运输有毒或可燃性气体的管道泄漏易导致起火、爆炸等灾难性后果。大口径球阀常用于矿山通风或天然气集输管道,球阀的密封性能是设备安全稳定运行的关键指标。文章在高压密封和低压密封工况下对40英寸全焊接球阀的密封结构组件正、反向密封时的密封性能展开研究。结果表明:正、反向密封时,高应力区出现在阀座支撑圈上,最大等效应力小于屈服强度;阀座密封圈的高应力和最大变形均出现在与阀座支撑圈接触的2个尖角位置。高压密封时,阀座与球体接触区域的接触压力均大于介质压力,满足密封要求。相比于高压密封工况,低压密封时阀座与球体的接触区域明显减小,需确保介质工作压力大于设计压力,防止过低的介质压力降低其密封性能。该研究可为大口径球阀密封压力范围的确定提供参考,为大口径球阀双向密封性能分析提供研究方法。

为实现石油和天然气管道的快速封堵,设计一款可用于管道快速封堵和导流的机器人以及充气膨胀性的封堵装置。该封堵装置由气囊和导通管组成,气囊充气膨胀后挤压管道的内壁和导通管的外壁,从而构成一个密封区域,使液体不会从管道裂缝中泄漏,而是从中间导通管流过,实现封堵和导流功能。设计4种不同结构的气囊模型,研究其在不同压力下的最大von Mises应力和接触应力分布。结果表明,气囊外部与管壁接触边的倒角为直角,气囊内部为圆形中空结构时,气囊的接触应力最大,接触密封效果最好,同时应力也最小,承压能力最强。