CN100551513C - 天然气水合物模拟合成与分解成套设备系统装置及反应釜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海底天然气水合物模拟合成与分解成套设备系统，同时还涉及该海底天然气水合物模拟合成与分解成套设备系统中的反应釜，属机械工程领域，本系统的核心部件反应釜能承受3000米水深的压力和温度、可视化程度高、容积较大，同时系统造价相对较低、监控手段充分、增压和保压快速方便，该设备系统对海水中和真实海底泥沙中天然气水合物的形成和分解均能进行模拟合成与分解分析，对海底天然气水合物的储量、勘探起重要的指导作用；本发明的成套设备系统，包括有模拟天然气配气系统、天然气高压增压系统、反应釜、制冷及浴槽温控系统和参数控制台及计算机数据采集系统，还装有磁力搅拌系统，反应釜为高压可视化反应釜。
Description
技术领域
本发明涉及一种水合物模拟合成与分解成套设备系统装置，更具体地说涉及一种海底天然气水合物模拟合成与分解成套设备系统装置，同时还涉及该海底天然气水合物模拟合成与分解成套设备系统装置中的反应釜，属机械工程领域。
背景技术
天然气水合物是继煤和石油之后贮量巨大的战略性环保能源，被誉为21世纪新能源的桂冠，由此可见各国政府和科技专家对它的重视。我国虽然对天然气水合物的调查和研究起步比较晚，但是近年来中国地质调查局开展的海洋天然气水合物的调研取得了令人瞩目的进展。天然气水合物模拟实验技术是天然气水合物勘查研究的一项基础技术，少数发达国家已建立了他们的天然气水合物模拟合成与分解实验系统，并出口到我国。早期试验装置的核心反应装置通常采用不锈钢制压力反应釜，使用后发现存在很多不足之处。包括设备笨重、相对承压能力不高、可视化程度差(无法观察其内部反应)、分析检测手段少、易产生海水应力腐蚀裂纹等。近年来，国际上推出了较现代的可视化高压流体测试系统，该装置主要包括反应釜、恒温空气浴、搅拌与体积调节装置、压力和温度测量装置与控制系统等。反应釜是一可变容积的全透明蓝宝石釜，可变容积范围为13.6～100cm3，最高工作压力可达40MPa，工作温度范围为-20～120℃。反应釜中物质可通过搅拌器或循环泵进行混合。反应釜中的温度由铂电阻测量，精度为±0.1K，压力用精度为0.06％(即24kPa)的压力传感器测定。每个实验体系测试前用蒸馏水把反应釜清洗2次，然后用实验气体进行吹扫，最后抽真空，向反应釜中注入适量的蒸馏水和实验用烃类物质。实验所用方法一般为恒温压力搜索法，水合物的形成/分解通过肉眼观察确定。在实验开始时首先通过实验系统的控制装置调节空气浴的温度使反应釜温度稳定地处于设定值，通过搅拌器混合实验流体，增加气液接触面积，减少水合物形成诱导时间。同时通过改变反应釜中活塞的位置来调节压力，提高反应釜中的压力使水合物生成。从使用情况来看，该类产品虽然在可视化、参数控制、耐腐蚀等方面有了突出的改善，但仍然存在许多无法克服的不足之处，具体不足如下：
1)受造价、制造工艺等限制，容积过小，在天然气水合物储气能力及热稳定性研究等方面应用较为困难；
2)无法模拟真实海底泥沙中天然气水合物的形成和分解，因此无法对海底天然气水合物的储量、勘探起指导作用；
3)由于在判别水合物的形成/分解时采用肉眼观察，导致反应临界点判断的不确定性，同时也无法对图像进行实验后的结合反应参数的同步研究分析；
4)实时监控手段不足，对模拟结果的可重复性、反应条件的确定与验证缺乏支持；
5)无法实行反应釜快速开启，合成的水合物无法快速取出进行燃烧、分析或进一步研究；
