深水管道連接器密封件的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種深水管道連接器密封件，包括透鏡墊，在透鏡墊的軸向兩側(cè)分別開(kāi)設(shè)有凹設(shè)于透鏡墊的密封面的環(huán)形凹槽，各環(huán)形凹槽與透鏡墊同軸，且各環(huán)形凹槽中嵌設(shè)有密封圈。本實(shí)用新型通過(guò)透鏡墊和設(shè)于其上的密封圈的雙重密封結(jié)構(gòu)，利用兩種密封各自的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了各自的不足，使本實(shí)用新型適應(yīng)大范圍溫度變化的工作環(huán)境；作為在深水高壓、腐蝕條件下安裝的大直徑的密封件，該雙重密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案具有良好的對(duì)中性，具備一定的溫度補(bǔ)償能力，并無(wú)需使轂座法蘭連接時(shí)提供過(guò)高的軸向預(yù)緊力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】深水管道連接器密封件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及海洋石油工程領(lǐng)域，尤指一種深水管道連接器的密封件。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有深水高壓管道連接中，廣泛使用透鏡墊密封結(jié)構(gòu)完成轂座與轂座之間的密封連接。透鏡墊的結(jié)構(gòu)如圖1所示，透鏡墊9為一環(huán)形墊體，其密封面91為球面，密封面與管道的錐形密封面90相接觸，在無(wú)壓力狀態(tài)下兩個(gè)密封面接觸的部分為一環(huán)線(xiàn)。在預(yù)緊力作用下，透鏡墊在上述接觸處產(chǎn)生塑性變形，環(huán)線(xiàn)接觸變成環(huán)面接觸，密封性能較好。由于接觸面是由球面和斜面自然形成，墊片易對(duì)中。
[0003]然而，當(dāng)介質(zhì)溫度劇變時(shí)，特別是在溫度降低的情況下，透鏡密封的軸向補(bǔ)償能力較差，易發(fā)生泄漏；由于密封件與轂座的接觸面要求光潔度高，但是管端的硬度接近密封件的硬度，管道密封面易損壞，如出現(xiàn)凸起、凹陷、壓痕和拉毛等缺陷等造成泄漏；當(dāng)轂座安裝后存在較大的附加彎矩時(shí)，密封件受壓一側(cè)的壓力增大，另一側(cè)減小，當(dāng)較小一側(cè)密封壓力小于允許的比壓后，即發(fā)生泄漏，而深海石油管道泄漏將釀成極為嚴(yán)重的海域污染事件。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的，即是提供一種深水管道連接器密封件，以克服被【背景技術(shù)】中所述的缺陷。
[0005]上述目的，可采用下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種深水管道連接器密封件，包括透鏡墊，在透鏡墊的軸向兩側(cè)分別開(kāi)設(shè)有凹設(shè)于該透鏡墊的密封面的環(huán)形凹槽，各所述環(huán)形凹槽與該透鏡墊同軸，且各所述環(huán)形凹槽中嵌設(shè)有密封圈。
[0007]如上所述的密封件，所述透鏡墊在軸向兩側(cè)具有無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)，各所述環(huán)形凹槽分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)側(cè)的無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)的徑向外側(cè)。
[0008]如上所述的密封件，所述透鏡墊在臨近所述環(huán)形凹槽的徑向內(nèi)側(cè)沿軸向開(kāi)設(shè)有貫通的密封測(cè)試流道。
[0009]亦或是，所述透鏡墊在所述無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)和所述環(huán)形凹槽之間沿軸向開(kāi)設(shè)有貫通的密封測(cè)試流道。
[0010]如上所述的密封件，所述密封件還在所述透鏡墊軸向兩側(cè)的密封面上分別開(kāi)設(shè)有環(huán)形測(cè)試槽，各所述測(cè)試槽與所述透鏡墊同軸，且與所述密封測(cè)試流道連通。
[0011]如上所述的密封件，所述透鏡墊為金屬材質(zhì)，所述密封圈為橡膠材質(zhì)。
[0012]借由以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)在于:
[0013]1.本實(shí)用新型通過(guò)透鏡墊和設(shè)于其上的密封圈的雙重密封結(jié)構(gòu)，利用兩種密封各自的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了各自的不足，使本實(shí)用新型適應(yīng)大范圍溫度變化的工作環(huán)境；作為在深水高壓、腐蝕條件下安裝的大直徑的密封件，該雙重密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案具有良好的對(duì)中性，具備一定的溫度補(bǔ)償能力，并無(wú)需使轂座法蘭連接時(shí)提供過(guò)高的軸向預(yù)緊力。[0014]2.因?yàn)樵诠苈氛］斢瓦^(guò)程中，透鏡墊在無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)的徑向內(nèi)側(cè)產(chǎn)生密封，所以在未出現(xiàn)透鏡墊軸向補(bǔ)償不足的情況時(shí)，本實(shí)用新型的密封圈都不參與工作，如此便提高了密封圈的使用壽命。
[0015]3.由于現(xiàn)有連接器在深水無(wú)潛條件下作業(yè)，安裝之后的密封性是否完好和金屬密封是否永久性失效無(wú)法做出判斷，而本實(shí)用新型還設(shè)置有密封測(cè)試流道，并通過(guò)巧妙運(yùn)動(dòng)雙重密封之間的間隙，可以在水下完成密封件的密封測(cè)試，使無(wú)潛條件下對(duì)密封件的密封性測(cè)試成為可能。
