АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОЧИСТИТЕЛЬ ДЛЯ НАБОРНОГО УЗЛА УПЛОТНЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК F16J15/06 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Уплотнения используются во многих промышленных применениях для предотвращения утечки между компонентами узла. В некоторых вариантах применения уплотнения могут быть подвергнуты экстремальным условиям эксплуатации, таким как максимальные давления или температуры. Эти экстремальные условия эксплуатации часто требуют использования наборного узла уплотнения, который использует функцию очистки для удаления загрязнений, таких как осадок с морского дна, скважинные жидкости, песок из области гидроразрыва и/или другие загрязняющие вещества, с зонда или вала узла для предотвращения повреждения наборного узла уплотнения, что может привести к значительной утечке. При экстремальных давлениях, превышающих определенный порог, традиционные наборные узлы уплотнения не могут эффективно удалять загрязнения. Соответственно, промышленность продолжает нуждаться в улучшении технологии уплотнения для таких применений.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Чтобы подход, благодаря которому признаки и преимущества вариантов осуществления достигаются, был более понятен, более конкретное описание может опираться на его варианты осуществления, которые показаны на прилагаемых графических материалах. Однако графические материалы иллюстрируют только некоторые варианты осуществления и, следовательно, не должны рассматриваться как ограничивающие объем защиты, поскольку могут существовать другие одинаково эффективные варианты осуществления.

На ФИГ. 1 представлен вид в частичном сечении узла, имеющего кольцевой наборный узел уплотнения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 2 представлен вид в косой проекции узла очистителя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 3 представлен вид в частичном сечении узла очистителя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 4 представлен вид в косой проекции очистителя в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 5 представлена блок-схема способа формирования радиального уплотнения в узле в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Использование тех же ссылочных символов на разных графических материалах указывает на аналогичные или идентичные элементы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО (-ЫХ) ВАРИАНТА (-ОВ) ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На ФИГ. 1 представлен вид в частичном сечении узла 100, имеющего наборный узел 150 уплотнения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления узел 100 может представлять собой соединительный узел, соленоидный узел или узел клапана. В более конкретных вариантах осуществления узел 100 может представлять собой подводный соединительный узел, подводный соленоидный узел или подводный узел клапана. Узел 100 может по существу содержать корпус 102 и зонд 104, который колеблется, движется возвратно-поступательно, вращается, вибрирует или делает это в комбинации относительно корпуса 102. Узел 100 может дополнительно содержать полость 106, образованную между корпусом 102 и зондом 104. В некоторых вариантах осуществления корпус 102 может содержать выступ 108, и зонд 104 может содержать выступ 110, который дополнительно определяет полость 106.

Кольцевой наборный узел 150 уплотнения может по существу быть расположен внутри полости 106 узла 100 и в виде кольца вокруг зонда 104. Наборный узел 150 уплотнения может по существу содержать первое упругое металлическое уплотнение 152, второе упругое металлическое уплотнение 154 и узел 156 очистителя, расположенный между уплотнениями 152, 154. Наборный узел 150 уплотнения может быть расположен радиально между корпусом 102 и зондом 104. Наборный узел 150 уплотнения может быть расположен в осевом направлении между выступами 108, 110 корпуса 102 и зондом 104. Наборный узел 150 уплотнения может по существу быть выполнен с возможностью контакта и обеспечения радиального уплотнения между корпусом 102 и зондом 104 узла 100. Наборный узел 150 уплотнения также может быть выполнен с возможностью расположения зонда 104 внутри корпуса 102 и динамической очистки зонда 104 во время работы узла 100 для сохранения зонда 104 свободным от загрязнителей и/или другого мусора, которые могут влиять на целостность радиального уплотнения, образованного между корпусом 102 и зондом 104.

Первое уплотнение 152 может быть по существу расположено между корпусом 102 и зондом 104 и находиться в контакте с ними. В некоторых вариантах осуществления первое уплотнение 152 может быть выполнено с возможностью контакта с по меньшей мере частью выступа 110 зонда. Первое уплотнение 152 может иметь по существу С-образный профиль поперечного сечения. В других вариантах осуществления первое уплотнение 152 может иметь по существу J-образный профиль поперечного сечения, по существу U-образный профиль поперечного сечения, по существу D-образный профиль поперечного сечения, по существу параболический профиль поперечного сечения, по существу овальный профиль поперечного сечения или любой другой профиль поперечного сечения. Однако следует понимать, что дугообразная часть первого уплотнения 152 может быть ориентирована к узлу 156 очистителя. В некоторых вариантах осуществления изобретения дугообразная часть первого уплотнения 152 может находиться в контакте с узлом 156 очистителя.

Второе уплотнение 154 обычно может быть расположено между корпусом 102 и зондом 104 и находиться в контакте с ними. Второе уплотнение 154 может быть по существу аналогично первому уплотнению 152. Второе уплотнение 154 может быть расположено на противоположной стороне узла 156 очистителя и ориентировано противоположно относительно первого уплотнения 152. В некоторых вариантах осуществления второе уплотнение 154 может быть выполнено с возможностью контакта с по меньшей мере с частью выступа 108 корпуса 102. Второе уплотнение 154 может иметь по существу С-образный профиль поперечного сечения. В других вариантах осуществления второе уплотнение 154 может иметь по существу J-образный профиль поперечного сечения, по существу U-образный профиль поперечного сечения, по существу D-образный профиль поперечного сечения, по существу параболический профиль поперечного сечения, по существу овальный профиль поперечного сечения или любой другой профиль поперечного сечения. Однако следует понимать, что дугообразная часть второго уплотнения 154 может быть ориентирована к узлу 156 очистителя. В некоторых вариантах осуществления изобретения дугообразная часть второго уплотнения 154 может находиться в контакте с узлом 156 очистителя.

