CN106501017A - 一种深海保温保压舱的自锁式保压封盖 - Google Patents

一种深海保温保压舱的自锁式保压封盖 Download PDF

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Abstract

本发明涉及深海大洋海底取样转运设备，具体地说是一种深海保温保压舱的自锁式保压封盖，撑架铰接于主舱体上，油缸安装在撑架上，输出端连接有顶端盖，主舱体的顶部为凹面舱体，凹面舱体内容置有剪切锁紧环，剪切锁紧环与凹面舱体之间沿圆周方向均布有多个弹簧，每个弹簧的两端分别抵接于剪切锁紧环的外圆周表面及凹面舱体的内壁；凹面舱体的外部安装有环形密封压环，环形密封压环及凹面舱体上沿圆周方向均匀开设有多个环形舱体螺栓通孔，剪切锁紧环上沿圆周方向均匀开设有多个与环形舱体螺栓通孔相对应的剪切锁紧环拔起螺栓口。本发明可在保压封盖完全无外力供给条件下长时间保持密封容器的密封状态。

Description

一种深海保温保压舱的自锁式保压封盖
技术领域
本发明涉及深海大洋海底取样转运设备，具体地说是一种深海保温保压舱的自锁式保压封盖。
背景技术
目前，众多耐高压舱的密封结构是基于多种高压容器密封结构的特点和O型密封圈的优点设计完成的，是在舱体环形支撑面上放置环形密封托环，在环形密封托环的上方放置舱盖,沿环形密封托环的圆柱面周向开有一条或多条密封沟槽，密封沟槽内分别设有与舱盖轴向形成密封的O型密封圈，此处密封托环上的轴向密封形成第一道密封带或多道密封带。在工作时，利用外力在密封接触面上造成接触压力和O形密封圈发生弹性变形，使接触压力大于被密封介质的内压进行容器密封。这种结构决定了需要永久性保持一定外压状态，这种状态需要一个稳定的、极大的外力消耗；同时，在深海环境中长期稳定的外力源是极难给出的，一旦外力源不稳定其接触压力和被密封介质的内压之间的平衡被打破，将导致容器的泄漏，从而易造成设备和样品严重损坏，甚至严重威胁设备操作人员的人身安全。因此需要开发一种全新的自锁式保压封盖以克服当前保压封盖存在的不足。
发明内容
针对现有利用外力在密封接触面上造成接触压力和O形密封圈发生弹性变形形成密封存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种深海保温保压舱的自锁式保压封盖。该自锁式保压封盖可在完全无外力供给条件下长时间保持密封容器的密封状态，可在深海超大压力且复杂变化环境下使用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括油缸、顶端盖、环形密封压环、主舱体、撑架及剪切锁紧环，其中撑架铰接于主舱体上，所述油缸安装在该撑架上，输出端连接有所述顶端盖，所述主舱体的顶部为凹面舱体，该凹面舱体内容置有剪切锁紧环，所述剪切锁紧环与凹面舱体之间沿圆周方向均布有多个弹簧，每个所述弹簧的两端分别抵接于剪切锁紧环的外圆周表面及凹面舱体的内壁；所述凹面舱体的外部安装有环形密封压环，该环形密封压环及凹面舱体上沿圆周方向均匀开设有多个环形舱体螺栓通孔，所述剪切锁紧环上沿圆周方向均匀开设有多个与环形舱体螺栓通孔相对应的剪切锁紧环拔起螺栓口；所述顶端盖通过油缸的驱动向下移动与凹面舱体内壁密封抵接、实现关盖，关盖后的所述剪切锁紧环通过弹簧与顶端盖的上端密封抵接、实现自锁保压，所述剪切锁紧环在开盖前与伸入环形舱体螺栓通孔及剪切锁紧环拔起螺栓口内的螺栓连接，沿径向向外拔起，所述顶端盖通过油缸的驱动向上移动，实现开盖；
