專利名稱：密封組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型密封組件。
天然氣通常通過大直徑(例如24英寸)的鋼管道橫穿陸地進(jìn)行大量地輸送。在主要輸送管道上的某些點(diǎn)處引入分接頭或三通接頭是很常見的。目前，三通接頭被焊接在管道中，但必須首先去除一部分管道。當(dāng)管道中載運(yùn)有氣體時(shí)，執(zhí)行這一過程不但危險(xiǎn)而且成本很高，其中包括安裝一個(gè)輔助“環(huán)路”，以便在安裝該接頭的同時(shí)使氣體通過它走旁路。
現(xiàn)在我們已發(fā)現(xiàn)一種新型的密封件，該密封件能夠作為在主輸送管道和焊接的支管接頭之間提供密封的主密封元件。該密封件必須能夠承受包括反向壓力在內(nèi)的工作和測試壓力，并且必須能適應(yīng)支管接頭相對于主管道的偏心。
共同未決的英國專利申請No.9917 360.1描述一種將一個(gè)支管組件固定在管道上的新方法。這種方法需要一種專用密封件，該密封件不但適于在很高的壓力下工作，而且能夠配合設(shè)置在非平面的或弧形的表面上。
英國專利申請No.1214986描述一種密封裝置，該裝置與一對可彼此相對地成角度運(yùn)動的管道一起使用。一般而言，該密封裝置包括一個(gè)環(huán)形主體部分和一對隔開的舌形部分，該舌形部分設(shè)置向內(nèi)傾斜的耳狀件。然而，其中的密封件被設(shè)計(jì)用于與“平行”的管道凸緣接頭連接。對于在分支管道中形成不透流體密封的問題而言，該密封件沒有提供解決方法。
由此，在壓力系統(tǒng)中采用“U”形環(huán)密封件是公知的，其中壓力作用在該U形環(huán)的側(cè)壁上。然而，我們現(xiàn)在已驚奇地發(fā)現(xiàn)一種新型的密封組件，該組件足夠柔軟，從而適于與平行的、平的、弧形的或凸形的表面相配合。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，我們提供一種適用于加壓系統(tǒng)的密封組件，其包括一個(gè)密封環(huán)，該環(huán)設(shè)置至少一對沿徑向置于該環(huán)的第一圓周表面上的主密封唇，而該密封環(huán)的第二徑向表面上設(shè)置用于分散加壓流體的裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于分散加壓流體的裝置包括用于沿一個(gè)圓周方向和一個(gè)徑向分散壓力的裝置。
本發(fā)明的密封件的有利之處在于，它特別適用于多種壓力系統(tǒng)，這是由于壓力作用在唇壁以及密封件的唇連接部分上，以便增強(qiáng)所產(chǎn)生的加壓流體的密封。在下文中，該密封件將被描述為一個(gè)徑向U形環(huán)密封件。
在傳統(tǒng)的陸基管道中，密封件內(nèi)表面承受的壓力大于外表面承受的壓力，兩者之間存在一個(gè)壓差。因此，在這種實(shí)施例中，密封件的第一圓周表面是內(nèi)表面而第二圓周表面是外表面。
在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，該密封件的布置可以使作用在密封件上的外部壓力大于內(nèi)部壓力。這種密封件的有利之處在于，例如它可以適用于海底管道。
在本發(fā)明的一個(gè)用于海底管道的替代實(shí)施例中，可能需設(shè)置用于防止水進(jìn)入的密封裝置，其中水的壓力(有時(shí))可能大于管道流體的壓力。在這種情況下，一對主密封唇可以沿徑向布置在環(huán)的外圓周表面上，在此同時(shí)用于分散加壓流體的裝置設(shè)置在環(huán)的內(nèi)徑向表面上。
該分散裝置可以包括一個(gè)迷宮密封件，該迷宮密封件可置于密封件的徑向表面上。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，徑向U形環(huán)密封件的兩個(gè)徑向表面上都設(shè)置一個(gè)加壓流體分散件，在這種情況下，迷宮密封件可以相同或不同。