В некоторых вариантах осуществления уплотнения 152, 154 могут содержать манжетные уплотнения или любое другое профильное уплотнение. В некоторых вариантах осуществления уплотнения 152, 154 обычно могут быть образованы из упругого металлического материала. Более конкретно, уплотнения 152, 154 могут быть образованы из никель-хромового сплава, такого как Inconel®, никелевого сплава, кобальт-хром-никель-молибденового сплава, кобальт-хром-никелевого сплава, такого как Elgiloy®, никеля, титана, вольфрама, нержавеющей стали, пружинной стали, стали, алюминия, цинка, меди, магния, олова, платины, свинца, железа или бронзы. В некоторых вариантах осуществления уплотнения 152, 154 могут иметь покрытие или металлическое покрытие, такое как золотое покрытие, серебряное покрытие, никелевое покрытие, покрытие на основе нитрида алюминия-хрома (AlCrN), покрытие на основе нитрида алюминия-титана (TiAlN), любое другое износостойкое металлическое покрытие или любую их комбинацию.

Узел 156 очистителя может в целом содержать первый компонент 158 корпуса очистителя, второй компонент 160 корпуса очистителя и очиститель 162, расположенный между первым компонентом 158 корпуса очистителя и вторым компонентом 160 корпуса очистителя. Первый компонент 158 корпуса очистителя по существу содержит по существу цилиндрическую наружную поверхность 164, которая может по меньшей мере частично иметь контакт с корпусом 102, по существу цилиндрическую внутреннюю поверхность 166, которая может по меньшей мере частично иметь контакт с зондом 104, и по существу цилиндрическую наружную радиальную поверхность 168. В некоторых вариантах осуществления первое уплотнение 152 может быть расположено смежно и/или по меньшей мере частично в контакте с наружной поверхностью 168 первого компонента 158 корпуса очистителя.

Первый компонент 158 корпуса очистителя может также содержать коническую внутреннюю радиальную поверхность 170. Коническая внутренняя поверхность 170 может быть выполнена с возможностью смещения очистителя 162 к зонду 104 в ответ на осевое сжимающее усилие, прикладываемое к узлу 156 очистителя. В некоторых вариантах осуществления коническая внутренняя поверхность 170 может образовывать угол (α1) с зондом 104 и/или осью зонда 104. В некоторых вариантах осуществления коническая внутренняя поверхность 170 может образовывать угол (α1) с зондом 104 и/или осью зонда 104 по меньшей мере 15 градусов, по меньшей мере 30 градусов, по меньшей мере 35 градусов, по меньшей мере 40 градусов, по меньшей мере 45 градусов, по меньшей мере 50 градусов, по меньшей мере 55 градусов, по меньшей мере 60 градусов, по меньшей мере 65 градусов или по меньшей мере 70 градусов. В некоторых вариантах осуществления коническая внутренняя поверхность 170 может образовывать угол (α1) с зондом 104 и/или осью зонда 104 не более 90 градусов, не более 85 градусов, не более 80 градусов, не более 75 градусов или не более 70 градусов. Кроме того, следует понимать, что коническая внутренняя поверхность 170 может образовывать угол (α1) с зондом 104 и/или осью зонда 104 в диапазоне любых из этих минимальных и максимальных значений, например от по меньшей мере 45 градусов до не более 85 градусов или даже от по меньшей мер 60 градусов до не более 80 градусов.

Кроме того, как будет более подробно описано в настоящем документе, первый компонент 158 корпуса очистителя может содержать углубление 172. В некоторых вариантах осуществления углубление 172 может быть выполнено с возможностью приема по меньшей мере части, например удлиненной части 182, второго компонента 160 корпуса очистителя. В некоторых вариантах осуществления углубление 172 и удлиненная часть 182 могут в совокупности работать для поддержания выравнивания между первым компонентом 158 корпуса очистителя и вторым компонентом 160 корпуса очистителя. В некоторых вариантах осуществления углубление 172 и удлиненная часть 182 могут в совокупности обеспечивать возможность перемещения компонентов 158, 160 корпуса очистителя вместе, приспосабливаясь к износу очистителя без создания зазора для очистителя 162 под действием барических или температурных нагрузок. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления первый компонент 158 корпуса очистителя может содержать множество скошенных участков 173, образованных на наружной радиальной поверхности первого компонента 158 корпуса очистителя. Как будет описано ниже в настоящем документе, скошенные участки 173 могут выполнять функцию превращения осевого сжимающего усилия, приложенного к узлу 156 очистителя, в тангенциальное усилие, тем самым обеспечивая взаимное вращение между компонентами 158, 160 корпуса очистителя, что может затянуть очиститель 162 радиально вокруг зонда 104. Однако в альтернативных вариантах осуществления первый компонент 158 корпуса очистителя может не содержать скошенных участков 173.

