绝缘垫片、系统及制造方法

专利名称：绝缘垫片、系统及制造方法
技术领域：
本发明总体上涉及适于被置于在流送管线中的管的连接件之间并在该连接件之间被压缩的绝缘垫片，所述流送管线可操作地用以供流体在不泄漏的情况下从其通过。 更具体地，本发明涉及是密封系统的组成部分的电绝缘垫片，其在高压、高温和/或高 腐蚀环境中是尤其有用的。本发明的密封装置尤其适于在连接管部分之间提供增强的耐 火性和电绝缘性。
背景技术：
使用垫片装置的密封系统是众所周知的并且已经被用在多种应用中以防止流体 在连接件之间泄漏。例如，密封装置被置于且被压缩在流送管线的带有凸缘的端连接部 之间。在一些情形中，管内处理控制装备将被安装在流送管线中的多个点处，并且可以 与流送管线的带凸缘的端连接部相关。管内处理控制装备可以包括这些设备，诸如阀、 泵、流量计、温度控制器、压力控制器以及类似设备。此外，管部分的端部被设置有凸 缘使得这些部分可以被端对端地连接在一起以形成流送管线。在连接部分的界面处提供 垫片装置以防止接头处的流体泄漏是已知的。不管接头的特性，也就是，无论它是在管的连接部分之间还是接头被用来连接 管内处理控制装备，都期望基于与特定接头和通过接头传输的特定介质相关的各种因素 选择垫片装置和密封系统。这些因素包括流过管线的介质的腐蚀性能以及流过的介质的 物理性能。这种物理性能包括介质的压力、温度和速度。此外，在许多情形中，需要不 仅为接头提供可靠的密封而且需提供接头的一侧与另一侧的电绝缘。例如，用于管线的 一种众所周知的抗腐蚀方法是阴极保护。这种腐蚀保护方法需要能提供电绝缘的密封接 头。另一个例子是在接头的两侧是不同的金属的情况。在这种情形中，如果两侧不被电 绝缘，两种金属之间的电位差能形成电化腐蚀电解池。最后，也期望密封接头在着火期 间仍能提供有效的密封。火给管线工人的安全造成非常严重的威胁，并且如果在着火期 间接头之间的密封元件不能容纳介质，情况将变得甚至更危险。因此，流送管线密封系统面临许多挑战。例如，因为材料变形，抗腐蚀气体的 许多材料不适于高压应用。变形趋势较小的材料，例如填充有石墨的螺旋缠绕的金属密 封件导电。用来形成密封系统的许多材料在高温时可能熔化，例如将导致着火的那些， 从而损害了凸缘之间的密封。这是极其危险的情形，因为密封系统的损害允许介质，例 如石油或气体产品，快速地从流送管线泄漏，其能增加用于这种火的可用的燃烧产品。 因此，能承受高压、电绝缘并且在着火期间能提供安全的密封系统将是有效的流送管线 密封领域中的显著改进。

发明内容
本发明认识到能承受高压、电绝缘并且在着火期间能提供安全的密封系统将是 有效的流送管线密封领域中的显著改进。这里所披露的实施方式提供用于高压应用的密封系统，其提供 连接元件之间的电绝缘以及着火期间的增强的抗介质泄漏功能。使用电 绝缘材料被结合到其任一侧或两侧上的金属芯实现高压密封。通过电介质密封元件，例 如弹簧加强的聚四氟乙烯(PTFE)环，而实现密封。在密封件插入在凸缘之间且凸缘被 螺接在一起的情况下，接头的凸缘可以被螺接在一起。在着火的情况下，可以产生足够 高温度的热以烧掉绝缘材料和PTFE环。各实施方式的系统提供金属芯备用密封件和压 缩限制器，它们分别防止介质从接头泄漏。本发明的一个方面提供一种用在流送管线的连接件之间的绝缘装置，该流送管 线可操作地用以供流体在不泄漏的情况下从其通过。这个方面的绝缘装置例如包括平坦 金属板，诸如平坦环形金属板，该平坦金属板具有相反的侧表面和形成在金属板内以允 许流体从其通过的开口。此外，电介质材料板片被布置在金属板的至少一个侧表面上。 