CN110208385B - 一种高压环境下声波传感器的流体通道及引线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压环境下声波传感器的流体通道及引线装置。具体地，壳体设于底座上并形成放置声波传感器的腔体；壳体上于腔体的位置相应处设有锥形孔，锥形孔内设有中心锥块；中心锥块与壳体之间有密封结构，声波传感器中纵横波测量元件的导线从密封结构中引出；中心锥块的中心处开有贯通的大、下中心孔；大中心孔内由下至上依次设有下中心压块、密封圈和上中心压块，且上中心压块延伸至大中心孔之外；压板设于上中心压块的顶部，且压板与壳体之间距离可调；中心管贯穿底座、小中心孔、大中心孔和压板，并延伸至压板之外。本发明装置中声波传感器纵横波测量元件向外的引线安置在大小锥形环夹层里，导线和金属壳体不接触，保证绝缘效果，信号传输质量也能保证。

Description

一种高压环境下声波传感器的流体通道及引线装置
技术领域
本发明涉及一种高压环境下声波传感器的流体通道及引线装置，属于压力容器密封技术领域。
背景技术
为获取油气勘探开发所需要的岩石物理参数特征，常需要在实验室模拟地下温压环境下测定岩芯样品的纵横波速度。测量时，岩芯样品加工成圆柱体，岩芯样品密封包裹后直接置于高压容器中，外部承受围压和温度，相应于岩样的埋藏深度，同时需要在样品内部孔隙注入压力流体，模拟地层流体产生的压力；表征埋藏深度围压和孔隙流体压力时相互独立的，注入岩芯样品的压力流体需要借道声波传感器注入岩芯样品内部。
为了减小压力和温度对声波传感器性能的影响，纵横波测量元件常密封在声波传感器内部，不与外界的压力介质接触。为了能承受较大的压力，声波传感器需要一个有一定厚度的外壳。
测量时，为了保证岩芯样品密封，声波传感器端面形态要与岩芯样品的一致，以便两者密封成一整体。常规的岩芯样品一般为直径25mm的圆柱体，因此也要求声波传感器也取直径25mm的外形。
显然，在一个体积不大的传感器上，需要同时考虑，传感器外壳的壁厚，把内置的纵横波测量元件的测量信号从声波传感器内引出到声波传感器外壳外的的引线装置，以及实现压力流体能注入的岩石样品内部孔隙的内置的流体通道。因此如何实现在小体积的传感器上，安全简单有效引出测量线并使传感器含流体通道，是涉及到声波传感器装置结构的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压环境下声波传感器的流体通道及引线装置，用以解决在小体积要求下，纵横波测量元件保护，流体通道和引线密封简单实现，声波传感器纵横波测量元件更换的便利性等问题。
具体地，本发明所提供的高压环境下声波传感器的流体通道及引线装置，包括底座、壳体、中心锥块、压板和中心管；
所述壳体设于所述底座上并形成一放置声波传感器的腔体；
所述壳体上于所述腔体的位置相应处设有一上宽下窄的锥形孔，所述锥形孔内设有中心锥块；
所述中心锥块与所述壳体之间设有密封结构，所述声波传感器中的纵横波测量元件的导线从所述密封结构中引出；
所述中心锥块的中心处开有贯通的大中心孔和下中心孔，所述大中心孔设于所述小中心孔的上部；所述大中心孔内由下至上依次设有下中心压块、密封圈和上中心压块，且所述上中心压块延伸至大中心孔之外；
所述压板设于所述上中心压块的顶部，且所述压板与所述壳体之间的距离可调；
所述中心管贯穿所述底座、所述小中心孔、所述大中心孔和所述压板，并延伸至所述压板之外。
上述的流体通道及引线装置中，所述密封结构为由大锥形密封环和小锥形密封环形成的锥形密封结构，所述导线从所述大锥形密封环和所述小锥形密封环之间引出。
上述的流体通道及引线装置中，所述大锥形密封环和所述小锥形密封环的材质均为聚四氟乙烯。
上述的流体通道及引线装置中，所述密封圈为O型圈，从而所述上中心压块、所述O型圈和所述下中心压块形成O型圈密封结构。
上述的流体通道及引线装置中，所述压板通过螺纹连接的方式固定于所述壳体上。
上述的流体通道及引线装置中，所述压板与所述壳体之间通过螺杆连接；
延伸至所述压板另一端的所述螺杆上配合有螺母，通过旋转螺母使所述压板向所述上中心压块施加压力。
本发明流体通道及引线装置，仅需要壳体上面开设一个锥孔，即可实现满足引线和流体通道的要求。其中中心管作为流体通道，中心管与底座连接，外部流体可以通过中心管穿过声波传感器。声波传感器纵横波测量元件向外引线，通过锥形大小密封环的夹层中间导出。声波传感器的密封是通过对压板施压实现。初始状态下通过螺纹和工作状态通过围压对压板施压，产生2个作用：(1)是通过大小中心块传递压力，使O型圈处于受压变形状态，从而把大小中心块、中心管和中心锥块上的大孔围成的空间填满，达到阻止外界流体进入传感器内部的密封效果；(2)是通过上下中心块传递压力，使中心锥块将大小锥形密封环紧紧压在壳体的锥孔上，并将大小密封环之间导线抱紧，达到密封效果，保证工作状态下传感器里面的元器件与外界的隔离。
所述大锥形密封环和所述下锥形密封环均采用可变形的绝缘材料制备而成，大小锥形密封环的夹层内可设置多条导线，大小锥形密封环对导线起到绝缘和密封保护的作用。
更换声波传感器纵横波测量元件时，通过卸掉螺丝，将底座，壳体、中心锥块、大小密封环、O型圈、大小中心压块和压板分离实现。
本发明流体通道及引线装置具有如下优点：
本发明高压环境下声波传感器的流体通道及引线装置的结构简单合理。作为流体通道中心管采用O型圈密封结构，声波传感器纵横波测量元件向外的引线采用锥形结构；工作状态下，压力的作用同时导致O型圈和密封材料变形产生密封，压力越大，密封越紧密，同时不会产生密封部件使用过程飞出安全隐患；
本发明装置占用空间小，中心管的O型圈密封结构和引线的锥形结构同时做在一个中心锥块上，并可引出多组引线。
本发明装置的声波传感器纵横波测量元件向外的引线安置在大小聚四氟乙烯锥形环夹层里，导线和金属壳体不接触，保证绝缘效果，信号传输质量也能保证，并能长期使用；
本发明声波传感器纵横波测量元件更换方便，通过卸掉螺母，将底座，壳体、中心锥块、大小密封环、O型圈、大小中心压块和压板分离即可实现。
附图说明
图1为本发明高压环境下声波传感器的流体通道及引线装置的内部结构示意图。
图2为本发明声波传感器与压力夹持器配合图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明高压环境下声波传感器的流体通道及引线装置包括底座1、壳体2、中心锥块3、大锥形密封环4、小锥形密封环5、O型圈6、上中心压块7、下中心压块8、压板9、导线10、螺杆11、螺母12和中心管13。具体地，底座1上放置壳体2，壳体2上平面开有一锥形孔14，其开口大小从下至上依次增大，其内放置有大锥形密封环4、小锥形密封环5和中心锥块3，中心锥块3中心开有贯通的大中心孔15和小中心孔16，中心管13穿过底座1，再从大中心孔15和小中心孔16中间通过。下中心压块8、O型圈6和上中心压块7串在中心管13上，置于中心锥块3的大中心孔15里。压板9与壳体2之间通过螺杆11连接，延伸至压板9另一端的螺杆11上配合有螺母12，通过旋转螺母12使压板9向上中心压块7施加压力。声波传感器里面纵横波测量元件18的导线，从大锥形密封环4和小锥形密封环5之间穿过引出到传感器外。
本实施例中，大锥形密封环4和小锥形密封环5的材料均为聚四氟乙烯。
本实施例中，中心锥块3的外侧为大锥形密封环(4)和小锥形密封环(5)组成锥形密封结构，中心锥块3中间的大中心孔15里面，有下中心块8、O型圈6、上中心块7和中心管13组成的O型圈密封结构。
安装声波传感器时施加2次压力。第一次是在大锥形密封环4和小锥形密封环5夹层布置导线时，涂抹上环氧树脂胶；然后通过拧紧螺母12，通过压板9施压，使大锥形密封环4和小锥形密封环5变形压紧，夹层里面的环氧树脂胶受挤压流动，把夹层里的排布导线形成的缝隙充填满。第二次是等环氧树脂胶固化后，把传感器置于高压容器里面，加压到工作压力，让传感器里面的大锥形密封环4和小锥形密封环5材料充分变形；卸压取出，把松动的螺母重新拧紧。
本发明装置与压力夹持器配合时的示意图如图2所示，将设置声波传感器的本发明装置19直接置于岩石样品20上端面，岩石样品20下端面与下堵头21接触，另外的声波传感器元件22直接粘贴在下堵头21上。用一个橡皮套筒23直接把本发明装置的声波传感器、岩石样品20和下堵头21包裹起来，起密封作用。流体通过下管道24注入岩石样品20内，经上管道25穿过设置声波传感器的本发明装置19和高压容器密封结构26导出到压力夹持器外。
声波传感器的引线27通过引线柱装置28引出压力夹持器外。下堵头21和上堵头29分别通过下大螺帽30和上大螺帽31固定在压力夹持器外筒32上。围压通过管道33注入压力夹持器里面形成高压。

