CN103216616A - 超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，包括压力筒，所述压力筒顶部设置有封盖，所述压力筒上部的内环面上开有剪切槽，位于封盖上安装有抗剪块，所述抗剪块卡接于压力筒所开剪切槽内；所述抗剪块分为斜抗剪块与直抗剪块，所述斜抗剪块与直抗剪块间隔安装于封盖顶部，并围成一周；位于封盖中部安装轴承座，还包括油缸座，所述油缸座上安装有油缸，所述油缸座通过轴承与所述轴承座装配成一体，构成抗剪块装卸装置。本发明使用灵活可靠，工作效率高。

Description

超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构

技术领域

本发明涉及压力容器的辅助装置，尤其是一种应用于深海超高压环境模拟与检测装置上的抗剪块装卸及锁紧机构，亦可用于需要频繁打开封盖的压力容器上、或其他具有抗剪块结构形式的设备上。

背景技术

深海潜水器及相关装备是人类进行深海科学研究、深海环境监测和深海资源勘探、开发利用及保护的主要工具。世界海洋强国在进行深海潜水器和相关装备研制的同时，均十分注重深海装备的试验基础能力建设，先后建成了包括深海模拟试验系统在内的一系列深海模拟试验装置，为深海潜水器与装备研制提供超高压环境模拟试验平台和可靠的技术支撑，促进了深海潜水器技术与深海装备研制的发展。

在深海超高压模拟检测装置中，压力筒是其中之一的关键设备。对于需要频繁打开封盖的超高压（60MPa以上）、大开口（直径1.5米以上）压力筒，现有技术中，采用旋转丝杆的方式进行抗剪块的装拆及锁紧。在装拆抗剪块过程中，丝杆需要由人工旋转，劳动强度大，耗费工时长；压力筒工作过程中使丝杆产生扭曲、弯曲或压缩变形，导致丝杆不能正常工作，只能将其破坏并更换新丝杆；对于具有超高压、大开口的压力筒（60MPa以上，直径1.5米以上），丝杆强度及人工已不能满足抗剪块装拆及锁紧要求。为了避免上述现象，目前，为便于密封，采用抗剪块密封锁紧结构。封盖与压力筒通过抗剪块锁紧后，就构成了一个能够承受超高压的密闭空间，而单个抗剪块重量达到1.7吨，且在工作状态下会发生位移，因此需要设计专门的机构实现抗剪块的自动装拆及锁紧。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中采用人工操作麻烦，劳动强度大等缺点，提供一种结构合理的超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，从而实现了抗剪块的自动装拆及锁紧，避免了现有技术中大强度的人工操作及锁紧装置频繁更换的问题，提高工作效率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，包括压力筒，所述压力筒顶部设置有封盖，所述压力筒上部的内环面上开有剪切槽，位于封盖上安装有抗剪块，所述抗剪块卡接于压力筒所开剪切槽内；所述抗剪块分为斜抗剪块与直抗剪块，所述斜抗剪块与直抗剪块间隔安装于封盖顶部，并围成一周；位于封盖中部安装轴承座，还包括油缸座，所述油缸座上安装有油缸，所述油缸座通过轴承与所述轴承座装配成一体，构成抗剪块装卸装置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述抗剪块装卸装置的结构为：包括油缸座，所述油缸座的四周分别通过紧固件安装有油缸，所述油缸的活塞杆顶部安装接头装置；位于油缸座顶部设置有固定座，各个油缸上部安装有调节杆，所述调节杆的一端通过紧固件固定于油缸顶部，所述调节杆的另一端通过紧固件连接于固定座上；

所述接头装置的结构为：包括与活塞杆配合安装的凸面压头；抗剪块内侧面中部均安装有与凸面压头配合的凹面压头，所述凸面压头与凹面压头的连接处通过卡环紧固；

所述油缸座的四周分别通过紧固件安装有四组油缸；

所述斜抗剪块与直抗剪块分别设置有四块；

所述抗剪块的安装结构为：位于封盖顶部间隔设置有定位凸缘，所述抗剪块的底部分别设置有与定位凸缘配合卡接的定位凹槽；

所述斜抗剪块的内侧面中部设置有与凸面压头配合抵接的凹面压头；

所述直抗剪块的内侧面中部设置有与凸面压头配合抵接的凹面压头；

所述封盖中部开有螺纹孔，所述螺纹孔内安装吊环。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明利用一抗剪块装卸装置，即可以同时装卸四块斜抗剪块，旋转角度又可以同时装卸四块直抗剪块，使用灵活方便。与现有技术中的人工转动丝杆相比，本发明每次可以同时进行四个抗剪块安装或拆卸，工作效率高。

（2）抗剪块装卸装置采用液压油缸作为执行元件，具有结构简单、紧凑、定位灵活、安装简捷方便等优点，可以较好地实现剪切块的装卸及控制剪切块的径向滑移，避免了现有技术中频繁使用带来的大强度的人工操作及更换缺陷。且抗剪块的锁紧力可调、状态可靠。