进一步地，内凹槽和外凹槽被形成在电介质材料板片所布置的一个或两个侧表面上，内 凹槽和外凹槽穿透电介质材料并且穿到金属板中并且围绕形成在金属板中的整个开口延 伸。主密封元件被布置在内凹槽中，并且次密封元件被布置在外凹槽中并且有压缩限制 器，该压缩限制器以某种方式作用在该密封件上，例如，它能被布置在外凹槽中或者它 本身能是垫片保持器。依照本发明的实施方式，形成在电介质材料片所被布置的一个或两个侧表面上 的凹槽的横截面可以是例如矩形形状、等腰梯形形状、梯形形状、或平行四边形形状。 依照本发明的其它实施方式，布置在内凹槽中的主密封元件例如能是弹簧加强的PTFE唇 形密封件或O-环密封元件。依照进一步的实施方式，布置在外凹槽中的次密封元件例如 能是具有E-形或C-形横截面的环形金属体密封元件，并且环形金属体密封元件能额外 地被提供有绝缘材料涂层。在进一步的实施方式中，能被布置在外凹槽中的压缩限制器 被布置成与次密封元件相邻并且能是具有基本上矩形横截面的环形金属环，并且压缩限 制器能额外地被提供有绝缘材料涂层。依照进一步的实施方式，如果正确地设置凹槽深 度和密封件横截面的大小，也能由垫片的电介质外层材料提供压缩限制作用。本发明的其它方面提供一种在流送管线的连接凸缘件之间的电绝缘系统，各连 接凸缘件具有内表面和外表面，所述流送管线可操作地用以在不泄漏的情况下供流体从 其通过，电绝缘系统例如使用具有形成在其内以允许流体从其通过的开口的平坦金属垫 片，该平坦金属垫片具有电介质材料片被层压在其上的相反的侧表面，各所述侧表面具 有限定内凹槽和外凹槽的部分，所述内凹槽和外凹槽穿透电介质材料层并且穿到金属板 中并且围绕整个开口延伸，内凹槽具有布置其内的主密封元件并且外凹槽具有次密封元 件和作用在所述次密封件上的压缩限制器。在进一步的方面中，本发明提供例如与至少一个绝缘套筒相结合的垫片的使 用，所述至少一个绝缘套筒可被接收在形成在各连接凸缘件中的相对齐的孔中，所述套 筒的长度基本上等于在垫片被插入在凸缘件之间的情况下连接凸缘件的外表面之间的距 离。绝缘套筒例如能由玻璃增强聚合物材料、环氧树脂材料、酚醛树脂材料或间位芳族 聚酰胺材料制成。进一步地，这种其它实施方式例如包括至少一个带有相反端的长形金 属紧固件，例如用于接收螺母的带有螺纹的有头金属螺栓，该紧固件可被接收在绝缘套 筒中用以在平坦金属垫片插入在连接凸缘件之间的情况下将连接凸缘件连接到彼此。这种方面进一步例如包括至少一个全部或部分由具有电绝缘性能的材料制成的垫圈，例如层压到环形垫圈基片的一侧的电介质材料片或者涂覆有电介质材料的金属垫圈，该垫圈可被接收在带有电绝缘材料的长形金属紧固件上，与其中一个凸缘件外表面 邻接。本发明更进一步的方面提供一种电绝缘装置，其包括平坦金属板，该平坦金属 板具有相反的侧表面和形成在其内以允许流体从其通过的开口，布置在相反的侧表面中 的一个或两个上的电介质材料层，形成在电介质材料片所布置的一个或两个侧表面上的 至少内凹槽和外凹槽，所述至少内凹槽和外凹槽穿透电介质材料并且穿到金属板中并且 围绕形成在金属板中的整个开口延伸。环形主密封元件被布置在内凹槽中，并且环形次 密封件和作用在所述次密封件上的压缩限制器被布置在外凹槽中。在下面的描述中部分地阐述了本发明的这些和其它好处以及新颖性的特征，下 面的描述披露了多个实施方式，包括目前优选的实施方式。


