CN208719552U - 一种耐极高压的阀杆组合密封件 - Google Patents

Abstract

一种耐极高压的阀杆组合密封件，用不同截面的四层密封圈和一层挡圈自上而下的叠加在一起，最上层是方形V槽截面的密封圈A，第二层是对称翼形截面的密封圈B，第三层是短柄锺形截面的复合密封圈C；第四层是长柄锺形截面的复合密封圈D，最底层是⊥形截面的挡圈。在两个复合密封圈的锺形截面内腔之中，均装有顶部弯曲成圆弧呈V形截面的环状弹簧，环状弹簧均采用Elgiloy合金薄钢板冲压、焊接而成；锺形截面下方用于密封的唇边，均做成两道圆弧边或两道锯齿边。另外，所有密封圈和挡圈均采用PEEK特种工程塑料模塑成形，使之能在140MPa工作压力和强腐蚀、强磨损、大温差等极端恶劣工况下，对阀门中的阀杆保持长期良好的密封性能。

Description

一种耐极高压的阀杆组合密封件

技术领域

本实用新型涉及阀门行业，极高压阀门中的阀杆组合密封。

背景技术

随着地下易采油气资源的日益减少和人类科学技术的发展，采用极高压力介质，压裂地下岩层，开采低渗透油气资源或对老油气井进行重复开采，已成为当前油气钻 采的一项主要技术措施。与压裂钻采作业配套的井口设备，其基本工作压力在70MPa 以上，最高已达140MPa；加之作业时酸性液体的腐蚀、千方砂万方液的磨损和压裂后 放喷的高温，对井口设备的性能，特别是井口设备中控制阀门的密封性能提出了极高 的要求，现有的橡胶密封、金属密封技术和产品均难以胜任其要求。橡胶密封件机械 强度低，在极高压力下会破损或永久变形，而且耐蚀、耐磨、耐温性能欠佳；金属密 封件则很难在低压时或在零件相对运动时保持良好的密封性能。目前，国内外少数用 通用工程塑料和弹性金属簧复合、再多件组合对阀杆进行密封的技术和产品，在其机 械性能或加工性能等方面总有欠缺或不妥之处，特别是在面对100MPa以上的工作压力 时，其密封表现不佳。

发明内容

本实用新型主要针对100MPa以上工作压力的技术需求，采用当前最先进的新材料、新工艺和新技术，研制一种能耐极高压力的阀杆组合密封件。

本实用新型的技术方案是：

用不同截面的四层密封圈和一层挡圈自上而下的叠加在一起，最上层是方形V槽截面的密封圈A，第二层是对称翼形截面的密封圈B，第三层是短柄锺形截面的复合密 封圈C；第四层是长柄锺形截面的复合密封圈D，最底层是丄形截面的挡圈；叠加时： 密封圈A下面的V形槽与密封圈B上方的尖端吻合，密封圈B下面的V形槽和方槽与 复合密封圈C上方的尖端和短柄吻合，复合密封圈D和挡圈上方的长柄，分别插在复 合密封圈C和复合密封圈D锺形截面下方的内腔之中。

另外，在复合密封圈C和复合密封圈D的锺形截面内腔之中，均装有顶部弯曲成 圆弧呈V形载面的环状弹簧；环状弹簧均采用“埃尔吉洛伊(Elgiloy)非磁性合金薄 钢板”冲压、焊接而成。

进一步，复合密封圈C和复合密封圈D锺形截面下方用于密封的唇边，均做成两 道圆弧边或两道锯齿边。

进一步，密封圈A、密封圈B和挡圈的全身，以及复合密封圈C和复合密封圈D 的壳体，全部采用“聚醚醚酮(代号：PEEK)特种工程塑料”模塑成形。

由于本实用新型采用四层密封圈和一层挡圈自上而下的叠加工作，其中两层复合密封圈均具有双密封的唇边，可以对一根阀杆产生六道以上的密封线，以确保无泄漏； 采用两个锺形截面、内腔中含有环状弹簧的复合密封圈作为主密封圈，用空腔加金属 弹簧结构增强塑料制品的弹性和密封性能；环状弹簧采用“埃尔吉洛伊(Elgiloy)非 磁性合金钢板制做，充分利用其耐腐蚀、高强度、抗疲劳、抗磁化、长寿命和可塑性 好的综合性能，以应对极端的工作条件；密封圈、挡圈的全身和复合密封圈的壳体全 部采用“聚醚醚酮(代号：PEEK)特种工程塑料”模塑成形，充分利用其耐高温、耐 腐蚀、耐磨损、高强度、高模量、高韧性和尺寸稳定、便于加工等特点，以替代橡胶 或其它工程塑料材料应对极高压等工况；用下一层复合密封圈和挡圈上方的长柄，分 别插在上层复合密封圈锺形截面下方的内腔之中，可以防止复合密封圈在极高压力下 产生的异样或过度变形，以保持其良好的弹性和密封性能。由于本实用新型综合采用 以上新技术，使之能在140MPa工作压力和强腐蚀、强磨损、大温差等极端恶劣工况下， 对阀门中的阀杆保持长期良好的密封性能。