公知的迷宮密封件可以減小穿過密封件徑向?qū)挾鹊膲毫?。因此，所用的迷宮密封件可以包括一個(gè)孔洞陣列?；蛘?，該迷宮密封件可以只是部分貫穿，以致于該密封件包括數(shù)個(gè)中空部或孔。該孔洞或者孔(一同被稱為“隔板”)可以不規(guī)則地排列，或者排列成規(guī)則的圖案。當(dāng)使用規(guī)則圖案時(shí)，優(yōu)選采用“磚砌體”圖案，即是說，隔板被相互錯開。在密封件表面的相對側(cè)面上，隔板可以沿圓周相互錯開，例如，錯開的幅度可以等于隔板間距的一半。作為替代，隔板也可以無需錯開。無論迷宮密封件與徑向U形環(huán)密封件分開還是與徑向U形環(huán)密封件粘結(jié)都不脫離本發(fā)明的范圍，但是優(yōu)選該迷宮密封件為徑向U形環(huán)密封件的一個(gè)整體部分。當(dāng)孔洞或孔呈規(guī)則圖案時(shí)，它們可以包括兩個(gè)或三個(gè)圓周排。優(yōu)選采用兩個(gè)圓周排。
迷宮密封件的厚度可以變化，但優(yōu)選介于1至5mm之間，介于1.0至2.5mm之間更好?？锥椿蚩椎某叽缫部梢愿鶕?jù)尤其是密封件所承受的壓力、密封件所包括的材料等而不同。然而，該孔洞或孔的深度優(yōu)選介于0.5至2.0mm之間，介于1.0至1.5mm之間更好。為便于加工，優(yōu)選該孔洞或孔具有大體相同的尺寸和形狀并且可以大體呈矩形，該矩形的徑向?qū)挾葹?至10mm，圓周長度為15至20mm，優(yōu)選為8×16mm。因此，當(dāng)采用矩形孔洞/孔時(shí)，優(yōu)選最長邊為圓周邊。
傳統(tǒng)公知的材料都可用來加工本發(fā)明的密封件，優(yōu)選迷宮密封件部分與密封件的U形環(huán)部分包括相同的材料。這些材料包括彈性材料和/或塑料。彈性材料的實(shí)例包括橡膠，例如天然或合成橡膠，但并不局限于此。在這些合成橡膠中，優(yōu)選采用例如腈橡膠，如丙烯腈丁二烯共聚物(NBR)，氫化丙烯腈丁二烯橡膠(HNBR)；氟橡膠(FKM)，如viton；或全氟橡膠(FFKM)，如Kalrez。(Viton和Kalrez可從DuPond Dow彈性體獲得。)塑料材料的實(shí)例包括氟化聚合物，例如PTFE(聚四氟乙烯)。
彈性材料，例如HNBR，可以具有不同的硬度。然而，優(yōu)選肖氏A級硬度介于50至95度的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的密封件所能承受的壓力的設(shè)計(jì)值在測試條件下可以達(dá)到105至110巴，而在傳統(tǒng)工作條件下可達(dá)到20至70巴。另外，本發(fā)明的密封件可以承受高達(dá)350巴的外部壓力，例如從20至350巴，優(yōu)選從70至300巴，從105至180巴更好。
在工作條件下，在密封件的外面部分和管道之間可能存在周向擠出的危險(xiǎn)。因此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，圍繞密封件的外圓周設(shè)置一個(gè)加強(qiáng)件，例如一個(gè)盤簧。優(yōu)選該彈簧為一個(gè)金屬彈簧，例如一個(gè)鋼質(zhì)彈簧。
另外，由于該密封組件在施加于密封件唇部上的工作壓力作用下可能自由地沿徑向繼續(xù)膨脹，所以在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該密封件可設(shè)置一個(gè)保持件。這種保持件最好包括一個(gè)置于密封件非承壓表面上的金屬環(huán)。該保持件可任選地與密封環(huán)成一整體或者也可以分開。
因此，在陸基管道中，該保持件最好位于密封環(huán)的外表面上。然而，在用于與海底管道連接的情況下，該保持件最好位于密封環(huán)的內(nèi)表面上。
在橫跨密封件的壓力差可能會變化的系統(tǒng)中和/或在海底應(yīng)用中，可以使用數(shù)個(gè)本發(fā)明密封環(huán)。例如，最外側(cè)的密封件可以包括一個(gè)帶有面朝外的密封唇的密封件，而最內(nèi)側(cè)的密封件可以包括一個(gè)帶有面朝內(nèi)的密封唇的密封件。在這種系統(tǒng)中，該最內(nèi)側(cè)的和最外側(cè)的密封件可以相互分開，但也可以是或可以不是相互鄰接的。
