高速牙轮钻头螺旋组合密封排砂及密封机理研究

发布时间：2017-12-12 05:32

  本文关键词：高速牙轮钻头螺旋组合密封排砂及密封机理研究

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【摘要】：轴承密封是牙轮钻头最薄弱的环节,岩屑颗粒的进入是影响高速牙轮钻头寿命的最关键因素,设计具有自动排砂功能的密封结构是提高钻头寿命的关键技术之一。本文提出一种新型"螺旋组合密封"结构,采用排砂及组合密封设计新思想,有望解决这一难题,研究的目的在于通过螺旋密封圈在高速旋转下具有螺旋泵送作用,将岩屑颗粒排出密封腔外,试图改善橡胶圈的密封工况从而提高其密封性能。针对该研究,本文做了以下工作:(1)开展螺旋组合密封结构设计的理论研究:包括结构方案的设计、结构方案的对比、确定结构方案;结构参数的设计,其中包括螺旋密封圈的结构参数设计、O型密封圈结构参数设计;螺旋密封圈的强度校核。(2)开展新型密封结构排砂性能的仿真研究,采用离散相模型模拟岩屑颗粒在流场中的运动,通过分析流体的速度场、压力场、岩屑颗粒运移轨迹、岩屑颗粒滞留密封腔内的时间,分析单一转速下螺旋密封圈的排砂性能。(3)开展螺旋结构参数对排砂性能的影响规律研究。通过分析不同螺距、不同密封间隙、不同斜螺旋面倾角时的速度场、压力场、岩屑颗粒滞留密封腔内的时间,找出结构参数对排砂性能的影响规律,得出一组排砂性能好的结构参数;提出一种螺旋排砂性能的评判标准。(4)最后对比分析新型结构与原型结构的排砂性能,为后续的研究提供初步结构参数。该组合密封具有广阔的应用前景,适于各种类型牙轮钻头、复合钻头,有磨粒介质的机械密封如矿山机械、钻井泵等,新型结构的成功研制打破了目前被动密封的思想,转被动密封为主动密封,标志着一种新型密封理念的诞生,可望打破国外对该领域的垄断,将获得具有自主知识产权的密封技术,产生巨大的经济价值和社会效益。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE921.1

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本文编号：1281374