Второй компонент 160 корпуса очистителя в целом содержит по существу цилиндрическую наружную поверхность 174, которая может по меньшей мере частично иметь контакт с корпусом 102, в целом цилиндрическую внутреннюю поверхность 176, которая может по меньшей мере частично иметь контакт с зондом 104, и по существу цилиндрическую наружную радиальную поверхность 178. В некоторых вариантах осуществления второе уплотнение 154 может быть расположено смежно и/или по меньшей мере частично в контакте с наружной поверхностью 178 второго компонента 160 корпуса очистителя.

Второй компонент 160 корпуса очистителя может также содержать коническую внутреннюю радиальную поверхность 180, противоположную конической внутренней радиальной поверхности 170 первого компонента 158 корпуса очистителя. Коническая внутренняя поверхность 180 может быть выполнена с возможностью смещения очистителя 162 к зонду 104 в ответ на осевое сжимающее усилие, прикладываемое к узлу 156 очистителя. В некоторых вариантах осуществления коническая внутренняя поверхность 180 может образовывать угол (α2) с зондом 104 и/или осью зонда 104. В некоторых вариантах осуществления коническая внутренняя поверхность 180 может образовывать угол (α2) с зондом 104 и/или осью зонда 104 по меньшей мере 15 градусов, по меньшей мере 30 градусов, по меньшей мере 35 градусов, по меньшей мере 40 градусов, по меньшей мере 45 градусов, по меньшей мере 50 градусов, по меньшей мере 55 градусов, по меньшей мере 60 градусов, по меньшей мере 65 градусов или по меньшей мере 70 градусов. В некоторых вариантах осуществления коническая внутренняя поверхность 180 может образовывать угол (α2) с зондом 104 и/или осью зонда 104 не более 90 градусов, не более 85 градусов, не более 80 градусов, не более 75 градусов или не более 70 градусов. Кроме того, следует понимать, что коническая внутренняя поверхность 180 может образовывать угол (α2) с зондом 104 и/или осью зонда 104 в диапазоне любых из этих минимальных и максимальных значений, например от по меньшей мере 45 градусов до не более 85 градусов или даже от по меньшей мер 60 градусов до не более 80 градусов.

Кроме того, как будет более подробно описано в настоящем документе, второй компонент 160 корпуса очистителя может содержать удлиненную часть 182, которая по меньшей мере частично образует внутреннюю поверхность 181. В некоторых вариантах осуществления внутренняя поверхность 181 может иметь по меньшей мере частичный контакт с очистителем 162. В некоторых вариантах осуществления удлиненная часть 182 может быть выполнена с возможностью по меньшей мере частичного прохождения в углубление 172 первого компонента 158 корпуса очистителя. В некоторых вариантах осуществления углубление 172 и удлиненная часть 182 могут в совокупности работать для поддержания выравнивания между первым компонентом 158 корпуса очистителя и вторым компонентом 160 корпуса очистителя. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления второй компонент 160 корпуса очистителя может содержать множество скошенных участков 183, образованных на наружной радиальной поверхности второго компонента 160 корпуса очистителя. Как будет описано ниже в настоящем документе, скошенные участки 183 могут выполнять функцию превращения осевого сжимающего усилия, приложенного к узлу 156 очистителя, в тангенциальное усилие, которое может поворачивать очиститель 162 и затягивать очиститель 162 радиально вокруг зонда 104. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения скошенные участки 173, 183 могут взаимодействовать для превращения таких осевых сжимающих усилий, действующих на узел 156 очистителя, в тангенциальное усилие, чтобы в совокупности поворачивать очиститель 162 и затягивать очиститель 162 радиально вокруг зонда 104. Однако в альтернативных вариантах осуществления второй компонент 160 корпуса очистителя может не содержать скошенных участков 183.

В некоторых вариантах осуществления компоненты 158, 160 корпуса очистителя могут быть образованы из никель-хромового сплава, такого как Inconel®, никелевого сплава, кобальт-хром-никель-молибденового сплава, кобальт-хром-никелевого сплава, такого как Elgiloy®, никеля, титана, вольфрама, нержавеющей стали, пружинной стали, стали, алюминия, цинка, меди, магния, олова, платины, свинца, железа или бронзы. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления компоненты 158, 160 корпуса очистителя могут содержать покрытие или металлическое покрытие, такое как золотое покрытие, серебряное покрытие, никелевое покрытие, покрытие на основе нитрида алюминия-хрома (AlCrN), покрытие на основе нитрида алюминия-титана (TiAlN), любое другое износостойкое металлическое покрытие или любую их комбинацию.

Очиститель 162 может быть по существу расположен между первым компонентом 158 корпуса очистителя и вторым компонентом 160 корпуса очистителя. Более конкретно, очиститель 162 может быть расположен между конической внутренней поверхностью 170 первого компонента 158 корпуса очистителя и конической внутренней поверхностью 180 второго компонента 160 корпуса очистителя. Очиститель 162 содержит первую коническую наружную поверхность 190, которая находится в контакте с конической внутренней поверхностью 170 первого компонента корпуса 158 очистителя и комплементарна ей, и вторую коническую наружную поверхность 192, которая противоположна первой конической наружной поверхности 190 и является комплементарной конической внутренней поверхности 180 второго компонента корпуса 160 очистителя и соприкасается с ней. Очиститель 162 также содержит по существу цилиндрическую наружную поверхность 194 и по существу цилиндрическую внутреннюю поверхность 196. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления очиститель 162 может также содержать разрез 163, который проходит между первой конической наружной поверхностью 190 и второй конической наружной поверхностью 192 с образованием очистителя 162 в виде «разрезанного кольца».

