深部煤矿保压取心保压控制器密封性能分析与结构优化

作     者：王天宇 李佳南 张益玮 李炬 谢和平 WANG Tianyu;LI Jianan;ZHANG Yiwei;LI Ju;XIE Heping

作者机构：四川大学水利水电学院四川成都610065 四川大学机械工程学院四川成都610065 深圳大学深地科学与绿色能源研究院广东深圳518060 

出 版 物：《煤田地质与勘探》 (Coal Geology & Exploration)

年 卷 期：2023年第51卷第8期

页      面：88-97页

核心收录：

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52274133) 国家重大科研仪器研制项目(51827901) 国家重点研发计划项目(2022YFB3706604)。 

主　　题：保压控制器 保压取心 密封性能 结构优化 

摘      要：保压控制器作为深部煤炭原位保压取心器的核心部件,其密封设计对保压取心效果有着决定性作用。为了获取最优的密封结构方案,本文建立了保压控制器密封结构二维轴对称非线性接触模型,通过正交试验分析不同凹槽设计、锥角选型及摩擦因数对密封性能的影响,并研究不同闭合阶段、介质压力下密封圈各应力变化情况。结果表明:1.9 mm凹槽深度的30°锥角保压控制器密封效果最优;摩擦因数对密封性能的影响较小,应根据实际情况选择尽可能小的摩擦因数;室内打压试验结果表明保压控制器在较小预紧力作用下即可形成密封,且其密封性能随密封压力的升高仍维持稳定,该自适应密封特性保证了其密封能力与工作稳定性。研究成果提高了深部煤矿保压保瓦斯取心器的密封可靠性,对实现深部煤矿瓦斯精准测定具有重要工程意义。