[0016]4.因?yàn)楸緦?shí)用新型的密封件的密封面與轂座的密封面之間間隙較小，所以本實(shí)用新型還在透鏡墊的密封面上凹設(shè)有連通密封測(cè)試流道的環(huán)形測(cè)試槽，該槽為密封測(cè)試時(shí)注入的測(cè)試液體提供額外的密封空間，以使注入的測(cè)試油量可以足夠測(cè)壓使用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]為令本實(shí)用新型的目的、技術(shù)手段及技術(shù)效果有更完整及清楚的揭露，以下進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，并請(qǐng)一并參閱附圖及部件標(biāo)號(hào)。
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的透鏡墊坐設(shè)于一側(cè)轂座上的剖視圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的密封件的剖視圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型的密封件與轂座配合的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]首先需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型中，所有引用的術(shù)語(yǔ)“無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)”均指的是:在無(wú)軸向壓力的情況下，當(dāng)本實(shí)用新型的密封件與轂座相接觸時(shí)，密封件的透鏡密封球面與轂座密封斜面的接觸線(xiàn)，如圖1中標(biāo)號(hào)92所示；又因?yàn)樵摻佑|線(xiàn)92是一條環(huán)線(xiàn)，所以定義該接觸線(xiàn)為“無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)”。
[0022]請(qǐng)參閱圖2所示，本實(shí)用新型提供一種深水管道連接器密封件100，包括透鏡墊1，在透鏡墊I的軸向兩側(cè)分別開(kāi)設(shè)有凹設(shè)于該透鏡墊I的密封面10的環(huán)形凹槽11，各所述環(huán)形凹槽11與該透鏡墊I同軸，且各所述環(huán)形凹槽11中嵌設(shè)有密封圈12。
[0023]本實(shí)用新型密封件的上述無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)，是在密封件與轂座接觸時(shí)才產(chǎn)生的接觸線(xiàn)，對(duì)于不同密封斜面角度的轂座，同一個(gè)密封件的無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)可能不同。所以，當(dāng)本實(shí)用新型可以確定對(duì)應(yīng)配合的轂座斜面的大致角度范圍時(shí)，便可知無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)在密封面上的大致位置范圍，在此情況下，請(qǐng)參閱圖3:
[0024]所述透鏡墊I在軸向兩側(cè)具有無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)13，各所述環(huán)形凹槽11分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)側(cè)的無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)13的徑向外側(cè)，如圖3的局部放大圖所示。
[0025]在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述透鏡墊I在所述無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)13和所述環(huán)形凹槽11之間沿軸向開(kāi)設(shè)有貫通的密封測(cè)試流道14，如圖3的局部放大圖所示。
[0026]而當(dāng)本實(shí)用新型不能確定對(duì)應(yīng)配合的轂座斜面的大致角度范圍時(shí)，也可不定義該無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)，即如圖2所示:
[0027]在本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施例中，貫通的密封測(cè)試流道14沿密封件軸向開(kāi)設(shè)在臨近所述環(huán)形凹槽11的徑向內(nèi)側(cè)，如圖2的局部放大圖所示。
[0028]在如上的兩個(gè)具體實(shí)施例中，較佳地，所述密封件100還在所述透鏡墊I軸向兩側(cè)的密封面10上分別開(kāi)設(shè)有環(huán)形測(cè)試槽15，各所述測(cè)試槽15與所述透鏡墊I同軸，且與所述密封測(cè)試流道14連通，如圖2和圖3中的局部放大圖所示。
[0029]較佳地，所述透鏡墊為金屬材質(zhì)，所述密封圈為橡膠材質(zhì)。
[0030]以上實(shí)施例所構(gòu)成的本實(shí)用新型，其安裝過(guò)程參考圖3詳述如下:
[0031](I)首先將密封圈12安裝在環(huán)形凹槽11中，將密封件100置于下端轂座300的密封面30上，或者利用轂座自帶的固定裝置固定在上端轂座200上。
[0032](2)在連接器安裝工具的作用下，上端轂座200下移，使密封件100分別與上下兩端的轂座200、300接觸(密封件100軸向兩側(cè)的球形密封面10分別與上轂座200的斜面密封面20及下轂座300的斜面密封面30接觸)，此時(shí)密封件100已就位。