Кроме того, следует понимать, что конический профиль очистителя 162 содержит более широкое основание на внутренней поверхности 196 по сравнению с наружной поверхностью 194. Таким образом, следует понимать, что осевые сжимающие усилия, приложенные к узлу 156 очистителя, могут приводить к тому, что первый компонент 158 корпуса очистителя и второй компонент 160 корпуса очистителя могут перемещаться относительно друг друга. При сжатии конические внутренние поверхности 170, 180 компонентов 158, 160 корпуса очистителя взаимодействуют с коническими наружными поверхностями 190, 192 очистителя 162 для смещения очистителя 162 по направлению к зонду 104 путем превращения осевого сжимающего усилия, действующего на узел 156 очистителя, в радиальное усилие для поддержания контакта между очистителем и зондом по мере износа очистителя 162. В некоторых вариантах осуществления это может обеспечить более эффективную очистку зонда 104 для сохранения зонда 104 свободным от загрязняющих примесей и/или другого мусора, которые могут влиять на целостность радиального уплотнения, образованного между корпусом 102 и зондом 104. В некоторых вариантах осуществления это также может компенсировать износ очистителя 162.

В некоторых вариантах осуществления изобретения очиститель 162 может быть выполнен из полиэфирэфиркетона (PEEK), политетрафторэтилена (PTFE) или любого другого подходящего полимера. Однако в других вариантах осуществления очиститель 162 может быть образован из меди, серебра или бронзы. В некоторых вариантах осуществления изобретения очиститель 162 может быть выполнен из двух или более материалов, например, это может быть очиститель 162 из PEEK с полосой серебра, образующей цилиндрическую внутреннюю поверхность 196.

На ФИГ. 2 и 3 показаны виды в косой проекции и частичном сечении, соответственно, узла 156 очистителя в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Как указано в некоторых вариантах осуществления, в некоторых вариантах осуществления первый компонент 158 корпуса очистителя может содержать множество скошенных участков 173, образованных на наружной радиальной поверхности первого компонента 158 корпуса очистителя, а второй компонент 160 корпуса очистителя может содержать множество скошенных участков 183, образованных на наружной радиальной поверхности второго компонента корпуса 160 очистителя. Скошенные участки 173, 183 могут содержать чередующиеся конические поверхности, расположенные по окружности каждого из компонентов 158, 160 узла очистителя. Скошенные участки 173, 183 могут быть по существу комплементарными и взаимодействовать для превращения осевого сжимающего усилия, приложенного к компонентам 158, 160 узла очистителя, в тангенциальное усилие, что приводит к вращению компонентов 158, 160 узла очистителя в противоположных направлениях относительно друг друга. В некоторых вариантах осуществления компоненты 158, 160 узла очистителя могут вращаться в одном и том же направлении, при условии, что один из компонентов 158, 160 узла очистителя поворачивается быстрее и/или в большей мере, чем другой. В некоторых вариантах осуществления противоположное вращательное движение компонентов 158, 160 узла очистителя может привести к тому, что первый компонент 158 корпуса очистителя и второй компонент 160 корпуса очистителя будут перемещаться в осевом направлении друг к другу.

В некоторых вариантах осуществления осевое перемещение первого компонента 158 корпуса очистителя и второго компонента 160 корпуса очистителя может закрывать разрез 163 (например, компоненты разреза, такие как компоненты 402, 404, показанные на ФИГ. 4) в очистителе, тем самым затягивая очиститель 162 радиально вокруг зонда. В некоторых вариантах осуществления осевое перемещение первого компонента 158 корпуса очистителя и второго компонента 160 корпуса очистителя может обеспечивать взаимодействие конических внутренних поверхностей 170, 180 компонентов 158, 160 корпуса очистителя с коническими наружными поверхностями 190, 192 очистителя 162 для смещения очистителя 162 к зонду 104. Таким образом, следует понимать, что узел 156 очистителя может быть выполнен с возможностью превращения осевых сжимающих усилий в радиальные усилия для увеличения усилия контакта, которое очиститель 162 прикладывает к зонду 104, и/или для поддержания контакта между очистителем и зондом по мере износа очистителя 162. В некоторых вариантах осуществления это может обеспечить более эффективную очистку зонда 104 для сохранения зонда 104 свободным от загрязняющих примесей и/или другого мусора, которые могут влиять на целостность радиального уплотнения, образованного между корпусом 102 и зондом 104.

