CN111878639A - 一种穿舱密封装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种穿舱密封装置，包括如下部件：舱体，所述舱体上设置有舱体凹槽，密封基座，固定套设在靠近所述舱体凹槽的槽口处以将所述舱体凹槽密封，且所述密封基座上开设有贯穿其本体的若干第一通孔；密封压盖，设置于所述密封基座的上端，所述密封压盖上开设有贯穿其本体且与若干所述第一通孔一一对应设置的若干第二通孔；每一所述第一通孔和与之对应的所述第二通孔共同形成供穿舱件穿入所述舱体凹槽内部的穿舱孔。本发明采用简单的卡套压冒结构，实现了将众多管线统一集中密封的功能，实现了压力容器众多管线穿仓的功能，弥补了相关高压舱众多管线密集船舱结构的空白。

Description

一种穿舱密封装置及操作方法

技术领域

本发明涉及一种穿舱密封装置及操作方法，具体是关于一种用于探针或管线的穿舱密封装置及操作方法，属于水合物模拟实验领域。

背景技术

在水合物开发开采领域中，需要经常用到一些低温、高压模拟设备，尤其是模拟深部地层的相关实验设备以及用于水合物开采模拟研究设备，当实验模拟设备或者实际应用设备中需要进行众多管线及热电偶密封并且多路集中穿舱密封时，要求将多个或者多种管线汇集到一起，整体进行高压舱体(端盖)的穿越，目前水合物实验领域此类技术的实现方式，大多通过将管线或者金属探针浇注或者整体预埋在一个高强度的陶瓷或者玻璃块内，但是当达到一定的压力时，由于陶瓷及玻璃的脆性，往往容易出现应力集中等现象，从而导致一孔多线密封接头，由于密封件的脆硬性，出现裂纹或者微裂纹，从而产生密封失效及泄露的情况，会导致设备功能损失，严重的导致整套设备损坏。目前尚无对应解决方法，通过上述浇筑式结构不稳定，高压低压切换时容易碎裂失败。

另外一方面，当需要进行众多探针的布置时，探针从模型穿出舱盖，需要用到高压舱管线穿舱技术，大都通过单根或者少股管线压紧密封实现高压仓密封穿舱技术，体积大，密集度不够，很难满足大量高密集性管线的密封结构，目前大多数物理模型的一孔多点最多可达到5-6根左右，远远满足不了大量高密集的管路穿舱结构。

发明内容

针对上述突出问题，本发明提供一种穿舱密封装置及操作方法，为相关低温高压设备的管路穿舱提供了可行性，解决了传统管路穿舱泄露的难题，为相关设备的功能实现提供了基础。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明第一方面提供一种穿舱密封装置，包括如下部件：

舱体，所述舱体上设置有舱体凹槽；

密封基座，固定套设在靠近所述舱体凹槽的槽口处以将所述舱体凹槽密封，且所述密封基座上开设有贯穿其本体的若干第一通孔；

密封压盖，设置于所述密封基座的上端，所述密封压盖上开设有贯穿其本体且与若干所述第一通孔9一一对应设置的若干第二通孔；

每一所述第一通孔和与之对应的所述第二通孔共同形成供穿舱件穿入所述舱体凹槽内部的穿舱孔。

所述的穿舱密封装置，优选地，所述密封基座上的所述第一通孔与所述密封压盖上的所述第二通孔的连接处开设有压紧凹槽，所述压紧凹槽内设置有中空的弹性压紧柱，所述穿舱件从所述压紧柱中穿过并与所述压紧柱紧密连接，以密封所述穿舱件与穿舱孔。

所述的穿舱密封装置，优选地，还包括密封卡套，所述密封卡套位于所述压紧柱下端的所述压紧凹槽中，所述穿舱件从所述密封卡套中穿过并与所述密封卡套紧密连接，以进一步密封所述穿舱件与穿舱孔。

