取常规等长胶筒氯丁密封胶封隔器与改进型等长胶筒氯丁密封胶封隔器2种结构进行密封性能对比分析。其中,胶筒的结构参数是一致的,紫铜的厚度设为2 mm。坐封压力30 MPa。从图中可以看出:常规氯丁密封胶封隔器在胶筒中部的接触应力要稍大于改进型氯丁密封胶封隔器的接触应力值;在胶筒的两端是最大接触应力处,改进型氯丁密封胶封隔器的最大接触应力要明显大于常规氯丁密封胶封隔器。改进结构是切实可行的。
胶筒结构参数的优选
由以上分析可以得知:胶筒的高度和总厚度对密封性能影响较大;根据第2节的分析结果,选择胶筒的高度为85 mm,总厚度20. 5 mm,子厚度8. 5mm,端面斜角500,上胶筒材料系数为组合①,下胶筒系数取组合②。下面将分析选择紫铜的厚度。
由图9看出:随着紫铜厚度的增加,在上胶筒的中部其接触应力是减小的,而在两端与套管的接触应力是增大的,最大接触应力发生在胶筒与套管接触的两端上,故其最大接触应力是随着紫铜的厚度增加而增大的;但铜的厚度若太大,因其塑性较大,与套管接触摩擦会产生粘滞性,影响胶筒的寿命。综合考虑,设计紫铜的厚度为2 mm。在前人研究经验基础上,提出了不等长胶筒改进结构,即下胶筒高度选取为75 mm。对比分析2种改进型氯丁密封胶封隔器结构的密封性能,其上胶筒的接触应力基本是一致的,差别主要在于下胶筒接触应力。
从图中发现:在下胶筒中部和两端,不等长胶筒结构接触应力大于等长胶筒结构中的接触应力,由于在低压时,下胶筒起着主要密封作用,所以不等长胶筒的改进型氯丁密封胶封隔器的密封性能最好。
通过对接触应力值的分析,得到了胶筒结构参数和材料特性对密封性能的影响。
提出了一种胶筒包络紫铜的新型氯丁密封胶封隔器结构,并选择紫铜厚度为2 mm。
经过对比分析,不等长胶筒的改进型氯丁密封胶封隔器结构具有较好的密封性能。
胶筒结构参数的优化方法及材料选取需进一步研究。http://www.sdyuantai.net/