一种水下自紧式密封装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及密封结构，尤其涉及一种适用于深水环境的改进的自紧式密封装置。
【背景技术】
[0002]金属密封由于其自身的材料特性和良好的机加工性能，广泛应用在高温高压密封领域。其中，径向球面密封是自紧式密封中一种常见的类型，在水下各类结构的连接中经常会采用金属球面密封作为主要的密封形式。在海洋工程领域的应用中，复合式密封圈同时具备密封管道高温油气内压及低温海水外压的能力，可以更好的解决海洋工程的水下密封问题。现有的复合式密封圈包括:金属密封圈和非金属密封圈，其中，非金属密封圈安装在金属密封圈锥面凹槽内，从而实现非金属密封。由于海底作业的难度很大，尤其是超过500米的深水管道密封连接，只能借助水下机器人辅助作业进行安装，加上复合式密封圈的特殊结构，需要专用的密封圈安装拆卸工具在水下完成密封圈的安装、更换与拆卸；另外，密封圈安装精度要求较高，使得在对与密封圈配合的法兰结构安装时，其安装难度及风险性更大；再者，由于海底环境的不确定性，以及传输高温油气造成的管道热膨胀，使得现有复合式金属密封圈的密封结构由于压力过大造成密封失效，给水下工程质量和安全都带来极大隐患。因此有待进行改进。并且现有技术中会出现因为内部密封压力过大导致的压力不平衡造成的密封装置损坏的现象。
【发明内容】
[0003]为了解决以上问题，本实用新型提出一种水下自紧式密封装置，以下是具体技术方案:
[0004]本实用新型提出的一种水下自紧式密封装置，包括一个金属密封圈体和两个非金属密封圈体，两个非金属密封圈体对称位于金属密封圈体的两端；所述金属密封圈体圈壁外侧中央设有固定槽，该固定槽分别向两端对称依次设有供非金属密封圈体放置的沟槽；该两个非金属密封圈体分别放置在金属密封圈体设有的供非金属密封圈体放置的沟槽内，其中所述的金属密封圈圈体上还设置有圆孔状导流槽2~3组，其中每组导流槽上有细孔。
[0005]前述的水下自紧式密封装置，其中金属密封圈体圈壁外侧中央设有的固定槽是沿金属密封圈体圈壁圆周方向一体成型的凹槽，该凹槽的内壁与凹槽内底面之间的夹角为100度至150度。
[0006]前述的水下自紧式密封装置，其中供非金属密封圈体放置的沟槽为两个，该两个沟槽分别对称位于金属密封圈体圈壁外侧设有的固定槽的两侧，且该两个沟槽是沿金属密封圈体圈壁圆周方向一体成型的沟槽，该沟槽与受挤压变形的非金属密封圈体形状相吻入口 ο
[0007]前述的水下自紧式密封装置，所述金属密封圈体圈壁外侧设有供非金属密封圈体放置的两个沟槽，并且分别在金属密封圈体两侧圈壁设有便于非金属密封圈体受挤压变形而突出部密封的密封面，该密封面为倾斜面，该倾斜面与非金属密封圈体受挤压变形而突出部的倾斜角度相吻合。
[0008]有益效果:本实用新型通过提供一种水下自紧式密封装置，通过金属密封体与非金属密封圈的复合使用，使得该金属密封装置总体密封效果好，内压达到105MPa，外压32MPa,具有良好的密封效果。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型结构示意图。
[0010]其中:1、金属密封圈体2、非金属密封圈体2’、非金属密封圈体3、导流槽41、密封面42、密封面43、密封面44、密封面5、固定槽。
【具体实施方式】
[0011]下面结合说明书附图对本实用新型作进一步的描述。
[0012]如图1，提出的一种水下自紧式密封装置，包括一个金属密封圈I体和两个非金属密封圈体2，2’，两个非金属密封圈体2，2’对称位于金属密封圈I的两端；所述金属密封圈体圈壁外侧中央设有固定槽5，该固定槽5分别向两端对称依次设有供非金属密封圈体2、2’放置的沟槽；该两个非金属密封圈体分别放置在金属密封圈体设有的供非金属密封圈体放置的沟槽内，其中所述的金属密封圈圈体上还设置有圆孔状导流槽2~3组，其中每组导流槽3上有细孔。
[0013]前述的水下自紧式密封装置，其中金属密封圈体圈壁外侧中央设有的固定槽5是沿金属密封圈体圈壁圆周方向一体成型的凹槽，该凹槽的内壁与凹槽内底面之间的夹角为100度至150度。
