[發明專利]具有抵抗壓力變化的互鎖內直徑密封元件的密封系統

有效

• 申請號: 201580081027.0
• 申請日: 2015-04-23
• 公開（公告）號: CN107810353B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 尼古拉斯·班德;帕特里克·羅伯遜;大衛·維特金德;斯科特·T·坦納
• 申請（專利權）人: 卡羅克管道技術公司
• 主分類號: F16J15/02
• 分類號: F16J15/02;F16L23/02;F16L23/18
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陸文超;肖冰濱

用于高壓應用的墊片密封件包括具有內直徑密封元件的保持元件，該內直徑密封元件與保持元件互鎖以在保持元件和密封元件之間提供對沿軸向和徑向兩個方向的運動的抵抗。可以使用金屬芯保持元件來實現高壓密封，電絕緣材料被粘合至金屬芯保持元件的任一側或兩側上。通過內直徑介電密封元件，例如聚四氟乙烯(PTFE)內直徑密封環來實現密封。流體流線中的接頭的法蘭可以通過使用螺栓連接在一起，在它們之間插入有墊片密封件。在壓力變化的情況下，通過將密封件固定至保持元件的雙重鎖定構件，內直徑密封件產生抵抗以免被拉入流線中并且抵抗相對于保持元件的軸向運動。

技術領域

本公開一般涉及隔離墊片，其適用于被插入并壓縮在流線中的接合管件之間，其可操作用于流體流過其中而不泄漏。本公開的密封裝置特別適用于通過與保持元件互鎖的內直徑密封元件抵抗流線中的壓力變化。

背景技術

使用墊片裝置的密封系統是公知的，并且已經被用于各種應用中以防止流體在接合件之間泄漏。例如，密封裝置被插入并壓縮在流線的法蘭式端部連接之間。在一些情況下，在線過程控制設備將被安裝在流線的各個點處，并且可以與流線的法蘭式端部連接相關聯。在線過程控制設備可以包括諸如閥、泵、流量計、溫度控制器、壓力控制器等的裝置。此外，管段的端部設置有法蘭，使得這些管段可以被端對端地連接以形成流線。已知的是，在接合段的接合面處提供墊片裝置來防止接頭處的流體泄漏。

無論接頭的性質如何，也就是說，無論其是在管道的接合段之間或為了某種其他目的(例如用于連接在線過程控制設備的接頭)，都需要基于與具體接頭和通過接頭傳送的具體介質相關聯的各種因素來選擇墊片裝置和密封系統。這些因素包括流經管線的介質的腐蝕性以及該流動介質的物理特性。這樣的物理特性包括介質的壓力、溫度和速度，以及介質的壓力(包括由于破裂導致的劇烈壓力變化)、溫度、速度的預期的變化。此外，在許多情況下，還需要不僅為接頭提供可靠的密封，而且還需要將接頭的一側與另一側電隔離。

發明內容

本申請的技術認識到，可以容納高壓并提供可承受顯著壓力變化的內直徑密封元件的密封系統將是高效流線密封領域的顯著改進。本文公開的實施例提供了用于高壓應用的密封系統。該密封系統包括具有內直徑的帶有一個或多個內直徑密封元件的一個或多個保持元件。內直徑密封元件與保持元件的內直徑部分互鎖，以提供對保持元件和密封元件之間的軸向和徑向兩個方向上的運動的抵抗。保持元件抵抗外徑向方向和內徑向方向兩個方向上的運動。在該技術的一個方面，通過使用金屬芯保持元件來實現高壓密封，電隔離材料可以被粘合至該金屬芯保持元件的任一側或兩側上。通過內直徑介電密封元件(例如聚四氟乙烯(PTFE)內直徑密封環)來實現密封。內直徑密封環可以是平坦的或有輪廓的表面，例如凸輪輪廓(kammprofile)。接頭的法蘭可以用螺栓連接在一起，在它們之前插入有密封件。在壓力變化的情況下，通過將內直徑密封元件固定至保持元件的鎖定構件，內直徑密封件產生抵抗，以免被拉入流線中，并且抵抗相對于保持元件的軸向運動。在另外的方面，該技術可以具有其他構造，包括保持元件中的一個或多個備用密封件、內直徑密封件中的一個或多個備用密封件、以及內直徑密封件或保持元件內的一個或多個壓縮限制器。

在一個方面，本申請的技術提供了一種用于流線中的接合件之間的墊片密封裝置，其可操作地用于流體通過其中。該墊片密封件包括：(A)保持環，其具有相對側表面和形成在其中的內直徑開口，該保持環包括：(i)在內直徑開口上形成周向凹槽的軸向鎖定特征，和(ii)形成圍繞內直徑開口的周向邊緣的徑向鎖定特征；和(B)具有內密封表面、外密封表面和鎖定部的內直徑密封元件，該鎖定部包括：(i)與軸向鎖定特征配合地嚙合的軸向鎖定突起，和(ii)與徑向鎖定特征配合地嚙合的鉤，其中軸向鎖定突起與軸向鎖定特征以及鉤與徑向鎖定特征的配合地嚙合基本上防止了保持環和內直徑密封元件之間的相對軸向和徑向運動。軸向和徑向鎖定特征和構件互鎖，以基本上防止保持環和內直徑密封元件之間的軸向和徑向運動。保持環可以具有金屬芯和設置在相對側表面中的至少一個上的介電材料層，或者可以由聚酰亞胺材料(僅提供兩個示例)形成。保持環還可以包括形成在每個相對側表面上的凹槽和設置在每個凹槽中的二次密封元件。