CN109001041A - 一种静水压力模拟试验装置 - Google Patents

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陈斌斌
杨林锋
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张建
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Abstract

本发明公开一种静水压力模拟试验装置，包括龙门架和安装在龙门架中部的剪式千斤顶，剪式千斤顶底部与压力实验舱连接，所述压力实验舱包括实验舱本体和开舱导向装置，所述开舱导向装置设置在实验舱本体外部并通过导轮与实验舱本体可滑动连接，所述龙门架两端设置有若干组限位孔，所述开舱导向装置穿过限位孔固定在龙门架上。本发明具有方便制造、运输、安置和使用，密封性好，辅助设备少，噪音小的特点。

Description

一种静水压力模拟试验装置
技术领域
本发明属于海洋装备领域，特别涉及一种静水压力模拟试验装置。
背景技术
随着陆上资源的日渐枯竭，人类对于海洋资源的开发迫在眉睫，针对海洋装备的研发工作刻不容缓，因此，模拟水压环境试验设备的研发工作十分重要。水压环境模拟试验设备，可以有效降低海洋装备研发费用和周期。目前的水压环境模拟试验设备主要存在以下问题：
(1)水压模拟试验设备体积庞大，制造成本高，操作与维护困难；
(2)水压模拟试验设备一体化严重，运输和后期实验室安装困难；
(3)端盖开闭不便，辅助设备繁多，操作不便，会带来一系列安全问题；
(4)水压试压过程中，被测试件破坏时对舱体内壁造成撞击；
(5)水压模拟试验设备多采用径向密封，端盖开启与闭合操作不便，如果径向尺寸较大，则以上操作极为困难；
(6)水压模拟试验设备多采用径向密封，端盖与舱体内壁相对运动频繁，密封性将急剧下降，带来一定的安全隐患。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种方便制造、运输、安置和使用，密封性好，辅助设备少，噪音小的静水压力模拟试验装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种静水压力模拟试验装置，其特征在于，包括龙门架和安装在龙门架中部的剪式千斤顶，剪式千斤顶底部与压力实验舱连接，所述压力实验舱包括实验舱本体和开舱导向装置，所述开舱导向装置设置在实验舱本体外部并通过导轮与实验舱本体可滑动连接，所述龙门架两端设置有若干组限位孔，所述开舱导向装置穿过限位孔固定在龙门架上。
进一步的，所述实验舱本体包括上端盖、第一密封卡槽、第二密封卡槽和舱体，所述上端盖外围设置有第一密封卡槽和第二密封卡槽，所述上端盖底部设置有舱体，所述舱体与上端盖之间通过第一密封卡槽和第二密封卡槽固定连接，所述舱体内部设置有皮套层。
进一步的，所述舱体上端部内侧呈下凹状，所述上端盖底部呈凸出状，所述舱体上端部的下凹状与上端盖底部的凸出状相互匹配并形成斜面。
进一步的，所述舱体与上端盖之间设置有密封垫圈和密封圈，所述密封垫圈设置在舱体与上端盖接触的斜面内。上端盖与舱体采用斜向密封与端密封结合的密封方式，可以达到更好的密封效果。
进一步的，所述第一密封卡槽何第二密封卡槽底部均设置有支撑板，所述支撑板底部中间和两端底部均设置有导轮。通过将支撑板中间和两端底部均设置有导轮，形成3点支撑，更加稳定。
进一步的，所述开舱导向装置包括导轨架和U型插销，所述导轨架设置有两组，每组导轨架末端均固定设置有U型插销，所述导轨架顶部均设置有导轨，所述导轨内均设置有导轮。
进一步的，所述第一密封卡槽和第二密封卡槽之间通过螺头锥形销固定，所述螺头锥形销外部套有锥形套，所述锥形套通过限位螺钉与密封卡槽连接。
进一步的，所述剪式千斤顶底部设置有吊环，所述上盖顶部设置有吊环，所述上下两个吊环通过S形吊钩连接。吊环焊接于上端盖，减少上端盖开孔数量。
