玻璃纤维增强塑料浮动球阀密封性能分析

采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作的球阀,具有强度高、密度小、耐酸碱腐蚀等优点,已逐步取代金属球阀应用在氯碱化工管道中。以DN50 GFRP浮动球阀为研究对象,分析常压下旋塞预紧力、密封件摩擦因数和密封面宽度对其密封性能的影响,并探究阀球推荐工作压力和GFRP浮动球阀整体设计参数对密封性能影响的主次顺序。结果表明：GFRP浮动球阀最高工作压力不应超过3 MPa,在常压环境下,需施加550 N以上的旋塞预紧力才能保证球阀正常密封;增大密封面摩擦因数可提高其密封性能,当密封面摩擦因数达到0.2时,密封面上最低密封比压最接近临界密封比压,材料利用率最高;随密封面宽度增加,最大密封比压呈先减小后增大的趋势,综合考虑球阀的使用寿命和材料利用率,该阀座的最佳密封面宽度为8.65 mm;密封面宽度对GFRP浮动球阀密封性能影响最大,其次为旋塞预紧力,密封件摩擦因数的影响最小。     

油套管特殊螺纹密封面微观泄漏机制研究

特殊螺纹金属对金属密封的可靠性不仅与主密封面的结构和油套管材料性能有关,而且与螺纹接头密封面表面粗糙度、泄漏介质特性等因素有关,其密封性能的研究是一项复杂而又难以解决的问题。在微观尺度下,分析特殊螺纹金属对金属气密封泄漏机制,并建立微观尺度下气体通过金属密封间隙泄漏速率的理论模型;在考虑密封表面粗糙度的情况下,建立特殊螺纹气体泄漏率的数学模型。以锥面对锥面密封为例,研究密封表面接触应力、表面粗糙度和密封面接触长度对特殊螺纹气体密封性能的影响。计算结果表明:随密封面接触应力的增大和密封面有效接触长度的增加,气体泄漏率均呈幂率指数规律降低;随密封面粗糙度的增加,气体泄漏率随之增大。     

泥水盾构接管用三通换向阀橡胶阀座密封研究

针对泥水盾构接管用三通换向阀密封结构易发生泄漏的问题,对三通换向阀橡胶阀座的密封特性进行研究,为提高其密封可靠性采用双道密封结构。建立双道密封结构二维有限元分析模型,对比分析橡胶双道密封在不同侧向介质压力、不同压缩量及不同倒角半径下的密封特性。结果表明:双道密封结构的von Mises应力与剪切应力与所受压缩量与侧向介质力呈线性关系;侧向介质力与倒角半径对第一道密封面的接触应力影响较大;密封面左侧的接触应力较高,第二道密封面的接触应力基本不变;当所受压缩量为2.0 mm,介质压力为1.5 MPa时,双道密封结构的综合密封性能最优。     

高温高压球阀主密封结构自补偿设计研究

为解决球阀在高温高压等苛刻运行工况中遇到的主密封结构密封面受到的摩擦磨损,导致的阀门泄露、密封性能降低等问题,从球阀的密封原理出发,针对现有密封结构优缺点进行了研究。将计算机辅助设计以及有限元分析技术应用到球阀的结构设计过程中,根据密封性能对密封比压的要求,分析了密封面宽度与密封比压的关系,提出了利用流体介质自身压力提供阀座轴向推力迫使阀座补偿摩擦损失的方法,从而达到了自补偿密封效果,并利用建模软件Solid Works设计了自补偿主密封结构三维模型,利用自带网格划分插件进行了有限元仿真分析。研究结果表明:在产生摩擦磨损时,该设计能够通过自我补偿功能增加主密封结构的密封面宽度,从而降低了密封面上的密封比压,使得阀门密封性能得到提高。     

楔式闸阀密封面宽度对密封性能的影响分析

针对闸阀密封面局部密封比压大于材料许用比压的现象,对阀座密封面宽度进行优化设计以保证闸阀的密封性。优化前阀座密封面宽度为5 mm,在[4,6. 5]宽度范围内,对以0. 5 mm为步长的6组模型进行数值模拟仿真,并对结果进行数值拟合,获得临界密封面宽度值,最后进行仿真试验验证。结果表明:6组模型密封比压值成线性关系,通过线性拟合得出材料许用比压150 MPa对应的临界密封面宽度为5. 6 mm,数值试验验证此时密封比压为151. 69 MPa,相对误差为1. 13%。     

水力加压器组合密封结构设计及参数优化

为了提高水力加压器密封性能,设计一种由滑环与O形密封圈组成的组合密封;利用流体压力渗透载荷的加载方法对密封结构进行有限元仿真,得到单因素滑环结构参数对密封性能的影响规律;利用正交试验,分析多因数滑环结构参数综合作用对活塞密封性能的影响。研究结果表明:滑环沟槽底部厚度、滑环侧边宽度、滑环高度、活塞单边径向密封间隙对动密封面接触压力影响依次减弱,新型密封结构选择滑环高度6.5 mm、滑环侧边宽度2.65 mm、滑环沟槽底部的厚度0.7 mm、单边径向间隙0.25 mm时,其最大接触应力比常规O形密封圈结构提高了245%;新型密封结构中的动密封面接触应力比常规O形密封圈结构有了显著的提高,提高了水力加压器的密封性能。     

