CN100412422C

CN100412422C - 高压容器

Info

Publication number: CN100412422C
Application number: CNB2005100441999A
Authority: CN
Inventors: 张晓东; 曹志敏; 许淑梅; 于新生; 安伟
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2025-08-02
Also published as: CN1730991A

Abstract

本发明是一种高压容器，其包括快速开启的容器端盖。所述的该端盖上设有由压力控制机构控制的液压缸和预压缸，其中液压缸与该容器之间通过管道连通；液压缸和预压缸还固定在上梁盘上，该盘周围至少由三根立柱支撑，诸立柱还固定在底座上，在底座上面活动设置装载该容器的小车。本发明的快速开启的容器端盖可以使得液压缸与该容器在卸压过程中具有稳定性和卸压迅速，一般的该容器用10-20秒就可完成卸压过程。尤其适用于实验室合成天然气水合物，用10-20秒就可完成卸压，在压力减小后，可以尽快取出水合物，使水合物不会分解，在这些场合本发明的快速开启的容器端盖完全可以胜任。

Description

高压容器

技术领域

本发明涉及深海探测、深海模拟实验、深海观测设备的改进，具体讲是一种高压容器快速开启装置，该高压容器能够比较方便地快速开启的容器端盖，其属于高压容器的结构设计技术领域。

背景技术

在海洋中由于海水具有一定的压力，特别是在深海，例如在6000米的深海，水压可达60Mpa。目前，在高压容器的设计领域，高压容器的密封是一个关键的问题，高压容器的密封主要难点就在于需要解决高压带来的在容器端盖上产生的巨大的轴向力的问题，例如：直径260mm的容器，工作压力40MPa，作用在端盖上的轴向力F＝3.1415926/4*D²*P＝2122640N，约212吨。常用的密封形式主要有平垫密封、O型圈密封、双锥密封、伍德密封、卡扎里密封等，参见《中华人民共和国国家标准钢制压力容器GB150-1998》。其中前面三种方案随着容器内部压力的增加，端盖和高压容器筒体之间的压力变小，属于非轴向自紧密封方式；后两种方案则是随着容器内部压力的增加，端盖和高压容器筒体之间的压力变大，属于轴向自紧密封方式。前三种密封方式一般使用螺栓的预紧力来平衡高压产生的轴向力，开启时，要松开所有的螺栓。而要松开多个较粗的螺栓，需要费不少时间，开启非常慢。伍德密封采取在筒壁上加工出一个槽，槽里放置四合环，使用四合环挡住放置在其下的上端盖，由四合环和筒壁上的沟槽承受轴向力，该结构比较复杂，而且使用该方案开启操作非常麻烦，采用伍德密封的方式，也要松开多个相对较小的螺栓，以及更难取出的四合环等部件，开启也非常慢，大约松开一个直径260mm口径的压力容器一般需要30-60分钟左右。卡扎里密封是采用在端盖和筒体外侧都加工出外螺纹，然后在其外面套上加工有内螺纹的套筒，该结构要求加工精度较高，加工比较困难，开启时步骤也比较复杂，使用不太方便。目前这些常用的密封方式对于开启次数不太频繁的应用场合是比较适用的，但如果要对高压容器进行频繁的开启，则显得不是很方便，而且也非常累。例如在深海仪器耐压实验方面，每实验一个仪器或者部件都需要开启一次，使用这些密封方式使得操作非常费力，在某些要求开启速度较快的场合，例如：在实验室中使用高压容器合成天然气水和物，天然气水和物合成后要把它取出，高压容器卸压后，天然气水和物如果不尽快取出就会分解，在这些场合上述常规密封方式根本无法胜任。

发明内容

本发明的目的是要提供一种设有快速开启端盖的高压容器，以适应于对高压容器进行频繁的开启。

本发明的任务是由以下技术方案完成的，研制了一种高压容器，其包括快速开启的容器端盖。所述的该端盖上设有由压力控制机构控制的液压缸和预压缸，其中液压缸与该容器之间通过管道连通；液压缸和预压缸固定在上梁盘上，该盘周围至少由三根立柱支撑，诸立柱还固定在底座上，在底座上面活动设置装载该容器的小车。