6)缺乏实时数据和图像分析软件支持，实验操作和实验结果分析受限。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术中存在的不足与问题，提供了一种核心部件能承受3000米水深的压力和温度、可视化程度高、容积较大、造价相对较低、监控手段充分、增压和保压快速方便的海底天然气水合物模拟合成与分解成套设备系统装置。该设备系统装置对海水中和真实海底泥沙中天然气水合物的形成和分解均能进行模拟合成与分解分析，因此对海底天然气水合物的储量、勘探起重要的指导作用。
本发明的另一目的是还提供一种海底天然气水合物模拟合成与分解成套设备系统装置中使用的反应釜，该反应釜结构承压力强，轻薄且耐海水下的应力腐蚀，并能模拟真实海底泥沙中天然气水合物的形成和分解，因此对海底天然气水合物的储量、勘探起指导作用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的海底天然气水合物模拟合成与分解的成套设备系统装置，包括有模拟天然气配气系统装置、天然气高压增压系统装置、反应釜、制冷及浴槽温控系统装置和参数控制台及计算机数据采集系统装置，还装有磁力搅拌系统装置，所述的反应釜为高压可视化反应釜。
本发明系统装置的高压可视化反应釜为用钛合金整锻件内部挖空的方式加工成的球形反应釜，釜底为平台结构，在反应釜球体的赤道位置开设4个管状视镜孔并分别安装管状视镜，各孔的位置间隔90°，反应釜球体的顶端还开有1个管状视镜孔并安装管状视镜，管状视镜的筒节与反应釜体为一体化结构，筒节的内孔为圆柱加梯形结构，筒节离反应釜体最远端内径的尺寸最大，为筒节的上部；筒节中间部分内径尺寸居中，为筒节的中部；筒节与反应釜体连接部分的内径最小，为下部，筒节下部内径与管状视镜孔内径相同，筒节中部内安装有圆柱形实心防弹玻璃，防弹玻璃两端面上装有两道复合垫片，防弹玻璃侧面装有O型密封圈，筒节上部通过压头压紧密封；所述的圆柱形实心防弹玻璃的直径小于管状视镜筒节中部的内径并大于视镜孔内径，圆柱形实心防弹玻璃的直径尺寸比管状视镜筒节中部的内径小1～2mm；筒节下部长度大于反应釜体的厚度，筒节上部和中部外径相同，筒节下部外径小于上部或中部的外径；所述的压头为空心圆柱加梯形结构，同时内外均加工有螺纹接头，其外部螺纹接头和筒节内螺纹连接，用来压紧防弹玻璃和垫片，压头内部螺纹接头和微型摄像装置连接，并通过压紧垫片进行水封；所述的管状视镜外端设有水下光纤摄像的接口，通过管状视镜外侧开设的螺纹连接口安装高精度微型光纤摄像装置，由微型摄像装置的信号输出线连接硬盘录像机纪录所有音像资料并输入计算机存储和分析；所述的管状视镜筒节内取出防弹玻璃后可安装超声波探头，探头采用弧形接触面螺纹压紧密封和探头侧面O型圈自紧密封，超声波探测信号输出线可连接计算机进行数据采集；所述的天然气高压增压系统装置采用气驱气体增压的方式；所述的磁力搅拌系统装置包括放置在反应釜内磁豆搅拌子和反应釜外下部电机输出轴上安装的稀土磁钢，电机轴外部装有测速探头并通过参数控制台控制转速；所述的制冷及浴槽温控系统装置采用反应釜浸入盐浴温控槽的方式来控制反应温度，浴槽墙体由不锈钢板材内含双层发泡剂的复合板材制成。
本发明的海底天然气水合物模拟合成与分解的成套设备系统装置中使用的反应釜为高压可视化反应釜，是用钛合金整锻件内部挖空的方式加工成的球形反应釜，釜底为平台结构，在反应釜球体的赤道位置开设4个管状视镜孔并分别安装管状视镜，各孔的位置间隔90°，反应釜球体的顶端还开有1个管状视镜孔并安装管状视镜，管状视镜的筒节与反应釜体为一体化结构，筒节的内孔为圆柱加梯形结构，筒节离反应釜体最远端内径的尺寸最大，为筒节的上部；筒节中间部分内径尺寸居中，为筒节的中部；筒节与反应釜体连接部分的内径最小，为下部，筒节下部内径与管状视镜孔内径相同，筒节中部内安装有圆柱形实心防弹玻璃，防弹玻璃两端面上装有两道复合垫片，防弹玻璃侧面装有O型密封圈，筒节上部通过压头压紧密封；所述的圆柱形实心防弹玻璃的直径小于管状视镜筒节中部的内径并大于视镜孔内径，圆柱形实心防弹玻璃的直径尺寸比管状视镜筒节中部的内径小1～2mm；筒节下部长度大于反应釜体的厚度，筒节上部和中部外径相同，筒节下部外径小于上部或中部的外径；所述的压头为空心圆柱加梯形结构，同时内外均加工有螺纹接头，其外部螺纹接头和筒节内螺纹连接，用来压紧防弹玻璃和垫片，压头内部螺纹接头和微型摄像装置连接，并通过压紧垫片进行水封。