图1是正面和部分横截面中的侧视图，示出了依照本发明的第一代表性的实施 方式的绝缘垫片和密封系统；图2是部分横截面中的放大侧视图，示出了与用于电绝缘各代表性的实施方式 的凸缘接头的各绝缘部件一起使用的代表性的螺母和螺栓组件；图3是依照代表性的实施方式的绝缘垫片的透视图；图4是用于代表性的实施方式的、图3的绝缘垫片的分解的横截面图；图5是各代表性的实施方式的绝缘垫片的内密封凹槽的放大的横截面图；图6是各代表性的实施方式的绝缘垫片的外密封凹槽的放大的横截面图；图7是依照另一代表性的实施方式的绝缘垫片的一部分的横截面图；图8(a)_(d)是横截面图，图示了可以与多种不同实施方式的绝缘垫片一起使用 的多种凹槽横截面；和图9是依照进一步的代表性的实施方式的绝缘垫片的部分去除后的横截面图。
具体实施例方式为了更完整地理解本发明，现在参考在附图中示出的几个实施方式的在下文中 的详细描述，在所述附图中同样的附图标记表示相同或相似的元件。这里描述各实施方 式，其中提供在多个情形中的特定例子用来示出和讨论包含在本发明中的各种概念。所 提供的特定实施方式和例子相对于其它实施方式和/或例子并非必须被解释为优选的或 者有利的。本发明总体上涉及适于用在流送管线应用的两个凸缘之间的绝缘垫片。这种凸 缘能是以端对端地关系连接在一起的管线的两个部分之间的凸缘连接部。可选地，这种 凸缘可以是用来将监视装备连接到流送管线的凸缘。因此，将参考一对管线部分的端对 端的连接部介绍这种凸缘连接部，但是应当清楚地理解，本发明不被限制到这种应用。 因此，例如，如同在图1中所示的那样，绝缘垫片10被定位在凸缘连接部12中，在流送 管线应用的两个管部分14之间。各管部分14包括凸缘16，所述凸缘16可以以与它们之 间的垫片10成面对的关系地放置。凸缘16被提供有彼此相对齐的孔20使得可以通过螺母和螺栓组件18连接凸缘16，这在本领域中是已知的。继续参考图1，并且参考图2，可以看到，通过多个与各对齐的孔对20相关的不同部件实现凸缘16之间的电绝缘。这里，一对相对齐的孔20被提供有套筒22，所述套 筒22，例如，由玻璃增强聚合物构成，尽管可以合适地使用其它材料，例如环氧树脂、 酚醛树脂和高熔点芳香族聚酰胺材料。套筒22的尺寸被设置成其长度大约与在垫片10 插入在凸缘16之间的情况下凸缘16的外表面24之间的距离相等。一旦套筒22已经被 插入到一对相对齐的孔20中，绝缘垫圈26被放置在孔20的每一侧上，在凸缘16的外表 面24上。在这个实施方式中，任选的金属垫圈28然后被定位的靠在垫圈26上并且螺栓 18穿过垫圈和套筒22，其后用螺母32固定它。为各相对齐的孔20采用这种组装，在其 之后螺母32可以被拧紧从而以所期望的压力压缩垫片10。这里所描述的各实施方式使绝缘垫片10、绝缘垫圈26、和套筒22提供分离的管 部分14的电绝缘。绝缘垫圈26，如同在图1-2中所示的那样，被定位成靠在凸缘16的 外表面24上，并且，与套筒22相结合，提供螺母和螺栓组件18与凸缘16之间的电绝 缘。绝缘垫圈26可以是涂覆有电介质材料的金属芯垫圈。如同在图3-6中所示的那样，描述了用于代表性的实施方式的绝缘垫片10的结 构。在这个实施方式中，绝缘垫片10包括由扁平环形金属板40形成的垫片本体38，具 有允许流体在流送管线应用中从其通过的开口 44。在一个实施方式中，金属板40由11 规格(gauge)不锈钢制成。电介质衬套42被层压在金属板40的各外表面上。如同在图 4中所示的那样，在这个实施方式中，一对凹槽46和48被形成在垫片本体38的表面上， 其中这些凹槽各自穿透电介质衬套42并且到金属板40中。如同所示的那样，凹槽48具 有比凹槽46更大的直径，使得凹槽46和48相对于开口 44是从彼此径向地偏移的。凹 槽46可以被称作内凹槽46，并且凹槽48可以被称作外凹槽48。在图4_6中所示的实施 方式中，垫片本体38具有多种所示的尺寸。如同将会理解的那样，这些尺寸是一个实施 方式的示例，并且提供这些尺寸的目的仅仅是示例性的和讨论用的。