[发明专利]一种高温高压釜大间隙补偿式密封装置

说明书

本发明属于钢管超高压高温试验技术，涉及一种高温高压釜大间隙补偿式密封装置。本发明包括密封槽型件、挡板、辅助O形密封组合、外侧主密封结构、内侧密封结构；所述密封槽型件起安装、固定密封圈作用；挡板起限位及预紧作用；辅助O形密封组合由外侧辅助PTFE挡圈和氟橡胶O形圈组成，起辅助密封作用；外侧主密封结构包括外锥形铝质防流圈、外侧PTFE挡圈、外侧大线径O形圈；内侧密封结构由集成了补偿式密封结构的单侧凹状PTFE挡圈和内侧大线径O形圈组成。本发明高温高压釜大间隙补偿式密封装置适用于超高压高温、大间隙、微动、粗糙面等密封环境，解决了国内外在模拟石油套管深井环境试验领域的技术难题。

技术领域

本发明属于钢管超高压高温试验技术，涉及一种高温高压釜大间隙补偿式密封装置。

背景技术

在石油钢管超高压高温试验中，需要对钢管施加280MPa外压，180℃持续高温，同时进行拉伸、压缩、三点弯曲等复杂工况的试验。试验要求设计一种径向密封结构，能够同时满足以下条件：(1)密封面为粗糙表面；(2)适用于大间隙密封(可满足某规格试件误差带范围内所有尺寸)；(3)耐超高压高温；(4)耐疲劳，反复升降温、升降压后密封不破坏；(5)适用于微动环境。此类试验尚处于探索阶段，国内外目前还没有成熟密封结构能达到试验环境要求。为了满足上述密封要求，同时兼顾工作效率、安全性及降低成本，需要设计一种高温高压釜大间隙补偿式密封装置。

发明内容

本发明目的是：提供一种适用于超高压高温、大间隙、粗糙密封面、微动环境的密封装置，同时要求该密封装置安装简便，可靠性高。

本发明通过以下技术方案实现：一种高温高压釜大间隙补偿式密封装置，包括密封槽型件1、挡板6、辅助O形密封组合、外侧主密封结构、内侧密封结构；其中，所述密封槽型件1起安装、固定密封圈作用；挡板6起限位及预紧作用；辅助O形密封组合由外侧辅助PTFE挡圈2和氟橡胶O形圈3组成，起辅助密封作用；外侧主密封结构包括外锥形铝质防流圈4、外侧PTFE挡圈5、外侧大线径O形圈11，当釜内出现压力时，外侧大线径O形圈11挤压外侧PTFE挡圈5，此时防流环向外侧扩张，消除了密封槽型件与釜体内壁之间的间隙，从而防止外侧大线径O形圈11及外侧PTFE挡圈5从间隙处逐步流失；内侧密封结构由集成了补偿式密封结构11的单侧凹状PTFE挡圈10和内侧大线径O形圈12组成，釜内出现压力时，内侧大线径O形圈12挤压单侧凹状PTFE挡圈10，此时安装在单侧凹状PTFE挡圈10侧面的补偿式密封结构沿径向向内收缩，从而补偿了间隙，防止密封结构从间隙处流失。

进一步的，密封槽型件1设计有拆卸用螺纹孔，布置在密封槽型件靠釜体外侧端面。

本发明的有益效果如下：本发明高温高压釜大间隙补偿式密封装置的主要技术难点在于：超高压高温、大间隙环境下，密封材料易从间隙处流失；密封面较粗糙，密封方式受限(如金属密封、锥形密封等结构均无法实现)；极限载荷时间长，对密封材料疲劳特性要求较高；微动环境+粗糙表面，容易拉伤、撕裂密封圈；能够同时满足以上试验条件的密封材料罕见。与现有技术相比，本发明高温高压釜大间隙补偿式密封装置适用于超高压高温、大间隙、微动、粗糙面等密封环境，解决了国内外在模拟石油套管深井环境试验领域的技术难题，具体而言，本发明产生了以下积极效果：研制出在超高压高温下具有高强度、可靠性高的改性PTFE及改性氟橡胶材料；适用于超高压高温、大间隙环境；适用于密封面为粗糙表面，且存在微动滑移的工况；具有被动补偿间隙功能，可靠性较高；密封材料较通用，且大部分结构可多次使用，试验成本低；结构简单，安装拆卸方便，提高了试验效率。

附图说明

图1为本发明高温高压釜大间隙补偿式密封装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图2(a)、图2(b)、图2(c)、图2(d)分别为本发明中PTFE挡圈的托架、L型衬板、扇形块、销柱示意图；

图3为本发明中组装好的PTFE挡圈示意图；