本发明的有益效果如下：
1)反应釜能承受3000米水深的压力和温度，可以模拟3000米以下水深的压力和温度，同时在高压和海水介质作用下不产生应力腐蚀；
2)系统装置可视化程度高，不但可直接观察高压装置里的相变情况，同时还可对图像进行实验后的结合反应参数的同步研究分析；
3)系统装置反应釜容积较大，可达1000ml，能模拟真实海底泥沙中天然气水合物的形成和分解；
4)系统装置造价相对较低；
5)系统装置对海水中和海底泥沙中(不通光，可视性差)天然气水合物的形成和分解临界点均能作出正确的判断，同时记录的上述信号能放大作进一步研究；
6)合成的水合物能快速取出进行燃烧、分析或进一步研究；
7)系统装置具备实时数据和图像分析软件支持；
8)天然气高压增压系统装置增压和保压快速方便；
9)磁力搅拌系统装置可方便实现反应釜内搅拌子的无级调速；
10)制冷及浴槽温控系统装置采用反应釜浸入盐浴温控槽的方式来控制反应温度，控温精度(温度波动度)≤±0.1℃，同时浴槽保温采用双层发泡剂，保温效果很好；
11)该设备系统装置对海水中和真实海底泥沙中天然气水合物的形成和分解均能进行模拟合成与分解分析，因此对海底天然气水合物的储量、勘探起重要的指导作用。
附图说明
图1为本发明的系统装置结构示意图
图2为本发明系统装置的反应釜结构正视图
图3为本发明系统装置的反应釜结构俯视图
图4为本发明的各子系统装置的工作关系示意图
图中各部件说明：1、截止阀，2、气压表，3、气体增压泵，4、空压机，5、NaCl溶液，6、流体加料泵，7、温度计，8、计算机采集系统装置，9、接收气瓶，10、放气口，11、反应釜，12、磁力搅拌装置，13、视镜，14、压缩机，15、针阀，16、配气瓶，17、天然气组分气瓶，18、接口引出管，19、磁豆搅拌子，20、釜体，21、热电偶，22、防弹玻璃，23、筒节，24、O型密封圈，25、复合垫片，26、压头，27、液相口，28、压力表口，29、气相口，30、测温口，31、安全阀口
具体实施方式
实施例
本发明的天然气水合物低温高压试验成套设备系统装置专用于海洋天然气水合物的合成与分解模拟实验研究，该系统装置是在国内外调研的基础上由国内单位第一次研制。如图所示，它由反应釜、制冷及浴槽温控系统装置、磁力搅拌系统装置、参数控制台及计算机数据采集系统装置、模拟天然气配气系统装置、天然气高压增压系统装置共六个子系统装置组装。其工作过程或原理为：模拟气体经配气系统装置配气后，由天然气高压增压系统装置增压后输入反应釜中，反应釜置于浴槽温控系统装置的盐浴槽中进行温控，同时通过磁力搅拌系统装置和参数控制台进行搅拌反应控制，反应过程中的工作参数如温度、压力以及实时监控的声学和光学信号均由计算机数据采集系统装置采集和实时分析。
本发明系统装置的反应釜11为高压可视化反应釜，内径为125mm，是用钛合金整锻件内部挖空的方式加工成的球形反应釜，釜底为平台结构，这样的结构承压力强，轻巧且耐海水下的应力腐蚀，反应釜的设计压力为30MPa(可模拟海底3000米水深的压力条件)，设计温度为-10℃，容积为1000ml，工作介质为海水、天然气及沉淀物。