本领域技术人员将 会容易认识到，可以存在对于流送管线的不同应用和不同大小的多种变形。在这个实施 方式中，6英寸(15.24cmm)垫片具有直径A为6.000英寸(15.24cm)的开口 44、直径B 为6.565英寸(16.68cm)的内凹槽46、直径C为7.838英寸(19.91cm)的外凹槽48，并且 总直径D为9.813英寸(24.93cm)。垫片本体38的总厚度E是0.308英寸(7.82mm)，其 包括0.120英寸(3.05mm)厚的芯、和在各表面上的0.093英寸(2.36mm)厚的电介质覆 层。内凹槽46，在图5的详细视图中示出了，具有0.150英寸(3.81mm)的宽度F、和
0.111英寸(2.82mm)的深度G。在这个实施方式中，凹槽46的径向向外侧以75度的角 倾斜。这种倾斜表面给布置在内凹槽46中的密封件提供增强的保持力，并且这将在下面 更详细地讨论。这个实施方式的外凹槽48在图6的详细视图中被示出，并且具有.111英 寸-0.252 英寸(2.82mm-6.40mm)的宽度 H，和 0.093-0.123 英寸(2.36-3.12mm)的深度
1。这将会理解，图3-6的实施方式的尺寸是代表性的，并且在各不同的应用中可以使用 其它合适的尺寸，这对本领域技术人员来说将是非常显而易见的。如同在图7中所示的那样，合适的密封件50和52的大小被设置成并且适合被嵌 入在各自的凹槽46和48中。密封件50被布置在内凹槽46中，并且可以被称作主密封 件50，因为在这个实施方式中当被安装在接头中时密封件50为垫片提供主要密封。在实施方式中，主密封件50是唇形密封件，包括具有弹簧51的PTFE材料，弹簧51定位在 PTFE材料内以为密封件50提供结构支撑。如同所示的那样，主密封件50是防止介质通 过并且被配合成位于凹槽46中的唇形密封件。凹槽46具有半燕尾(half-dovetail)构造， 使得当介质将压力施加到密封件50时，密封件50被压靠在半燕尾凹槽46的内侧表面上 并且因此被压到凹槽46中。在这个实施方式中，密封件50包括有助于将密封件50置于 凹槽46中的斜边缘53。密封件52被布置在外凹槽48中，并且可以被称作备用或次密 封件52，因为在这个实施方式中密封 件52不暴露到介质除非主密封件50中有失效。在 这个实施方式中，次密封件52包括具有E-形状的金属密封件，也被称作E-环密封件。 次密封件52，在各实施方式中，具有在其上的PTFE覆层以提供电绝缘。这种PTFE涂 层可以是例如三到五密耳(0.075-0.127mm)，在由.0095英寸(2.41mm)厚的铬镍铁合金 材料制成的E-环上。压缩限制器54也能被布置在外凹槽48中。如同在图7的实施方 式中所示的那样，压缩限制器54可以被定位在外凹槽48中，与次密封件52相邻。压缩 限制器也可以是一体的从而它本身是垫片保持器。在代表性的实施方式中，压缩限制器 54由碳钢制成并且被涂覆有电介质材料例如ECTFE(乙烯-三氟氯-乙烯)。压缩限制 器54具有与外凹槽48的深度相对应的厚度。在正常操作中，垫片本体38被安装在流送管线的接头中，其中主密封件50将介 质容纳在接头内。在主密封件50失效的情况下，次密封件52将介质容纳在接头内。如 同上面所讨论的那样，这种垫片的通常应用是在高压烃管线中，例如石油和天然气管线 中。也如同上面所讨论的那样，对于这种管线重点关注的是火，并且期望具有甚至在显 著着火的情况下也将维持密封的垫片。图3-7的实施方式的垫片提供在着火的情况下的 增强的性能。在这种情况下，火的高温可以熔化或烧掉主密封件50以及在垫片本体38上 的电介质涂层42。