附图说明

图1为本实用新型中复合密封圈为圆弧唇边实施例的总体结构全剖视示意图；

图2为本实用新型中复合密封圈为锯齿唇边实施例的总体结构全剖视示意图；

图3为本实用新型中环状弹簧弯曲成形前的平面展开示意图；

图4为本实用新型中将环状弹簧两端对接成环状时的联接片放大示意图。

附图中标号所示的零部件名称如下：

1、密封圈A，2、密封圈B，3、复合密封圈C，4、复合密封圈D，5、挡圈，6、 环状弹簧，7、联接片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1、图2中，本实用新型采用密封圈A、密封圈B、复合密封圈C、复合密封圈 D和挡圈，自上而下的叠加在一起，将其中心孔套在阀杆上，成组地安装在阀盖的填 料室内使用。在最上层是方形下面有V形槽截面的密封圈A，密封圈A的上面与阀门 中的填料压盖接触。第二层是对称翼形截面的密封圈B，其上方的尖端与密封圈A下 面的V形槽吻合，下面的V形槽和方槽与复合密封圈C上方的尖端和短柄吻合，起到 挤压密封圈A变形密封和自身在复合密封圈C挤压下变形密封的作用。第三层是短柄 锺形截面的复合密封圈C，第四层是长柄锺形截面的复合密封圈D，在复合密封圈C和 复合密封圈D的锺形截面内腔之中，均装有顶部弯曲成圆弧呈V形截面的环状弹簧； 环状弹簧均采用“埃尔吉洛伊(Elgiloy)非磁性合金薄钢板”冲压、焊接而成，以增 强密封圈的弹性。最底层是丄形截面的挡圈，复合密封圈D和挡圈上方的长柄分别插 在复合密封圈C和复合密封圈D锺形截面下方的内腔之中，在向上传递压力的同时， 防止零件异样或过度变形。

本实用新型中的复合密封圈C和复合密封圈D，其锺形截面下方用于密封的唇边，可以做成多种形状：实施例之一是将其密封唇边做成圆弧形，实施例之二是将其密封 唇边做成锯齿形。为增加密封线的层数和效果，本实用新型中，复合密封圈C和复合 密封圈D锺形截面下方用于密封的唇边，均做成两道圆弧边或两道锯齿边。

本实用新型中，密封圈A、密封圈B和挡圈的全身，以及复合密封圈C和复合密 封圈D的壳体，全部采用“聚醚醚酮(代号：PEEK)特种工程塑料”模塑成形；在极 端工况下，聚醚醚酮材料比聚四氟乙烯(代号：PTFE)、聚苯硫醚(代号：PPS)、聚 酰胺(代号：PA)或聚酰亚胺(代号：PI)等可能的替代材料，更具综合性能优势。

图3、图4中，装在复合密封圈C和复合密封圈D内腔中的环状弹簧，平面展开 时为长条形，以节约利用昂贵的合金材料；在其长条形表面均布着众多尺寸相同的交 错沟槽，以增加环状弹簧的弹性功能；在其截面弯曲成形后并进行环状对接时，两端 用一块联接片点焊固定。

Claims (4)

1.一种耐极高压的阀杆组合密封件，其特征是：用不同截面的四层密封圈和一层挡圈自上而下的叠加在一起，最上层是方形V槽截面的密封圈A，第二层是对称翼形截面的密封圈B，第三层是短柄锺形截面的复合密封圈C；第四层是长柄锺形截面的复合密封圈D，最底层是上形截面的挡圈；叠加时：密封圈A下面的V形槽与密封圈B上方的尖端吻合，密封圈B下面的V形槽和方槽与复合密封圈C上方的尖端和短柄吻合，复合密封圈D和挡圈上方的长柄，分别插在复合密封圈C和复合密封圈D锺形截面下方的内腔之中。

2.根据权利要求1所述耐极高压的阀杆组合密封件，其特征是：在复合密封圈C和复合密封圈D的锺形截面内腔之中，均装有顶部弯曲成圆弧呈V形截面的环状弹簧；环状弹簧均采用“埃尔吉洛伊(Elgiloy)非磁性合金薄钢板”冲压、焊接而成。

3.根据权利要求1所述耐极高压的阀杆组合密封件，其特征是：复合密封圈C和复合密封圈D锺形截面下方用于密封的唇边，均做成两道圆弧边或两道锯齿边。

4.根据权利要求1所述耐极高压的阀杆组合密封件，其特征是：密封圈A、密封圈B和挡圈的全身，以及复合密封圈C和复合密封圈D的壳体，全部采用“聚醚醚酮(代号：PEEK)特种工程塑料”模塑成形。