CN105673839B - 一种压力叠加式超高压容器 - Google Patents
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Abstract
一种压力叠加式超高压容器，包括外容器和内容器，内容器设置于外容器的内腔中。外容器包括外筒壳体和与外筒壳体密封连接的外筒端盖，内容器包括内筒壳体和活塞，内筒壳体具有同轴设置的第一内孔和第二内孔，活塞设置在内筒壳体孔内，且具有同轴设置的第一活塞部和第二活塞部，第一内孔与第一活塞部可滑动密封，第二内孔与第二活塞部可滑动密封。本发明第二活塞部的截面积大于第一活塞部的截面积，可对系统压力进一步增压，在内容器内部产生叠加高压，并且对各部件的强度要求大幅降低，本发明开拓了超高压容器的设计思路,使用安全。
Description
技术领域
本发明涉及压力容器技术领域，尤其涉及一种超高压容器。
背景技术
在化学工业、石油化学工业、粉末冶金和新型食品杀菌等领域超过100MPa压力称为“超高压”，而把100MPa以上承载的压力容器称为超高压容器，现代工业用超高压容器大多在100MPa—1000MPa。超高压容器一般分为：单体式超高压容器，热套式超高压容器和缠绕式超高压容器。
单层整锻式超高压容器在厚壁容器中采用最早、应用最为广泛。整体锻造出的筒体质量较好,特别适合焊接性能较差的高强钢所制造的超高压容器。但由于其自身的受力特点和锻件尺寸的限制,单层整体锻造筒单体式超高压容器体不能用于压力较高和尺寸较大的场合，当压力高到一定程度时，单层压力容器的壁厚趋于无限大时，其屈服强度仍然不能满足要求。
热套式超高压容器筒体结构可利用套合预应力,改善筒体内应力的分布不均匀性,提高材料利用率。这种结构还可以抑制裂纹在层间的扩展,一定程度上保障设备的安全。为在整个筒体长度上得到均匀的套合预应力,须对套合面进行精确的机械加工,并精心控制套合工艺,使得热套筒体的工艺复杂,对大而长的筒体进行套合较为困难。
绕丝式超高压容器的筒体是一种组合筒体,它可以通过控制缠绕的拉力而实现器壁中的应力均匀化,这比热套筒体中控制过盈量更方便,也比热套筒体容易制作;同时,绕丝筒体还具有选材容易、重量轻、安全可靠等优点。但这种筒体结构的最大缺点是不能承受轴向载荷,也不能提供较为满意的封头结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压力叠加式超高压容器，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种压力叠加式超高压容器，包括外容器和内容器，所述内容器设置于所述外容器的内腔中。
优选地，所述外容器包括外筒壳体和与所述外筒壳体密封连接的外筒端盖，所述内容器包括内筒壳体和活塞，所述内筒壳体具有同轴设置的第一内孔和第二内孔，所述活塞设置在所述内筒壳体孔内，且具有同轴设置的第一活塞部和第二活塞部，所述第一内孔与所述第一活塞部可滑动密封，所述第二内孔与所述第二活塞部可滑动密封。
优选地，所述第二活塞部的截面积大于所述第一活塞部的截面积。
优选地，所述第二活塞部的截面积与所述第一活塞部的截面积比为50:1至1.1:1。
优选地，所述第二活塞部的截面积与所述第一活塞部的截面积比为10:1至5:1。
优选地，所述第二活塞部的截面积与所述第一活塞部的截面积比为4:1至1.5:1。
优选地，所述第二活塞部的截面积与所述第一活塞部的截面积比为3:1至2:1。
优选地，所述内容器还包括活塞止退器，所述活塞止退器设置于所述第二内孔内用于阻挡活塞退出，所述活塞止退器与所述第二内孔可拆卸连接。
优选地，所述内容器为若干个。
优选地，所述内容器内部还嵌套设置有所述内容器。
本发明的有益效果是：一种压力叠加式超高压容器，包括外容器和内容器，所述内容器设置于所述外容器的内腔中，内容器和外容器之间的腔体内具有基础压力，内容器具有内筒壳体和活塞，通过活塞的增压作用使在内容器中形成更高的增压压力。本发明的内筒壳体的内部承受较高的增压压力，内筒壳体外部承受基础压力，内筒壳体内部所承受的增压压力一部分被其外部的基础压力抵消，改善了内筒壳体的受力状况。本发明的工作压力为最内层的内容器内部的压力，工作压力由基础压力经过若干级增压叠加形成。本发明具有如下优点：1）对外容器和内容器的强度要求大幅降低，从而降低了压力容器的综合制造成本；2）为超高压容器提供压力的压力源能提供基础压力即可，因此本发明对压力源的要求大幅降低，进一步的提高了液压系统的使用寿命，降低了液压系统的制造成本。3）本发明最高的压力产生于最内层的内容器中，内容器的外层设置有外容器，因此即使内容器发生损坏，仍然能够得到外容器的防护，因此本发明的安全性高。4）本发明中内容器内的介质与内容器、外容器之间的介质互相隔离，工作介质和系统介质可以为不同介质，因此适用于多种场合。