На ФИГ. 4 представлен вид в косой проекции очистителя 162 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления очиститель 162 может содержать разрез 163, который проходит между первой конической наружной поверхностью 190 и второй конической наружной поверхностью 192 с образованием очистителя 162 в виде «разрезанного кольца». Разрез 163 может содержать первую осевую разрезанную часть 402, которая проходит от первой конической наружной поверхности 190 и по меньшей мере частично через очиститель 162. Разрез 163 также может содержать вторую осевую разрезанную часть 404, которая проходит от второй конической наружной поверхности 192 и по меньшей мере частично через шину 162. Первая осевая разрезанная часть 402 и вторая осевая разрезанная часть 404 могут быть смещены по окружности и соединены окружной разрезанной частью 406. В совокупности компоненты 402, 404, 406 разреза 163 обеспечивают возможность радиального сжатия очистителя 162 вокруг зонда 104 в соответствии с вариантами осуществления, описанными в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления разрез 163 может обеспечивать более эффективную очистку зонда 104 для сохранения зонда 104 свободным от загрязняющих примесей и/или другого мусора, который может влиять на целостность радиального уплотнения, образованного между корпусом 102 и зондом 104.

На ФИГ. 5 представлен способ 500 формирования радиального уплотнения в узле в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 500 может начинаться в блоке 502 путем обеспечения наборного узла 150 уплотнения, содержащего первое металлическое уплотнение 152, второе металлическое уплотнение 154 и узел 156 очистителя, расположенный между первым металлическим уплотнением 152 и вторым металлическим уплотнением 154, причем узел очистителя содержит первый компонент 158 корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность 170, второй компонент 160 корпуса очистителя, имеющую коническую внутреннюю поверхность 180, противоположную конической внутренней поверхности 170 первого компонента 158 корпуса очистителя, и очиститель 162, расположенный между первым компонентом 158 корпуса очистителя и вторым компонентом 160 корпуса очистителя. В некоторых вариантах осуществления очиститель 162 может содержать первую коническую наружную поверхность 190, которая по существу комплементарна конической внутренней поверхности 170 первого компонента 158 корпуса очистителя, и вторую коническую наружную поверхность 192, которая по существу комплементарна конической внутренней поверхности 180 второго компонента корпуса 160 очистителя.

Способ 500 может продолжаться в блоке 504 путем приложения осевого сжимающего усилия к наборному узлу 150 уплотнения. В некоторых вариантах осуществления приложение осевого сжимающего усилия к наборному узлу 150 уплотнения может быть вызвано работой узла 100, содержащего наборный узел 150 уплотнения. Способ 500 может продолжаться в блоке 506 путем преобразования осевого сжимающего усилия в радиальное усилие, которое увеличивает усилие контакта между очистителем 162 и зондом 104 и/или для поддержания контакта между очистителем и зондом по мере износа очистителя 162. В некоторых вариантах осуществления превращение осевого сжимающего усилия в радиальное усилие может осуществляться путем взаимодействия между коническими внутренними поверхностями 170, 180 компонентов 158, 160 корпуса очистителя и коническими наружными поверхностями 190, 192 очистителя 162 в соответствии с вариантами осуществления, описанными в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления превращение осевого сжимающего усилия в радиальное усилие может быть достигнуто путем закрытия разреза 402, 404 разреза 163 в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе.

Варианты осуществления наборного узла 150 уплотнения могут предусматривать любые размеры, подходящие для конкретного применения. В некоторых вариантах осуществления внутренний диаметр наборного узла 150 уплотнения может составлять по меньшей мере 1 мм, по меньшей мере 2 мм, по меньшей мере 3 мм, по меньшей мере 4 мм, по меньшей мере 5 мм, по меньшей мере 6 мм, по меньшей мере 7 мм, по меньшей мере 8 мм, по меньшей мере 9 мм, по меньшей мере 10 мм, по меньшей мере 25 мм, по меньшей мере 50 мм, по меньшей мере 75 мм, по меньшей мере 100 мм, по меньшей мере 150 мм, по меньшей мере 200 мм, по меньшей мере 250 мм, по меньшей мере 300 мм или даже более. В некоторых вариантах осуществления наружный диаметр наборного узла 150 уплотнения может составлять по меньшей мере 1 мм, по меньшей мере 2 мм, по меньшей мере 3 мм, по меньшей мере 4 мм, по меньшей мере 5 мм, по меньшей мере 6 мм, по меньшей мере 7 мм, по меньшей мере 8 мм, по меньшей мере 9 мм, по меньшей мере 10 мм, по меньшей мере 11 мм, по меньшей мере 12 мм, по меньшей мере 13 мм, по меньшей мере 14 мм, по меньшей мере 15 мм, по меньшей мере 25 мм, по меньшей мере 50 мм, по меньшей мере 75 мм, по меньшей мере 100 мм, по меньшей мере 150 мм, по меньшей мере 200 мм, по меньшей мере 250 мм, по меньшей мере 300 мм, по меньшей мере 500 мм или даже более.

Варианты осуществления узла 100, наборного узла 150 уплотнения и/или узла 156 очистителя могут включать одно или более из следующего:

Вариант осуществления 1. Узел очистителя, содержащий: первый компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность; второй компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, противоположную конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя; и очиститель, расположенный между первым компонентом корпуса очистителя и вторым компонентом корпуса очистителя.

Вариант осуществления 2. Наборный узел уплотнения, содержащий: первое металлическое уплотнение; второе металлическое уплотнение; и узел очистителя, расположенный между первым металлическим уплотнением и вторым металлическим уплотнением, причем узел очистителя содержит: первый компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность; второй компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, противоположную конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя; и очиститель, расположенный между первым компонентом корпуса очистителя и вторым компонентом корпуса очистителя.

