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伸缩器密封结构及其密封机制

[来源:/]    [日期:2016-01-20 11:12]    [热度:]
  目前,在常规的石油机械产品中常用的密封形式多为O形密封圈、密封圈加挡圈及由O形圈发展的矩形圈、星形圈等形式,这些密封方式能够满足一般用途的密封需要。但对于海洋作业环境中的隔水管系统重要连接单元——伸缩器而言,自身质量大,内、外筒伸缩运动频繁,磨损快,海水腐蚀等现象使得常规的密封方式无法保证良好的密封性能,且不便于更换。为了保证隔水管伸缩器正常的密封性能,且不影响钻井效率,采用半剖式气压或液压驱动橡胶密封环密封结构,由主密封总成和副密封总成构成的双密封系统。
  主密封总成工作时使用,副密封总成备用或在主密封密封环失效对其进行更换时使用。主、副密封总成的密封环均采用半剖式结构,更换方便。工作时,通过主密封总成密封环的压缩变形实现内、外筒密封,当需要密封较高压力时,通过密封外筒上的压力入口向内加压,通过密封支撑套驱动密封环,可以实现高压密封; 当需要密封较低压力时,过多的压力通过密封外筒上的压力出口排出,实现低压密封。该密封结构可以满足伸缩接头在补偿升沉运动时,内、外筒环空的动密封需求,同时还可承受较大的隔水管载荷。
  橡胶结构的有限元分析属于非线性有限元范畴,其非线性突出地表现在以下3个方面: (1)材料非线性,橡胶材料的应力应变关系是一个复杂的非线性函数,用应变能函数表示; (2)几何非线性,橡胶在力的作用下,一般伴随着大位移、大应变,其应变位移关系也是非线性函数; (3)边界非线性,密封计算的边界条件复杂,必须包含接触面的受力计算,呈非线性关系。ABAQUS是进行有限元分析的有效工具,可对结构、载荷与边界条件进行模拟分析,同时考虑大变形、非线性等相应特点。因此,采用ABAQUS对伸缩接头密封环进行建模分析。
关键字:伸缩器,伸缩接头
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