[发明专利]用于高压高温(HPHT)应用的密封设备

权利要求书

1.一种适于定位在同心设置的构件之间的环形空间中的密封设备，所述密封设备包括：

密封环，其限定相对倾斜的内表面和外表面、第一鼻状部以及第一凸表面，所述相对倾斜的内表面和外表面各自具有大致截头圆锥形形状并且限定相对的第一边缘和第二边缘，所述第一鼻状部邻接所述内表面和外表面的相应第一边缘，所述第一凸表面与所述第一鼻状部相对、邻接所述内表面和外表面的相应第二边缘，所述第一凸表面大致面向第一轴向方向，所述第一鼻状部大致面向与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向；

压缩环，所述压缩环适于在所述环形空间内邻近所述密封环设置，所述压缩环限定适于接合所述密封环的所述第一凸表面的平坦表面、且包括与该平坦表面相对的压缩环凹表面，所述平坦表面面向所述第二轴向方向，所述压缩环凹表面大致面对所述第一轴向方向，所述平坦表面适于在所述密封设备被供能时接合所述密封环的第一凸表面；

供能元件，其包括大致面向所述第二轴向方向的第二鼻状部，该第二鼻状部适于在所述密封设备被供能时接合所述压缩环的压缩环凹表面；

其中，当所述密封设备定位在所述环形空间中并处于供能构型时，所述环形空间内的流体压力推动所述压缩环的所述平坦表面以压下所述密封环的所述第一凸表面，且所述密封环的所述第一凸表面适于被压下，使得所述密封环的所述内表面和外表面径向膨胀以在所述同心设置的构件中的每一个上施加接触应力。

2.根据权利要求1所述的密封设备，其中，当所述密封环的所述第一凸表面被压下时，由所述密封环施加在所述同心设置的构件中的每一个上的所述接触应力超过所述环形空间内的流体压力，从而导致所述密封环形成抵抗所述环形空间中的所述流体压力的密封。

3.根据权利要求2所述的密封设备，其还包括第一支承环，所述第一支承环适于在所述环形空间内邻近所述密封环设置，所述第一支承环限定第一凹表面，所述第一凹表面适于被所述密封环的所述第一鼻状部接合，

其中，当所述密封设备定位在所述环形空间中并处于所述供能构型时，所述环形空间内的所述流体压力推动所述密封环的所述第一鼻状部以与所述第一支承环的所述第一凹表面适形，从而导致所述第一支承环向外展开并接合所述同心设置的构件。

4.根据权利要求3所述的密封设备，其还包括第二支承环，所述第二支承环适于在所述环形空间内邻近所述第一支承环设置，所述第二支承环限定适于被所述第一支承环接合的第二凹表面，

其中，当所述密封设备定位在所述环形空间中并处于所述供能构型时，所述环形空间内的所述流体压力推动所述第一支承环以与所述第二支承环的所述第二凹表面适形，从而导致所述第二支承环向外展开并接合所述同心设置的构件。

5.根据权利要求4所述的密封设备，

其中，当所述第一支承环向外展开以接合所述同心设置的构件时，所述密封环的挤出在第一温度范围内被限制；并且

其中，当所述第二支承环向外展开以接合所述同心设置的构件时，所述第一支承环以及因此所述密封环的挤出在第二温度范围内被限制，所述第二温度范围通常高于所述第一温度范围。

6.根据权利要求1所述的密封设备，其中，所述密封环具有在所述内表面和外表面的相应第一边缘之间测量的第一宽度和在所述内表面和外表面的相应第二边缘之间测量的第二宽度，所述第一宽度小于所述第二宽度。

7.根据权利要求6所述的密封设备，其中，所述密封环的所述内表面和外表面分别限定从所述密封环的纵向中心轴线起测量的第一倾角和第二倾角，所述第一倾角和第二倾角彼此相等。

8.根据权利要求7所述的密封设备，

其中，所述密封环的所述第一鼻状部限定相对倾斜的第一表面和第二表面以及第二凸表面，所述相对倾斜的第一表面和第二表面各自具有大致截头圆锥形形状并且限定相对的第三边缘和第四边缘，所述第二凸表面邻接所述第一表面和第二表面的相应第三边缘；并且

其中，所述密封环具有在所述第一表面和第二表面的相应第三边缘之间测量的第三宽度，所述第三宽度小于所述第一宽度和第二宽度。