[0033](3)連接器的鎖緊機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作，推動(dòng)上端轂座200繼續(xù)下移，并對(duì)密封件100產(chǎn)生軸向壓緊，密封件100 (包括密封圈12)產(chǎn)生微小變形，無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)13擠壓變形成為環(huán)帶密封，密封圈形成二級(jí)密封。
[0034](4)鎖緊機(jī)構(gòu)完全鎖緊后，開(kāi)始進(jìn)行密封測(cè)試，密封測(cè)試液體通過(guò)上轂座200的測(cè)試油注入流道21注入到密封測(cè)試流道14中以充滿(mǎn)上下兩個(gè)環(huán)形測(cè)試槽15。
[0035](5)測(cè)試液體達(dá)到一定的壓力后，保壓一定時(shí)間，檢查是否有高于可接受水平的壓降，如果壓降在允許范圍內(nèi)，說(shuō)明密封成功。檢查通過(guò)后，密封安裝完成，撤離安裝工具。
[0036]以上實(shí)施例所構(gòu)成的本實(shí)用新型，其工作原理如下:
[0037]在深海管道連接器工作過(guò)程中，本實(shí)用新型的密封件始終處于工作狀態(tài)，在正常情況下，透鏡墊的金屬密封面與轂座的金屬密封面緊壓，形成的環(huán)帶密封起主要密封作用，而當(dāng)介質(zhì)溫度劇變時(shí)，特別是在溫度降低的情況下，由熱脹冷縮原理，密封件會(huì)產(chǎn)生收縮，如果收縮量使得透鏡墊的密封面與轂座密封面脫離，這時(shí)密封圈的第二級(jí)密封就會(huì)起到密封補(bǔ)償?shù)淖饔?。密封圈能夠補(bǔ)償?shù)脑蛟谟?，在預(yù)緊階段密封圈的壓緊變形量足夠大(尤其對(duì)于橡膠材質(zhì))，而此變形量遠(yuǎn)大于熱脹冷縮產(chǎn)生的變形量，所以在金屬透鏡墊收縮的過(guò)程中，密封圈依然能夠保持與轂座的緊配合。
[0038]密封測(cè)試原理:
[0039]當(dāng)測(cè)試油通過(guò)注入流道21注入到密封測(cè)試流道14中時(shí)，首先會(huì)填充環(huán)形測(cè)試槽15以及與環(huán)形測(cè)試槽15連通的位于密封圈12與無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)13之間的密封測(cè)試空間a，如圖3中的局部放大圖所示，而密封測(cè)試空間同時(shí)被密封圈、無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)所密封。一旦密封圈和無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)的任一方產(chǎn)生泄漏，測(cè)試油的壓力就會(huì)明顯下降，而壓降將明顯高于測(cè)試前預(yù)定的壓降允許值，此時(shí)應(yīng)對(duì)連接器和密封件采取措施。
[0040]本實(shí)用新型針對(duì)使用于深水管道的透鏡密封件進(jìn)行了自主改進(jìn)設(shè)計(jì)，而得出一種金屬與非金屬結(jié)合的雙重密封結(jié)構(gòu)，其具有更適宜在深水高壓、腐蝕條件下應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型密封件的另一個(gè)特點(diǎn)是考慮了密封測(cè)試需要，通過(guò)設(shè)置環(huán)形測(cè)試槽、密封測(cè)試空間和密封測(cè)試通道，使密封件能夠?qū)崿F(xiàn)密封測(cè)試的功能。
[0041]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種深水管道連接器密封件，其特征在于，包括透鏡墊，在透鏡墊的軸向兩側(cè)分別開(kāi)設(shè)有凹設(shè)于該透鏡墊的密封面的環(huán)形凹槽，各所述環(huán)形凹槽與該透鏡墊同軸，且各所述環(huán)形凹槽中嵌設(shè)有密封圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述透鏡墊在軸向兩側(cè)具有無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)，各所述環(huán)形凹槽分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)側(cè)的無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)的徑向外側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述透鏡墊在臨近所述環(huán)形凹槽的徑向內(nèi)側(cè)沿軸向開(kāi)設(shè)有貫通的密封測(cè)試流道。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封件，其特征在于，所述透鏡墊在所述無(wú)壓接觸環(huán)線(xiàn)和所述環(huán)形凹槽之間沿軸向開(kāi)設(shè)有貫通的密封測(cè)試流道。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的密封件，其特征在于，所述密封件還在所述透鏡墊軸向兩側(cè)的密封面上分別開(kāi)設(shè)有環(huán)形測(cè)試槽，各所述測(cè)試槽與所述透鏡墊同軸，且與所述密封測(cè)試流道連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的密封件，其特征在于，所述透鏡墊為金屬材質(zhì)，所述密封圈為橡膠材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】F16L23/16GK203743678SQ201320620660
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】羅曉蘭, 段夢(mèng)蘭, 趙宏林, 彭飛, 張康, 羅俊, 劉亞磊, 劉彥君, 趙三軍, 林建國(guó), 王金龍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)