（3）本发明在封盖上设置定位凸缘，在抗剪块的底部设置定位凹槽，用于限制抗剪块的移动轨迹，确保了抗剪块在装拆过程中沿指定路径进出凹槽。

（4）采用液压作动力实现抗剪块的平移，液压油缸最大拉力能够方便实现抗剪块在被筒体剪切槽卡死状态下的进出。

（5）活塞杆端部与抗剪块之间采用卡环连接，连接和脱开灵活简便。

（6）活塞杆端部与抗剪块间采用球面接触，可以保证两者在加压过程中始终保持良好的接触及对中性能。

（7）四只油缸安装油缸座上，油缸座绕轴承座旋转，定位方便灵活。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明抗剪块装卸装置的结构示意图。

图3为本发明抗剪块装卸装置的主视图（全剖视图）。

图4为图3的俯视图（省略压力筒）。

图5为本发明操作过程中第一步时结构示意图。

图6为本发明操作过程中第二步时结构示意图。

图7为本发明操作过程中第三步时结构示意图。

图8为本发明操作过程中第四步时结构示意图。

图9为本发明操作过程中第五步时结构示意图。

图10为本发明操作过程中第六步时结构示意图。

图11为本发明操作过程中第七步时结构示意图。

图12为本发明操作过程中第八步时结构示意图。

图13为本发明操作过程中第九步时结构示意图。

图14为本发明操作过程中第十步时结构示意图。

图15为本发明操作过程中第十一步时结构示意图。

图16为本发明操作过程中第十四步时结构示意图。

图17为本发明斜抗剪块的结构示意图。

图18为本发明直抗剪块的结构示意图。

其中：1、压力筒；2、斜抗剪块；3、直抗剪块；4、抗剪块装卸装置；5、封盖；6、凹面压头；7、卡环；8、凸面压头；9、活塞杆；10、油缸；11、调节杆；12、吊环；13、固定座；14、油缸座；15、轴承；16、轴承座；17、定位凸缘；18、剪切槽；19、定位凹槽。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，包括压力筒1，压力筒1顶部设置有封盖5，压力筒1上部的内环面上开有剪切槽18，位于封盖5上安装有抗剪块，压力筒1加压时，抗剪块卡接于压力筒1所开剪切槽18内；抗剪块分为斜抗剪块2与直抗剪块3，斜抗剪块2与直抗剪块3间隔安装于封盖5顶部，并围成一周；位于封盖5中部安装轴承座16，还包括油缸座14，油缸座14上安装有油缸10，油缸座14通过轴承15与轴承座16装配成一体，构成抗剪块装卸装置4。

如图2、图3和图4所示，抗剪块装卸装置4的结构为：包括油缸座14，油缸座14的四周分别通过紧固件安装有油缸10，油缸10的活塞杆9顶部安装接头装置；位于油缸座14顶部设置有固定座13，各个油缸10上部安装有调节杆11，调节杆11的一端通过紧固件固定于油缸10顶部，调节杆11的另一端通过紧固件连接于固定座13上。

如图2所示，接头装置的结构为：包括与活塞杆9配合安装的凸面压头8，抗剪块内侧面中部均安装有与凸面压头8配合的凹面压头6，凸面压头8与凹面压头6的连接处通过卡环7紧固。可以保证活塞杆9与抗剪块在加压过程中始终保持良好的接触及对中性能。

如图1和图2所示，油缸座14的四周分别通过紧固件安装有四组油缸10。四组油缸10的四根活塞杆9分别对应四块斜抗剪块2或直抗剪块3。

如图1所示，斜抗剪块2与直抗剪块3分别设置有四块。其中直抗剪块3对斜抗剪块2具有堵挡作用；

如图5、图17和图18所示，抗剪块的安装结构为：位于封盖5顶部间隔设置有定位凸缘17，抗剪块的底部分别设置有与定位凸缘17配合卡接的定位凹槽19。

如图17所示，斜抗剪块2的内侧面中部设置有与凸面压头8配合抵接的凹面压头6。

如图18所示，直抗剪块3的内侧面中部设置有与凸面压头8配合抵接的凹面压头6。

如图5所示，封盖5中部开有螺纹孔，螺纹孔内安装吊环12，方便起吊。

实际使用过程中，通过如下步骤完成：

第一步：如图5所示，将四块斜抗剪块2一个隔一个地放置在压力筒1的封盖5上，四块斜抗剪块2底部的定位凹槽19对准封盖5上的定位凸缘17；吊环12螺栓旋入压力筒1的封盖5中心处的螺纹孔。

第二步：如图6所示，通过起重设备（图中未画出），将封盖5、斜抗剪块2吊入压力筒1内，到位后，旋出吊环12。

第三步：如图7所示，通过起重设备（图中未画出），将抗剪块装卸装置4安装、固定在压力筒1的封盖5上，四个油缸10沿直径方向，分别与四块斜抗剪块2对中。

第四步：如图8所示，启动液压油缸10，控制各个油缸10的活塞杆9伸出，此时活塞杆9头部的凸面压头8与斜抗剪块2的凹面压头6配合抵接，推动四块斜抗剪块2进入剪切槽18内，推到位后，油缸10停止。

