一种动态金属密封环及其安装结构的制作方法

本实用新型属于水下石油井口设备内使用的金属密封环领域，具体涉及一种动态金属密封环及其安装结构。

背景技术：

在石油钻采领域，陆地上使用的井口采油树与水下井口采油树的结构是不一样的，陆地上使用的井口采油树因其处在空气环境中故相较于处于高压水下环境的水下井口采油树较水下的密封环境要好很多，所以，陆地上使用的井口采油树中各处控制阀处的密封结构较为普通，而水下井口采油树上各处控制阀处的密封结构则更为复杂，且密封性能要求极为严苛。本技术方案主要涉及的是水下石油井口设备（如：水下采油树）中所使用的动态金属密封环。

水下石油井口设备中所采用的控制阀在使用过程中承受的压强最高可达几百兆帕，目前现有的金属密封环难以持久保证密封的可靠性，密封性能不能满足特定要求。

基于此，申请人考虑设计一种结构简单可靠，能够持久保证密封的可靠性的动态金属密封环。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单可靠，能够持久保证密封的可靠性的动态金属密封环。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种动态金属密封环，包括由金属材料制得的密封环本体，所述密封环本体为环形结构；其特征在于：

所述密封环本体的其中一个端面具有外侧密封部和内侧密封部，所述外侧密封部和内侧密封部均为沿所述密封环本体的环向的环形结构，且所述外侧密封部在密封环本体的径向上位于所述内侧密封部的外侧，所述外侧密封部和内侧密封部的断面形状呈90度旋转后的V型，该V型的开口朝外并能够在内部填充介质压力作用下挤压变形、且与相邻的侧面之间过盈配合形成密封。

实施时，优选密封环本体为具有一定厚度的筒形结构。这样可使得密封环本体部分的强度高，能够为“外侧密封部和内侧密封部”的设置提高可靠的基础。

本实用新型的动态金属密封环具有的优点是：

1、结构简单，便于采用车削机床进行加工生产；

2、直接利用安装位置处的介质的压力来变形，且该变形程度与介质的压力呈正比，故能够适应不同的安装环境且持久保持优良可靠的密封性。

此外，本实用新型还提供了一种动态金属密封环的安装结构，其特征在于：动态金属密封环为上述动态金属密封环，该安装结构包括预定位环和固定环；

所述预定位环用于安装在所述动态金属密封环的前侧且靠近介质渗漏起始位置，所述预定位环的整体呈与动态金属密封环的环形相匹配的环形结构；所述预定位环的后侧端面的沿轴向外凸形成有用于插在所述V型内部的插入支承部；

所述固定环用于安装在所述动态金属密封环的后侧且远离介质渗漏起始位置，且用于对动态金属密封环上背离外侧密封部和内侧密封部的端面抵接限位；

该安装结构还包括供介质进入所述V型内部并实现密封功能的介质进入结构。

参见图4和图5所示，上述动态金属密封环的安装结构包括预定位环和固定环，装配时，由靠近介质渗漏起始位置向远离介质渗漏起始位置依次安装预定位环、动态金属密封环和固定环，安装起来十分便捷。其中，预定位环能够对动态金属密封环在轴向的装配位置进行预定位，固定环能够从轴向后侧对动态金属密封环进行限位。

附图说明

图1为本实用新型动态金属密封环的剖视图。

图2为图1中局部放大图。

图3为图1中A处放大图。

图4为本实用新型动态金属密封环的安装结构示意图。

图5为图4中B处放大图。

图中标记为：

1-外侧密封部；

2-内侧密封部；

3-沟槽；

4-预定位环：41插入支承部；

5-阀杆；

6-动态金属密封环；

7-阀盖；

8-固定环；

9-增强密封段。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

一种动态金属密封环，包括由金属材料制得的密封环本体，所述密封环本体为环形结构；

所述密封环本体的其中一个端面具有外侧密封部1和内侧密封部2，所述外侧密封部1和内侧密封部2均为沿所述密封环本体的环向的环形结构，且所述外侧密封部1在密封环本体的径向上位于所述内侧密封部2的外侧，所述外侧密封部1和内侧密封部2的断面形状呈90度旋转后的V型，该V型的开口朝外并能够在内部填充介质压力作用下挤压变形、且与相邻的侧面之间过盈配合形成密封。