在反应釜球体的赤道位置开设4个管状视镜孔并分别安装直径为20mm管状视镜13，各孔的位置间隔90°，反应釜球体的顶端还开有1个管状视镜孔并安装管状视镜，管状视镜的筒节23与反应釜体为一体化结构，焊接在一起，筒节用材料为钛合金，筒节的内孔为圆柱加梯形结构，筒节的长度为80mm，内径有三种不同尺寸，筒节离反应釜体最远端内径的尺寸最大，为筒节的上部；上部内径为56mm，筒节中间部分内径尺寸居中，为筒节的中部；中部内径为46mm，中部的长度为36mm；筒节与反应釜体重合及延伸部分的内径最小，为下部；筒节下部内径与管状视镜孔内径相同20mm，筒节下部的外径为62mm，筒节中部与上部外径相同均为73mm，筒节中部内安装有圆柱形实心防弹玻璃22，圆柱形实心防弹玻璃22的厚度为36mm，直径为44mm，这样在保证密封强度的同时还可实现通光，可耐30MPa高压，防弹玻璃两端面上装有两道复合垫片25，防弹玻璃侧面装有O型密封圈24，筒节23上部通过压头26压紧密封，压头25为空心圆柱加梯形结构，这样可保证内部通光，同时内外均加工有螺纹接头，其外部螺纹接头和筒节内螺纹连接，用来压紧防弹玻璃和垫片；压头内部螺纹接头和微型摄像装置连接，并通过压紧垫片进行水封。这样微型摄像装置就可以在水下和反应釜连接在一起浸入盐浴池中拍摄反应釜的反应情况了，光波通路密封实现三重不同型式的密封，经实验测定，预紧力小，扭力搬手力矩达到80N.M即可；管状视镜外端设有水下光纤摄像的接口，通过管状视镜外侧开设的螺纹连接口安装高精度微型光纤摄像装置，由微型摄像装置的信号输出线连接硬盘录像机纪录所有音像资料并输入计算机存储和分析；管状视镜筒节内取出防弹玻璃后可安装超声波探头，探头采用弧形接触面螺纹压紧密封和探头侧面O型圈自紧密封，超声波探测信号输出线可连接计算机进行数据采集，声波通路实现二重不同型式的密封，在水压试验条件下(37.5MPa)，釜内数显压力保持1小时不下降，证明该设备的密封可靠；该釜体视镜开设、超生波探头连接等方面均属于技术空白，远超出了国际上有关规定技术规范的范围(如GB150规范及其他国内外有关规范)。同时安装有玻璃视镜光波通路及声波通路，并设计预留了水下光纤摄像和超声波探头(直接和釜内介质接触)的接口，可用于监测天然气水合物的合成与分解和直接观察釜内的变化情况，对模拟海底泥沙中(不通光，可视性差)天然气水合物的形成和分解进行监控，另外密封预紧力小(操作方便且防止玻璃压裂)，密封可靠，并且拆卸方便，合成的水合物可快速取出进行燃烧、分析或进一步研究。
本发明的磁力搅拌系统装置包括反应釜底平台结构上安装的磁豆搅拌子19和反应釜11外下部电机输出轴上安装的稀土磁钢，电机轴外部装有测速探头并通过参数控制台控制转速，当电机转动时，测速探头接收到信号，送到数字转速仪表直接显示釜内搅拌子转速，通过调节转速调节旋钮，达到釜内搅拌子的无级调速，为了不致过多削弱磁力，需尽量缩短磁路，由于釜体均为内外球形，受力效果好，所选材料钛合金的强度也很高，因此釜壁较薄，经试验，搅拌效果良好，在1100r/min时效果最佳。此外，釜体还设有液相口27、压力表口28、气相口29、测温口30、安全阀口31，用于测温、测压及其他物料进出。
本发明的天然气高压增压系统装置采用气驱气体增压的方式，通过空压机4气体驱动，利用机械式气体分配阀使气压泵连续运转，利用活塞两端大小面积差，低压空气驱动活塞大面积端，活塞小面积端输出高压气体。气压泵工作迅速，达到压力设定值时停止。没有电火花，可以安全用于有易燃、易爆的气体(如天然气等)。经现场测试，将气瓶内2.6MPa的模拟天然气增压至37.5MPa只需要102分钟。到达压力目标位后，此时能量消耗很小，无热量产生，无零件运动。当压力平衡打破后，气压泵自动开始工作达到下个平衡，因此又非常有利于反应釜内气体的保压，可完成高效、低成本的增压过程。经过配气系统装置的各组分高纯度气体配比后，混合气体经过高压增压系统装置快速增压后导入反应釜。传统的压缩机噪音和能耗大，增压比不高。
