【摘 要】
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在深海大压力环境下,压力传感器的压力测量易受到海水大压力的影响,活塞式压力平衡技术是解决这一难题的有效手段。活塞式压力平衡技术的关键问题是保证活塞在压力平衡过程中
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在深海大压力环境下,压力传感器的压力测量易受到海水大压力的影响,活塞式压力平衡技术是解决这一难题的有效手段。活塞式压力平衡技术的关键问题是保证活塞在压力平衡过程中运动灵活性和密封可靠性。因此,本文研究并设计了活塞的组合密封装置,同时对活塞式压力装置中的爬行现象进行研究,并在此基础上对可以克服海水大压力影响的深海压力传感器进行结构设计。首先,通过对活塞式压力平衡技术平衡机理的分析,得出活塞密封结构设计是保证活塞运动灵活性和密封可靠性的关键。阐述活塞往复动密封的研究现状和组合密封装置的结构及其密封原理。其次,建立活塞组合密封装置的力学模型和有限元模型,通过计算组合密封的接触应力,分析组合密封装置中的滑环厚度、O形密封圈截面直径、O型圈的预压缩量及内外压差对组合密封性能的影响,总结活塞组合密封装置的基本设计原则。同时,由于在往复密封中不可能做到绝对的无泄漏,因此通过对活塞式压力平衡技术平衡机理的分析,运用逆解雷诺方程法推导出活塞在压力平衡过程中的泄漏量计算公式,并总结减小组合密封泄漏量的相关设计准则。再次,建立爬行运动的理论力学模型,并对活塞式压力平衡装置进行静动态特性分析,得出静动摩擦系数、活塞质量和O型圈预压缩量等对活塞爬行现象的影响。总结减少活塞压力平衡装置爬行现象的基本设计原则。最后,基于前文对活塞式压力平衡技术的研究,对活塞式压力平衡装置和深海压力传感器的结构进行设计。
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