一種受力時彈性變形的金屬密封圈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及管道密封接頭領(lǐng)域，尤其設(shè)計石油管道密封接頭領(lǐng)域，具體為一種受力時彈性變形的金屬密封圈；它包括金屬圈本體，其特征是：所述金屬圈本體的縱向截面呈菱形，金屬圈本體的內(nèi)壁、外壁自上而下地開有若干應(yīng)力泄放槽，所述應(yīng)力泄放槽水平布置。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計，其結(jié)構(gòu)簡單、體積小，與載體之間為金屬密封，密封可靠性好；同時，受力變形為彈性變形，因而可重復(fù)使用，節(jié)約成本。
【專利說明】—種受力時彈性變形的金屬密封圈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管道密封接頭領(lǐng)域，尤其設(shè)計石油管道密封接頭領(lǐng)域，具體為一種受力時彈性變形的金屬密封圈。
【背景技術(shù)】
[0002]在API6A (美國石油學(xué)會，American Petroleum Institute)標準中，米油或米氣的井口在安裝作業(yè)時對轉(zhuǎn)換法蘭與油管掛、油管頭四通與油管掛、套管頭四通與芯軸式套管掛之間的連接口都要求提供可靠的密封連接。
[0003]對于普通井口，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，否則會出現(xiàn)老化和失去彈性的情況。橡膠密封也不能在極端溫度環(huán)境中使用:低溫會出現(xiàn)脆化現(xiàn)象，而高溫會出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。
[0004]對于特殊井口，為確保載體與載體之間的密封連接可靠，更需要采用價格昂貴的金屬密封。目前所使用的金屬密封接頭體積大，設(shè)計時常常受到周邊設(shè)備的尺寸限制；而且由于存在金屬咬合現(xiàn)象、受壓產(chǎn)生塑性變形等缺陷，金屬密封接頭都只能一次性使用，而且安裝與拆卸都需要專用工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，可重復(fù)使用并且壽命長久的金屬密封圈。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
一種受力時彈性變形的金屬密封圈，它包括金屬圈本體，所述金屬圈本體的縱向截面呈菱形，金屬圈本體的內(nèi)壁、外壁自上而下地開有若干應(yīng)力泄放槽，所述應(yīng)力泄放槽水平布置。
[0007]所述的受力時彈性變形的金屬密封圈，應(yīng)力泄放槽的截面呈三角形。
[0008]所述的受力時彈性變形的金屬密封圈，還包括一對支撐環(huán)，所述支撐環(huán)分為上支撐環(huán)和下支撐環(huán)，分別布置在金屬圈本體的頂面和底面，上支撐環(huán)的底面為斜面，其與金屬圈本體的頂角接觸并有角度差；下支撐環(huán)的頂面為斜面，其與金屬圈本體的底角接觸并有
角度差。
[0009]本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計，其結(jié)構(gòu)簡單、體積小，與載體之間為金屬密封，密封可靠性好；同時，受力變形為彈性變形，因而可重復(fù)使用，節(jié)約成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明金屬圈本體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明金屬圈本體的局部剖視圖。
[0012]圖3為本發(fā)明的局部裝配示意圖。
[0013]圖4為本發(fā)明金屬圈本體的受力分析圖。[0014]圖5為本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]以下通過具體實施例進一步說明本發(fā)明。
[0016]如圖1、圖3和圖5所不,一種受力時彈性變形的金屬密封圈，它包括金屬圈本體
1、一個上支撐環(huán)4和一個下支撐環(huán)5 ;如圖2所述金屬圈本體I的縱向截面呈菱形3，金屬圈本體I的內(nèi)壁、外壁自上而下地開有三個水平布置的應(yīng)力泄放槽2，所述應(yīng)力泄放槽2的截面呈三角形；上支撐環(huán)4和下支撐環(huán)5分別布置在金屬圈本體I的頂面和底面，上支撐環(huán)4的底面為斜面，其與金屬圈本體I的頂角接觸并有角度差；下支撐環(huán)5的頂面為斜面，其與金屬圈本體I的底角接觸并有角度差。
[0017]本發(fā)明的作用原理為:
如圖4所示，金屬圈本體I的截面呈菱形，利用菱形截面3的二個對角6、7作為金屬對金屬密封的接觸點，既二個對角6、7分別與載體11、12接觸；同時，利用支撐環(huán)4、5與金屬圈本體I接觸面之間的角度差將力優(yōu)先傳遞給金屬圈本體I的接觸點。由于受力點的不同，接觸點處優(yōu)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。同時，由于應(yīng)力泄放槽2的存在，以及支撐環(huán)4、5與金屬圈本體I之間接觸角度不一致的作用下，使外力受控地分布，從而金屬圈本體I所承受的力并不大，使之處于金屬圈本體I的材料的彈性變形范圍內(nèi)，避免了金屬圈本體的塑性變形。
[0018]本發(fā)明相較傳統(tǒng)橡膠密封圈或金屬密封圈而言存在如下優(yōu)點:
本金屬密封圈可提供并保持金屬間密封，因而不僅可用于API6A的領(lǐng)域中，也可被用于其它需要金屬對金屬密封的領(lǐng)域。
[0019]本金屬密封圈不需要額外的特殊結(jié)構(gòu)輔助就可進行密封，所以結(jié)構(gòu)簡單，所需空間小、便于加工制造及使用，且對密封載體沒有影響。
[0020]在金屬圈本體的外壁、內(nèi)壁上有應(yīng)力泄放槽，受力時更易于變形，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。
[0021]本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，以及本金屬密封圈的受力易變形特點，所以在使用時不會破壞密封載體的密封面。
[0022]由于本金屬密封圈的結(jié)構(gòu)及受力變形特點，即使在張力、彎曲、壓縮和嚴酷作業(yè)條件下，也不必定期重新擰緊螺栓與螺母以保證密封。
[0023]本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，可被用于更廣范的領(lǐng)域，尤其是硫化氫、二氧化碳腐蝕工況條件等需要符合API6A和NACE MR0175規(guī)范要求的場合。
[0024]本金屬密封圈是物理密封結(jié)構(gòu)，可被用于極端溫度場合，如_60°C以下或200°C以上的工作環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種受力時彈性變形的金屬密封圈，它包括金屬圈本體，其特征是:所述金屬圈本體的縱向截面呈菱形，金屬圈本體的內(nèi)壁、外壁自上而下地開有若干應(yīng)力泄放槽，所述應(yīng)力泄放槽水平布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受力時彈性變形的金屬密封圈，其特征是:應(yīng)力泄放槽的截面呈三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受力時彈性變形的金屬密封圈，其特征是:還包括一對支撐環(huán)，所述支撐環(huán)分為上支撐環(huán)和下支撐環(huán)，分別布置在金屬圈本體的頂面和底面，上支撐環(huán)的底面為斜面，其與金屬圈本體的頂角接觸并有角度差；下支撐環(huán)的頂面為斜面，其與金屬圈本體的底角接觸并有角度差。
【文檔編號】F16J15/08GK103925363SQ201310008050
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月10日
【發(fā)明者】孫國安, 劉麗佳 申請人:上海新蓮泵閥有限公司