本文關(guān)鍵詞：高速牙輪鉆頭螺旋組合密封排砂及密封機(jī)理研究

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【摘要】：軸承密封是牙輪鉆頭最薄弱的環(huán)節(jié),巖屑顆粒的進(jìn)入是影響高速牙輪鉆頭壽命的最關(guān)鍵因素,設(shè)計(jì)具有自動(dòng)排砂功能的密封結(jié)構(gòu)是提高鉆頭壽命的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文提出一種新型"螺旋組合密封"結(jié)構(gòu),采用排砂及組合密封設(shè)計(jì)新思想,有望解決這一難題,研究的目的在于通過螺旋密封圈在高速旋轉(zhuǎn)下具有螺旋泵送作用,將巖屑顆粒排出密封腔外,試圖改善橡膠圈的密封工況從而提高其密封性能。針對該研究,本文做了以下工作:(1)開展螺旋組合密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論研究:包括結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)方案的對比、確定結(jié)構(gòu)方案;結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì),其中包括螺旋密封圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)、O型密封圈結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì);螺旋密封圈的強(qiáng)度校核。(2)開展新型密封結(jié)構(gòu)排砂性能的仿真研究,采用離散相模型模擬巖屑顆粒在流場中的運(yùn)動(dòng),通過分析流體的速度場、壓力場、巖屑顆粒運(yùn)移軌跡、巖屑顆粒滯留密封腔內(nèi)的時(shí)間,分析單一轉(zhuǎn)速下螺旋密封圈的排砂性能。(3)開展螺旋結(jié)構(gòu)參數(shù)對排砂性能的影響規(guī)律研究。通過分析不同螺距、不同密封間隙、不同斜螺旋面傾角時(shí)的速度場、壓力場、巖屑顆粒滯留密封腔內(nèi)的時(shí)間,找出結(jié)構(gòu)參數(shù)對排砂性能的影響規(guī)律,得出一組排砂性能好的結(jié)構(gòu)參數(shù);提出一種螺旋排砂性能的評判標(biāo)準(zhǔn)。(4)最后對比分析新型結(jié)構(gòu)與原型結(jié)構(gòu)的排砂性能,為后續(xù)的研究提供初步結(jié)構(gòu)參數(shù)。該組合密封具有廣闊的應(yīng)用前景,適于各種類型牙輪鉆頭、復(fù)合鉆頭,有磨粒介質(zhì)的機(jī)械密封如礦山機(jī)械、鉆井泵等,新型結(jié)構(gòu)的成功研制打破了目前被動(dòng)密封的思想,轉(zhuǎn)被動(dòng)密封為主動(dòng)密封,標(biāo)志著一種新型密封理念的誕生,可望打破國外對該領(lǐng)域的壟斷,將獲得具有自主知識產(chǎn)權(quán)的密封技術(shù),產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE921.1

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本文編號：1281374