所述的液压缸，其至少设置在该端盖上三个液压缸，诸缸的活塞面积之和与该容器的横截面积相匹配。

所述的预压缸，其活塞杆外端固定设置在该端盖上，该预压油缸是始终提供开启端盖的动力或压紧在该端盖上的预紧力的。

所述的高压容器，其与该端盖之间或采用O型圈密封，或平垫密封，或采用双锥密封结构。

本发明的优点在于：由于所述的高压容器包括快速开启的容器端盖，其上设有由压力控制机构控制的液压缸和预压缸，其中液压缸与该容器之间通过管道连通，其中液压缸与该容器中的压力由压力控制装置保持一致，或者在某些场合使用管道把液压缸和该容器直接连通，确保其压力保持一致。再由于液压缸至少三个设置在该端盖上，诸液压缸的活塞面积之和与该容器的横截面积相匹配，为保持增压和卸压过程中的稳定性，液压缸的面积之和可以略大于该容器的截面积，以保持端盖和容器之间始终保持正的相互作用力。因此，高压容器内由于高压而产生的作用在端盖上的轴向力可以由诸液压缸平衡。固定在上梁盘上的预压缸可以提供开启端盖的动力以及压紧该容器端盖的预紧力。由于上梁盘周围至少由三根立柱支撑，诸立柱还固定在底座上，在底座上面活动设置装载该容器的小车。该小车可以在底座上面活动，用于该高压容器卸压并由预压缸抬起该端盖后，拉出该容器到该端盖外侧，再把实验材料放入容器中，然后把该容器通过装载小车，将该容器推到该端盖下，再启动预压油缸，即产生密封所需要的预紧力。由于液压缸与该容器压力始终保持一致，因此使得液压缸与该容器在卸压过程中具有稳定性和卸压迅速，一般的该容器用10——20秒就可完成卸压过程。而且由于高压液压油缸的生产已经系列化，选用高压液压油缸来平衡轴向力的方案成本也较低。

附图说明

本发明的实施例结合附图进一步说明如下：

图1为高压容器及其快速开启端盖主视结构示意图。

图2为高压容器结构俯视图。

具体实施方式

参见图1，图2制成的一种高压容器，其包括快速开启的容器端盖5。所述的该端盖5上设有由压力控制机构9控制的液压缸3和预压缸4，其中压力控制机构9与液压缸3和该容器6通过管道连通；液压缸3和预压缸4还固定在上梁盘1上，该盘1周围至少由三根立柱2支撑，诸立柱2还固定在底座8上，在底座8上面活动设置装载该容器6的小车7。

所述的液压缸3，其设置在该端盖5上四个液压缸3，诸缸3的活塞面积之和与该容器6的横截面积相匹配。

所述的预压缸4，其活塞杆外端固定设置在该端盖5上，该预压缸4是始终提供开启端盖5的动力或压紧在该端盖5上的预紧力的。

所述的高压容器6，其与该端盖5之间或采用O型圈密封，或平垫密封，或采用双锥密封结构。

本发明的高压容器在实验室合成天然气水合物实验中具体应用，其操作过程如下：

首先，将本高压容器6拉出到容器端盖5的外侧位置，再把实验材料放入该容器6中，然后，将高压容器6推到该端盖5的正下方，启动预压缸4将该端盖5压下密封在该容器6端口所需要的预紧力由预压缸4提供。在预压缸4加压同时，液压缸3和该容器6的压力同步增加，两者相互抵消。该端盖5和该容器6之间的压力始终保持为预压缸4产生的预紧力。

开启容器端盖5时，先使液压缸3和该容器6的压力同步泄压减小，泄压时间较短，一般该容器用10——20秒就可完成卸压过程。当该容器6为常压后，预压缸4卸压，并反向向上运动，抬起该端盖5，泄压后预压缸4带动端盖5上移一个很小的距离，使端盖5和高压容器脱离接触，就可把下面的容器拉出，整个操作时间很短，最多不超过2分钟，实现了快速开启高压容器，尽快取出制成的天然气水合物，以免该水合物分解的目的。

本领域的普通技术人员都会理解，在本发明的保护范围内，对于上述实施例进行修改，添加和替换都是可能的，其都没有超出本发明的保护范围。

Claims

1. 一种高压容器，其包括快速开启的容器端盖，其特征在于：所述的该端盖上设有由压力控制机构控制的液压缸和预压缸，其中液压缸与该容器之间通过管道连通压力保持一致；液压缸和预压缸还固定在上梁盘上，该盘周围至少由三根立柱支撑，诸立柱还固定在底座上，在底座上面活动设置装载该容器的小车。

2. 根据权利要求1所述高压容器，其特征在于：所述的液压缸，其至少设置在该端盖上三个液压缸，诸缸的活塞面积之和与该容器的横截面积相匹配。

3. 根据权利要求1所述高压容器，其特征在于：所述的预压缸，其活塞杆外端固定设置在该端盖上，该预压油缸是始终提供开启端盖的动力或压紧在该端盖上的预紧力的。

4. 根据权利要求1所述高压容器，其特征在于：所述的高压容器，其与该端盖之间或采用O型圈密封，或平垫密封，或采用双锥密封结构。