램프가 사용될 때, 먼저 백플레이트(401)가 파이프(12) 안으로 삽입되고, 밀폐부재(403), 내부 압축 링(402) 및 내부 그리퍼 링(406)이 차례로 뒤따른다. 다음으로 볼트(412)가 볼트 구멍(408, 409) 안으로 삽입되고 상기 볼트(412)의 끝단은 개구(411) 안으로 결합된다. 볼트(412)가 개구(411) 안에 조여지면, 너트(414)가 볼트(412)에 제공되고 조여짐으로써 내부 클램프(400)의 각종 구성요소들을 끌어당기게 된다. 따라서, 내부 클램프(400)가 조여지면, 탄성 부재(403)가 백플레이트(401)와 내부 압축 링(402) 사이에서 눌려지고, 그로 인해 탄성 부재는 파이프(12)의 내면에 가압됨으로써 밀폐상태를 형성하게 된다는 당연하다. 보다 용이하게 밀폐상태를 형성하기 위하여, 백플레이트(401) 또는 내부 압축 링(402) 중 어느 하나 또는 모두에는 밀폐부재(403)를 방사상 바깥쪽으로 향하게 하여 파이프(12)의 내면과 함께 밀폐상태를 형성하게 하기 위한 경사진 모서리가 구비될 수 있다.

상술한 설명에서 백플레이트(401)는 볼트(412)를 수용하기 위해 나사산이 형성된 개구(411)를 가지는 것으로 설명하고 있다. 하지만, 이러한 연결수단의 변경이 작동방식에 영향을 미치지 않고 본 발명에서 채택될 수 있다는 것은 이해될 것이다. 예를 들어, 볼트(412)는 백플레이트(401)에 고정적으로 부착될 수 있다. 그렇지 않으면, 볼트(412)는 백플레이트(401)를 관통하여 연장되어 거기에 너트(미도시)와 함께 고정될 수 있다. 이 경우에, 파이프(12) 내로 삽입되기 전에 백플레이트(401)에 볼트(412)가 고정될 필요가 있다는 것도 이해될 것이다.

전술한 밀폐상태를 형성함과 동시에, 내부 그리퍼 링(406)은 전진하는 내부 압축 플레이트 및 상호 협력하는 경사면(414, 416)으로 인해 바깥쪽을 향하여 가압된다. 그 결과, 내부 그리퍼 링(406)을 이루는 섹션들은 파이프(12)의 내면을 향해 눌리고 그로 인해 조임력을 형성하게 된다. 도 35에 도시된 것처럼, 파이프(12)의 내면에 대한 내부 그리퍼 링(406)의 마찰 결합을 강화하기 위하여, 내부 그리퍼 링(406)에는 질감이 느껴지는 내경 표면이 구비될 수 있다.

사용시 먼저 외부 클램프(300)가 파이프에 설치되고, 다음으로 내부 클램프(400)이 결합될 수 있다는 것은 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 명백할 것이다. 두 개의 클램프(300, 400)가 제 위치에 놓이고, 외부 및 내부의 조합 클램프의 고정을 강화함으로써, 파이프(12)의 벽은 외부와 내부에서 "조여진다(pinched)".

외부 클램프(300) 및 내부 클램프(400)를 포함하는 조합 클램프(500)가 제 위치에 놓이면, 파이프의 내부는 상술한 것처럼 가압될 수 있다. 상술한 것처럼, 조합 클램프(500)는 파이프(12)의 끝단을 밀폐시키는 기능도 한다. 가압하는 것을 도와주기 위하여, 백플레이트(401)에는 파이프(12)의 내부를 채우기 위해 요구되는 가압 유체가 통과하는 하나 이상의 통로(420)가 구비될 수 있다. 백플레이트(401)에는 통로(420)를 수용하기 위한 구멍(422)이 형성될 수 있다. 다양한 게이지, 모니터 등도 조합 클램프(500)와 함께 사용될 수도 있다는 것은 이해될 것이다.

본 발명은 특정 실시예와 관련하여 설명되고 있지만, 첨부된 특허청구범위에서 정해진 본 발명의 목적과 범위에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 다양한 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야에서 숙련된 자에게 명백할 것이다. 여기서 제공된 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 목적으로만 포함되었고 본 발명을 어떠한 방식으로든 제한하고자 하는 목적이 아니다. 여기 제공된 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 설명하기 위한 목적으로만 포함되었고 일정한 비율로 도시하거나 본 발명을 어떠한 방식으로든 제한하고자 하는 목적이 아니다. 여기 인용된 모든 선행 기술의 공개 내용 전체는 여기에 포함된다.

