一種用于油管懸掛器端部的金屬密封圈及密封裝置的制作方法

本實用新型屬于石油管道密封接頭領域,具體為一種用于油管懸掛器端部的金屬密封圈及密封裝置。

背景技術：

在API6A（美國石油學會,American Petroleum Institute）標準中,對于重要的采油或采氣井口,在安裝作業時,載體與載體之間要求提供一種可靠的密封連接。

對于一般井口,載體與載體之間大多采用橡膠密封,然而,橡膠密封不能長期使用,長期使用會出現老化和失去彈性，橡膠密封不能在低溫和高溫中使用,低溫會出現脆化,高溫會出現軟化。

對于用于-60℃以下的低溫、用于350℃以上的高溫、用于含H2S的氣井等重要井口,載體與載體之間就需要采用價格昂貴的金屬密封,金屬密封一般不會受使用的時間、溫度和腐蝕性介質影響,目前用于油管掛端部密封的金屬密封件外部和內部所承受的壓力是不一致的,所以在井口安裝調試時,在檢測金屬密封的可靠性方面是無法評判的,而且這種密封件是一次性使用,安裝與拆卸需要專用工具,對安裝有一定的要求。如圖1所示。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是一種結構簡單、易變形、密封效果好且可重復使用的用于油管懸掛器端部的金屬密封圈及密封裝置。

首選給出用于油管懸掛器端部的金屬密封圈：包括金屬圈本體，所述金屬圈本體的縱向截面呈菱形，所述金屬圈本體的內壁、外壁均自上而下間隔開有水平布置的至少一個環形的應力泄放槽和至少一個環形的變形槽。

進一步的，所述金屬圈本體的內壁自上而下依次開有一個環形的應力泄放槽和一個環形的變形槽；所述金屬圈本體的外壁自下而上依次開有一個環形的應力泄放槽和一個環形的變形槽

進一步的，所述應力泄放槽的截面呈三角形，所述變形槽的截面呈圓弧形。

接著給出由上述用于油管懸掛器端部的金屬密封圈構成的密封裝置：包括上支撐環、下支撐環以及金屬密封圈，所述上支撐環、下支撐環分別布置在金屬密封圈的頂面和底面；所述上支撐環的底面為斜面，該斜面與金屬圈本體的頂角接觸并有角度差；所述下支撐環的頂面為斜面，該斜面與金屬圈本體的底角接觸并有角度差。

與現有技術相比，本實用新型具有結構簡單、體積小、易變形、與載體之間為金屬密封、密封可靠性好、可用于腐蝕環境的優點;同時,受力變形為彈性變形,可重復使用,對載體沒有傷害,能夠降低成本；有益效果具體如下：

1.金屬密封圈主要作用是提供并保持金屬間密封,所以該金屬密封圈不僅可用于API6A的領域中,也可被用于其它需要金屬對金屬密封的領域。

2.金屬密封圈不需要像API墊環那樣提供特殊溝槽就可進行密封,所以結構簡單,便于加工與制造。

3.金屬密封圈與其它起同樣作用的金屬密封圈比較,體積更小,因而所需空間更小。

4.金屬密封圈其結構簡單,相互之間能互換,安裝與拆卸不需要專用工具,便于裝配,節約了安裝調試時間,把停工時間降低到最低限度。

5.在金屬密封圈的外圓和內圓上有應力泄放槽,所以在受壓力時,更易于變形,這樣就不需要增加更大的螺栓扭矩來促使金屬密封圈的密封,符合API6A規范推薦螺栓的應用。

6.在金屬密封圈的外圓和內圓上有特殊的變形槽,該變形槽可以起到調節補償載體直徑方向和高度方向的尺寸誤差,這樣就可以用一個特殊金屬密封圈滿足安裝需求。

7.由于金屬密封圈所使用的材料硬度要比密封載體所使用的材料硬度低的很多,以及金屬密封圈的特殊結構,所以在使用時,不會破壞密封載體的密封面。

8.即使在張力、彎曲、壓縮和嚴酷作業條件下,也不必定期重新擰緊螺栓與螺母。

9.金屬密封圈在使用時本身不受尺寸的限制,所以可被制成各種規格大小的金屬密封圈。

10.使用金屬密封圈,不會使被密封的載體強度降低。

11.金屬密封圈不會受API6A法蘭螺栓孔的限制而影響本身的設計空間,也就是說特殊金屬密封圈在設計上本身很小。

12.金屬密封圈可以被設計成在常溫下承受20000Psi工作壓力。

13.金屬密封圈可選用碳鋼、低合金鋼、300系列不銹鋼和抗腐蝕合金材料制造,所以特殊金屬密封圈可被用于更廣范的領域,特別被用于硫化氫、二氧化碳腐蝕工況條件,符合API6A和NACE MR 0175規范要求。

14.金屬密封圈是金屬對金屬密封,所以可被用于-60℃以下的低溫和被用于350℃以上的高溫。

15.在壓力波動情況下不會影響密封的可靠性。

16.可被重復使用多次而無需更換新的。

附圖說明

圖1為現有金屬密封圈裝配的結構示意圖；

圖2為圖1中的局部放大圖；

圖3為現有金屬密封圈的結構承受壓力示意圖；

圖4為本發明中的金屬密封圈截面的結構示意圖。

圖5為本發明中的由金屬密封圈構成的密封裝置的結構示意圖；

圖中：1、金屬圈本體，2、菱形截面，3.1、第一應力泄放槽，3.2、第二應力泄放槽，4.1、第一變形槽，4.2、第二變形槽，5、上支撐環，6、下支撐環，7、接觸點，8、角度差，9、第一載體，10、第二載體。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明。

實施例1

一種用于油管懸掛器端部的金屬密封圈，包括金屬圈本體1，金屬圈本體的縱向截面呈菱形，金屬圈本體1的內壁自上而下依次開有環形的第一應力泄放槽3.1和環形的第一變形槽4.1；金屬圈本體的外壁自下而上依次開有環形的第二應力泄放槽3.2和環形的第二變形槽4.2；應力泄放槽的截面呈三角形，變形槽的截面呈圓弧形。

實施例2

參見圖5，一種由實施例1中用于油管懸掛器端部的金屬密封圈構成的密封裝置，包括上支撐環5、下支撐環6以及金屬密封圈，上支撐環5、下支撐環6分別布置在金屬密封圈的頂面和底面；上支撐環5的底面為斜面，該斜面與金屬本體1的頂角接觸并有角度差；下支撐環6的頂面為斜面，該斜面與金屬圈本體1的底角接觸并有角度差8。

工作原理如下：

如圖5所示,金屬密封圈本體的截面呈菱形,利用菱形截面的二個對角作為金屬對金屬密封的接觸點(即圖中接觸點7),即二個對角分別與第一載體9和第二載體10接觸；同時,利用上支撐環5、下支撐環6與金屬圈本體1接觸面之間的角度差將力優先傳遞給金屬圈本體1的接觸點,由于受力點的不同,接觸點處優先受力并開始變形,隨著力的增大,接觸點處的力也越來越大,接觸點處的變形越來越充分,從而形成金屬密封并且密封性能也越來越可靠。如圖4所示,由于應力泄放槽的存在,從而保證金屬密封圈本體所承受的力是有序的分布,保證金屬圈本體1的變形是在彈性變形范圍內,避免了金屬密封圈的塑性變形。如圖4所示,由于變形槽的存在,可以調節補償載體直徑方向和高度方向的尺寸誤差,這樣就可以用一個特殊的金屬密封圈滿足安裝需求。

對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，有可能對具體尺寸，或者局部結構做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。