具有抵抗压力变化的互锁内直径密封元件的密封系统技术方案

用于高压应用的垫片密封件包括具有内直径密封元件的保持元件，该内直径密封元件与保持元件互锁以在保持元件和密封元件之间提供对沿轴向和径向两个方向的运动的抵抗。可以使用金属芯保持元件来实现高压密封，电绝缘材料被粘合至金属芯保持元件的任一侧或两侧上。通过内直径介电密封元件，例如聚四氟乙烯(PTFE)内直径密封环来实现密封。流体流线中的接头的法兰可以通过使用螺栓连接在一起，在它们之间插入有垫片密封件。在压力变化的情况下，通过将密封件固定至保持元件的双重锁定构件，内直径密封件产生抵抗以免被拉入流线中并且抵抗相对于保持元件的轴向运动。

Sealing system of interlocked internal diameter sealing element with resistance to pressure change

The gasket seals used for high pressure applications include retaining elements with inner diameter sealing elements, which are interlocked with retaining elements to provide resistance to movement in two directions along axial and radial directions between retaining elements and sealing elements. The metal core holding element can be used to seal the high pressure, and the electrical insulation material is glued to the other side or both sides of the metal core retaining element. An internal diameter dielectric sealing element, such as a PTFE inner diameter seal ring, is used to seal the seal. The flange of the joint in the fluid streamline can be connected by bolts and inserted between them with a gasket seal. Under pressure change, by fixing the seal to the double locking component of the retaining element, the inner diameter seal is resisted, so as not to be dragged into the streamline, and resist the axial movement relative to the retaining element.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有抵抗压力变化的互锁内直径密封元件的密封系统
本公开一般涉及隔离垫片，其适用于被插入并压缩在流线中的接合管件之间，其可操作用于流体流过其中而不泄漏。本公开的密封装置特别适用于通过与保持元件互锁的内直径密封元件抵抗流线中的压力变化。
技术介绍
使用垫片装置的密封系统是公知的，并且已经被用于各种应用中以防止流体在接合件之间泄漏。例如，密封装置被插入并压缩在流线的法兰式端部连接之间。在一些情况下，在线过程控制设备将被安装在流线的各个点处，并且可以与流线的法兰式端部连接相关联。在线过程控制设备可以包括诸如阀、泵、流量计、温度控制器、压力控制器等的装置。此外，管段的端部设置有法兰，使得这些管段可以被端对端地连接以形成流线。已知的是，在接合段的接合面处提供垫片装置来防止接头处的流体泄漏。无论接头的性质如何，也就是说，无论其是在管道的接合段之间或为了某种其他目的(例如用于连接在线过程控制设备的接头)，都需要基于与具体接头和通过接头传送的具体介质相关联的各种因素来选择垫片装置和密封系统。这些因素包括流经管线的介质的腐蚀性以及该流动介质的物理特性。这样的物理特性包括介质的压力、温度和速度，以及介质的压力(包括由于破裂导致的剧烈压力变化)、温度、速度的预期的变化。此外，在许多情况下，还需要不仅为接头提供可靠的密封，而且还需要将接头的一侧与另一侧电隔离。
技术实现思路