实施时，优选密封环本体为具有一定厚度的筒形结构。这样可使得密封环本体部分的强度高，能够为“外侧密封部1和内侧密封部2”的设置提高可靠的基础。

上述动态金属密封环具有的优点是：

1、结构简单，便于采用车削机床进行加工生产；

2、直接利用安装位置处的介质的压力来变形，且该变形程度与介质的压力呈正比，故能够适应不同的安装环境且持久保持优良可靠的密封性。

其中，所述V型的开口的端部边缘顺密封环本体的轴向延伸并形成有增强密封段9。

上述增强密封段9的设置，能够提高外侧密封部1和内侧密封部2各自与相邻的侧面之间接触的面积，进而帮助增强密封性能。

其中，所述V型结构的开口上位于所述外侧密封部1的外侧端面与密封环本体的轴心线之间的夹角为15度。

参见图2所示，所述V型结构的开口上位于所述外侧密封部1的外侧端面与密封环本体的轴心线之间的夹角即为图2中的α。

采用本设计，可使得动态金属密封环安装环境内的介质能够少许进入“V型结构的开口上位于所述外侧密封部1的外侧端面”与相邻的侧面内，避免“V型结构的开口上位于所述外侧密封部1的外侧端面”与相邻的侧面之间出现干摩擦并引起摩痕的情形，起到很好的润滑保护与密封作用。

其中，所述V型结构的开口上位于所述内侧密封部2的内侧端面与密封环本体的轴心线之间的夹角为2度30分。

参见图2所示，所述V型结构的开口上位于所述外侧密封部1的外侧端面与密封环本体的轴心线之间的夹角即为图2中的β。

原理同上，采用本设计，可使得动态金属密封环安装环境内的介质能够少许进入“V型结构的开口上位于所述内侧密封部2的内侧端面”与相邻的侧面内，避免“V型结构的开口上位于所述外侧密封部1的外侧端面”与相邻的侧面之间出现干摩擦并引起摩痕的情形，起到很好的润滑保护与密封作用。

其中，位于所述内侧密封部2的增强密封段9上的内侧表面上设置有沟槽3。

该沟槽3的设计，能够对进入的介质进行汇集，并在填充满该沟槽3时同样起到密封圈的作用，获得更好的防渗透密封效果。

其中，所述沟槽3为沿密封环本体的轴向间隔设置的2至3个。

采用上述多个沟槽3的结构后，则可能够成倍的提升密封效果。

其中，所述金属材料为不锈钢材料。

所述金属材料也可为铝合金材料。

实施时，上述采用动态金属密封环不锈钢材质，硬度需略低于被密封的本体。产品规范级别为PSL3G，产品的材料选择按照FF级标准，其机械性能，抗腐蚀性能和密封性能都能满足API 17D标准要求。

一种动态金属密封环的安装结构，其中，动态金属密封环为上述动态金属密封环，该安装结构包括预定位环4和固定环8；

所述预定位环4用于安装在所述动态金属密封环的前侧且靠近介质渗漏起始位置，所述预定位环4的整体呈与动态金属密封环的环形相匹配的环形结构；所述预定位环4的后侧端面的沿轴向外凸形成有用于插在所述V型内部的插入支承部41；

所述固定环8用于安装在所述动态金属密封环的后侧且远离介质渗漏起始位置，且用于对动态金属密封环上背离外侧密封部1和内侧密封部2的端面抵接限位；

该安装结构还包括供介质进入所述V型内部并实现密封功能的介质进入结构。

实施时，优选插入支承部41在轴向上的外端能够与所述V型内部底部位置相接触。这样即能够即能够避免插入支承部41在轴向上的外端V型内部除开底部位置相接触并引起V型变形并改变动态金属密封环密封性能的情形。

参见图4和图5所示，上述动态金属密封环的安装结构包括预定位环4和固定环8，装配时，由靠近介质渗漏起始位置向远离介质渗漏起始位置依次安装预定位环4、动态金属密封环和固定环8，安装起来十分便捷。其中，预定位环4能够对动态金属密封环在轴向的装配位置进行预定位，固定环8能够从轴向后侧对动态金属密封环进行限位。

其中，所述介质进入结构为所述固定环8至插入支承部41在轴向上的外端的距离大于所述V型内部底部位置至动态金属密封环上背离外侧密封部1和内侧密封部2的端面的距离，使得所述动态金属密封环能够在所述预定位环4和固定环8之间沿轴向移动。

参见图4和图5所示，采用上述第一种“介质进入结构”后，具有结构简单，易于在安装处设计布置的优点；与此同时，动态金属密封环能够在轻易快速地在介质压力作用下后移并使得介质顺利进入V型内部，迅速起到密封作用，实现对阀杆55和阀盖77之间密封。

此外，所述动态金属密封环限位在所述预定位环4和固定环8之间，且所述预定位环4的插入支承部41上具有沿径向贯穿的穿孔。

图中未示出，采用上述第二种“介质进入结构”后，预定位环4的插入支承部41上设置的穿孔可供介质顺利进入V型内部，迅速起到密封作用，实现对阀杆55和阀盖77之间密封。

以上仅是本实用新型优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。