然而，在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中提供一種密封件，其中該密封件包括共用一個(gè)公共保持件的一個(gè)最內(nèi)側(cè)的密封件和一個(gè)最外側(cè)的密封件。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)特征，我們提供了一種適用于預(yù)定系統(tǒng)中的密封組件，該密封組件包括一對沿徑向布置在該密封環(huán)內(nèi)圓周表面上的主密封唇，該主密封唇與次密封唇通過一個(gè)保持件相連接。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該密封件設(shè)置如上所述的用于分散加壓流體的裝置。如上的密封組件還可以包括一個(gè)單體的公共保持件。
該公共保持件可任選地與環(huán)狀密封件成一整體或者分開。
本發(fā)明密封組件特別適于用作大管道密封件，例如石油、化學(xué)、水或氣領(lǐng)域內(nèi)需要的管道。該密封件能夠密封平行表面；非平行表面，例如相差約5mm；或弧形偏心表面，例如當(dāng)管道側(cè)壁的一部分被切去時(shí)，就會產(chǎn)生這種表面。該密封件特別適合用于下述情況通過連接兩根管而在一個(gè)管道內(nèi)引入例如一個(gè)三通接頭。
因此，該密封組件適用于陸地管道或海底管道中。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)特征，我們提供一種將一個(gè)三通接頭引入一條管道的方法，該其包括在一根管上開一個(gè)孔，并且將一根第二管連接在該孔上，其中本發(fā)明的密封件設(shè)置在這兩根管之間。
我們還提供了一種如上所述的方法，該方法適用于壓力變化的系統(tǒng)中，例如一個(gè)海底系統(tǒng)。這種方法可以包括使用數(shù)個(gè)本發(fā)明的密封件。該方法特別包括使用一個(gè)可能設(shè)置面朝外的密封唇的最外側(cè)的密封件和一個(gè)可能設(shè)置面朝內(nèi)的密封唇的最內(nèi)側(cè)的密封件。在這種系統(tǒng)中，該最內(nèi)側(cè)的和最外側(cè)的密封件可以是分開的，但也可以是或可以不是彼此鄰接的布置。
下面參照附圖僅以舉例的方法描述本發(fā)明，其中


圖1是一個(gè)透視圖，表示傳統(tǒng)使用的U形環(huán)的一個(gè)部段；圖2是一個(gè)透視圖，表示本發(fā)明的一種徑向U形環(huán)密封件的一個(gè)部段；圖3是設(shè)有一個(gè)迷宮密封件的徑向U形環(huán)密封件一個(gè)部段的剖視圖；圖4是本發(fā)明完整密封件的一個(gè)剖視圖；圖5是本發(fā)明完整密封件的一個(gè)平面圖；圖6是用在海底管道中的本發(fā)明的密封件的一個(gè)剖視圖；圖7是一個(gè)采用本發(fā)明的密封件的一個(gè)海底分支管道的剖視圖；和圖8是一個(gè)雙密封組件的剖視圖。
參看圖1，該圖表示一個(gè)傳統(tǒng)的U形環(huán)密封件(它不屬于本發(fā)明)，該密封件(1)包括唇(2和3)和唇連接部分(4)和一個(gè)本體(5)。本體(5)具有外壁(6和7)。只被部分示出的密封件(1)大體呈環(huán)形，而壁(6)位于環(huán)的內(nèi)側(cè)上而壁(7)位于環(huán)的外側(cè)上。
參看圖2，一個(gè)徑向U形環(huán)唇密封件(8)包括唇(9和10)、一個(gè)唇連接部分(11)和一個(gè)本體(12)。本體(12)具有外表面(13和14)。密封件(8)大體呈環(huán)形，以致于唇(9和10)向內(nèi)面朝圓心。
參見圖3至5，一個(gè)唇密封件(8)包括唇(9和10)，該密封件的本體(12)的每個(gè)表面(13和14)上都分別設(shè)置迷宮密封件(15和16)。迷宮密封件(15和16)呈“磚砌體”排列方式。密封件(8)的本體(12)上設(shè)置一個(gè)支撐環(huán)(17)，該支撐環(huán)(17)呈模塑在密封本體(12)內(nèi)的一個(gè)盤簧形式。密封件(8)還在離中心遠(yuǎn)的表面上設(shè)置一個(gè)保持環(huán)(18)。