Вариант осуществления 3. Узел, содержащий: зонд; корпус, расположенный кольцом вокруг зонда; и наборный узел уплотнения, расположенный между зондом и корпусом и выполненный с возможностью обеспечения уплотнения между зондом и корпусом, причем наборный узел уплотнения содержит: первое металлическое уплотнение; второе металлическое уплотнение; и узел очистителя, расположенный между первым металлическим уплотнением и вторым металлическим уплотнением, причем узел очистителя содержит: первый компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность; второй компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, противоположную конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя; и очиститель, расположенный между первым компонентом корпуса очистителя и вторым компонентом корпуса очистителя.

Вариант осуществления 4. Наборный узел уплотнения или узел по любому из вариантов осуществления 2-3, в котором первое уплотнение и второе уплотнение имеют по существу С-образный профиль поперечного сечения, по существу J-образный профиль поперечного сечения, по существу U-образный профиль поперечного сечения, по существу D-образный профиль поперечного сечения, по существу параболический профиль поперечного сечения, по существу овальный профиль поперечного сечения или любой другой профиль поперечного сечения.

Вариант осуществления 5. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 4, в котором дугообразная часть первого уплотнения находится в контакте с первым компонентом корпуса очистителя, и при этом дугообразная часть второго уплотнения находится в контакте со вторым компонентом корпуса очистителя.

Вариант осуществления 6. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 5, в котором первое уплотнение по существу аналогично второму уплотнению.

Вариант осуществления 7. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 6, в котором первое уплотнение и второе уплотнение образованы из никель-хромового сплава, такого как Inconel®, никелевого сплава, кобальт-хром-никель-молибденового сплава, кобальт-хром-никелевого сплава, такого как Elgiloy®, никеля, титана, вольфрама, нержавеющей стали, пружинной стали, стали, алюминия, цинка, меди, магния, олова, платины, свинца, железа или бронзы.

Вариант осуществления 8. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по любому из вариантов осуществления 1-7, в котором очиститель содержит первую коническую наружную поверхность, которая комплементарна конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя, и вторую коническую наружную поверхность, которая противоположна первой конической наружной поверхности и которая комплементарна конической внутренней поверхности второго компонента корпуса очистителя.

Вариант осуществления 9. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 8, в котором конические внутренние поверхности образуют угол с осью зонда по меньшей мере 15 градусов, по меньшей мере 30 градусов, по меньшей мере 35 градусов, по меньшей мере 40 градусов, по меньшей мере 45 градусов, по меньшей мере 50 градусов, по меньшей мере 55 градусов, по меньшей мере 60 градусов, по меньшей мере 65 градусов или по меньшей мере 70 градусов.

Вариант осуществления 10. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 9, в котором конические внутренние поверхности образуют угол с осью зонда не более 90 градусов, не более 85 градусов, не более 80 градусов, не более 75 градусов или не более 70 градусов.

Вариант осуществления 11. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 10, в котором очиститель имеет конический профиль, который шире на внутренней поверхности, смежной с зондом, по сравнению с наружной поверхностью.

Вариант осуществления 12. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по любому из вариантов осуществления 8-11, в котором очиститель содержит разрез, который проходит между первой конической наружной поверхностью и второй конической наружной поверхностью с образованием очистителя в виде «разрезанного кольца».

Вариант осуществления 13. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 12, в котором разрезанное кольцо выполнено с возможностью обеспечения затягивания очистителя в радиальном направлении вокруг зонда.

Вариант осуществления 14. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по любому из вариантов осуществления 1-13, в котором очиститель выполнен из PEEK, PTFE, меди, серебра, олова или бронзы или любой их комбинации.

Вариант осуществления 15. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по любому из вариантов осуществления 1-13, в котором очиститель сформирован из PEEK и имеет медное, серебряное, оловянное, золотое или бронзовое покрытие на внутренней цилиндрической поверхности очистителя.

Вариант осуществления 16. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по любому из вариантов осуществления 1-15, в котором конические внутренние поверхности компонентов корпуса очистителя выполнены с возможностью смещения очистителя к зонду в ответ на осевое сжимающее усилие на узле очистителя.

Вариант осуществления 17. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по любому из вариантов осуществления 1-16, в котором первый компонент корпуса очистителя содержит углубление.

Вариант осуществления 18. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 17, в котором второй компонент корпуса очистителя содержит удлиненную часть, которая по меньшей мере частично входит в выемку первого компонента корпуса очистителя.

Вариант осуществления 19. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по любому из вариантов осуществления 1-18, отличающийся тем, что первый компонент корпуса очистителя и второй компонент корпуса очистителя содержат комплементарные скошенные участки, образованные на наружных радиальных поверхностях первого компонента корпуса очистителя и второго компонента корпуса очистителя.

Вариант осуществления 20. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 19, в котором скошенные участки содержат чередующиеся конические поверхности, расположенные по окружности каждого из компонентов узла очистителя.

Вариант осуществления 21. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 20, в котором скошенные участки работают для превращения осевого усилия, приложенного к узлу очистителя, в радиальное усилие для затягивания очистителя в радиальном направлении вокруг зонда.