附图说明
图1是本发明第一种实施例的结构示意图；
图2是本发明第二种实施例的结构示意图；
图3是本发明第三种实施例的结构示意图；
图4是本发明内容器的结构示意图；
图5是本发明内容器的受力分析图；
附图说明：1-外容器，1.1-外筒壳体， 1.2-外筒端盖， 2-内容器，2.1-内筒壳体，2.1.1-第一内孔，2.1.2-第二内孔，2.2-活塞，2.2.1-第一活塞部，2.2.2-第二活塞部，2.3-第一密封圈，2.4-第二密封圈， 2.5-活塞止退器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图1至图5所示，一种压力叠加式超高压容器，包括外容器1和内容器2，所述内容器2设置于所述外容器1的内腔中。
所述外容器1包括外筒壳体1.1和与所述外筒壳体1.1密封连接的外筒端盖1.2，所述内容器2包括内筒壳体2.1和活塞2.2，所述内筒壳体2.1具有同轴设置的第一内孔2.1.1和第二内孔2.1.2，所述活塞2.2设置在所述内筒壳体2.1孔内，且具有同轴设置的第一活塞部2.2.1和第二活塞部2.2.2，所述第一内孔2.1.1与所述第一活塞部2.2.1可滑动密封，所述第二内孔2.1.2与所述第二活塞部2.2.2可滑动密封，其中，如图1所示，第一内孔2.1.1与第一活塞部2.2.1之间为第二密封圈2.4，第二内孔2.1.2与第二活塞部2.2.2之间为第一密封圈2.3。
所述第二活塞部2.2.2的截面积大于所述第一活塞部2.2.1的截面积。所述第二活塞部2.2.2的截面积与所述第一活塞部2.2.1的截面积比为50:1至1.1:1。优选地，所述第二活塞部2.2.2的截面积与所述第一活塞部2.2.1的截面积比为4:1至1.5:1。
例如，当所述第二活塞部2.2.2的截面积与所述第一活塞部2.2.1的截面积比为2:1时，内容器2和外容器1之间的腔体内具有基础压力为300MPa，经过活塞2.2的增压作用，内容器2内的压力为600MPa。如图5所示，本发明的内筒壳体2.1的内部承受较高的压力600MPa，外部承受基础压力为300MPa，内筒壳体2.1内部所承受的压力一部分被其外部所承受外部压力抵消，在产生同样超高压力时，本发明的各部件的受力状况明显较好。又如，当所述第二活塞部2.2.2的截面积与所述第一活塞部2.2.1的截面积比为3:1时，内容器2和外容器1之间的腔体内具有基础压力为300MPa，经过活塞2.2的增压作用内容器2内的压力为900MPa。
实施例2：如图1至图5所示，一种压力叠加式超高压容器，包括外容器1和内容器2，所述内容器2设置于所述外容器1的内腔中。
所述外容器1包括外筒壳体1.1和与所述外筒壳体1.1密封连接的外筒端盖1.2，所述内容器2包括内筒壳体2.1和活塞2.2，所述内筒壳体2.1具有同轴设置的第一内孔2.1.1和第二内孔2.1.2，所述活塞2.2设置在所述内筒壳体2.1孔内，且具有同轴设置的第一活塞部2.2.1和第二活塞部2.2.2，所述第一内孔2.1.1与所述第一活塞部2.2.1可滑动密封，所述第二内孔2.1.2与所述第二活塞部2.2.2可滑动密封。
所述第二活塞部2.2.2的截面积大于所述第一活塞部2.2.1的截面积。
所述内容器2还包括活塞止退器2.5，所述活塞止退器2.5设置于所述第二内孔2.1.2内用于阻挡活塞2.2退出，所述活塞止退器2.5与所述第二内孔2.1.2可拆卸连接。
所述外容器1内腔处的内容器2为若干个。
实施例3：如图1至图5所示，一种压力叠加式超高压容器，包括外容器1和内容器2，所述内容器2设置于所述外容器1的内腔中。
所述外容器1包括外筒壳体1.1和与所述外筒壳体1.1密封连接的外筒端盖1.2，所述内容器2包括内筒壳体2.1和活塞2.2，所述内筒壳体2.1具有同轴设置的第一内孔2.1.1和第二内孔2.1.2，所述活塞2.2设置在所述内筒壳体2.1孔内，且具有同轴设置的第一活塞部2.2.1和第二活塞部2.2.2，所述第一内孔2.1.1与所述第一活塞部2.2.1可滑动密封，所述第二内孔2.1.2与所述第二活塞部2.2.2可滑动密封。