其中：所述剪切锁紧环为多块，每块均为弧形，每块的剪切锁紧环上开有至少一个所述剪切锁紧环拔起螺栓口，且每块的剪切锁紧环的外表面与所述凹面舱体的内壁之间至少设有一个弹簧；每块所述剪切锁紧环上的剪切锁紧环拔起螺栓口数量相同、且与所述环形舱体螺栓通孔一一对应，相对应的所述剪切锁紧环拔起螺栓口与环形舱体螺栓通孔同轴开设；所述凹面舱体为上宽下窄的流线型结构；所述顶端盖的上端在关盖后与环形密封压环的下端平齐；所述顶端盖的下端设有封闭凹槽，该封闭凹槽内容置有与所述凹面舱体内壁密封抵接的O形密封圈；
所述螺栓在沿径向向外拔起剪切锁紧环时，直径大的头端抵接于所述凹面舱体的外表面，直径小的尾端与所述剪切锁紧环拔起螺栓口螺纹连接，通过螺纹预紧力压缩所述弹簧，实现所述剪切锁紧环沿径向向外拔起；所述撑架为A型架，下端位于所述主舱体的两侧，并通过转轴与该主舱体铰接，所述油缸安装在撑架的顶部；所述撑架的下端开有条形孔，所述转轴由该条形孔穿过，实现所述撑架具有上下移动和转动两个自由度；所述撑架的一侧设有安装在凹面舱体上的撑架挡板，该撑架通过撑架挡板限位。
本发明的优点与积极效果为：
本发明结构简单，设计合理，可在保压封盖完全无外力供给条件下长时间保持密封容器的密封状态，从而一方面有助于降低外力供给油缸的能耗，另一方面也有助于在密封容器稳定的保持高压状态，避免因密封容器突然失去外力引起泄漏而造成设备故障或人身伤害。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构俯视图；
图3为本发明环形密封压环、剪切锁紧环及凹面舱体连接的结构俯视图；
其中：1为油缸，2为顶端盖，3为环形密封压环，4为凹面舱体，5为主舱体，6为撑架，7为撑架挡板，8为转轴，9为环形舱体螺栓通孔，10为剪切锁紧环拔起螺栓口，11为剪切锁紧环，12为弹簧，13为封闭凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～3所示，本发明包括油缸1、顶端盖2、环形密封压环3、凹面舱体4、主舱体5、撑架6、撑架挡板7、转轴8及剪切锁紧环11，其中撑架6为A型架，下端位于主舱体5的两侧，并通过转轴8与主舱体5铰接，油缸1安装在撑架6的顶部，输出端连接有顶端盖2，为顶端盖2提供初始动力、在取得样品后关盖；主舱体5的顶部为凹面舱体4，该凹面舱体4为上宽下窄的流线型结构(舱壁外弧呈流线收缩形状)，可以增加承压能力。撑架6的下端开有条形孔，转轴8由该条形孔穿过，实现撑架6具有上下移动和转动两个自由度，可在转轴8处进行上下和转动两种轨迹运动。在撑架6的一侧设有固定在凹面舱体4上的撑架挡板7，撑架6通过撑架挡板7限位。
凹面舱体4内容置有剪切锁紧环11，起到自动承压的作用；剪切锁紧环11与凹面舱体4之间沿圆周方向均布有多个弹簧12，每个弹簧12的两端分别抵接于剪切锁紧环11的外圆周表面及凹面舱体4的内壁；凹面舱体4的外部安装有环形密封压环3，该环形密封压环3及凹面舱体4上沿圆周方向均匀开设有多个环形舱体螺栓通孔9，剪切锁紧环11上沿圆周方向均匀开设有多个与环形舱体螺栓通孔9相对应的剪切锁紧环拔起螺栓口10。环形密封压环3是剪切锁紧环11的舱体部分的封装机构，与凹面舱体4和主舱体5构成密封舱主体机构。