这样，主密封件50失效，但是由金属制成的次密封件52将介质维持 在接头内。如同所提及的那样，电介质涂层42的损失也可能发生，其导致垫片厚度E减 少。在这种情形中，压缩限制器54用来维持实际上的垫片厚度E，其有助于将合适的载 荷维持在将接头的凸缘16保持在一起的螺栓18上并且不允许次密封件由于电介质涂层42 的减少而被过度压缩。在没有压缩限制器50的情况下，当电介质涂层42减少时，螺栓 18上的螺接载荷也减少，因此导致接头松动，其可能导致介质从接头泄漏。这样，在这 种情形中，压缩限制器，例如压缩限制器54，用来帮助维持螺接载荷并且不允许密封件 被过度压缩。在着火和绝缘电介质涂层42损失的情况下，接头的侧面不再是电绝缘的， 然而，这种情形无论如何都将需要修理流送管线和替换垫片。现在参考图8 (a)-8(d)，应当认识到，多种凹槽构造，例如凹槽46和48可以与 本发明一起使用。例如，在图8(a)中，凹槽80是通过电介质材料42形成的并且形成到 金属芯40中的矩形横截面的凹槽。图8(b)提供梯形燕尾构造的凹槽82。凹槽82也被 切得通过电介质层42并且被切到金属芯40中。在图8(c)中，凹槽84具有平行四边形 的横截面并且也被形成的通过绝缘层42并且被形成到金属芯40中。最后，图8(d)示出 了它的一侧被定向成相对于底部成直角的梯形凹槽86。凹槽86被切的通过电介质层42 并且被切到金属芯40中。本领域技术人员将会容易认识到，这种凹槽构造仅仅是代表性 的，并且可以使用其它凹槽构造。现在参考图9，描述了另一代表性的实施方式。图9是垫片100的一半的横截面的示例。在图9中所示的垫片100包括金属芯104和在金属芯的各侧上的电介质层108。 内凹槽112和外凹槽116被形成在垫片100中，各凹槽延伸通过电介质层108并且延伸到 金属芯104中。在一些实施方式中，内凹槽112可以不完全穿透电介质层108，并且外凹 槽116可以穿透电介质层108并且穿到金属芯104中。如同在图9中所示的那样，合适 的密封件120和124的大小被设置成并且适于被嵌入在各自的凹槽112和116中。密封 件120被布置在内凹槽112中，并且可以被称作主密封件，因为在这个实施方式中当被安 装在接头中时 密封件120为垫片提供主要密封。在一实施方式中，主密封件120包括弹 簧的PTFE材料，弹簧定位在PTFE材料内以为密封件120提供结构支撑。在操作中，主 密封件120可以是防止介质通过的唇形密封件。密封件124被布置在外凹槽116中，并 且可以被称作备用或次密封件124，因为在这个实施方式中密封件124不暴露到介质除非 主密封件120失效。在这个实施方式中，次密封件124包括具有E-形状的金属密封件， 也被称作E-环密封件。在各实施方式中，次密封件124具有在其上的电介质涂层以提供 电绝缘。这种涂层可以是在由金属制成的E-环上的例如三到五密耳(0.076-0.127mm)厚 的PTFE涂层。这个实施方式的垫片100的内凹槽112和外凹槽116具有不同的深度， 由此为次密封件124提供压缩限制器。在这种方式中，如果电介质层108减少，金属芯 104将保留，且次密封件124被布置在外凹槽116中。外凹槽116进入到金属芯104中的 深度使得次密封件124脚部容易被过度压缩，并且因此将继续提供密封。在另一实施方式中，垫片可以包括单个凹槽而不是双凹槽。在这种实施方式 中，类似于上面所描述的，垫片可以包括金属芯和在金属芯的各侧上的电介质层。单个 凹槽可以被形成在垫片中，延伸通过电介质层并且延伸到金属芯中。单个密封件适于被 嵌入在单个凹槽中。