进一步的，所述龙门架底部设置有若干个第一承重脚轮，所述第一承重脚轮带有刹车功能。所述压力实验舱底部设置有支撑底座，支撑底座底部设置有若干个第二承重脚轮，所述第二承重脚轮带有水平调节功能，若设备长久安置于固定场所，则调节第二承重脚轮实现大平面着地。
进一步的，所述剪式千斤顶内设置有丝杆。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明采用模块化设计，方便制造、运输和安置；
(2)本发明辅助设备较少，方便操作，更加安全；
(3)本发明辅助部件多为成熟产品，制造周期短；
(4)本发明舱体上端部设置下凹结构，上端盖下部设置为凸出结构，两者之间采用斜向密封垫圈和端部密封圈双密封配合，自定位性好，密封效果好；
(5)本发明吊环焊接于上端盖，既保证上端盖强度，又可以有效降低上端盖厚度；
(6)本发明上端盖和舱体上端外缘部分设置为平面斜面组合，与密封卡槽内部的凹槽配合，产生密封所需的轴向压紧力；
(7)本发明中与螺头锥形销配合的螺纹套及锥形套出现磨损后方便更换；
(8)本发明通过螺头锥形销将轴向力转化为锥形套与密封卡槽的压紧力，最终转化为上端盖与舱体的挤压力；
(9)本发明为密封卡槽设置有可调高度的支撑结构，方便操作，当被测试件尺寸较大，可以将上端盖吊起后将放置有密封卡槽的支撑结构上调，然后移走龙门架，方便大尺寸被测试件放入舱体；
(10)本发明舱体内部设置皮套层，有效防止舱体内壁锈蚀和受到撞击。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中压力实验舱的剖视图；
图3为图2中A的局部放大示意图；
图4为图2中B的局部放大示意图；
图5为图2中C的局部放大示意图；
图6为图2中支撑板与开舱导向装置的结构示意图；
图7为图1中第一密封卡槽的结构示意图；
图8为图1中螺头锥形销的结构示意图；
图9为图2中螺纹套的结构示意图。
1-第一承重脚轮、2-龙门架、3-型插销、4-导轨架、5-导轮、6-第一密封卡槽、7-限位螺钉、8-螺头锥形销、9-吊环、10-剪式千斤顶、10-1-丝杆、11-S型吊钩、12-上端盖、13-第二密封卡槽、14-限位孔、15-舱体、16-支撑底座、17-第二承重脚轮、18-支撑板、19-螺纹套、20-锥形套、21-密封垫圈、22-密封圈、23-皮套层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
如图1-9所示，本发明提供的一种静水压力模拟试验装置，包括可移动龙门架2和安装在龙门架2上的剪式千斤顶10，所述剪式千斤顶10通过S型吊钩11和吊环9与上端盖12连接，所述上端盖12通过密封卡槽6和密封卡槽13与舱体15连接，上端盖12开设若干锥螺纹接口，两侧卡槽通过螺头锥形销8连接，所述舱体15内部设置有皮套层23，所述密封卡槽6和密封卡槽13通过支撑板18和导轮5可以在导轨架4上移动，所述舱体15开设锥螺纹排水口，舱体15放置在支撑底座16上，通过安装于支撑底座16上的四个承重脚轮17实现自由移动和定点放置。
在本发明中，所述舱体15内部设有皮套层23，可以有效防止舱体内壁锈蚀和避免受到被测试件的直接撞击。舱体15上端部内侧呈下凹状，与上端盖12下部凸出结构配合，两者之间设置有斜向密封垫圈21和端部密封圈22；密封卡槽两端分别设有螺纹套19和锥形套20，螺纹套19通过限位螺钉固定在密封卡槽内；舱体15上部和上端盖12的外缘设置为平面斜面组合结构，通过螺头锥形销8将轴向力转化为锥形套20与密封卡槽的挤压力，进而使舱体15上部和上端盖12的外缘平面斜面组合与密封卡槽内侧面配合压紧，最终转化为上端盖12与舱体15的压紧力，其中。凹凸结构配合，自定位性好；两种形式三重密封，密封效果好；螺纹套和锥形套可以快速更换，可以有效延长密封卡槽的使用寿命；由螺纹副提供压紧力，螺纹副的自锁性使密封性能极为可靠。
在本发明中,所述导轨架4支撑于密封卡槽6和密封卡槽13的底部，通过导轮5和支撑板18连接两者，可以有效降低劳动强度，提高工作效率。所述导轨架4通过U型插销限位在龙门架2上，通过调整限位销高度，使其与龙门架2上的限位孔14配合，可以实现密封卡槽6和密封卡槽13与导轨架4整体上移，移走导轨架4，完成大尺寸被测试件的布放。
