锥形防喷器密封性能分析及结构改进.pdfVIP

2024年11月Nov.2024

润滑与密封

第49卷第11期LUBRICATIONENGINEERINGVol.49No.

DOI:10.3969/j.issn.0254-0150.2024.11.019

文献引用：姚方旭，刘洋，孙龙飞，等.锥形防喷器密封性能分析及结构改进[J].润滑与密封11):145-152.

Citeas:YAOFangperformanceanalysisandstructureimprovementofaconicalblowoutpreventer

xu,LIUYang,sUNLongf

[J].LubricationEngine11):145-152

锥形防喷器密封性能分析及结构改进

姚方旭，刘洋12，孙龙飞3，张思顿4

（1.长江大学机械工程学院，湖北荆州434023；2.四川轻化工大学过程装备与控制工程四川省高校

重点实验室，四川自贡643000；3.中石油煤层气有限责任公司临汾采气管理区，山西临汾042300；

4.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司，北京100095）

摘要：以FH18-35GK锥形防喷器为研究对象，根据锥形防喷器工作原理，推导活塞的最大行程和锥形胶芯最大8

8挤胶量计算公式；通过单轴拉伸和压缩实验，确定胶芯材料的本构模型为Yeoh模型，建立锥形防喷器的三维模型，

运用CAE仿真软件模拟锥形防喷器工作时胶芯的力学行为，分析胶芯和支撑筋的应力及接触压力的分布规律。结果表

明：活塞达到最大行程时，胶芯的最大应力分布在胶芯上部隆起位置的前段，支撑筋的最大应力分布支撑筋中板块与

胶芯接触的圆角处和支撑筋下板块与活塞接触处；胶芯中部平整区是主要的密封区域，但FH18-35CK锥形防喷器胶

8

8芯中部主要密封区域的接触应力较小，不能有效密封钻杆。通过增大密封长度和胶芯锥角，对FH18-35CK锥形防喷

器胶芯结构进行优化改进。结果表明：优化后胶芯和支撑筋的最大应力虽增加，但均在材料的屈服极限内，而胶芯和

钻杆之间的接触应力增加了约42%，有效增强了锥形防喷器的可靠性。

8

8关键词：锥形防喷器；结构优化；支撑筋；胶芯；密封性能8

8中图分类号：TH136；TE9388

SealingPerformanceAnalysisandStructureImprovementofa

ConicalBlowoutPreventer

YAOFangxu,LIUYangl2,SUNLongfei?,ZHANGSidun4

(1.SchoolofMechanicalEngineering,YangtzeUniversity,JingzhouHubei434023,China;2.Sichua