在这种实施方式中，单个密封件包括具有E-形状的金属密封件，也 被称作E-环密封件，尽管可以使用其它构造。这种实施方式的单个密封件可以具有在其 上的电介质涂层以提供电绝缘。这种涂层可以是，例如，在由金属制成的E-环上的三到 五密耳(0.076-0.127mm)厚的PTFE涂层。这种实施方式的垫片也可以为单个密封件提 供压缩限制器。这种压缩限制器可以包括上面所描述的任何压缩限制器，例如涂覆有电 介质材料的碳钢，或者凹槽相对于金属芯的深度的构造，使得即使在电介质层减少的情 况下单个密封件124较不可能被过度压缩。本领域技术人员将会认识到，例如石油和天然气工业等工业使用许多英里长的 连接在一起的金属管线，金属管线例如遭受通过管线和跨过管线中的金属对金属的凸缘 连接部的电流的自然流动，其使得凸缘连接部腐蚀并且增大类似于电池端子的腐蚀。用 于本发明的实施方式的绝缘垫片中断了流过管线的电流并且防止凸缘腐蚀，并且防止形 成在金属对金属的密封件中容易形成的腐蚀方式。将会理解，本发明的实施方式涵盖大范围的应用，包括但不限于，不仅绝缘而 且潜在火安全，例如火密封应用。在这一点上，用于本发明的实施方式的包括垫圈的组 合是本发明的重要方面，因为，例如如果垫圈材料因为热变形或开始流动，螺接载荷将 失去。如果失去螺接载荷，在流送管线的两个凸缘之间的接头中不再有任何压缩，这意 味着垫片不再使接头密封。进一步地对于这一点，具有在垫片本体的表面上的、由于火 最终损失厚度的电介质涂层能导致金属制成的密封件的过度压缩。因此提供一些类型的 压缩限制器以帮助防止螺接载荷损失和密封件过度压缩。
将会进一步理解，制造用于本发明的实施方式的垫片材料的方法包括将电介质衬套材料结合到大板片的金属基片的两侧以确保层压的均勻性。依照这种方法，喷水装 置然后被用来从大板片切割垫片的合适尺寸的I.D和O.D圆。并且例如，其中通过将圆 形垫片材料安装在车床上，在切掉的环形垫片材料的相反侧上形成凹槽。用于本发明的 实施方式的最终的绝缘垫片具有金属垫片的稳定性和/或刚性，其中不锈钢芯具有优良 的抗腐蚀性能，同时层压到垫片的相反表面的玻璃增强环氧树脂提供优良的绝缘性能。如同前面同样指出的那样，本发明的实施方式的另一重要方面是将合适类型的 密封件置于垫片本体的凹槽中。密封件选项的代表性的例子包括弹簧加强的PTFE密封 件，以及作为备用密封件的其它类型的O-环或软材料，或者例如涂覆有更软的绝缘材料 例如PTFE的金属密封件。如同前面类似地指出的那样，本发明的实施方式的进一步的 重要方面是形成在垫片本体中的凹槽的形状。选择一个或多个前面所描述的凹槽形状的 因素是旨在使用的密封件的特定类型。当内部压力作用在密封件上时，凹槽的形状为密 封件提供支撑并且帮助防止密封件弹出。这样，如同本领域技术人员将会容易地认识到 的那样，具有特定横截面的凹槽可以提供更好的支撑并且，相比于具有不同横截面的凹 槽，为特定类型的密封元件提供更好的密封性能。提供所披露的实施方式的前面的描述以使得本领域技术人员能制造或使用本发 明。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，对这些实施方式的多种修改对本领域技 术人员而言将是非常显而易见的，并且这里所限定的一般原理可以被应用到其它实施方 式。这样，本发明不旨在被限定到这里所示的实施方式而是将依照与这里所披露的原理 和新颖性的特征相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种用在流送管线的连接件之间的密封装置，该流送管线可操作地用以允许流体 从其通过，所述密封装置包括平坦金属板，具有相反的侧表面和形成在其中以允许流体从其通过的开口 ； 电介质材料层，被布置在所述相反的侧表面的至少一个上；形成在所述相反的侧表面中的至少一个上的内凹槽和外凹槽，所述内凹槽和外凹 槽中的至少一个穿透所述电介质材料层并且穿到所述金属板中并且围绕整个所述开口延 伸；布置在所述内凹槽中的主密封元件； 布置在所述外凹槽中的次密封元件；和 压缩限制器。