剪切锁紧环11为多块(本实施例为四块)，每块均为弧形，每块的剪切锁紧环11上开有至少一个剪切锁紧环拔起螺栓口10，且每块的剪切锁紧环11的外表面与凹面舱体4的内壁之间至少设有一个弹簧12(本实施例为设有两个弹簧12)。每块剪切锁紧环11上的剪切锁紧环拔起螺栓口10数量相同、且与环形舱体螺栓通孔9一一对应，相对应的剪切锁紧环拔起螺栓口10与环形舱体螺栓通孔9同轴开设。本发明的剪切锁紧环11为四块，四块剪切锁紧环11所在圆的轴向中心线与凹面舱体4、环形密封压环3及主舱体5的轴向中心线共线；每块剪切锁紧环11的中间各开设一个剪切锁紧环拔起螺栓口10，每个剪切锁紧环拔起螺栓口10对应的凹面舱体4及环形密封压环3的部位各开设一个环形舱体螺栓通孔9，相应地，环形密封压环3上的环形舱体螺栓通孔9及凹面舱体4上的环形舱体螺栓通孔9各为四个，相对应的剪切锁紧环11上的剪切锁紧环拔起螺栓口10、凹面舱体4上的环形舱体螺栓通孔9及环形密封压环3上的环形舱体螺栓通孔9的轴向中心线共线，并与主舱体5的轴向中心线垂直相交。每块剪切锁紧环11的外表面与凹面舱体4的内壁之间均设有两个弹簧12，这两个弹簧12对称设置于剪切锁紧环11上的剪切锁紧环拔起螺栓口10的两侧。
顶端盖2通过油缸1的驱动向下移动与凹面舱体4内壁密封抵接、实现关盖，顶端盖2的上端在关盖后与环形密封压环3的下端平齐，顶端盖2的下端设有封闭凹槽13，该封闭凹槽13内容置有与凹面舱体4内壁密封抵接的O形密封圈；顶端盖2为主要的封盖和承压件，开盖时脱离凹面舱体4，关盖时与凹面舱体4密封抵接。关盖后的剪切锁紧环11通过弹簧12与顶端盖2的上端密封抵接，实现自锁保压。剪切锁紧环11在开盖前与伸入环形舱体螺栓通孔9及剪切锁紧环拔起螺栓口10内的螺栓连接，沿径向向外拔起，再通过油缸1的驱动带动顶端盖2向上移动，实现开盖。
本发明的工作原理为：
本发明的油缸1、顶端盖2、撑架6、撑架挡板7及转轴8是关盖的动力源，环形密封压环3、凹面舱体4及剪切锁紧环11是关盖的受力方。
油缸1驱动顶端盖2向下运动进行关盖时，顶端盖2沿径向向外压紧各剪切锁紧环11，直至顶端盖2的上端与环形密封压环3的下端平齐，顶端盖2的下端通过O形密封圈与凹面舱体4的内壁密封抵接；剪切锁紧环11通过弹簧12与环形密封压环3之间压紧力作用，关盖后的位置处于顶端盖2上端，起到密封保压的效果。开盖时，利用配套的螺栓通过环形舱体螺栓通孔9作用到剪切锁紧环拔起螺栓口10，螺栓在沿径向向外拔起剪切锁紧环11时，直径大的头端抵接于凹面舱体4的外表面，直径小的尾端与剪切锁紧环拔起螺栓口10螺纹连接，通过螺纹预紧力压缩弹簧12，实现剪切锁紧环11沿径向向外拔起，再通过油缸1作用开启顶端盖2，取得内部样品。
本发明结构小巧紧凑，运行平稳，耐腐蚀性能强，保压能力稳定，并可适用于多种深度、温度及洋流环境下的复杂海底环境，可广泛应用于深海天然气水合物(可燃冰)、深海生物和沉积物等样品的原位保压采集。在保压过程中不会造成样品中天然气水合物分解以及其他溶解气体成份散失，保证深海生物、尤其是深海热液冷泉等极端环境中的珍贵生物样品的活体保真采集与转运、保证沉积物和孔隙水中溶解的其它气体成分不反升变化，有利于标志特征，圈定分布范围，评价资源远景。

