案例研究:在300°F条件下,通过大挤压间隙密封15000psi

发布于2022/08/10 |道格|案例研究

华体会最新地址Eclipse服务于数十个行业,并为地表内外和地表以下的应用提供密封解决方案。

无论是载人航天飞行、外科医疗器械,还是大批量的汽车零部件,每个应用都有自己的一套挑战。

一个不断给Eclipse带来具有挑战性的密封条件的行业是石油和天然气。华体会最新地址在许多情况下,都需要在极端压力、温度和腐蚀性或研磨性材料下工作。井下钻井工艺尤其可以为海豹提供一些最苛刻的环境或情况。

华体会最新地址Eclipse为一家生产敏感井下钻井仪器的客户提供了弹簧动力密封。在最初的设计参数下,密封工作得很好,但当新的最坏情况,灾难场景出现时,情况很快就改变了。

跟随Eclipse如何华体会最新地址解决问题,并发现了优化密封性能的新解决方案,即使在极端条件下工作。

客户的问题

Eclipse提供的密封件和硬件设计的最大工作华体会最新地址压力为500psi。这种压力对于标准弹簧动力密封来说是相对温和的,因此Eclipse将设计偏向于微调密封性能。华体会最新地址

当客户获得了一份新的深海钻井合同,并希望确保仪器在最坏的情况下能够得到保护——如果海洋最深处的每个高压外部密封都失效了,问题就出现了。该深度的水压为15,000 psi,是仪器密封件设计压力的30倍。

更有挑战性的是,客户希望密封能够在仪器所能看到的最高温度(300°F)下承受这种压力。

操作条件:

  • 压力:15,000 psi
  • 介质:海水,介质油,乙二醇
  • 中风:3”
  • 杆Ø: 0.188”
  • 温度:300°F MAX

客户在新压力下对密封件进行了测试,发现尽管设计的最大压力为3000psi,但它们在低温和环境温度下都表现得非常好。

密封件最终在最高温度下失效,原因是密封件软化和允许过度膨胀挤压

所面临的挑战

华体会最新地址Eclipse已经成功应用了压力超过30000 psi的密封解决方案,但这些配置在很大程度上依赖于识别硬件规格,即挤压的差距(需要密封的硬件表面之间的空间或间隙)。

极端的压力会开始使密封变形,并将其推过间隙,换句话说,挤压密封。一旦密封变形到一定程度,密封的结构完整性就会受到损害,就会发生泄漏。

高温会进一步影响密封的耐久性。随着温度的升高,热量将不可避免地软化密封材料,使其更容易挤出。

客户的硬件是围绕500psi和环境温度的初始要求设计的。不幸的是,这意味着指定的挤压间隙远远大于15,000 psi和300°F所需的挤压间隙。

华体会最新地址Eclipse在高压应用中并不陌生,并且有许多选择来支持密封设计。增加密封唇厚和延长密封鞋跟长度是常见的高压处理修改。但是这些设计都需要占用额外的物理空间。

当客户的硬件明显已经投入生产时,需要克服的障碍就出现了。无法对硬件进行任何更改。

华体会最新地址Eclipse决定我们必须设计一个密封,在原始信封的范围内处理30倍的压力增加。

Ecli华体会最新地址pse解决方案

华体会最新地址Eclipse知道,在不增加密封尺寸的情况下,它需要有创意地处理压力。第一步是将护套材料转换为具有更高填料含量的混合物。

原来的密封是ET014:聚酰亚胺填充聚四氟乙烯.华体会最新地址Eclipse升级到ET025,这也是聚酰亚胺填充聚四氟乙烯,但填充率要高得多。

额外的聚酰亚胺显著提高了挤出阻力,但仍保持客户期望的理想密封性特征。但仅仅是简单的材料改变是不足以满足压力处理要求的。

华体会最新地址Eclipse简化了密封几何形状,以允许更厚的外套嘴唇,并为一个小楔形风格的备份环腾出空间。备份环当压力达到极限时,通常是密封的关键伴随物。它们有效地减小了挤压间隙的尺寸。

备用环的影响

通过将备份环添加到密封的后角,压盖的宽度就不必扩大,而这通常是这种类型的环的情况。

华体会最新地址Eclipse选择了EP033: Virgin偷看用于备用环材料。PEEK是一种比聚四氟乙烯更高模量或更坚硬的材料。因此,挤出的难度要大得多。

虽然PEEK具有较高的高温限制,但它也保留了塑料的不磨损和柔性属性。没有损坏硬件的风险,松开金属备用环。

备用环的楔形形状也有助于增加密封的压力处理。楔形是有角度的,因此当压力迫使密封件到压盖的后部时,密封件的鞋跟在备用环上向上移动,使其远离挤压间隙。

表现如何

由于采用了高填充夹套材料和备用环,有效地减小了挤压间隙,密封件在300°F的最差情况下通过了15,000 psi的密封测试。

客户现在可以安全地销售他们的仪器,以应对任何地点的任何钻井情况。

这一切都是在没有对硬件进行任何更改的情况下完成的,为客户节省了极其昂贵的重新设计和返工。值得注意的是,Eclipse在较低的工作温度下实现了更高的华体会最新地址额定压力,而不影响密封性能。

无论您的下一个仪器要求密封件能够承受极端压力或高温(或两者兼有),Eclipse都可以帮助您找到超出您期望的解决方案。华体会最新地址

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