所述的穿舱密封装置，优选地，所述密封压盖通过锁紧螺栓固定在所述密封基座上。

所述的穿舱密封装置，优选地，所述舱体为圆柱体型结构，所述第一通孔和所述第二通孔的分布方式为均匀分布的排列方式或非均匀分布的排列方式。

所述的穿舱密封装置，优选地，所述密封基座与所述舱体的连接处套设有密封圈，用于提高二者之间的密封性。

所述的穿舱密封装置，优选地，所述穿舱件为探针或管线。

本发明第二方面提供一种穿舱密封装置的操作方法，包括如下步骤：

将所述穿舱件的第一端依次穿过所述压紧柱、密封卡套和所述密封基座上的所述第一通孔，再将所述穿舱件的第二端穿过所述密封压盖上的所述第二通孔，然后利用锁紧件将所述密封压盖固定在所述密封基座上，所述密封压盖通过所述锁紧件的预紧力向下均匀压紧，所述密封卡套和所述压紧柱受到所述密封基座和所述密封压盖的双向挤压，将所述穿舱件锁紧，从而实现在不同温度和压力组合下的一孔多线密封。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明通过设计新结构，提出采用卡套密封方式实现众多卡套于一体的密封，避免了由于材料脆性和浇筑而导致的一次性缺陷，本发明采用将众多卡套和压冒同时压紧在一个密封座上的方法，实现60个密封点同时压紧；本发明装置结构简单，通用性好，可通过O型圈密封轻易安装到不同高压设备上，无需像传统接头那样通过螺纹拧入密封，解决了传统结构需要很大预紧力拧紧的问题；

2、本发明可进行扩展耐高、低温密封，根据各种温度压力需求可选择不同材质的密封件进行更换，突破了传统船舱结构的密封件本体是浇筑式不可更换的局限性，通过一孔60线耐压密封技术，有效扩展了地层的深部研究及海洋工程的深水领域研究；

3、本发明装置结构可根据需要进行两侧拆卸，并且可以将密封件更换，能反复利用，避免了浇注式高压插头开裂后不可更换的弊端；

4、本发明中的一孔多线密封接头，可根据需要将压力管线和导线电缆等根据功能需求更改布置，密封性不受导线及电缆本身性质的影响，相比现有结构的不易更替性，具有更强的通用性；

5、本发明采用简单的卡套压冒结构，实现了将众多管线统一集中密封的功能，实现了压力容器众多管线穿仓的功能，弥补了相关高压舱众多管线密集船舱结构的空白；

6、本发明解决了水合物模拟实验相关领域内，在狭小的空间内一次穿舱密封性的困难，同时实现了在空间有局限性的条件下，众多管线可拆卸的功能，为相关低温高压设备的管路穿舱提供了可行性，解决了传统管路穿舱泄露的难题，为相关设备的功能实现提供了基础。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图2为本发明装置中通孔的分布结构示意图；

图3为本发明装置中压紧柱的结构示意图；

图中附图标记如下：

1-锁紧螺栓；2-管线；3-密封压盖；4-压紧柱；5-密封卡套；6-密封基座；7-密封圈；8-舱体；9-第一通孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上端”、“下端”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-3所示，本实施例提供一种穿舱密封装置，包括如下部件：

舱体8，舱体8上设置有舱体凹槽；

密封基座6，固定套设在靠近舱体凹槽的槽口处以将所述舱体凹槽密封，且密封基座6上开设有贯穿其本体的若干第一通孔9；

密封压盖3，设置于密封基座6的上端，密封压盖3上开设有贯穿其本体且与若干第一通孔9一一对应设置的若干第二通孔；

每一第一通孔9和与之对应的所述第二通孔共同形成供管线2或探针穿入所述舱体凹槽内部的穿舱孔。

本实施例中，优选地，密封基座6上的第一通孔9与密封压盖3上的第二通孔的连接处开设有压紧凹槽，压紧凹槽内设置有中空的弹性压紧柱4，管线2或探针从压紧柱4中穿过并与压紧柱4紧密连接，以密封管线2或探针与穿舱孔；更优选地，压紧柱4环套在管线2或探针上。

本实施例中，优选地，还包括密封卡套5，密封卡套5位于压紧柱4下端的压紧凹槽中，管线2或探针从密封卡套5中穿过并与密封卡套5紧密连接，以进一步密封管线2或探针与穿舱孔；更优选地，密封卡套5环套在管线2或探针上。

本实施例中，优选地，密封压盖3通过锁紧螺栓1固定在密封基座6上。

本实施例中，优选地，舱体8为圆柱体型结构，第一通孔9和第二通孔的分布方式为均匀分布的排列方式或非均匀分布的排列方式，更优选地，第一通孔9和第二通孔的分布方式为同心圆环形排列。