Claims (10)

1.一种深海保温保压舱的自锁式保压封盖，其特征在于：包括油缸(1)、顶端盖(2)、环形密封压环(3)、主舱体(5)、撑架(6)及剪切锁紧环(11)，其中撑架(6)铰接于主舱体(5)上，所述油缸(1)安装在该撑架(6)上，输出端连接有所述顶端盖(2)，所述主舱体(5)的顶部为凹面舱体(4)，该凹面舱体(4)内容置有剪切锁紧环(11)，所述剪切锁紧环(11)与凹面舱体(4)之间沿圆周方向均布有多个弹簧(12)，每个所述弹簧(12)的两端分别抵接于剪切锁紧环(11)的外圆周表面及凹面舱体(4)的内壁；所述凹面舱体(4)的外部安装有环形密封压环(3)，该环形密封压环(3)及凹面舱体(4)上沿圆周方向均匀开设有多个环形舱体螺栓通孔(9)，所述剪切锁紧环(11)上沿圆周方向均匀开设有多个与环形舱体螺栓通孔(9)相对应的剪切锁紧环拔起螺栓口(10)；所述顶端盖(2)通过油缸(1)的驱动向下移动与凹面舱体(4)内壁密封抵接、实现关盖，关盖后的所述剪切锁紧环(11)通过弹簧(12)与顶端盖(2)的上端密封抵接、实现自锁保压，所述剪切锁紧环(11)在开盖前与伸入环形舱体螺栓通孔(9)及剪切锁紧环拔起螺栓口(10)内的螺栓连接，沿径向向外拔起，所述顶端盖(2)通过油缸(1)的驱动向上移动，实现开盖。
2.按权利要求1所述深海保温保压舱的自锁式保压封盖，其特征在于：所述剪切锁紧环(11)为多块，每块均为弧形，每块的剪切锁紧环(11)上开有至少一个所述剪切锁紧环拔起螺栓口(10)，且每块的剪切锁紧环(11)的外表面与所述凹面舱体(4)的内壁之间至少设有一个弹簧(12)。
3.按权利要求2所述深海保温保压舱的自锁式保压封盖，其特征在于：每块所述剪切锁紧环(11)上的剪切锁紧环拔起螺栓口(10)数量相同、且与所述环形舱体螺栓通孔(9)一一对应，相对应的所述剪切锁紧环拔起螺栓口(10)与环形舱体螺栓通孔(9)同轴开设。
4.按权利要求1所述深海保温保压舱的自锁式保压封盖，其特征在于：所述凹面舱体(4)为上宽下窄的流线型结构。
5.按权利要求1所述深海保温保压舱的自锁式保压封盖，其特征在于：所述顶端盖(2)的上端在关盖后与环形密封压环(3)的下端平齐。
6.按权利要求1或5所述深海保温保压舱的自锁式保压封盖，其特征在于：所述顶端盖(2)的下端设有封闭凹槽(13)，该封闭凹槽(13)内容置有与所述凹面舱体(4)内壁密封抵接的O形密封圈。
7.按权利要求1所述深海保温保压舱的自锁式保压封盖，其特征在于：所述螺栓在沿径向向外拔起剪切锁紧环(11)时，直径大的头端抵接于所述凹面舱体(4)的外表面，直径小的尾端与所述剪切锁紧环拔起螺栓口(10)螺纹连接，通过螺纹预紧力压缩所述弹簧(12)，实现所述剪切锁紧环(11)沿径向向外拔起。
8.按权利要求1所述深海保温保压舱的自锁式保压封盖，其特征在于：所述撑架(6)为A型架，下端位于所述主舱体(5)的两侧，并通过转轴(8)与该主舱体(5)铰接，所述油缸(1)安装在撑架(6)的顶部。
9.按权利要求8所述深海保温保压舱的自锁式保压封盖，其特征在于：所述撑架(6)的下端开有条形孔，所述转轴(8)由该条形孔穿过，实现所述撑架(6)具有上下移动和转动两个自由度。
10.按权利要求1、8或9所述深海保温保压舱的自锁式保压封盖，其特征在于：所述撑架(6)的一侧设有安装在凹面舱体(4)上的撑架挡板(7)，该撑架(6)通过撑架挡板(7)限位。
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