[发明专利]绝缘垫片、系统及制造方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及适于被置于在流送管线中的管的连接件之间并在该连接件之间被压缩的绝缘垫片，所述流送管线可操作地用以供流体在不泄漏的情况下从其通过。更具体地，本发明涉及是密封系统的组成部分的电绝缘垫片，其在高压、高温和/或高腐蚀环境中是尤其有用的。本发明的密封装置尤其适于在连接管部分之间提供增强的耐火性和电绝缘性。

背景技术

使用垫片装置的密封系统是众所周知的并且已经被用在多种应用中以防止流体在连接件之间泄漏。例如，密封装置被置于且被压缩在流送管线的带有凸缘的端连接部之间。在一些情形中，管内处理控制装备将被安装在流送管线中的多个点处，并且可以与流送管线的带凸缘的端连接部相关。管内处理控制装备可以包括这些设备，诸如阀、泵、流量计、温度控制器、压力控制器以及类似设备。此外，管部分的端部被设置有凸缘使得这些部分可以被端对端地连接在一起以形成流送管线。在连接部分的界面处提供垫片装置以防止接头处的流体泄漏是已知的。

不管接头的特性，也就是，无论它是在管的连接部分之间还是接头被用来连接管内处理控制装备，都期望基于与特定接头和通过接头传输的特定介质相关的各种因素选择垫片装置和密封系统。这些因素包括流过管线的介质的腐蚀性能以及流过的介质的物理性能。这种物理性能包括介质的压力、温度和速度。此外，在许多情形中，需要不仅为接头提供可靠的密封而且需提供接头的一侧与另一侧的电绝缘。例如，用于管线的一种众所周知的抗腐蚀方法是阴极保护。这种腐蚀保护方法需要能提供电绝缘的密封接头。另一个例子是在接头的两侧是不同的金属的情况。在这种情形中，如果两侧不被电绝缘，两种金属之间的电位差能形成电化腐蚀电解池。最后，也期望密封接头在着火期间仍能提供有效的密封。火给管线工人的安全造成非常严重的威胁，并且如果在着火期间接头之间的密封元件不能容纳介质，情况将变得甚至更危险。

因此，流送管线密封系统面临许多挑战。例如，因为材料变形，抗腐蚀气体的许多材料不适于高压应用。变形趋势较小的材料，例如填充有石墨的螺旋缠绕的金属密封件导电。用来形成密封系统的许多材料在高温时可能熔化，例如将导致着火的那些，从而损害了凸缘之间的密封。这是极其危险的情形，因为密封系统的损害允许介质，例如石油或气体产品，快速地从流送管线泄漏，其能增加用于这种火的可用的燃烧产品。因此，能承受高压、电绝缘并且在着火期间能提供安全的密封系统将是有效的流送管线密封领域中的显著改进。

发明内容

本发明认识到能承受高压、电绝缘并且在着火期间能提供安全的密封系统将是有效的流送管线密封领域中的显著改进。这里所披露的实施方式提供用于高压应用的密封系统，其提供连接元件之间的电绝缘以及着火期间的增强的抗介质泄漏功能。使用电绝缘材料被结合到其任一侧或两侧上的金属芯实现高压密封。通过电介质密封元件，例如弹簧加强的聚四氟乙烯(PTFE)环，而实现密封。在密封件插入在凸缘之间且凸缘被螺接在一起的情况下，接头的凸缘可以被螺接在一起。在着火的情况下，可以产生足够高温度的热以烧掉绝缘材料和PTFE环。各实施方式的系统提供金属芯备用密封件和压缩限制器，它们分别防止介质从接头泄漏。

本发明的一个方面提供一种用在流送管线的连接件之间的绝缘装置，该流送管线可操作地用以供流体在不泄漏的情况下从其通过。这个方面的绝缘装置例如包括平坦金属板，诸如平坦环形金属板，该平坦金属板具有相反的侧表面和形成在金属板内以允许流体从其通过的开口。此外，电介质材料板片被布置在金属板的至少一个侧表面上。进一步地，内凹槽和外凹槽被形成在电介质材料板片所布置的一个或两个侧表面上，内凹槽和外凹槽穿透电介质材料并且穿到金属板中并且围绕形成在金属板中的整个开口延伸。主密封元件被布置在内凹槽中，并且次密封元件被布置在外凹槽中并且有压缩限制器，该压缩限制器以某种方式作用在该密封件上，例如，它能被布置在外凹槽中或者它本身能是垫片保持器。