Вариант осуществления 22. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по любому из вариантов осуществления 1-21, в котором компоненты корпуса очистителя образованы из никель-хромового сплава, такого как Inconel®, никелевого сплава, кобальт-хром-никель-молибденового сплава, кобальт-хром-никелевого сплава, такого как Elgiloy®, никеля, титана, вольфрама, нержавеющей стали, пружинной стали, стали, алюминия, цинка, меди, магния, олова, платины, свинца, железа или бронзы.

Вариант осуществления 23. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по любому из вариантов осуществления 1-22, в котором узел очистителя выполнен с возможностью превращения осевого сжимающего усилия в тангенциальное усилие.

Вариант осуществления 24. Узел очистителя, наборный узел уплотнения или узел по варианту осуществления 23, в котором узел очистителя выполнен с возможностью превращения тангенциального усилия в радиальное усилие для увеличения усилия контакта между очистителем и зондом.

Вариант осуществления 25. Способ формирования радиального уплотнения в узле, включающий: обеспечение наборного узла уплотнения, содержащего первое металлическое уплотнение, второе металлическое уплотнение и узел очистителя, расположенный между первым металлическим уплотнением и вторым металлическим уплотнением, причем узел очистителя содержит первый компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, второй компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, противоположную конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя, и очиститель, расположенный между первым компонентом корпуса очистителя и вторым компонентом корпуса очистителя; приложение осевого сжимающего усилия к наборному узлу уплотнения; и преобразование осевого сжимающего усилия в радиальное усилие, которое увеличивает усилие контакта между очистителем и зондом.

Вариант осуществления 26. Способ по варианту осуществления 25, в котором приложение осевого сжимающего усилия к наборному узлу уплотнения вызвано работой узла, содержащего наборный узел уплотнения.

Вариант осуществления 27. Способ по любому из вариантов осуществления 25-26, в котором очиститель содержит первую коническую наружную поверхность, которая комплементарна конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя, и вторую коническую наружную поверхность, противоположную первой конической наружной поверхности, и которая комплементарна конической внутренней поверхности второго компонента корпуса очистителя.

Вариант осуществления 28. Способ по варианту осуществления 27, в котором превращение осевого сжимающего усилия в радиальное усилие достигается за счет взаимодействия между коническими внутренними поверхностями компонентов корпуса очистителя и коническими наружными поверхностями очистителя.

В настоящем письменном описании используются примеры для описания вариантов осуществления, включая наилучший режим, а также для обеспечения возможности изготовления и применения настоящего изобретения для специалистов в данной области техники. Объем правовой защиты определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые приходят в голову специалистам в данной области. Предполагается, что такие другие примеры попадают под объем правовой защиты формулы изобретения, если они имеют структурные элементы, которые не отличаются от буквального изложения формулы изобретения, или если они включают эквивалентные структурные элементы с несущественными отличиями от буквального изложения формулы изобретения.

Следует отметить, что не все виды деятельности, описанные выше в общем описании или примерах, являются необходимыми, что часть конкретной операции может не требоваться, и что в дополнение к описанным выше можно выполнять одно или более дополнительных действий. Кроме того, порядок, в котором перечислены операции, не обязательно является порядком их выполнения.

В приведенном выше описании концепции были описаны со ссылкой на конкретные варианты осуществления. Однако специалисту в данной области техники понятно, что можно вносить различные модификации и изменения без отступления от объема изобретения, приведенного ниже в формуле изобретения. Соответственно, описание и фигуры следует рассматривать в иллюстративном, а не ограничительном смысле, и все такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения.

В настоящем документе термины «содержит», «содержащий», «включающий», «включающий», «имеет», «имеющий» или любой другой вариант, предназначены для охвата неисключающего включения. Например, процесс, способ, изделие или устройство, которые предусматривают некоторый перечень признаков, не обязательно ограничены только этими элементами, но могут включать другие элементы, не перечисленные явным образом или присущие такому процессу, способу, изделию или устройству. Кроме того, если явно не указано иное, термин «или» относится к включающему «или», а не к исключающему «или». Например, условие A или B удовлетворено любым из следующего: А истинно (или присутствует), и B ложно (или отсутствует), А ложно (или отсутствует), и B истинно (или присутствует), и оба A и B являются истинными (или присутствуют).

Кроме того, для описания элементов и компонентов, описанных в настоящем документе, используются формы единственного числа. Это сделано исключительно для удобства и для того, чтобы передать общий смысл объема правовой защиты изобретения. Это описание следует интерпретировать для включения одного или по меньшей мере одного, а единственное число также включает множественное число, кроме тех случаев, когда очевидно, что подразумевается иное.

Выгоды, другие преимущества и решения проблем были описаны выше в отношении конкретных вариантов осуществления. Однако выгоды, преимущества, решения проблем и любой признак (любые признаки), которые могут принести любую выгоду, преимущество или решение, которые могут возникнуть или станут более выраженными, не следует рассматривать как критический, требуемый или существенный признак любого или всех из пунктов формулы изобретения.