本申请的技术认识到，可以容纳高压并提供可承受显著压力变化的内直径密封元件的密封系统将是高效流线密封领域的显著改进。本文公开的实施例提供了用于高压应用的密封系统。该密封系统包括具有内直径的带有一个或多个内直径密封元件的一个或多个保持元件。内直径密封元件与保持元件的内直径部分互锁，以提供对保持元件和密封元件之间的轴向和径向两个方向上的运动的抵抗。保持元件抵抗外径向方向和内径向方向两个方向上的运动。在该技术的一个方面，通过使用金属芯保持元件来实现高压密封，电隔离材料可以被粘合至该金属芯保持元件的任一侧或两侧上。通过内直径介电密封元件(例如聚四氟乙烯(PTFE)内直径密封环)来实现密封。内直径密封环可以是平坦的或有轮廓的表面，例如凸轮轮廓(kammprofile)。接头的法兰可以用螺栓连接在一起，在它们之前插入有密封件。在压力变化的情况下，通过将内直径密封元件固定至保持元件的锁定构件，内直径密封件产生抵抗，以免被拉入流线中，并且抵抗相对于保持元件的轴向运动。在另外的方面，该技术可以具有其他构造，包括保持元件中的一个或多个备用密封件、内直径密封件中的一个或多个备用密封件、以及内直径密封件或保持元件内的一个或多个压缩限制器。在一个方面，本申请的技术提供了一种用于流线中的接合件之间的垫片密封装置，其可操作地用于流体通过其中。该垫片密封件包括：(A)保持环，其具有相对侧表面和形成在其中的内直径开口，该保持环包括：(i)在内直径开口上形成周向凹槽的轴向锁定特征，和(ii)形成围绕内直径开口的周向边缘的径向锁定特征；和(B)具有内密封表面、外密封表面和锁定部的内直径密封元件，该锁定部包括：(i)与轴向锁定特征配合地啮合的轴向锁定突起，和(ii)与径向锁定特征配合地啮合的钩，其中轴向锁定突起与轴向锁定特征以及钩与径向锁定特征的配合地啮合基本上防止了保持环和内直径密封元件之间的相对轴向和径向运动。轴向和径向锁定特征和构件互锁，以基本上防止保持环和内直径密封元件之间的轴向和径向运动。保持环可以具有金属芯和设置在相对侧表面中的至少一个上的介电材料层，或者可以由聚酰亚胺材料(仅提供两个示例)形成。保持环还可以包括形成在每个相对侧表面上的凹槽和设置在每个凹槽中的二次密封元件。在一个实施例中，径向锁定特征包括径向延伸的法兰表面和在保持环中形成凹部的突起，并且在内直径密封元件上的径向锁定构件包括互补的法兰表面和形成凹部的突起，以允许保持环和锁定构件互锁。在一个实施例中，轴向锁定特征包括形成在保持环中的凹部，并且轴向锁定构件包括延伸到凹部中的互补的楔形或锥形突起。例如，内密封表面可以具有V形的压力激活表面。在另一方面中，本公开提供了一种用于流线中的接合件之间的垫片密封装置，该流线可操作地用于流体通过其中。该垫片密封件包括：(A)保持环，其包括具有芯内表面、第一侧表面、和与第一侧表面相对的第二侧表面的芯材料、涂覆第一侧表面的第一表面材料层和涂覆第二侧表面的第二表面材料层，其中：(i)芯材料包括在第一侧表面中的凹部，其中该凹部形成内直径周向边缘，(ii)第一表面材料层包括在第一材料内表面中的周向凹槽，其中第一材料内表面位于芯内表面的径向外侧，以及(iii)第二表面材料层包括与芯内表面基本上对准的第二材料内表面；和(B)密封元件，其具有内密封表面、外密封表面、钩、和轴向锁定突起，其中：(i)钩包括腿部和唇部，该腿部和唇部形成具有外密封表面的凹部，使得凹部配合地啮合该边缘，以防止保持环和密封元件之间的相对径向运动；以及(ii)轴向锁定突起从钩的腿部延伸并且配合地啮合周向凹槽，以防止保持环和密封元件之间的相对轴向运动。在又一方面中，本公开提供了一种隔离系统，该隔离系统在可操作用于流体通过其中的流线中提供了接合法兰件之间的接合面，每个接合法兰件具有内表面和外表面，包括：垫片密封件，其包括：(A)保持环，其具有相对侧表面和形成在其中的内直径开口，该保持环具有：(i)包括具有在内直径开口上形成的矩形凹槽的轴向锁定特征，和(ii)包括在内直径开口上形成的矩形凹部和边缘的径向锁定特征；和(B)具有内密封表面和外密封表面的密封元件，该外密封表面包括：(i)与矩形凹槽啮合的轴向锁定突起，和(ii)与矩形凹部和边缘啮合的径向锁定构件，其中轴向锁定特征和径向锁定特征和构件配合地啮合以基本上防止保持环和密封元件之间的相对轴向和径向运动；容纳在形成于每个接合法兰件中的对准孔中的至少一个绝缘套管，该套管的长度基本上等于其间插入垫片密封件的接合法兰件的外表面之间的距离；具有相对端部的至少一个细长金属紧固件，该紧固件容纳在绝缘套管中，用于将接合法兰件彼此连接，该垫片密封件被插入接合法兰件之间；和至少一个绝缘垫圈，其容纳在至少一个细长金属紧固件上，邻接法兰件外表面中的至少一个的。该金属紧固件还可以包括配有螺纹以将螺母接纳在所述相对端部中的至少一个上的金属轴。该保持环还可以包括形成在每个相对侧表面上的凹槽和设置在每个凹槽中的二次密封元件。