本发明的制冷及浴槽温控系统装置采用反应釜浸入盐浴温控槽的方式来控制反应温度，压缩机14的功率为0.735KW，制冷剂为R502，蒸发温度：-55℃。载冷剂为CaCl2，每100kg水中加34.6kgCaCl2。其凝固温度t＝-31.2℃。本盐浴槽容积为133L，按110L水配制NaCl溶液。制冷效果要靠手动调节喷嘴(节流阀)的流量来实现。流量小，进入蒸发器的就少，蒸发吸热就少，盐液温度就降不下来，或者降的很慢，此时进出蒸发器的管口温度差较大。甚至出口处会有发热现象(因无蒸发吸热)。流量大，进入蒸发器的制冷剂多，制冷加快，降温也快。流量合适时，进出口管口的温度相近。同时系统装置在温控槽内设置搅拌浆，以加强热交换效果。本系统装置通过实测反应釜内温度来测试该系统装置的温控精度，实验结果表明，该制冷系统装置达到设计要求，经过2～3小时，由25℃降至-10℃，控温精度(温度波动度)≤±0.1℃，浴槽墙体由不锈钢板材内含双层发泡剂的复合板材制成，保温效果理想。
本发明的参数控制台及计算机数据采集系统装置主要实现浴槽制冷温度控制，釜内温度显示，釜内悬浮磁豆搅拌转速控制，釜内压力显示，开机计时等功能。同时，反应釜内外的温度和压力数显数据被统一转换为电流和电压数据后由计算机统一采集并作瞬时图样分析，从反应釜中获得的光纤摄像信号和超声波监测信号也由计算机进行采集和瞬时图样分析。
试验例
本发明的系统装置进行了甲烷在纯水中压力(P)-温度(T)条件的试验。实验所用的甲烷来源于南京特种气体厂，纯度≥99.9％。所用的水是经过3次蒸馏的蒸馏水。先将高压釜用3次蒸馏水清洗干净，然后注入250mL左右的3次蒸馏水，再对高压釜及整个高压管路系统抽真空，直至水里基本无气泡为止，然后用甲烷气体冲洗高压釜及管路3次。根据实验需要，通过增压泵将压力为8.36MPa的甲烷气输入到高压釜中，启动磁力搅拌装置，使甲烷气充分溶入水中，当同一温度下釜内的压力不再下降时，即表示水中的溶解气达到饱和。在每一次实验中，高压釜内的压力基本保持不变，实验通过温度的升降来控制水合物的生成和分解。当温度降到283.21K时，水合物大量生成，此时光通过率综合值突然降低，但此时的温度已经低于此压力下的平衡温度，而且通过实验发现，此温度值与磁力搅拌的速度有很大关系。因此，这一温度不能作为水合物的相平衡温度。随后升高体系的温度，当温度升到284.79K，光通过率综合值开始上升，这表明水合物开始分解，准确读取这一拐点的温度值，即为此压力下水合物体系的相平衡温度。实验证明，由本发明设备系统装置获得的甲烷气体水合物平衡生成条件的压力(p)-温度(T)数据与公开的文献数据比较吻合，结果见表1。
表1甲烷在纯水中的水合物分解的压力(p)-温度(T)数据测定
由于本发明系统装置的1000mL高压釜易于打开，试验过程中曾3次快速取出釜内生成的天然气水合物，并点燃燃烧。同时，在本发明系统装置的高压釜中使用超声技术探测了松散沉积物中天然气水合物的生成和分解。虽然国外有些天然气水合物实验室应用过超声探测技术，但还没有成熟的结果报道。实验过程中，测量并实时记录纵波速度、首波幅度及接收主频3个参数。从实验结果上看，声学参数在水合物的形成和分解过程中也是按照一定规律发生变化的。实验结果表明，当水合物大量生成时频谱幅值突然升高，而水合物分解时这个频谱幅值又突然降低，这是由于接收频谱中对于水合物的衰减各不相同的结果。因此，借助超声波主频的变化来探测海洋沉积物中天然气水合物形成的过程将是一个十分有效的手段。
Claims (8)