2.如权利要求1所述的密封装置，其中所述金属板进一步包括平坦环形金属板。
3.如权利要求1所述的密封装置，进一步包括布置在各所述相反的侧表面上的电介质 材料层。
4.如权利要求3所述的密封装置，其中所述电介质材料层被层压到各所述相反的侧表
5.如权利要求1所述的密封装置，进一步包括形成在各所述相反的侧表面上的内和外 凹槽，各所述内和外凹槽穿透所述电介质材料层并且穿到所述金属板中，并且各所述内 和外凹槽围绕整个所述开口延伸。
6.如权利要求1所述的密封装置，其中所述至少一个凹槽的横截面是矩形形状、等腰 梯形形状、梯形形状和平行四边形形状中的一种。
7.如权利要求1所述的密封装置，其中所述主密封元件包括PTFE弹簧加强唇形密封件。
8.如权利要求1所述的密封装置，其中所述主密封元件包括O型环密封元件。
9.如权利要求1所述的密封装置，其中所述次密封元件包括环形金属体密封元件。
10.如权利要求9所述的密封装置，其中所述环形金属体密封元件具有电介质材料涂层。
11.如权利要求9所述的密封装置，其中所述环形金属体密封元件包括E-环密封元件。
12.如权利要求1所述的密封装置，其中所述压缩限制器被布置在所述外凹槽中与所 述次密封元件相邻。
13.—种在流送管线的连接凸缘件之间提供对接的绝缘系统，所述连接凸缘件各具有 内和外表面，所述流送管线可操作地用以允许流体从其通过，该绝缘系统包括平坦金属垫片，该平坦金属垫片具有形成在其中以允许流体从其通过的开口，所 述平坦金属垫片具有相反的侧表面，在各相反的侧表面上具有电介质材料层，各所述侧 表面具有限定内凹槽和外凹槽的部分，至少外凹槽穿透所述电介质材料层并且穿到所述 金属板中，各所述内和外凹槽围绕整个所述开口延伸，主密封元件被布置在所述内凹槽 中，并且次密封元件被布置在所述外凹槽中，所述平坦金属垫片具有压缩限制器；至少一个绝缘套筒，该绝缘套筒可接收在形成于各所述连接凸缘件中的相对齐的孔 中，所述套筒的长度基本上等于在所述垫片置于所述连接凸缘件之间的情况下所述连接凸缘件的所述外表面之间的距离；至少一个具有相反端的长形金属紧固件，所述紧固件可被接收在所述绝缘套筒中， 以在所述平坦金属垫片被置于所述连接凸缘件之间的情况下将所述连接凸缘件连接到彼 此；和至少一个绝缘垫圈，所述至少一个绝缘垫圈可被接收在至少一个长形金属紧固件 上，与至少一个所述凸缘件的外表面相邻接。
14.如权利要求13所述的绝缘系统，其中所述绝缘垫圈进一步包括具有相反的侧表面 的金属垫圈，且电介质材料片被层压到所述相反的侧表面之一上，并且其中所述绝缘垫 圈可被接收在至少一个长形金属紧固件上，且所述层压的电介质材料邻接至少一个所述 凸缘件的外表面。
15.如权利要求14所述的绝缘系统，其中所述绝缘垫圈由涂覆有电介质材料的合适金 属芯组成。
16.如权利要求13所述的绝缘系统，其中所述绝缘套筒进一步包括由玻璃增强聚合物 材料、环氧树脂材料、酚醛树脂材料和间位芳族聚酰胺材料中的一种制成的套筒。
17.如权利要求13所述的绝缘系统，其中所述金属紧固件进一步包括金属轴，该金属 轴带有螺纹以将螺母接收在至少一个所述相反端上。
