连续油管用闸板防喷器矩形胶芯的特性研究

针对井控风险中闸板防喷器密封胶芯经常在关键密封位置失效这一问题,设计了连续油管用闸板防喷器的矩形胶芯,建立了矩形胶芯的三维物理模型,运用静力学理论进行其力学性能分析,胶芯受力考虑为液压推力和井内介质压力的相互累加作用,进而推导出矩形胶芯密封力计算式。运用有限元法进行材料非线性分析,研究了弹塑性能,得到矩形胶芯可承受的最大液压推动力是19 MPa,当0≤F0≤8 MPa时,为弹性变形阶段;当8F010 MPa时,为弹塑性变形阶段;当10≤F0≤19 MPa时,胶芯塑性变形显著。并用ANSYS疲劳寿命分析工具,得出矩形胶芯在10 MPa液压推动力下的疲劳寿命循环次数约为134 700,疲劳使用系数为0.074 26。研究表明,该矩形胶芯能够有效解决常规胶芯在关键密封位置失效的问题。     

开关型闸板防喷器密封胶芯性能试验研究

带压作业密封系统试验台利用液压动力系统输出水压代替油田油水井内部压力,模拟真实油田带压作业起升油管柱修井作业过程,确立开关型闸板防喷器密封胶芯性能试验步骤。利用带压作业密封系统试验台的控制系统进行全程自动化开关型闸板防喷器密封胶芯性能试验,测试油水井井压与密封副驱动力之间关系以及液压驱动力与开关型防喷器胶芯变形关系。     

自封式封井器胶芯大变形分析

讨论了橡胶超弹性材料有限元分析的理论基础及计算方法，并测定了有限分析中丁晴橡胶的Ｍｏｎｅｙ材料常数，用有限元法对自封式封井器进行了大变形分析，得到了胶芯在各种工况下的变形及应力情况，讨论了胶芯尺寸对密封性能的影响，为胶芯的合理设计提供了必要的依据．     

球型防喷器胶芯安全性能与结构优化

为了评价球型防喷器胶芯的安全性能,以球型密封胶芯为研究对象,通过材料拉伸和压缩试验,获得了胶芯的最优本构关系数据,并根据球型胶芯结构进行了二次优化设计。利用ABAQUS软件对优化前后的球型胶芯结构进行了数值模拟分析,找到了常规胶芯在密封过程中的变形规律,并对优化后的胶芯结构进行了安全性能评价分析。结果表明：胶芯向中心收缩的过程中,胶芯上部的橡胶沿径向方向的变形最大,胶芯向中心方向挤出的橡胶逐渐减少,最大接触压力值发生在胶芯棱边与钻杆接触的区域,改进后胶芯和钻杆的平均接触压力及密封长度相对改进前的变大。确定球型胶芯密封段最优倒角切削量+5 mm,该结构形式的球型胶芯密封性能较好,有助于提高球型胶芯的使用寿命。     

自封式封井器胶芯大变形分析

讨论了橡胶超弹性有限元分析的理论基础及计算方法，并测定了有限分析中丁晴橡胶的Ｍｏｏｎｅｙ材料常数，用有限元法对自封式封井器进行了大变形分析，得到了胶芯在各种工况下的变形及应力情况，讨论了胶芯尺寸对密封性能的影响，为胶芯的合理设计提供了必要的依据。     

防喷器胶芯的光弹实验研究

介绍了利用光弹实验方法在橡胶等制品有限变形条件下应力分析方法，通过防喷器胶芯的光弹实验，得到了其可能引起破坏的原因，为设计改进提供了依据。     

半柔性材料内部薄弱部位极限应力分析

基于数字图像技术与有限元分析方法,分析半柔性路面材料内部薄弱部位的极限应力状态。研究结果表明,水泥胶砂的收缩变形是造成半柔性路面材料内应力的主要因素;母体沥青混合料的空隙率越大,材料内部拉应力集中部位的数量越多。本研究确定了水泥胶砂的变形控制指标,为半柔性材料的合理设计提供理论依据。     

泥泵轴端螺纹应力集中系数及其影响因素

泥泵轴端螺纹根部有较严重的应力集中效应,使得螺纹根部局部应力较大,在交变载荷作用下,泵轴易发生疲劳破坏,影响工程进度及经济效益。本文以某绞吸挖泥船舱内泵的轴端螺纹为研究对象,在ANSYS中建立泵轴端部二维轴对称有限元模型,计算了螺纹根部的局部最大应力及相应的应力集中系数,分析了螺纹根部倒角半径、螺纹牙高、螺距和螺纹位置对应力集中系数的影响。结果表明,应力集中系数随螺纹根部倒角半径的减小而增大;螺纹牙高度对应力集中系数的影响不大,可忽略;应力集中系数和螺距线性正相关;适当增大螺纹与轴肩间距有利于减小应力集中系数。本文计算所得应力集中系数可用于修正材料的S-N （应力-寿命）曲线,从而提高泵轴疲劳寿命预报的精确度,各因素的影响规律可为泵轴结构优化设计提供参考。     

纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体轴压力学模型及复合吸能机制

为了从结构力学角度揭示纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体在轴向压缩载荷作用下的复合吸能机制,建立了该结构的轴压力学模型,在考虑静力学平衡条件以及表层和芯材间位移协调条件的基础上,建立了表层侧向约束应力和芯材轴向压缩变形间的关系,重点分析侧向约束应力对结构损伤吸能机制的影响,探讨了表层和芯材设计参数间的影响规律.进一步开展的试验研究和破坏模式分析结果表明,该力学模型有效揭示了纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体的复合吸能机制,指导了该结构的参数化设计.      