第五步：如图9所示，再次启动油缸10，控制各个油缸10的活塞杆9回缩，并回缩到底。

第六步：如图10所示，通过起重设备（图中未画出），将四块直抗剪块3一个隔一个地吊放在压力筒1的封盖5上，并使直抗剪块3下面的定位凹槽19对准封盖5上的定位凸缘17。

第七步：如图11所示，借助外力，使油缸座14绕轴承座16旋转45°，四个油缸10沿直径方向，分别与四块直抗剪块3对中。

第八步：如图12所示，再次启动液压油缸10，控制各个油缸10的活塞杆9伸出，此时活塞杆9头部的凸面压头8与直抗剪块3的凹面压头6配合抵接，推动四块直抗剪块3进入剪切槽18内，推到位后，油缸10加压至规定值（根据实际应用场合而定），对四块直抗剪块3施加一定的推力，保载直至试验结束。

第九步：如图13所示，试验结束后，油缸10卸压，安装卡环7，并切换油缸10的运动方向，拉动四块直抗剪块3离开剪切槽18，拉到位后，油缸10停止运动。

第十步：如图14所示，通过起重设备（图中未画出），将四块直抗剪块3吊出压力筒1。

第十一步：如图15所示，借助外力，使油缸座14绕轴承座16旋转45°，四个油缸10沿直径方向分别与四块斜抗剪块2对中，并安装好卡环7。

第十一步：油缸10启动，同时拉动四块斜抗剪块2离开剪切槽18。

第十三步：拆卸抗剪块装卸装置4，通过起重设备（图中未画出），将其吊出压力筒1上。

第十四步：如图16所示，吊环12螺栓旋入压力筒1的封盖5中心处的螺纹孔，通过起重设备（图中未画出），将压力筒1的封盖5、斜抗剪块2吊出压力筒1内。

以上为抗剪块及压力筒1的封盖5装拆及锁紧的一个完整过程。其使用方便快捷，工作效率高，工人劳动强度低。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。 

Claims (9)

1.一种超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，包括压力筒（1），所述压力筒（1）顶部设置有封盖（5），其特征在于：所述压力筒（1）上部的内环面上开有剪切槽（18），位于封盖（5）上安装有抗剪块，所述抗剪块卡接于压力筒（1）所开剪切槽（18）内；所述抗剪块分为斜抗剪块（2）与直抗剪块（3），所述斜抗剪块（2）与直抗剪块（3）间隔安装于封盖（5）顶部，并围成一周；位于封盖（5）中部安装轴承座（16），还包括油缸座（14），所述油缸座（14）上安装有油缸（10），所述油缸座（14）通过轴承（15）与所述轴承座（16）装配成一体，构成抗剪块装卸装置（4）。

2.如权利要求1所述的超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，其特征在于：所述抗剪块装卸装置（4）的结构为：包括油缸座（14），所述油缸座（14）的四周分别通过紧固件安装有油缸（10），所述油缸（10）的活塞杆（9）顶部安装接头装置；位于油缸座（14）顶部设置有固定座（13），各个油缸（10）上部安装有调节杆（11），所述调节杆（11）的一端通过紧固件固定于油缸（10）顶部，所述调节杆（11）的另一端通过紧固件连接于固定座（13）上。

3.如权利要求2所述的超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，其特征在于：所述接头装置的结构为：包括与活塞杆（9）配合安装的凸面压头（8）；抗剪块内侧面中部均安装有与凸面压头（8）配合的凹面压头（6），所述凸面压头（8）与凹面压头（6）的连接处通过卡环（7）紧固。

4.如权利要求2所述的超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，其特征在于：所述油缸座（14）的四周分别通过紧固件安装有四组油缸（10）。

5.如权利要求1所述的超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，其特征在于：所述斜抗剪块（2）与直抗剪块（3）分别设置有四块。

6.如权利要求1所述的超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，其特征在于：所述抗剪块的安装结构为：位于封盖（5）顶部间隔设置有定位凸缘（17），所述抗剪块的底部分别设置有与定位凸缘（17）配合卡接的定位凹槽（19）。

7.如权利要求1或3所述的超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，其特征在于：所述斜抗剪块（2）的内侧面中部设置有与凸面压头（8）配合抵接的凹面压头（6）。

8.如权利要求1或3所述的超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，其特征在于：所述直抗剪块（3）的内侧面中部设置有与凸面压头（8）配合抵接的凹面压头（6）。

9.如权利要求1所述的超高压大直径深海环境模拟装置抗剪块装卸及锁紧机构，其特征在于：所述封盖（5）中部开有螺纹孔，所述螺纹孔内安装吊环（12）。

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