在本发明中，作为优选，所述上端盖12开设3个锥螺纹通孔，用于连接打压设备的进水管、排气高压针阀管和测试压力用传感器。可根据需求开设更多通孔，例如开设接入工业内窥镜高清摄像头用以观察试验时内部实时情况的通孔等。
在本发明中，所述两个密封卡槽以180°旋转角呈旋转对称，方便制造；密封卡槽底部设有两个凸起，配合支撑板上的通孔完成限位功能；密封卡槽一端开设用来安装、限位螺纹套19的通孔和螺纹孔，另一端开设安装锥形套20的锥形通孔。
在本发明中，所述螺头锥形销8上端设置有承受扭矩的棱柱结构，中部设置有与螺纹套19配合的螺纹段，过渡段后设置有与锥形套20配合的锥形末端。
本发明的工作过程如下：
(1)拧出螺头锥形销8，向两侧拉动密封卡槽，通过棘轮扳手操作剪式千斤顶10提起上端盖12。
(2)将被测试件放入舱体15内，通过外接水泵向舱体15内注水，注意注水不要太满以保证上端盖12可以顺利闭合。
(3)通过棘轮扳手操作剪式千斤顶10下放上端盖12，闭合密封卡槽，打开与上端盖12连接的泄压针阀(未画出)，拧入螺头锥形销8，排出舱体15内多余的气体(或者水)，关闭泄压针阀(未画出)。
(4)通过手动打压设备(针对低压试验)或者自动打压设备(针对中高压试验)，经过与高压管相连的上端盖12锥螺纹通孔，将高压水送入舱体15内。
(5)通过与上端盖12连接的压力变送器(未画出)，采集试验数据。
(6)试验结束，打开与上端盖12连接的泄压针阀(未画出)进行舱体内泄压，拧出螺头锥形销8，向两侧拉动密封卡槽，通过棘轮扳手操作剪式千斤顶10提起上端盖12，移除被测试件。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种静水压力模拟试验装置，其特征在于：包括龙门架和安装在龙门架中部的剪式千斤顶，剪式千斤顶底部与压力实验舱连接，所述压力实验舱包括实验舱本体和开舱导向装置，所述开舱导向装置设置在实验舱本体外部并通过导轮与实验舱本体可滑动连接，所述龙门架两端设置有若干组限位孔，所述开舱导向装置穿过限位孔固定在龙门架上。
2.根据权利要求1所述的一种静水压力模拟试验装置，其特征在于：所述实验舱本体包括上端盖、第一密封卡槽、第二密封卡槽和舱体，所述上端盖外围设置有第一密封卡槽和第二密封卡槽，所述上端盖底部设置有舱体，所述舱体与上端盖之间通过第一密封卡槽和第二密封卡槽固定连接，所述舱体内部设置有皮套层。
3.根据权利要求2所述的一种静水压力模拟试验装置，其特征在于：所述舱体上端部内侧呈下凹状，所述上端盖底部呈凸出状，所述舱体上端部的下凹状与上端盖底部的凸出状相互匹配并形成斜面。
4.根据权利要求2所述的一种静水压力模拟试验装置，其特征在于：所述舱体与上端盖之间设置有密封垫圈和密封圈，所述密封垫圈设置在舱体与上端盖接触的斜面内。
5.根据权利要求2所述的一种静水压力模拟试验装置，其特征在于：所述第一密封卡槽何第二密封卡槽底部均设置有支撑板，所述支撑板底部中间和两端底部均设置有导轮。
6.根据权利要求1所述的一种静水压力模拟试验装置，其特征在于：所述开舱导向装置包括导轨架和U型插销，所述导轨架设置有两组，每组导轨架末端均固定设置有U型插销，所述导轨架顶部均设置有导轨，所述导轨内均设置有导轮。
7.根据权利要求2所述的一种静水压力模拟试验装置，其特征在于：所述第一密封卡槽和第二密封卡槽之间通过螺头锥形销固定，所述螺头锥形销外部套有锥形套，所述锥形套通过限位螺钉与密封卡槽连接。
8.根据权利要求2所述的一种静水压力模拟试验装置，其特征在于：所述剪式千斤顶底部设置有吊环，所述上盖顶部设置有吊环，所述上下两个吊环通过S形吊钩连接。
9.根据权利要求1所述的一种静水压力模拟试验装置，其特征在于：所述龙门架底部设置有若干个第一承重脚轮，所述压力实验舱底部设置有支撑底座，支撑底座底部设置有若干个第二承重脚轮。
10.根据权利要求1所述的一种静水压力模拟试验装置，其特征在于：所述剪式千斤顶内设置有丝杆。
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