消防多功能抢险车油缸连杆机构的优化

针对某消防多功能抢险车油缸连杆变幅机构变形失效问题,采用Creo、Adams与Ansys软件建立油缸连杆机构和履带车力学模型,仿真分析履带车运动过程中连杆各铰点受力情况。结果表明:连杆变形失效的主要原因是其多处位置强度超过材料许用应力。以最大力为边界条件,利用有限元方法对抢险车油缸连杆进行强度分析,并以油缸连杆铰点最大受力值为优化目标,采用灵敏度分析、优化设计的方法对油缸连杆各铰点进行优化。仿真结果表明:优化后连杆各铰点受力峰值降低50%,最大应力值为20814 MPa,比优化前降低513%,小于材料的许用应力,产品未发生变形失效,优化方案有效。     

蜂窝密封技术在空分增压机级间密封上的应用

针对内蒙古某煤化工厂空分增压机组在生产过程中存在的推力轴承瓦温度偏高等问题,提出了对增压机级间密封进行整体蜂窝技术改造的方案。通过对级间密封结构优化前后叶轮端面轴向受力变化的理论分析及利用计算流体动力学（CFD）软件进行仿真验证,得出级间密封的失效是引起转子轴向力变大的主要原因,并对增压机级间密封进行了蜂窝技术改造。改进后的级间密封结构使得增压机级间串气量减小,叶轮两侧高压气体压力差有所降低,各级压缩效率得到提高,解决了推力轴承瓦温度偏高和气体出口压力不足等问题。蜂窝密封技术在空分增压机级间密封上的成功应用,为解决高速离心压缩机轴向力过大这一问题提供了新的有效方案和改进措施,值得进一步应用推广。     

平板式SOFC封接的实验研究

为了解决平板式固体氧化物燃料电池(planar SOFC)的密封问题,在大气中采用Ag-8CuO+2YSZ新型复合钎料对平板式SOFC单电池进行了封接实验,研究了YSZ((Y2O3)0 08(ZrO2)0 92)陶瓷颗粒的加入对钎缝显微组织的影响,通过多次热循环实验,以及单电池开路电压的测试对钎焊质量进行了评价.结果表明:YSZ与Ag-CuO组织结合紧密,陶瓷颗粒均匀分布在钎料基体中,有利于改善接头性能,降低接头的热膨胀不均匀性,抑制钎缝内孔洞的生成.经过15次热循环实验(200～750 ℃),单电池的开路电压稳定在1 02～1 09 V之间,证明该钎料适用于750 ℃工作的平板式SOFC的密封.     

钻孔密封材料的微观特性及其对密封性能的影响

研究了钻孔密封材料聚氨酯和膨胀水泥冻复合材料(PD复合材料)的微观特性,并考察了其对钻孔密封性能的影响作用.实验模拟了煤矿井下钻孔封孔过程,利用FEI QuantaTM 250环境扫描电子显微镜对聚氨酯、PD复合材料本身,以及两者与煤壁的结合、渗透和发展进行微观对比和分析.PD复合材料的渗透系数约为聚氨酯瓦斯渗透性系数的1/48.聚氨酯为蜂窝网状结构,内部孔隙较大,与孔壁结合处存在空白区域;PD复合材料结构严实,内部孔隙极小,在孔壁处与煤体结合密实.PD复合材料比聚氨酯更容易克服钻孔周围裂隙区内瓦斯压力、水锁效应等各种阻力的作用,在钻孔周围裂隙内逐渐渗透,且其自身可以继续在钻孔周围残余裂隙和孔洞内发展.     

Coalbed methane reservoir boundaries and sealing mechanism

It is important to investigate the coalbed methane reservoir boundaries for the classification, exploration, and development of the coalbed methane reservoir. Based on the investigation of the typical coalbed methane reservoirs in the world, the boundaries can be divided into four types: hydrodynamic boundary, air altered boundary, permeability boundary, and fault boundary. Hydrodynamic and air altered boundaries are ubiquitous boundaries for every coalbed methane reservoir. The four types of the fault sealing mechanism in the petroleum geological investigation (diagen- esis, clay smear, juxtaposition and cataclasis) are applied to the fault boundary of the coalbed methane reservoir. The sealing mechanism of the open fault boundary is the same with that of the hydrodynamic sealing boundary. The sealing mechanism of the permeability boundary is firstly classified into capillary pressure sealing and hydrocarbon concentration sealing. There are different controlling boundaries in coalbed methane reservoirs that are in different geological backgrounds. Therefore, the coalbed methane reservoir is diversiform.     

