CN112664653A - 一种高压注水流程阀门用密封垫片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压注水流程阀门用密封垫片，包括本体，所述本体具有与外阀体凹槽形成接触密封面的凹槽底面（1）及凹槽侧面（2），其特征在于：所述本体还设置沉孔侧面（3）及沉孔底面（4）；所述沉孔侧面（3），用于与中阀体沉孔侧面形成接触密封面；所述沉孔底面（4），用于与中阀体沉孔底面形成接触密封面以增加所述本体的密封面；所述中阀体沉孔侧面，用于增强所述本体的强度；解决现有密封垫片在高压注水的环境中因强度支撑不够以致逐渐损坏而失去密封作用的问题。

Description

一种高压注水流程阀门用密封垫片

技术领域

本发明涉及一种密封垫片，具体的是应用在高压注水流程中阀组之间进行密封的垫片。

背景技术

油田的高压注水流程中需使用到阀门，该阀门包括中阀体和外阀体，中阀体和外阀体之间需设置密封垫片。

现有使用的密封垫片有两种，一种是橡胶“O”型圈，用这种橡胶“O” 型圈作为动态密封比较常用。另一种是Ø18mm×Ø24mm×3mm厚的聚四氟材质的密封垫。根据中阀体和外阀体结构，因外阀体上具有Ø18mm×Ø24mm×2.5mm的沟槽，所以利用该沟槽放置密封垫片，外阀体的沟槽放置密封垫后再与中阀体的接触平面来进行静密封。

工作过程中，密封垫片受到2个力，首先是中阀体和外阀体对其的挤压力，然后是高压注水对密封垫片中心流道的的压力。

由于密封垫片长期处在高压注水（压力在8MPa-20MPa）的环境中，注水压力对垫片的中心部位保持始终，垫片与阀体接触部位最初的静摩擦力是大于垫片中心部位的压力值的，由于垫片的强度不够，时间长了就会有疲劳现象，造成与阀体的静摩擦力值降低。

而从所有损坏密封垫片的形状分析，密封垫片受到高压注水的作用力后，是从中阀体与密封垫片接触面开始产生变形，然后逐渐损坏失去密封的，所以密封垫没有强度支撑应该是主要原因。

所以，要求密封垫片既要有一定的强度支撑，还要保持密度垫片接触部位的柔软度，以保证接触的密封效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高压注水流程阀门用密封垫片，解决现有密封垫片在高压注水的环境中因强度支撑不够以致逐渐损坏而失去密封作用的问题。

为实现上述发明目的，所述的一种高压注水流程阀门用密封垫片，包括本体，所述本体具有与外阀体凹槽形成接触密封面的凹槽底面及凹槽侧面，其特征在于：

所述本体还设置沉孔侧面及沉孔底面；

所述沉孔侧面，用于与中阀体沉孔侧面形成接触密封面；

所述沉孔底面，用于与中阀体沉孔底面形成接触密封面以增加所述本体的密封面；

所述中阀体沉孔侧面，用于增强所述本体的强度。

进一步地，所述本体的凹槽侧面与沉孔侧面之间径向延伸出加强垫；

所述加强垫具有凹槽表面及沉孔表面；

所述凹槽表面，用于与外阀体平面形成接触密封面；

所述沉孔表面，用于与中阀体平面形成接触密封面。

进一步地，所述本体的材质采用橡胶材质或或软体聚四氟材质。

本发明具有如下有益效果：

本发明的密封垫片本体延伸到中阀体的沉孔内，即在现有的与外阀体的凹槽形成接触密封面的凹槽底面及凹槽侧面的基础上，增加了沉孔侧面及沉孔底面，如此，一方面，中阀体的沉孔圆弧面可以对该密封垫片的本体从径向进行强度支撑，其结果是在使用过程中可以增加密封垫片本体的强度；第二方面，密封垫片与中阀体的沉孔底面的接触密封面较现有垫片是新增加的密封面，其结果是可以增加密封垫片的密封面数量，从而提高密封效果；第三方面，本体延伸到沉孔内，需要增加密封垫片的厚度，而本体厚度的增加进一步增加了密封垫片的强度；解决现有密封垫片在高压注水的环境中因强度支撑不够以致逐渐损坏而达不到密封效果的问题。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例一的高压注水流程阀门用密封垫片的结构示意图；

图2是本发明实施例二的高压注水流程阀门用密封垫片的结构示意图；

图3是本发明实施例二的高压注水流程阀门用密封垫片工作状态图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