После прочтения данного описания специалистам в данной области техники будет понятно, что определенные признаки для ясности описаны в настоящем документе в контексте отдельных вариантов осуществления, и также могут быть представлены в комбинации в одном варианте осуществления. И наоборот, различные признаки, которые для краткости описаны в контексте одного варианта осуществления, также могут быть предоставлены отдельно или в любой подкомбинации. Кроме того, ссылки на значения, указанные в диапазонах, включают любое и каждое значение в пределах этого диапазона.

Изобретение относится к автоматическому очистителю для наборного узла уплотнения. Наборный узел уплотнения расположен между зондом и корпусом узла и выполнен с возможностью обеспечения радиального уплотнения между зондом и корпусом. Наборный узел уплотнения содержит первое металлическое уплотнение, второе металлическое уплотнение и узел очистителя, расположенный между первым металлическим уплотнением и вторым металлическим уплотнением. Узел очистителя содержит первый компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, второй компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, противоположную конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя, и очиститель, расположенный между первым компонентом корпуса очистителя и вторым компонентом корпуса очистителя. Изобретение предотвращает повреждение наборного узла уплотнения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Узел очистителя, содержащий первый компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, второй компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, противоположную конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя, и очиститель, расположенный между первым компонентом корпуса очистителя и вторым компонентом корпуса очистителя.

2. Узел очистителя по п. 1, отличающийся тем, что очиститель содержит первую коническую наружную поверхность, которая комплементарна конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя, и вторую коническую наружную поверхность, которая противоположна первой конической наружной поверхности и которая комплементарна конической внутренней поверхности второго компонента корпуса очистителя.

3. Узел очистителя по п. 2, отличающийся тем, что конические внутренние поверхности образуют угол с осью зонда по меньшей мере 15 градусов и не более 90 градусов.

4. Узел очистителя по п. 3, отличающийся тем, что очиститель имеет конический профиль, который шире на внутренней поверхности, смежной с зондом, по сравнению с наружной поверхностью.

5. Узел очистителя по п. 2, отличающийся тем, что очиститель содержит разрез, который проходит между первой конической наружной поверхностью и второй конической наружной поверхностью с образованием очистителя в виде «разрезанного кольца».

6. Узел очистителя по п. 1, отличающийся тем, что очиститель выполнен из полиэфирэфиркетона (PEEK), политетрафторэтилена (PTFE), меди, серебра, олова или бронзы или любой их комбинации.

7. Узел очистителя по п. 1, отличающийся тем, что очиститель выполнен из PEEK и имеет медное, серебряное, оловянное, золотое или бронзовое покрытие на внутренней цилиндрической поверхности очистителя.

8. Узел очистителя по п. 1, отличающийся тем, что первый компонент корпуса очистителя содержит углубление.

9. Узел очистителя по п. 1, отличающийся тем, что первый компонент корпуса очистителя и второй компонент корпуса очистителя содержат комплементарные скошенные участки, образованные на наружных радиальных поверхностях первого компонента корпуса очистителя и второго компонента корпуса очистителя.

10. Наборный узел уплотнения, содержащий первое металлическое уплотнение, второе металлическое уплотнение и узел очистителя, расположенный между первым металлическим уплотнением и вторым металлическим уплотнением, причем узел очистителя содержит первый компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, второй компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, противоположную конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя, и очиститель, расположенный между первым компонентом корпуса очистителя и вторым компонентом корпуса очистителя.

11. Наборный узел уплотнения по п. 10, отличающийся тем, что первое металлическое уплотнение и второе металлическое уплотнение имеют по существу С-образный профиль поперечного сечения, по существу J-образный профиль поперечного сечения, по существу U-образный профиль поперечного сечения, по существу D-образный профиль поперечного сечения, по существу параболический профиль поперечного сечения или по существу овальный профиль поперечного сечения.

12. Наборный узел уплотнения по п. 11, отличающийся тем, что дугообразная часть первого уплотнения находится в контакте с первым компонентом корпуса очистителя, и при этом дугообразная часть второго уплотнения находится в контакте со вторым компонентом корпуса очистителя.

13. Наборный узел уплотнения по п. 12, отличающийся тем, что первое уплотнение по существу аналогично второму уплотнению.

14. Наборный узел уплотнения по п. 13, отличающийся тем, что первое уплотнение и второе уплотнение образованы из никель-хромового сплава, такого как Inconel®, никелевого сплава, кобальт-хром-никель-молибденового сплава, кобальт-хром-никелевого сплава, такого как Elgiloy®, никеля, титана, вольфрама, нержавеющей стали, пружинной стали, стали, алюминия, цинка, меди, магния, олова, платины, свинца, железа или бронзы.

15. Зондирующий узел, содержащий зонд, корпус, расположенный кольцом вокруг зонда, и наборный узел уплотнения, расположенный между зондом и корпусом и выполненный с возможностью обеспечения уплотнения между зондом и корпусом, причем наборный узел уплотнения содержит первое металлическое уплотнение, второе металлическое уплотнение и узел очистителя, расположенный между первым металлическим уплотнением и вторым металлическим уплотнением, причем узел очистителя содержит первый компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, второй компонент корпуса очистителя, имеющий коническую внутреннюю поверхность, противоположную конической внутренней поверхности первого компонента корпуса очистителя, и очиститель, расположенный между первым компонентом корпуса очистителя и вторым компонентом корпуса очистителя.