改进的复合式密封圈的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种改进的复合式密封圈，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两端；其改进之处是：金属密封圈体圈壁外侧中央设有固定槽，固定槽向两端对称依次设供非金属密封圈体放置的沟槽以及与法兰密封的密封面；两个非金属密封圈体放在金属密封圈体设的供非金属密封圈体放置的沟槽内；可在水下由人工机器人拆卸更换，避免将密封圈及法兰回收至陆地更换过程，减少作业时间，提高作业效率；还能使复合内外压密封圈在法兰预紧力作用下实现自动精密对接，使整个密封圈承受较大外加载荷，避免内压过大造成密封失效问题，保证工程安全，提高工程质量。
【专利说明】改进的复合式密封圈
【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复合式密封圈。
【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。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种改进的复合式密封圈，可在水下由人工机器人(ROV)拆卸更换，避免将密封圈及法兰回收至陆地进行更换的过程，有效减少作业时间，提高作业效率；还能够使该复合内外压密封圈在法兰预紧力作用下，实现自动精密对接，以使整个密封圈能够承受较大的外加载荷，从而避免内压过大造成密封失效的问题，保证工程安全，提高工程质量。
[0004]本发明的目的是由以下技术方案实现的。
[0005]本发明改进的复合式密封圈，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以及与法兰密封的密封面；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。
[0006]前述的改进的复合式密封圈,其中: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。
[0007]前述的改进的复合式密封圈，其中: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。[0008]前述的改进的复合式密封圈，其中: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分别在其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。
[0009]前述的改进的复合式密封圈，其中:所述与法兰密封的密封面分别位于远离固定槽的两个非金属密封圈体密封面外侧的金属密封圈体圈壁外侧，该与法兰密封的密封面与法兰密封面形状相吻合。
[0010]前述的改进的复合式密封圈，其中:所述金属密封圈体为不锈钢一体成型；所述非金属密封圈体为橡胶或者聚氨脂材质一体成型。
[0011]本发明改进的复合式密封圈的有益效果:其可在水下由人工机器人(ROV)拆卸更换，避免将密封圈及法兰回收至陆地进行更换的过程，有效减少作业时间，提高作业效率；还能够使该复合内外压密封圈在法兰预紧力作用下，实现自动精密对接，以使整个密封结构能够承受较大的外加载荷，从而避免内压过大造成密封失效的问题，保证工程安全，提高
工程质量。
【专利附图】
【附图说明】:
[0012]图1为本发明改进的复合式密封圈的整体结构示意图。
[0013]图2为本发明改进的复合式密封圈分解结构示意图。
[0014]图3为本发明改进的复合式密封圈的金属密封圈体结构示意图。
[0015]图4为本发明改进的复合式密封圈使用状态图。
[0016]图中主要标号说明:
[0017]I金属密封圈体、2非金属密封圈体、2’非金属密封圈体、3金属密封圈体与法兰密封的密封面、3’金属密封圈体与法兰密封的密封面、4沟槽、4’沟槽、5下法兰、61与非金属密封圈体密封的密封面、62与非金属密封圈体密封的密封面、63与非金属密封圈体密封的密封面、64与非金属密封圈体密封的密封面、7固定槽、8上法兰、9上法兰中的弹性密封圈定位件。
【具体实施方式】:
[0018]如图1、图2、图3、图4所示，本发明改进的复合式密封圈，包括一个金属密封圈体I和两个非金属密封圈体2、2’，两个非金属密封圈体对称位于金属密封圈体的两端；其改进之处在于:所述金属密封圈体I圈壁外侧中央设有固定槽7，该固定槽7分别向两端对称依次设有供非金属密封圈体放置的沟槽4、4’以及与法兰密封的密封面3、3’;该两个非金属密封圈体2、2’分别放置在金属密封圈体I设有的供非金属密封圈体放置的沟槽4、4’内。
[0019]如图1、图2、图3、图4所示，本发明改进的复合式密封圈，其中:所述金属密封圈体I圈壁外侧中央设有的固定槽7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。所述供非金属密封圈体放置的沟槽为两个，该两个沟槽4、4’分别对称位于金属密封圈体圈壁外侧设有的固定槽7的两侧，且该两个沟槽是沿金属密封圈体圈壁圆周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。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分别在其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61、62、63、64，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。所述与法兰密封的密封面3、3’分别位于远离固定槽7的两个非金属密封圈体密封面外侧的金属密封圈体圈壁外侧，该与法兰密封的密封面与法兰密封面形状相吻合。所述金属密封圈体I为不锈钢一体成型；所述两个非金属密封圈体2、2’为橡胶或者聚氨脂材质一体成型。