实施例一

由图3所示，中阀体12的内部流道13在与外阀体11的密封接触部位有一加工部件时留下的3mm的沉孔，若将密封垫片的本体延伸到中阀体12的沉孔内，一方面，中阀体12的沉孔圆弧面可以对该密封垫片的本体从径向进行强度支撑，如此可以在使用过程中增加密封垫片本体的强度；第二方面，密封垫片与中阀体12的沉孔底面的接触密封面较现有垫片是新增加的密封面，如此，可以增加密封垫片的密封面数量，从而提高密封效果；第三方面，本体延伸到沉孔内，需要增加密封垫片的厚度，而本体厚度的增加进一步增加了密封垫片的强度。

经过如上分析，可以得出本申请的发明构思，具体到本实施例一的密封垫片采用的技术方案如图1所示：一种密封垫片，包括本体，所述本体具有与外阀体11的凹槽形成接触密封面的凹槽底面1及凹槽侧面2，该凹槽底面1及凹槽侧面2在现有垫片上具有相同的作用，区别是，所述本体还设置沉孔侧面3及沉孔底面4。

其中，本体的所述沉孔侧面3可以与中阀体12的沉孔侧面形成接触密封面，而所述中阀体12的沉孔侧面可以对本体进行径向支撑；因阀门工作过程中，需要向中心流道高压注水，高压注水势必会对密封垫片本体径向施加径向压力，而中阀体12的沉孔侧面对本体的沉孔侧面3的径向支撑作用，则可以减少高压注水的径向压力对所述本体的破坏，达到增强所述本体的强度的目的。

本体的所述沉孔底面4可以与中阀体12的沉孔底面形成密封接触面；该沉孔底面4是现有垫片所不具备的密封面，所以该沉孔底面4增加了所述本体的密封面的数量，本体密封面数量增多势必具有提高密封垫片密封效果的作用。

实施例二

进一步对图3进行分析，可以看出，两阀体是通过螺丝孔14进行螺栓连接的，即二者为对合式连接方式，两阀体结合后必然会有缝隙存在，在高压注水的顶压下，密封垫片在此处有可能会受到剪切力的破坏。考虑到这一点，若把密封垫片本体可能会受到剪切力破坏的部位向两阀体结合的缝隙处向四周进行延伸扩展，则应该能够避免剪切力对该部分的破坏。将本体的该部分向四周延展，相当于增加一个圆形垫片，而增加的圆形垫片的另一个作用是，还可以增加本体的密封接触面面积及数量，增大密封垫片与两阀体的摩擦力，从而进一步增加垫片的强度及密封效果，减少本体变形率及降低破损率。

有鉴于此，在实施例一的密封垫片的基础上，如图2所示，本实施例的密封垫片，在实施例一的所述本体的凹槽侧面2与沉孔侧面3之间径向延伸出加强垫5；所述加强垫5具有凹槽表面6及沉孔表面7；结合图3所示，所述凹槽表面6可以与外阀体11平面形成接触密封面，所述沉孔表面7可以与中阀体12平面形成接触密封面。

所以，本实施例二的密封垫片相较于实施例一的垫片又增加了两个接触密封面，所以本实施例二的密封垫片具有更加良好的密封效果。

下面结合具体的密封垫片及密封垫片在使用过程中的受力分析对本申请的技术方案做更加详细的说明，以帮助理解本申请的发明效果：

现有垫片厚度为3mm，内孔径18mm，最大外径24mm，经过使用垫片被挤压后变成2mm厚。

本申请密封垫片，在现有垫片规格基础上，根据中阀体流道构造，设计时将垫片延伸到沉孔内2.70mm，另外，根据两阀体的构造，加强垫5的规格可以是在本体最大外径24mm的基础上向外再延伸2mm，而厚度为2mm，在此基础上，本申请密封垫片整体厚度增加了约3倍，最大外径达到28mm。相当于由原来的一个垫片增加为3个垫片，垫片厚度的增加势必会增加密封垫片的强度，降低垫片的变形率和破损率，提高垫片的承压能力和使用寿命。

使用时，如图3所示，将密封垫片置于两阀体的内部流道13之间，然后利用螺丝孔14进行紧固螺栓对合连接，要求紧固螺栓的强度要求不能低于8.8S，紧固螺栓对称紧固，最终可以达到45Nm的力矩。

由于密封垫片要求是过度配合，安装时将密封垫片用双手轻轻压进两侧阀体沉孔和密封凹槽内，对称上紧固定螺栓即可，通常不会出现压偏现象，即使紧固螺栓时两阀体缝隙略有偏差，只要紧固螺栓达到紧固扭矩要求，密封垫片也不会出现渗漏，垫片不会受到严重的破坏，密封效果不会受到影响。