Claims (6)

1.一种高压环境下声波传感器的流体通道及引线装置，包括底座、壳体、中心锥块、压板和中心管；
所述壳体设于所述底座上并形成一放置声波传感器的腔体；
所述壳体上于所述腔体的位置相应处设有一上宽下窄的锥形孔，所述锥形孔内设有中心锥块；
所述中心锥块与所述壳体之间设有密封结构，所述声波传感器中的纵横波测量元件的导线从所述密封结构中引出；
所述中心锥块的中心处开有贯通的大中心孔和小中心孔，所述大中心孔设于所述小中心孔的上部；所述大中心孔内由下至上依次设有下中心压块、密封圈和上中心压块，且所述上中心压块延伸至大中心孔之外；
所述压板设于所述上中心压块的顶部，且所述压板与所述壳体之间的距离可调；
所述中心管贯穿所述底座、所述小中心孔、所述大中心孔和所述压板，并延伸至所述压板之外。
2.根据权利要求1所述的流体通道及引线装置，其特征在于：所述密封结构为由大锥形密封环和小锥形密封环形成的结构，所述导线从所述大锥形密封环和所述小锥形密封环之间引出。
3.根据权利要求2所述的流体通道及引线装置，其特征在于：所述大锥形密封环和所述小锥形密封环的材质均为聚四氟乙烯。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的流体通道及引线装置，其特征在于：所述密封圈为O型圈。
5.根据权利要求4所述的流体通道及引线装置，其特征在于：所述压板通过螺纹连接的方式固定于所述壳体上。
6.根据权利要求5所述的流体通道及引线装置，其特征在于：所述压板与所述壳体之间通过螺杆连接；
延伸至所述压板另一端的所述螺杆上配合有螺母。
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