1、一种海底天然气水合物模拟合成与分解的成套设备系统装置，包括有模拟天然气配气系统装置、反应釜、制冷及浴槽温控系统装置和参数控制台及计算机数据采集系统装置，其特征在于还装有磁力搅拌系统装置和天然气高压增压系统装置，所述的反应釜为高压可视化反应釜，其所述的高压可视化反应釜为用钛合金整锻件内部挖空的方式加工成的球形反应釜，釜底为平台结构，在反应釜球体的赤道位置开设4个管状视镜孔并分别安装管状视镜，各孔的位置间隔90°，反应釜球体的顶端还开有1个管状视镜孔并安装管状视镜，管状视镜的筒节与反应釜体为一体化结构，筒节的内孔为圆柱加梯形结构，筒节离反应釜体最远端内径的尺寸最大，为筒节的上部；筒节中间部分内径尺寸居中，为筒节的中部；筒节与反应釜体连接部分的内径最小，为下部，筒节下部内径与管状视镜孔内径相同，筒节中部内安装有圆柱形实心防弹玻璃，防弹玻璃两端面上装有两道复合垫片，防弹玻璃侧面装有O型密封圈，筒节上部通过压头压紧密封。
2、根据权利要求1所述的海底天然气水合物模拟合成与分解的成套设备系统装置，其特征在于所述的圆柱形实心防弹玻璃的直径小于管状视镜筒节中部的内径并大于视镜孔内径，圆柱形实心防弹玻璃的直径尺寸比管状视镜筒节中部的内径小1～2mm；筒节下部长度大于反应釜体的厚度，筒节上部和中部外径相同，筒节下部外径小于上部或中部的外径；所述的压头为空心圆柱加梯形结构，同时内外均加工有螺纹接头，其外部螺纹接头和筒节内螺纹连接，用来压紧防弹玻璃和垫片，压头内部螺纹接头和微型摄像装置连接，并通过压紧垫片进行水封。
3、根据权利要求1所述的海底天然气水合物模拟合成与分解的成套设备系统装置，其特征在于所述的管状视镜外端设有水下光纤摄像的接口，通过管状视镜外侧开设的螺纹连接口安装高精度微型光纤摄像装置，由微型摄像装置的信号输出线连接硬盘录像机纪录所有音像资料并输入计算机存储和分析。
4、根据权利要求1或3所述的海底天然气水合物模拟合成与分解的成套设备系统装置，其特征在于所述的管状视镜筒节内取出防弹玻璃后可安装超声波探头，探头采用弧形接触面螺纹压紧密封和探头侧面O型圈自紧密封，超声波探测信号输出线可连接计算机进行数据采集。
5、根据权利要求1所述的海底天然气水合物模拟合成与分解的成套设备系统装置，其特征在于所述的天然气高压增压系统装置采用气驱气体增压的方式。
6、根据权利要求1所述的海底天然气水合物模拟合成与分解的成套设备系统装置，其特征在于所述的磁力搅拌系统装置包括放置在反应釜内磁豆搅拌子和反应釜外下部电机输出轴上安装的稀土磁钢，电机轴外部装有测速探头并通过参数控制台控制转速。
7、根据权利要求1所述的海底天然气水合物模拟合成与分解的成套设备系统装置，其特征在于所述的制冷及浴槽温控系统装置采用反应釜浸入盐浴温控槽的方式来控制反应温度，浴槽墙体由不锈钢板材内含双层发泡剂的复合板材制成。
8、一种海底天然气水合物模拟合成与分解的成套设备系统装置中使用的反应釜，其特征在于所述的反应釜为高压可视化反应釜，其所述的高压可视化反应釜为用钛合金整锻件内部挖空的方式加工成的球形反应釜，釜底为平台结构，在反应釜球体的赤道位置开设4个管状视镜孔并分别安装管状视镜，各孔的位置间隔90°，反应釜球体的顶端还开有1个管状视镜孔并安装管状视镜，管状视镜的筒节与反应釜体为一体化结构，筒节的内孔为圆柱加梯形结构，筒节离反应釜体最远端内径的尺寸最大，为筒节的上部；筒节中间部分内径尺寸居中，为筒节的中部；筒节与反应釜体重合及延伸部分的内径最小，为下部，筒节下部内径与管状视镜孔内径相同，筒节中部内安装有圆柱形实心防弹玻璃，防弹玻璃两端面上装有两道复合垫片，防弹玻璃侧面装有O型密封圈，其中圆柱形实心防弹玻璃的直径小于管状视镜筒节中部的内径并大于视镜孔内径，圆柱形实心防弹玻璃的直径尺寸比管状视镜筒节中部的内径小1～2mm，筒节下部长度大于反应釜体的厚度，筒节上部和中部外径相同，筒节下部外径小于上部或中部的外径；筒节上部通过压头压紧密封，所述的压头为空心圆柱加梯形结构，同时内外均加工有螺纹接头，其外部螺纹接头和筒节内螺纹连接，用来压紧防弹玻璃和垫片，压头内部螺纹接头和微型摄像装置连接，并通过压紧垫片进行水封。
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