[0014]前述的水下自紧式密封装置，其中供非金属密封圈体I放置的沟槽为两个，该两个沟槽分别对称位于金属密封圈体圈壁外侧设有的固定槽的两侧，且该两个沟槽是沿金属密封圈体圈壁圆周方向一体成型的沟槽，该沟槽与受挤压变形的非金属密封圈体形状相吻入口 ο
[0015]前述的水下自紧式密封装置，所述金属密封圈体I圈壁外侧设有供非金属密封圈体放置的两个沟槽，并且分别在金属密封圈体I两侧圈壁设有便于非金属密封圈体受挤压变形而突出部密封的密封面41、42、43、44，该密封面为倾斜面，该倾斜面与非金属密封圈体受挤压变形而突出部的倾斜角度相吻合。
[0016]本实用新型改进的复合式密封圈的工作原理及优点:
[0017]本发明密封安置于带上下斜面的母体，斜面与密封弧形相接触，斜面角度与弧形两端点形成直线与对层面角度相一致，接触面初始状态为一环线。在预紧力下作用，本发明密封弧形面与锥形密封面之间相互接触发生弹塑性变形，从环形线接触变成环形带状接触。密封有效接触面积小，可以获得高接触应力，容易实现高压密封。操作状态时，在流体压力作用下密封接触面会发生偏转，透镜垫球面与锥形密封面配合，可减少因密封接触面偏转引起的接触应力分布不均匀。
[0018]金属垫圈的密封接触载荷越大，变形量就越大。金属垫圈表面的变形填补了对应密封接触面的不平度，使界面泄漏减少。变形还使垫圈本身内部毛细孔被压缩，泄漏通道截面积减小，泄漏阻力增加，泄漏率减少。但过大的密封接触载荷可能将垫圈压溃，失去回弹能力，无法补偿操作状态时由流体压力引起的密封接触面分离，良好的金属密封需要将垫圈的接触载荷限定在一定范围之内。面对相同的接触载荷和流体压力，垫圈的泄漏率随着厚度的增大而减小，因为厚度大的垫圈具有较大的压缩回弹能力，操作状态时密封接触面能保留更大的残余接触应力。但厚度大的垫圈抵抗变形的能力也大，要达到预紧密封状态也相对困难。
[0019]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种水下自紧式密封装置，包括一个金属密封圈体和两个非金属密封圈体，两个非金属密封圈体对称位于金属密封圈体的两端；其特征在于:所述金属密封圈体圈壁外侧中央设有固定槽，该固定槽分别向两端对称依次设有供非金属密封圈体放置的沟槽；该两个非金属密封圈体分别放置在金属密封圈体设有的供非金属密封圈体放置的沟槽内，其中所述的金属密封圈圈体上还设置有圆孔状导流槽2~3组，其中每组导流槽上有细孔。2.根据权利要求1所述的一种水下自紧式密封装置，其特征在于，所述金属密封圈体圈壁外侧中央设有的固定槽是沿金属密封圈体圈壁圆周方向一体成型的凹槽，该凹槽的内壁与凹槽内底面之间的夹角为100度至150度。3.根据权利要求1所述的一种水下自紧式密封装置，其特征在于，所述供非金属密封圈体放置的沟槽为两个，该两个沟槽分别对称位于金属密封圈体圈壁外侧设有的固定槽的两侧，且该两个沟槽是沿金属密封圈体圈壁圆周方向一体成型的沟槽，该沟槽与受挤压变形的非金属密封圈体形状相吻合。4.根据权利要求1所述的一种水下自紧式密封装置，其特征在于，所述金属密封圈体圈壁外侧设有供非金属密封圈体放置的两个沟槽，并且分别在金属密封圈体两侧圈壁设有便于非金属密封圈体受挤压变形而突出部密封的密封面，该密封面为倾斜面，该倾斜面与非金属密封圈体受挤压变形而突出部的倾斜角度相吻合。
【专利摘要】本实用新型涉及密封结构，尤其涉及一种适用于深水环境的改进的自紧式密封装置；包括一个金属密封圈体和两个非金属密封圈体，两个非金属密封圈体对称位于金属密封圈体的两端；所述金属密封圈体圈壁外侧中央设有固定槽，该固定槽分别向两端对称依次设有供非金属密封圈体放置的沟槽；该两个非金属密封圈体分别放置在金属密封圈体设有的供非金属密封圈体放置的沟槽内，其中所述的金属密封圈圈体上还设置有圆孔状导流槽2~3组，其中每组导流槽上有细孔；本实用新型通过提供一种水下自紧式密封装置，通过金属密封体与非金属密封圈的复合使用，使得该金属密封装置总体密封效果好，内压达到105MPa，外压32MPa，具有良好的密封效果。
【IPC分类】F16L55/11
【公开号】CN205173845
【申请号】CN201520358157
【发明人】岳吉祥, 陈志强, 崔金锋, 朱志安
【申请人】山东胜利石油装备产业技术研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年5月29日