张　慧

（天水师范学院，甘肃天水741000）

壳体是旋转防喷器的主要部件之一，在工作时壳体内部要承受高压泥浆，壳体上部要连接旋转总成外壳，旋转防喷器中心管、密封胶芯等需壳体内部包绕，另外为保证钻井液畅通循环，其侧面则要开通径。鉴于防喷器壳体的重要性，为了进一步对防喷器壳体的结构进行优化，本文将针对其进行静态特性分析，此过程所采用分析软件为PRO/E.

1　旋转防喷器的主要参数

本文分析中所选择的是一款国内钻井行业中较为通用的防喷器，该防喷器结构如图1所示。表1列出该防喷器相关参数[1]。

图1　旋转防喷器

表1　旋转防喷器相关参数

2　壳体设计原则及参数

壳体设计原则：压力容器设计原则。

在工作过程中壳体所要承受井内高压泥浆，其动压达到了10.5 MPa，因此可将壳体视为异形压力容器进行设计，视其承受静压21 MPa.

壳体选用的材料为30CrNiMo，其材料的屈服极限为800 MPa.

3　壳体建模

建模过程：

（1）利用PRO/E软件对旋转防喷器壳体创建三维模型；

（2）建立在模型简化理论基础上，取壳体整体结构的二分之一作为计算对象，忽略其倒角，建立壳体计算模型；

（3）依次进行过滤界面、创建单元、定义材料等步骤，而后再进行网格划分；

（4）利用Pro/Mechanica软件部分进行有限元分析。此过程中完成的壳体三维实体模型及壳体计算模型见图2、图3.

图2　壳体实体模型

图3　壳体计算模型

4　边界条件的处理[2]

4.1　约束

旋转防喷器在实际工作过程中是承受内压的，其壳体是对称体，壳体所承受载荷亦为对称分布，因此针对该壳体计算模型施加对称边界约束。……