18.—种用在流送管线中的连接件之间的密封装置，所述流送管线可操作地用以供流 体从其通过，该密封装置包括平坦金属板，该平坦金属板具有相反的侧表面和形成在其中以允许流体从其通过的 开口 ；电介质材料层，该电介质材料层被布置在至少一个所述相反的侧表面上；形成在至少一个所述相反的侧表面上的内凹槽和外凹槽，至少一个所述凹槽穿透所 述电介质材料层并且穿到所述金属板中，所述内和外凹槽围绕整个所述开口延伸；和涂覆有电介质材料的环形金属密封元件和作用在所述环形金属密封元件上的压缩限 制器。
19.如权利要求18所述的密封装置，其中所述压缩限制器是环形金属环，该环形金属 环被布置在所述外凹槽中，与所述环形金属密封件相邻。
20.如权利要求19所述的密封装置，其中所述压缩限制器涂覆有电介质材料。
21.如权利要求18所述的密封装置，其中所述压缩限制器包括平坦金属板和电介质材 料，所述外凹槽的深度被选择使得当所述电介质材料层减少时所述环形金属密封件不被 过度压缩。
22.一种用在流送管线的连接件之间的密封装置，所述流送管线可操作地用以供流体 从其通过，所述密封装置包括平坦金属板，该平坦金属板具有相反的侧表面和形成在其中以允许流体从其通过的 开口 ；电介质材料层，该电介质材料层被布置在至少一个所述相反的侧表面上；形成在至少一个所述相反的侧表面上的凹槽，该凹槽穿透所述电介质材料层并且穿 到所述金属板中并且围绕整个所述开口延伸；布置在所述凹槽中的环形金属体密封元件。
23.如权利要求22所述的密封装置，其中所述金属板进一步包括平坦环形金属板。
24.如权利要求22所述的密封装置，进一步包括布置在各所述相反的侧表面上的电介 质材料层。
25.如权利要求24所述的密封装置，其中所述电介质材料层被层压到各所述相反的侧表面。
26.如权利要求24所述的密封装置，进一步包括形成在各所述相反的侧表面上的凹 槽，各所述凹槽穿透所述电介质材料层并且穿到所述金属板中，并且各所述凹槽围绕整 个所述开口延伸。
27.如权利要求22所述的密封装置，其中凹槽的横截面是矩形形状、等腰梯形形状、 梯形形状或平行四边形形状中的一种。
28.如权利要求22所述的密封装置，其中所述环形金属体密封元件具有电介质材料涂层。
29.如权利要求22所述的密封装置，其中所述环形金属体密封元件包括E-环密封元件。
30.如权利要求22所述的密封装置，其中所述环形金属体密封元件具有作用在其上的 压缩限制器。
31.如权利要求30所述的密封装置，其中所述压缩限制器包括平坦金属板和电介质材 料，所述凹槽的深度被选择使得当所述电介质材料层减少时所述环形金属密封件不被过度压缩。
32.如权利要求30所述的密封装置，其中所述压缩限制器是被布置在所述凹槽中且与 所述环形金属密封件相邻的环形金属环。
33.如权利要求32所述的密封装置，其中所述压缩限制器被涂覆有电介质材料。
全文摘要
用于高压应用的密封系统，其提供连接元件之间的电绝缘以及着火期间的增强的抗介质泄漏能力。使用电绝缘材料被结合在其任一侧或两侧上的金属芯实现高压密封。通过电介质密封元件，例如弹簧加强的聚四氟乙烯(PTFE)环，而实现密封。在密封件插入在凸缘之间且凸缘螺接在一起的情况下接头的凸缘可以被螺接在一起。在着火的情况下，可以产生足够高温度的热以烧掉绝缘材料和PTFE环。各实施方式的系统提供金属芯备用密封件和压缩限制器，它们分别防止介质从接头泄漏和维持凸缘处的螺接载荷。
文档编号F16L25/02GK102027280SQ200980117490
公开日2011年4月20日 申请日期2009年3月27日 优先权日2008年3月28日
发明者T·S·坦纳, 本·D·克拉默, 桑顿·J·安德森, 西格弗里德·鲁兹 申请人:以派科泰克的名义经营的腐蚀控制公司