机械密封端面宽度对密封性能的影响

这里通过试验研究了转速和密封面宽度对机械密封性能的影响。通过分析发现,转速和密封面宽度都是影响端面温升的重要因素,窄的密封面可以明显地降低端面温升。在混合摩擦条件下,密封面宽度对摩擦系数的影响很小。     

气动流量阀阀座密封性能研究及结构优化

利用有限元软件ANSYS 建立气动流量阀阀座密封结构的二维轴对称模型,以流体渗透压力（Fluid Pressure-Penetration）的加载方式模拟阀座密封结构的介质压力负载,研究介质压力、预紧弹簧力、阀座结构参数等对阀座密封结构密封性能的影响。结果表明：弹簧力与最大有效密封压力及无介质压力最大等效应变呈正相关;密封面外径及斜面倾角与最大有效密封压力及无介质压力最大等效应变呈负相关;密封面内径不影响最大有效密封压力。利用正交试验对关键密封参数进行了优化,优化后最大有效密封介质压力提高了14.14%,提高了阀座密封结构密封性能,而最大等效应变仅增大1.87%,对密封结构寿命影响很小。     

超低温蝶阀密封机构的有限元分析

分析了双偏心超低温金属-非金属密封副蝶阀在低温下的应力状态,阀座密封宽度对密封副的结构应力和密封性能均有很大的影响。随着密封宽度的增大,密封副所受接触应力增大,有助于提高其密封性能,但随之也带来了摩擦应力的增大,使密封圈的使用寿命降低。因此,在密封副设计时,应综合考虑这两个因素的影响来优化结构参数。     

高压导管球形接头结构密封性能研究

根据混合动力汽车发动机内常用导管连接形式,针对导管接头球面-锥面密封结构研究密封性能.通过漏率经验公式,结合Hertz接触理论进行漏率估算,分析得到密封结构初始密封状态下影响密封性能的各项指标.在此基础上,采用非线性有限元法研究拧紧力矩与密封面接触应力、宽度及应力分布的关系,结果表明相对较大的拧紧力矩能够增加密封面接触...     

一种防砂闸板阀设计与研究

防砂闸板阀广泛应用于油井设备的压裂井口和含砂量较大的高压管汇中,目前使用的闸板阀设计原理主要是阀前密封,但是阀前密封存在着许多缺点,且密封效果不稳定,易发生密封失效,使砂砾进入到阀体中腔,增大了阀门维护频率,严重影响阀门的使用寿命。针对这种情况,设计了一种双阀座的防砂闸板阀结构,阀座由内阀座和外阀座组成,内阀座嵌设于外阀座内部,通过室内静水压试验和工业试验,较好地证明了双阀座结构的可靠性,具有很高的工业应用价值。     

基于密封接触强度的水下井口连接器VX钢圈密封特性分析

考虑密封面有效接触长度对密封性能的影响,以密封接触强度为评价指标,采用有限元方法分析水下井口连接器VX钢圈在不同预紧力、工质载荷和结构参数下的密封特性,并与以单一密封面接触应力为评价指标的密封特性分析结果进行对比。结果表明:预紧力是影响密封性能的重要因素,在保证连接器锁紧结构安全性的同时,要尽量提高安装预紧力;与接触应力相比,密封接触强度能够更好地模拟VX钢圈密封性能随预紧力、工质压力和结构参数变化的趋势。因此,在连接器VX钢圈密封特性分析过程中,应该优先选择密封接触强度作为密封性能评价指标。     

大口径闸阀主密封的分析研究

针对某大口径闸阀密封面顶部在密封试验时发生的泄漏问题,阐明了密封接触问题的理论依据,介绍了闸阀的密封机理,建立了阀体与闸板一体化的三维非线性有限元模型,对闸阀及其优化模型的密封面进行了有限元分析,并对各模型接触应力分布情况及密封面的比压分布规律进行了研究。结果表明:数值模拟结果与密封试验结果基本一致,说明该有限元分析的适用性;合理改善阀体与闸板加强筋的布置,阀门的密封性得到了有效改善,为闸阀加强筋的设计和优化提供了一定的参考依据。     