场致发射平板显示器(FED)的封接工艺

介绍低熔点玻璃材料封接工艺 ,主要包括低熔点玻璃材料的选择、调制、涂覆、加热处理以及玻璃基板的预处理 .根据此工艺 ,已封接出令人满意的显示屏     

球铰式转轴密封装置研究

提出了一种球铰式回转轴密封方法.这种密封方法是为了消除径向力对密封系统的影响,降低密封系统对回转机构的加工精度和安装精度的要求,补偿工作磨损误差,延长密封寿命.这种密封主要利用球形铰接可适应任何方向回转运动的特点,将球铰密封中的密封定轴固定在回转轴上,密封转轴固定在机器壳定体上,流体从这2个空心的具有相对回转运动的密封轴内腔流过.密封定轴和密封动轴之间的球形配合面形成主密封面.弹簧力和流体作者对球铰式密封机理及密封性能进行了研究,并将密封装关键.作用力使主密封面形成的配合间隙是该密封的置安装在某矿山的大直径高风压深孔潜孔钻机上应用,实现了7个月无泄漏现象,大大减少了处理泄漏的停产时间.理论分析和实践结果表明,这种密封方式是降低流体机构制造成本,减少维护,提高使用寿命的有效措施,在各种以油液或气体为介质的中、低速回转机械,尤其是对承受强烈冲击振动的流体机械中,具有重要的推广价值.     

可伐合金与玻璃封接工艺的优化

研究了熔封气氛、熔封温度和熔封时间对玻璃与可伐合金封接件的外观、气密性、结合强度、弯曲次数和玻璃沿引线的爬坡高度的影响.结果表明:熔封气氛的影响很大,随着熔封气氛氧化性的增强,玻璃飞溅程度越来越严重.随着熔封时间的延长或者熔封温度的升高,可伐合金表面为单一FeO或单一Fe3O4氧化膜时与玻璃的结合强度缓慢增加且弯曲次数基本保持不变,双层氧化膜(FeO+Fe3O4或Fe3O4+Fe2O3)与玻璃的结合强度虽然较高,但弯曲次数却明显下降.可伐合金表面氧化膜类型与玻璃沿引线的爬坡高度关系不大,随着熔封温度的升高,玻璃沿引线的爬坡高度下降;而随着熔封时间的延长,玻璃沿引线的爬坡高度急剧下降,当降至140μm后逐渐趋于稳定.推荐的优化工艺条件是:熔封气氛为弱还原气氛,熔封温度在980℃左右,熔封时间为20～30 min.     

等离子体窗密封性能实验研究

等离子体窗具有高真空密封性和良好的束流通过性,在电子束焊接、加速器等领域有很大的应用前景. 针对传统等离子体窗应用孔径小的问题,本文在优化的三阴极源基础上研究了通道直径为7 mm和8 mm等离子体窗的密封特性,以及Ar、He、H2三种等离子窗压降系数随输入电流和气流量的变化关系. 结果显示,在输入电流120~210 A、气流量1000~5000 sccm范围内,Ar等离子体窗的压降系数随输入电流、气流量的增加呈先上升后下降的变化趋势,He、H2等离子体窗的压降系数随输入电流的增加逐渐上升,但随着气流量的增加,He等离子体窗的压降系数先上升后下降,H2等离子体窗的压降系数逐渐下降. 本实验获得的等离子体窗最大压降系数为2550,可隔绝的最大高压为1 atm,与已报道文献相比具备较好的竞争优势,展现了良好的密封性,在未来加速器等领域有很大的应用潜力.     

盾构机主驱动密封维修改造关键技术

为解决土压平衡盾构机在掘进过程中容易出现主驱动密封失效,造成盾构机主轴承损坏的难题。通过理论分析和现场测试相结合的方法,介绍了主驱动密封的工作原理,分析了主驱动密封损坏的原因。认为:VD密封采用粘结方式安装,容易造成应力集中发生断裂,唇形密封和密封衬套采用丁晴橡胶的材质,在高温条件下极易造成磨损失效;提出了改造方案:将密封材质改为耐高温、抗疲劳的含氯的合成橡胶,VD密封采用压板方式,使密封与壳体的结合更加可靠,避免了密封局部受力不均导致的断裂失效。通过后续实体工程的应用检测,再没有出现过密封损坏事故,达到了密封改造技术研究的预期效果。结果表明:密封材质、安装方式及密封油脂是影响主驱动密封工作状态的关键因素,在盾构机的选型设计过程中应引起高度重视。     

密封液体流动特性对磁液密封界面的影响

水轮机轴部应用磁性液体密封时,存在密封转速低、不稳定等现象,密封液体流场特性对密封失效有重大影响.基于数值计算的方法,对比了磁性液体动、静密封时密封液体的流场特性,并进行了实验验证.结果表明,密封压力对密封液体流场影响较小,轴转速对密封液体流场影响较大.该结论可为设计水轮机主轴的磁性液体密封装置提供理论指导.