[0020]本发明改进的复合式密封圈使用时:采用金属材料制成上法兰8和下法兰5，使法兰硬度高于金属密封圈I。安装时，首先将上法兰8吊装固定好，再将复合密封圈由下向上接近上法兰8，复合密封圈竖直向上运动时，其固定槽7的外端推动两个上法兰中的弹性密封圈定位件9缩进上法兰8的内部，待复合密封圈的金属密封圈体其中一个与法兰密封的密封面与上法兰8密封面接触时，复合密封圈运动到位，上法兰8中的弹性密封圈定位件9在其弹性支撑件的作用下弹出，伸至固定槽7的内部，撤消外力后上法兰8即可携带复合密封圈共同移动至下法兰5所在位置上方，将复合密封圈下放至下法兰5上，至金属密封圈体另一个与法兰密封的密封面与下法兰5完全接触后便完成安装过程。最后，使用压力机施加轴向载荷，对上法兰8及下法兰5施加作用力，实现深水水下可更换复合密封圈的压缩变形，进而实现密封。通过向完成密封的上法兰8及下法兰5内部密闭空间通入高压油，并进行保压，测试深水水下可更换复合密封圈的性能，如图4所示。调整压力机轴向载荷以及打压压力，观察泄漏情况，当压力机的预紧力达到36t、高压油压达到35MPa，保压I小时，管道没有泄漏，证明密封有效。
[0021]本发明改进的复合式密封圈的工作原理及优点:
[0022]1、金属密封圈体与法兰进行密封的密封面3、3’分别与上法兰8及下法兰5密封面配合，可以对内部的高压油气进行密封；非金属密封圈体2、2’分别固定在金属密封圈体设有的沟槽4、4’内，加压后非金属密封圈体受挤压变形而突出部位于沟槽两侧的与非金属密封圈体密封的密封面61、62、63、64处，该处的非金属密封圈体受到上法兰8及下法兰5运动挤压，会产生极大的弹性变形，从而可对外部的海水进行密封；上法兰8内部设置的具有弹性承载能力且可伸缩的密封圈定位件9位于改进的复合式密封圈的固定槽7内，使上法兰和下法兰与该密封圈锁紧固定，并方便该密封圈在水下的安装拆卸。
[0023]2、使用时，金属密封圈体与法兰密封的密封面3以及非金属密封圈体同时与上法兰8和下法兰5接触，形成金属-金属密封以及非金属-金属密封，从而实现复合式密封，提高了密封效率，节省使用空间。
[0024]3、改进的复合式密封圈的固定槽能够与法兰上设置的密封圈定位机构相配合，使密封圈可以在水下较为方便快捷的安装、拆卸及更换，作业方便效率高。
[0025]4、改进的复合式密封圈与法兰密封的密封面3、3’对称设置在金属密封圈体固定槽两侧外端，可防止高压油气渗漏至设备外部。
[0026]5、金属密封圈体与非金属密封圈体密封的密封面对称设置在沟槽两侧的金属密封圈体圈壁上，当改进的复合式密封圈工作的时候，外部的海水会渗透至非金属密封圈体密封面处，此时非金属密封圈体受到外力的挤压会产生变形，整个非金属密封圈体与法兰紧紧贴合在一起，达到密封效果，可有效阻挡海水向设备内部的渗透。
[0027]6、固定槽设置在复合式密封面的中央部位，可与上法兰中的弹性密封圈定位件共同作用，实现定位复合式密封圈的功能，这种此设计结构节省空间，利于定位功能的实现。
[0028]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种改进的复合式密封圈，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以及与法兰密封的密封面；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。
2.根据权利要求1所述的改进的复合式密封圈，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所述的改进的复合式密封圈，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侦牝且该两个沟槽是沿金属密封圈体圈壁圆周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所述的改进的复合式密封圈，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分别在其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。
5.根据权利要求1所述的改进的复合式密封圈，其特征在于:所述与法兰密封的密封面分别位于远离固定槽的两个非金属密封圈体密封面外侧的金属密封圈体圈壁外侧，该与法兰密封的密封面与法兰密封面形状相吻合。
6.根据权利要求1所述的改进的复合式密封圈，其特征在于:所述金属密封圈体为不锈钢一体成型；所述非金属密封圈体为橡胶或者聚氨脂材质一体成型。
【文档编号】F16J15/12GK103591290SQ201310566115
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】李志刚, 姜瑛, 王立权, 刘军, 运飞宏, 彭朋, 付剑波, 赵勇 申请人:中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司, 哈尔滨工程大学