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题名W形密封结构金属封隔器性能研究
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作者
冯定
张一铎
詹鸿运
侯灵霞
张红
曾颖慧
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机构
长江大学机械工程学院
湖北省油气钻完井工具工程技术研究中心
中国石油集团渤海钻探工程技术研究院
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出处
《润滑与密封》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期24-31,共8页
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基金
湖北省技术创新专项(重大项目)(2019AAA010)。
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文摘
针对橡胶封隔器难以适应150℃、70 MPa以上环境的缺点,设计一种适用于230℃、70 MPa工况,两端传递载荷,中间中空促进径向变形的W形密封结构的金属封隔器,并研究其密封性能。根据工况需求,以温度依赖性和超弹性激发应力选择β-NiTi合金作为W形密封结构材料,以W形结构坐封后产生的接触应力评价其密封性能,以工作承压后W形结构的弹性-超弹性应变率评价其解封性能,分析W形密封结构半径、壁厚及壁厚比对其密封性能的影响,并对设计优化后的W形结构进行密封性能仿真分析。结果表明:结构半径对W形密封结构的密封性能和解封性能影响较小,而壁厚与壁厚比均显著影响密封性能和解封性能;随着壁厚的增加,W形密封结构的密封性能逐渐下降但解封性能逐渐上升,随着壁厚比的增加,密封性能逐渐下降解封性能先上升后下降。对设计优化后的W形结构进行密封性能仿真分析,结果表明,基于β-NiTi合金材料的W形密封结构金属封隔器完全可以适用于高温高压环境,其在230℃、70 MPa的工况下坐封载荷为220 kN,弹性-超弹性应变率达90%以上。
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关键词
金属封隔器
W形密封
密封性能
高温高压
超弹性激发应力
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Keywords
metal packers
W-shaped seal
sealing performance
high temperature and high pressure
transformation stress
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分类号
TH136
[机械工程—机械制造及自动化]
TE931.2
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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