在一个实施例中，径向锁定特征包括形成在保持环中的楔形凹部，并且径向锁定构件包括延伸到楔形凹部中的互补的楔形突起。在一个实施例中，轴向锁定特征包括形成在保持环中的半圆形凹部，并且轴向锁定构件包括延伸到该半圆形凹部中的互补的半圆形突起。本公开的这些和其他优点和新颖特征将部分地在以下描述中阐述，以下描述公开了包括当前优选的实施例在内的各种实施例。附图说明图1是部分剖视的侧视图，其示出了根据本公开的第一示例性实施例的隔离垫片和密封系统；图2是部分剖视的放大侧视图，其示出了用于各种示例性实施例的代表性螺母和螺栓组，其与各种绝缘部件一起被使用以用于电隔离法兰接头；图3是一半法兰接头的侧视截面图，其示出了根据示例性实施例的垫片；图4是用于示例性实施例的垫片的内直径密封构件的横截面视图；图5是示例性实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于流线中的接合件之间的密封装置，所述流线可操作用于将流体容纳于其中，包括：(A)保持环，其具有相对侧表面和形成在其中的内直径开口，所述保持环包括：(i)轴向锁定特征，其在所述内直径开口上形成周向凹槽，和(ii)径向锁定特征，其围绕所述内直径开口形成周向边缘；和(B)具有内密封表面、外密封表面和锁定部的内直径密封元件，所述锁定部包括：(i)与所述轴向锁定特征配合地啮合的轴向锁定突起，和(ii)与所述径向锁定特征配合地啮合的钩，其中所述轴向锁定突起与所述轴向锁定特征以及所述钩与所述径向锁定特征的配合地啮合基本上防止了所述保持环和所述内直径密封元件之间的相对轴向和径向运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于流线中的接合件之间的密封装置，所述流线可操作用于将流体容纳于其中，包括：(A)保持环，其具有相对侧表面和形成在其中的内直径开口，所述保持环包括：(i)轴向锁定特征，其在所述内直径开口上形成周向凹槽，和(ii)径向锁定特征，其围绕所述内直径开口形成周向边缘；和(B)具有内密封表面、外密封表面和锁定部的内直径密封元件，所述锁定部包括：(i)与所述轴向锁定特征配合地啮合的轴向锁定突起，和(ii)与所述径向锁定特征配合地啮合的钩，其中所述轴向锁定突起与所述轴向锁定特征以及所述钩与所述径向锁定特征的配合地啮合基本上防止了所述保持环和所述内直径密封元件之间的相对轴向和径向运动。2.根据权利要求1所述的垫片密封装置，其中所述内直径密封元件具有第一高度，并且所述保持环具有小于所述第一高度的第二高度，以允许所述内直径密封件的压缩。3.根据权利要求1所述的垫片密封装置，其中所述保持环包括具有相对侧表面的金属芯和设置在所述相对侧表面中的至少一个上的介电材料层。4.根据权利要求3所述的垫片密封装置，其中所述介电材料层被设置在金属芯材料的两个相反侧表面上。5.根据权利要求1所述的垫片密封装置，其中所述保持环包括金属芯和设置在每个所述相对侧表面上的表面材料层，其中所述表面材料层形成二次密封。6.根据权利要求1所述的垫片密封装置，其中所述保持环由聚酰亚胺材料形成。7.根据权利要求1所述的垫片密封装置，其中所述保持环还包括形成在每个所述相对侧表面上的凹槽和设置在每个所述凹槽中的二次密封元件。8.根据权利要求3所述的垫片密封装置，其中所述轴向锁定特征的所述周向凹槽是仅形成在所述金属芯的一侧上的所述介电材料层中的矩形凹槽，并且其中所述轴向锁定突起包括延伸到所述矩形凹槽中的楔形突起。9.根据权利要求1所述的垫片密封装置，其中所述钩包括腿部和唇部，使得在所述腿部和所述唇部之间形成凹部，并且所述凹部的尺寸设计成与所述周向边缘配合地啮合。10.根据权利要求1所述的垫片密封装置，其中所述内密封表面包括被压力激活的向内会聚的表面。11.一种用于在相对的法兰表面之间的接头处使用的垫片装配，包括：(A)保持环，其包括具有芯内表面、第一侧表面、和与所述第一侧表面相对的第二侧表面的芯材料、涂覆所述第一侧表面的第一表面材料层和涂覆所述第二侧表面的第二表面材料层，其中：(i)所述芯材料包括在所述第一侧表面中的凹部，其中所述凹部形成内直径周向边缘，(ii)所述第一表面材料层包括在所述第一材料内表面中的周向凹槽，其中所述第一材料内表面位于所述芯内表面的径向外侧，以及(iii)所述第二表面材料层包括与所述芯内表面基本上对准的第二材料内表面；和(B)密封元件，其具有内密封表面、外密...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·班德，帕特里克·罗伯逊，大卫·维特金德，斯科特·T·坦纳，
申请(专利权)人：卡罗克管道技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US