參見圖6，一個(gè)海底唇密封件(10)包括唇(20和21)，該密封件的本體上設(shè)置如上的迷宮密封件(未示出)。唇(20和21)位于密封件(19)的面朝外的表面(22)上。該主體上設(shè)置一個(gè)支撐環(huán)(23)，并且可任選地設(shè)置一個(gè)保持件(未示出)。
參見圖7，一根海底管道(24)包括一個(gè)主管本體(25)和一根支管(26)。主管(25)上設(shè)置一個(gè)與支管(26)相重合的孔(27)。支管(26)上設(shè)置一個(gè)覆蓋主管(25)的凸緣(28)。凸緣(28)與主管主體(25)之間的間隙(29)用密封件(30)和密封件(31a)堵住。密封件(30)設(shè)置面朝內(nèi)的唇(32)，它的作用是防止源于管道(24)內(nèi)部的泄漏。而密封件(31)設(shè)置面朝外的唇(33)，它的作用是當(dāng)外界壓力大于內(nèi)部壓力時(shí)防止向管道(24)內(nèi)泄漏。
參見圖8，一個(gè)徑向U形環(huán)(34)，該環(huán)(34)適用于壓力變化的系統(tǒng)中。密封件(34)包括一對連接在第一本體部分(37)上的面朝內(nèi)的唇(35和36)。本體(37)上設(shè)置一個(gè)支撐環(huán)(38)和一個(gè)保持環(huán)(39)，并且保持環(huán)(39)與支撐環(huán)(38)相鄰接。保持環(huán)(39)可與支撐環(huán)(38)成一整體，或者可以是例如被固定在支撐環(huán)(38)上，或者可以簡單地夾在相應(yīng)位置處。
保持環(huán)(39)具有一個(gè)緊靠或連接到支撐環(huán)(38)上的第一表面(40)和一個(gè)第二相對表面(41)。第二表面(41)鄰接一個(gè)第二支撐環(huán)(42)，該支撐環(huán)(42)連接在一個(gè)帶有唇(44和45)的第二本體(43)上。
每個(gè)本體(37和43)在各自的徑向表面(50，51，52，53)上都設(shè)置迷宮密封件(46，47，48，49)。
權(quán)利要求
1.一種適用于加壓系統(tǒng)的密封組件，其包括一個(gè)密封環(huán)，該環(huán)設(shè)置至少一對沿徑向置于該環(huán)的第一圓周表面上的主密封唇；而該密封環(huán)的第二徑向表面上設(shè)置用于分散加壓流體的裝置。
2.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，用于分散加壓流體的裝置包括用于沿一個(gè)圓周方向分散壓力的裝置。
3.按權(quán)利要求2的密封組件，其特征在于，用于分散加壓流體的裝置包括用于沿一個(gè)圓周方向和一個(gè)徑向分散壓力的裝置。
4.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，用于分散加壓流體的裝置是一個(gè)置于徑向側(cè)表面上的迷宮密封件。
5.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，密封件的第一圓周表面是內(nèi)表面而第二圓周表面是外表面。
6.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，密封件適用于一個(gè)在密封件上的外部壓力大于內(nèi)部壓力的系統(tǒng)。
7.按權(quán)利要求6的密封組件，其特征在于，主密封唇離開環(huán)的外圓周表面一段距離沿徑向設(shè)置，在此同時(shí)用于分散加壓流體的裝置設(shè)置在環(huán)的內(nèi)徑向表面上。
8.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，徑向U形環(huán)密封件的兩個(gè)外側(cè)表面上都設(shè)置一個(gè)加壓流體分散裝置。