在需要拆卸阀体时，现场如果没有新垫片，拆下的垫片没有出现严重变形时，拆下的垫片也可重新安装使用。

在紧固时，密封垫片的沉孔侧面3接触中阀体12的沉孔圆环立面，并受到沉孔圆环立面的挤压进而达到接触密封效果；密封垫片在受到挤压时沉孔侧面3轻微膨胀密封，可以受到沉孔外侧的阀体的径向支撑；同理，密封垫片的凹槽侧面2接触外阀体11的凹槽圆环立面，凹槽圆环立面挤压密封垫片的凹槽侧面2达到接触密封效果，同时凹槽侧面2也受到凹槽外侧的阀体的径向支撑。

继续紧固，则密封垫片的凹槽底面1、沉孔底面4、加强垫5上的凹槽表面6及沉孔表面7分别与外阀体11的凹槽底部、中阀体12的沉孔底部、外阀体11的凹槽外侧平面、中阀体12的沉孔外侧平面相互挤压接触，进行接触密封，达到密封目的。

通过对密封垫片流体力学分析可以看出，高压注水进入阀门的内部流道13，两阀体受到压力，固定螺栓受力；密封垫片内孔受到径向的压力冲击，密封垫片受到的压力冲击越大，密封垫片的各个密封面的接触密封越好，也就是说，高压注水向四周顶压时，压力越高会使沉孔侧面4及凹槽侧面2这些圆弧接触面的密封效果越好，压力不仅对垫片形成不了破坏力，反而起到了增强密封效果的作用。而且，密封垫片由于有中阀体的沉孔的支撑，密封垫片不会产生径向运动的趋势，密封垫片就不会受到破坏，只要保证连接两阀体的紧固螺栓不松动，紧固强度达到要求，密封面就不会受到压力的冲击，密封垫片长期使用就不会损坏。

可以看出本申请的密封垫片比现有垫片，增加了沉孔圆环立面对密封垫片的径向支撑，也就是增加了对密封垫片的支撑强度，进而提高了密封垫片的强度；另外，还增加了沉孔底面4、凹槽表面6及沉孔表面7这些接触密封面，也就是说，本申请的密封垫片具有更加多的接触密封面，从而可以提高密封垫片的密封效果；还有的是，径向延展出来的加强垫5，正好处于两阀体的间隙处，可以降低高压注水的顶压作用对密封垫片在此部位有可能会受到的剪切力的破坏。

另外，本申请的密封垫片不必使用内或外钢骨架结构，只是使用传统的软体聚四氟材质，就可以达到高压状态使用的目的，材料成本低廉；而且，聚四氟材质对高温和腐蚀性流体均具有很好的使用性能，所以本申请的密封垫片也可以长期在常温、高温（0°C-350°C）、高压、腐蚀性流体介质中使用；还有的是，该密封垫片易加工制作，并且可以重复使用，所以，本申请的密封垫片还具有降本增效的特点，具有很强的实用性。

经过实际现场应用，应用数量680个，本申请的密封垫片经过两年的使用，密封效果100%，渗漏率为零。即使已经被重复使用过4-5次的，继续使用也没有出现渗漏现象。而现场使用的现有密封垫片，安装后最短7天，最长30天就会出现渗漏。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种高压注水流程阀门用密封垫片，包括本体，所述本体具有与外阀体凹槽形成接触密封面的凹槽底面（1）及凹槽侧面（2），其特征在于：

所述本体还设置沉孔侧面（3）及沉孔底面（4）；

所述沉孔侧面（3），用于与中阀体沉孔侧面形成接触密封面；

所述沉孔底面（4），用于与中阀体沉孔底面形成接触密封面以增加所述本体的密封面；

所述中阀体沉孔侧面，用于增强所述本体的强度。

2.根据权利要求1所述的高压注水流程阀门用密封垫片，其特征在于：

所述本体的凹槽侧面（2）与沉孔侧面（3）之间径向延伸出加强垫（5）；

所述加强垫（5）具有凹槽表面（6）及沉孔表面（7）；

所述凹槽表面（6），用于与外阀体平面形成接触密封面；

所述沉孔表面（7），用于与中阀体平面形成接触密封面。

3.根据权利要求1或2所述的高压注水流程阀门用密封垫片，其特征在于：

所述本体的材质采用橡胶材质或软体聚四氟材质。

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