海洋平台油气混输泵轴端密封改进设计与试验研究

针对某海洋平台油气混输泵轴端机械密封在运行过程中存在的失效问题，分析其产生的原因，并对其结构进行改进设计。对改进后机械密封进行实验室台架性能试验，分析不同弹簧比压条件下密封性能随压力的变化和密封端面磨损状况，以及不同端面设计宽度下密封性能随压力和转速的变化。结果表明：减小弹簧比压能略微降低密封端面摩擦功率，但会增大泄漏风险；减小端面宽度能有效提升润滑不良条件下的端面密封性能。确定密封优选设计参数，并对密封样机进行100 h型式试验。试验结果表明，改进后密封端面摩擦功率基本稳定，波动较小，泄漏量满足标准指标要求，验证了该密封结构改进的合理性、优选设计参数的有效性和运行工况的适应性。     

井下V形金属密封环密封性能研究

提出一种适用于井下复杂环境的V形金属密封环,利用压力密封装置模拟40 MPa压差工作环境,研究V形金属密封环在井下流量控制阀中的密封性能。将V形环的力学模型分解为圆筒过盈配合与悬臂梁力学模型进行理论分析,得出密封接触面的应力计算公式,并利用ABAQUS进行仿真验证。建立V形环两种密封面(曲面与平面)的轴对称模型,分析密封环在40 MPa压差下,不同过盈量与倾角对密封性能的影响,并对比2种结构的性能。结果表明,在满足密封性能的前提下,平面密封结构的过盈量取值范围更广,并且在相同结构参数时的接触应力大于曲面密封。确定平面密封结构过盈量与倾角的取值范围,为井下流量控制阀中V形金属密封环的设计提供了参考,应力计算公式也为密封环的设计提供了一个初步的接触面应力。     

橡胶硬度和动环斜度对单金属密封性能的影响

采用ANSYS软件建立单金属密封的分析模型,分析在低压和高压情况下,丁晴橡胶O型圈硬度、橡胶支撑环硬度和动环倾斜面斜度3种关键参数对动静环端面接触应力的影响。结果表明：单金属密封的密封面接触应力在低压工况下由内向外逐渐增大,在高压工况下则呈现出边缘突变、中间平缓的分布状况;O型圈硬度和橡胶支撑环硬度较小时,动静环接触应力分布越平缓,有利于降低密封端面的磨损,提高密封工作寿命;动环倾斜面斜度越大,密封端面接触应力越小且应力分布越平缓,可有效提高密封性能。     

箭体充气阀密封性能量化分析

借鉴垫片密封及阀座密封比压原理,从力学角度建立了阀门漏率计算公式。以有限元方法建立了阀门漏率计算模型,实现了阀门漏率的初步量化分析和计算。通过分析充气阀阀座结构尺寸对阀门密封性能的影响,证明在保证阀门非金属密封面无损坏的前提下,阀座密封面半径越小越有利于阀门密封。     

油气管道球阀结构设计改进及性能试验研究北大核心CSCD

为了提高管道球阀内部密封可靠性,设计了一种采用具有组合密封特性的多重阀座结构,并开展了密封性能和寿命试验分析,考察了阀门压力试验、功能试验和现场工业性应用试验等过程。结果表明,0.6 MPa低压气密封和1.1倍公称压力高压气密封性能试验结果均符合标准规定的无可见泄漏要求;改进设计后的管道球阀具有独有的多级阻断介质密封、压力缓冲和全封闭注脂的特性和优势,提高了阀门的密封可靠性,根据多重阀座的特性,综合性能达到或优于2台传统球阀串联的叠加效果。研究结果为管道球阀尤其是关键位置阀门提供了更优的选择,降低了油气管道球阀内漏的风险,对保障管道系统安全运行具有重要的意义。     

油套管特殊螺纹密封性能数值仿真研究

油套管特殊螺纹主要通过金属对金属的径向过盈主密封结构保证油套管连接的气密封性能。针对特殊螺纹密封性能开展数值模拟评价研究,并提出优化特殊螺纹气密封结构的方法。首先建立了特殊螺纹锥面对锥面密封结构的数值仿真模型,研究了等锥面密封结构和非等锥面的密封面上接触应力分布关系,研究发现,若采用非等锥线性密封结构的密封接头,能够有效改善特殊螺纹密封面上接触不协调现象,改善密封面上接触应力的分布;其次,建立了特殊螺纹球面对锥面密封结构的数值仿真模型,引入密封接触能理论,研究了不同椭圆度下的球面密封结构密封面上接触应力分布关系,并给出特殊螺纹球面密封椭圆度的最佳取值范围。研究结果可以为提高特殊螺纹抗泄漏能力提供理论依据,为特殊螺纹密封结构的研发提供思路借鉴。     

纯水介质液压支架蕾形组合密封的性能分析

针对大采高纯水介质液压支架油缸的密封问题,设计了一种新型蕾形组合密封结构,并且建立了其理论分析模型。通过设置不同的直径间隙以及不同的压力载荷值,进行仿真分析,得出其不同直径间隙和不同压力载荷下的最大接触应力值。通过对比分析,得出了当直径间隙为0.55 mm时,其密封性能达到最佳,且在相同直径间隙不同压力载荷下其最大接触应力随着载荷压力的增大逐渐增大,而最大接触应力点在密封体与内外环体相接触的位置。