9.按權(quán)利要求7的密封組件，其特征在于，迷宮密封件包括數(shù)個(gè)孔洞。
10.按權(quán)利要求7的密封組件，其特征在于，迷宮密封件包括數(shù)個(gè)孔。
11.按權(quán)利要求9或10的密封組件，其特征在于，孔洞或孔以規(guī)則的圖案排列。
12.按權(quán)利要求11的密封組件，其特征在于，規(guī)則的圖案是一種“磚砌體”圖案。
13.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，用于分散加壓流體的裝置是密封環(huán)徑向表面的一個(gè)整體部分。
14.按權(quán)利要求12的密封組件，其特征在于，孔洞或孔呈一種兩個(gè)或三個(gè)圓周排的規(guī)則圖案形式。
15.按權(quán)利要求14的密封組件，其特征在于，孔洞或孔呈一種兩個(gè)圓周排的規(guī)則圖案形式。
16.按權(quán)利要求9或10的密封組件，其特征在于，孔洞或孔的深度介于0.5至2.0mm之間。
17.按權(quán)利要求9或10的密封組件，其特征在于，孔洞或孔最好具有大體相同的尺寸和形狀。
18.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，組件在傳統(tǒng)工作條件下適于承受20至70巴的壓力。
19.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，密封件設(shè)置一個(gè)保持件。
20.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，保持件位于環(huán)密封件的外表面上。
21.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，保持件位于環(huán)密封件的內(nèi)表面上。
22.按權(quán)利要求21的密封組件，其特征在于，保持件包括一個(gè)圍繞密封件外圓周的加強(qiáng)件。
23.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，優(yōu)選取加強(qiáng)件為一個(gè)盤簧。
24.按權(quán)利要求1的密封組件，其特征在于，密封件上設(shè)置一個(gè)圍繞密封件外圓周的保持環(huán)。
25.一種密封組件，其包括一對沿徑向布置在密封環(huán)內(nèi)圓周表面上的主密封唇，主密封唇與次密封唇通過一個(gè)保持件相連接。
26.一種用于將一個(gè)三通接頭引入一條管道的方法，其包括在一根管內(nèi)開一個(gè)孔，并且將一根第二管連接在該孔上，其中本發(fā)明的密封件設(shè)置在這兩根管之間。
27.按權(quán)利要求26的方法，其特征在于，其包括使用數(shù)個(gè)按權(quán)利要求1的密封件。
28.按權(quán)利要求27的方法，其特征在于，其包括使用一個(gè)設(shè)置面朝外的密封唇的最外側(cè)的密封件和一個(gè)設(shè)置面朝內(nèi)的密封唇的最內(nèi)側(cè)的密封件。
29.按權(quán)利要求20的方法，其特征在于，最內(nèi)側(cè)的和最外側(cè)的密封件是分開的。
30.一種大體如同參照所附實(shí)例描述的密封組件。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種密封組件和一種用于密封平行的、平的、弧形的或凸的表面的方法。該密封組件包括一個(gè)環(huán)形密封件,該環(huán)形密封設(shè)置一對沿徑向置于環(huán)(8)的第一圓周表面上的主密封唇(9,10);而一個(gè)第二徑向表面(13,14)上設(shè)置用于分散加壓流體的裝置(15,16)。本發(fā)明還提供了一種將三通接頭引入一條管道的方法。
文檔編號F16J15/12GK1390284SQ0081558
公開日2003年1月8日 申請日期2000年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月16日
發(fā)明者S·史密斯 申請人:Ftl密封技術(shù)有限公司