10: 밀폐장치
12: 파이프
14, 44, 54, 104, 130, 220: 플레이트
20, 90, 122, 150, 200: 클램프
24, 58, 192: 밀폐수단
28, 50, 76: 자석
30, 64, 96, 128, 160, 162, 178, 212, 230: 볼트
32, 74, 98, 214: 너트
36, 40: 용접부위
37: 밀폐공간
38: 유체통로
42, 60, 70, 78, 94, 124, 126, 156, 157, 158, 159, 174: 플랜지
48: 리테이닝 칼라
68: 클램핑 칼라
92, 154, 155: 클램프 섹션
100: 밀폐 플랜지 섹션
110: 보강 장치
112: 암
114: 허브
116: 패드
118: 장력수단
120: 지지 링
164, 171, 216: 경사면
166: 슈
170: 그리퍼 링
202: 압축 링
204: 클램핑 링
206: 그리퍼 링
222: 플랜지부
234: 바디부
252: 분리 링
300: 외부 클램프
400: 내부 클램프
500: 조합 클램프
302: 외부 압축 링
304: 클램핑 플레이트
306: 외부 그리퍼 링
401: 백플레이트
402: 내부 압축 링
406: 내부 그리퍼 링

Claims

파이프의 개방된 끝단을 감쌀 수 있는 크기를 가지는 밀폐 플레이트;
상기 파이프의 외면에 결합될 수 있는 크기를 가지는 제1 압축 링 및 제1 그리퍼 링 어셈블리;
상기 제1 압축 링을 상기 밀폐 플레이트에 연결하고 상기 제1 압축 링을 상기 밀폐 플레이트 쪽으로 가압하는 제1 수단;
상기 제1 압축 링을 상기 밀폐 플레이트 쪽으로 가압하면 상기 제1 그리퍼 링이 상기 파이프의 외면에 대항하여 힘을 받도록 상호 협력하는 배치로 제공되는 제1 압축 링 및 제1 그리퍼 링;
상기 파이프의 직경 내에 삽입될 수 있는 크기를 가지는 제2 압축 링 및 제2 그리퍼 링 어셈블리;
상기 제2 압축 링을 상기 밀폐 플레이트에 연결하고 상기 제2 압축 링을 상기 밀폐 플레이트 쪽으로 가압하는 제2 수단;
상기 제2 압축 링을 상기 밀폐 플레이트 쪽으로 가압하면 상기 제1 그리퍼 링이 상기 파이프의 내면에 대항하여 힘을 받도록 상호 협력하는 배치로 제공되는 제2 압축 링 및 제2 그리퍼 링; 및
상기 파이프 내에 삽입될 수 있는 크기를 가지고, 상기 밀폐 플레이트에 연결되며, 상기 제2 압축 링의 상기 밀폐 플레이트와 반대쪽에 형성되는 백플레이트를 포함하는 파이프 밀폐 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 압축 링 및 상기 제1 그리퍼 링은 상호 협력하는 경사면을 각각 가지고, 상기 제1 압축 링이 상기 밀폐 플레이트 쪽으로 가압되면 상기 제1 그리퍼 링의 경사면은 상기 제1 압축 링과 상기 파이프의 외면 사이에서 가압되는 것을 특징으로 하는 파이프 밀폐 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 압축 링 및 상기 제2 그리퍼 링은 상호 협력하는 경사면을 가지고, 상기 제2 압축 링이 상기 밀폐 플레이트 쪽으로 가압되면 상기 제2 그리퍼 링의 경사면은 상기 제2 압축 링과 상기 파이프의 내면 사이에서 가압되는 것을 특징으로 하는 파이프 밀폐 장치.
제1항에 있어서,
상기 백플레이트와 상기 제2 압축 링 사이에 제공되는 탄성 밀폐부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 밀폐 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 수단 및 상기 제2 수단은 너트와 볼트의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파이프 밀폐 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 백플레이트는 파이프 내부의 가압, 배출 또는 모니터링을 하기 위하여 가압 수단, 모니터링 수단 또는 이들의 조합에 연결되기 위한 적어도 하나의 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 밀폐 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀폐 플레이트는 파이프 내부의 가압, 배출 또는 모니터링을 위하여 가압 수단, 모니터링 수단 또는 이들의 조합에 연결되기 위한 적어도 하나의 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 밀폐 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀폐 플레이트는 파이프의 개방된 끝단을 수용하기 위한 그루브(groove)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 밀폐 장치.
제8항에 있어서,
상기 그루브는 그루브와 파이프의 개방된 끝단 사이에 밀폐상태를 형성하기 위한 밀폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 밀폐 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그리퍼 링 및 상기 제2 그리퍼 링은 두 개 이상의 섹션으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파이프 밀폐 장치.
개방된 끝단이 있는 파이프의 섹션을 밀폐하는 방법에 있어서,
파이프의 외면에 마찰 결합하는 제1 클램핑 수단 및 상기 파이프의 내면에 마찰 결합하는 제2 클램핑 수단을 포함하는 장치를 준비하는 단계; 및
상기 파이프의 내면과 상기 제2 클램핑 수단 사이에 밀폐상태를 형성하는 단계를 포함하는 파이프 밀폐 방법.
제11항에 있어서,
상기 파이프의 내부를 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 밀폐 방법.