所述第二活塞部2.2.2的截面积大于所述第一活塞部2.2.1的截面积。
所述内容器2还包括活塞止退器2.5，所述活塞止退器2.5设置于所述第二内孔2.1.2内用于阻挡活塞2.2退出，所述活塞止退器2.5与所述第二内孔2.1.2可拆卸连接。
所述内容器2内部还嵌套设置有所述内容器2，可以为多级嵌套，在最内层的内容器2内产生最高的工作压力。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：一种压力叠加式超高压容器，包括外容器1和内容器2，所述内容器2设置于所述外容器1的内腔中，内容器2和外容器1之间的腔体内具有基础压力，内容器2具有内筒壳体2.1和活塞2.2，通过活塞2.2的增压作用使在内容器2中形成更高的增压压力。本发明的内筒壳体2.1的内部承受较高的增压压力，内筒壳体2.1外部承受基础压力，内筒壳体2.1内部所承受的增压压力一部分被其外部的基础压力抵消，改善了内筒壳体2.1的受力状况。本发明的工作压力为最内层的内容器2内部的压力，工作压力由基础压力经过若干级增压叠加形成。本发明具有如下优点：1）对外容器1和内容器2的强度要求大幅降低，从而降低了压力容器的综合制造成本；2）为超高压容器提供压力的压力源能提供基础压力即可，因此本发明对压力源的要求大幅降低，进一步的提高了液压系统的使用寿命，降低了液压系统的制造成本。3）本发明最高的压力产生于最内层的内容器2中，内容器2的外层设置有外容器1，因此即使内容器2发生损坏，仍然能够得到外容器1的防护，因此本发明的安全性高。4）本发明中内容器2内的介质与内容器2、外容器1之间的介质互相隔离，工作介质和系统介质可以为不同介质，因此适用于多种场合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种压力叠加式超高压容器，其特征在于，包括外容器（1）和内容器（2），所述内容器（2）设置于所述外容器（1）的内腔中,
所述外容器（1）包括外筒壳体（1.1）和与所述外筒壳体（1.1）密封连接的外筒端盖（1.2），
所述内容器（2）包括内筒壳体（2.1）和活塞（2.2），所述内筒壳体（2.1）具有同轴设置的第一内孔（2.1.1）和第二内孔（2.1.2），所述活塞（2.2）设置在所述内筒壳体（2.1）孔内，且具有同轴设置的第一活塞部（2.2.1）和第二活塞部（2.2.2），所述第一内孔（2.1.1）与所述第一活塞部（2.2.1）可滑动密封，所述第二内孔（2.1.2）与所述第二活塞部（2.2.2）可滑动密封,
所述第二活塞部（2.2.2）的截面积大于所述第一活塞部（2.2.1）的截面积。
2.根据权利要求1所述的超高压容器，其特征在于，所述第二活塞部（2.2.2）的截面积与所述第一活塞部（2.2.1）的截面积比为50:1至1.1:1。
3.根据权利要求2所述的超高压容器，其特征在于，所述第二活塞部（2.2.2）的截面积与所述第一活塞部（2.2.1）的截面积比为10:1至5:1。
4.根据权利要求2所述的超高压容器，其特征在于，所述第二活塞部（2.2.2）的截面积与所述第一活塞部（2.2.1）的截面积比为4:1至1.5:1。
5.根据权利要求4所述的超高压容器，其特征在于，所述第二活塞部（2.2.2）的截面积与所述第一活塞部（2.2.1）的截面积比为3:1至2:1。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的超高压容器，其特征在于，所述内容器（2）还包括活塞止退器（2.5），所述活塞止退器（2.5）设置于所述第二内孔（2.1.2）内用于阻挡活塞（2.2）退出，所述活塞止退器（2.5）与所述第二内孔（2.1.2）可拆卸连接。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的超高压容器，其特征在于，所述内容器（2）为若干个。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的超高压容器，其特征在于，所述内容器（2）内部还嵌套设置有所述内容器（2），形成多级嵌套。
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