本实施例中，优选地，密封基座6与舱体8的连接处套设有密封圈7，用于提高二者之间的密封性。

本实施例中，优选地，密封压盖3采用硬度高，不易变形的钢材经过调质蘸火以及表面镀铬工艺成型。

本实施例中，优选地，密封卡套5采用易变形材料加工成型。

本实施例还提供一种穿舱密封装置的操作方法，包括如下步骤：

将管线2或探针的第一端依次穿过压紧柱4、密封卡套5和密封基座6上的第一通孔9，再将管线2或探针的第二端穿过密封压盖3上的第二通孔，然后利用锁紧螺栓1将密封压盖3固定在密封基座6上，密封压盖3通过锁紧螺栓1的预紧力向下均匀压紧，密封卡套5和压紧柱4受到密封基座6和密封压盖3的双向挤压而受力变形，在锁紧螺栓1的对称预紧力的作用下，将管线2或探针锁紧，从而实现在不同温度和压力组合下的一孔多线密封。

由于管线2或探针和密封卡套5的内圆孔、密封卡套5的圆锥密封面、密封基座6之间的密封间隙很小，并且表面光洁度都很高，在较大的螺栓挤压力下，各个接触面将发生贴合并且实现紧密的密封。压紧柱4和密封基座6均采用不锈钢加工成型，中间的变形部分密封卡套5采用易变形材料(铝、紫铜或工程塑料等)加工成型，密封压盖3采用45号钢，经过调质蘸火以及表面镀铬工艺成型，硬度高，强度大，不易变形，通过锁紧后成为一体，可实现各种温度、压力组合下的密封，从而实现了一孔多线(例如60)线的密封。通过下部的密封圈7可以安装在不同的高压设备上，同时结合需要应用一孔多线密封及舱体穿越结构的不同设备，可以提前预留对应的安装孔。通过以上结构即可实现相关领域内不同设备的耐低温高压的一孔多线密封技术，通过一孔多线技术，可将更多数量的导线管线等进行便捷的舱体(端盖)穿越操作。

本实施例中，优选地，高压舱内部模型的三千多根管线通过一孔多线密封技术，实现舱体的穿越，并将众多管线集中在局部进行穿舱处理，并通过法兰和O型圈密封连接到高压舱端盖处。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种穿舱密封装置，其特征在于，包括如下部件：

舱体(8)，所述舱体(8)上设置有舱体凹槽；

密封基座(6)，固定套设在靠近所述舱体凹槽的槽口处以将所述舱体凹槽密封，且所述密封基座(6)上开设有贯穿其本体的若干第一通孔(9)；

密封压盖(3)，设置于所述密封基座(6)的上端，所述密封压盖(3)上开设有贯穿其本体且与若干所述第一通孔(9)一一对应设置的若干第二通孔；

每一所述第一通孔(9)和与之对应的所述第二通孔共同形成供穿舱件穿入所述舱体凹槽内部的穿舱孔。

2.根据权利要求1所述的穿舱密封装置，其特征在于，所述密封基座(6)上的所述第一通孔(9)与所述密封压盖(3)上的所述第二通孔的连接处开设有压紧凹槽，所述压紧凹槽内设置有中空的弹性压紧柱(4)，所述穿舱件从所述压紧柱(4)中穿过并与所述压紧柱(4)紧密连接，以密封所述穿舱件与穿舱孔。

3.根据权利要求2所述的穿舱密封装置，其特征在于，还包括密封卡套(5)，所述密封卡套(5)位于所述压紧柱(4)下端的所述压紧凹槽中，所述穿舱件从所述密封卡套(5)中穿过并与所述密封卡套(5)紧密连接，以进一步密封所述穿舱件与穿舱孔。

4.根据权利要求1所述的穿舱密封装置，其特征在于，所述密封压盖(3)通过锁紧螺栓(1)固定在所述密封基座(6)上。

5.根据权利要求1到4任意一项所述的穿舱密封装置，其特征在于，所述舱体(8)为圆柱体型结构，所述第一通孔(9)和所述第二通孔的分布方式为均匀分布的排列方式或非均匀分布的排列方式。

6.根据权利要求1到4任意一项所述的穿舱密封装置，其特征在于，所述密封基座(6)与所述舱体(8)的连接处套设有密封圈(7)，用于提高二者之间的密封性。

7.根据权利要求1到4任意一项所述的穿舱密封装置，其特征在于，所述穿舱件为探针或管线。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述穿舱密封装置的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述穿舱件的第一端依次穿过所述压紧柱(4)、密封卡套(5)和所述密封基座(6)上的所述第一通孔(9)，再将所述穿舱件的第二端穿过所述密封压盖(3)上的所述第二通孔，然后利用锁紧件将所述密封压盖(3)固定在所述密封基座(6)上，所述密封压盖(3)通过所述锁紧件的预紧力向下均匀压紧，所述密封卡套(5)和所述压紧柱(4)受到所述密封基座(6)和所述密封压盖(3)的双向挤压，将所述穿舱件锁紧，从而实现在不同温度和压力组合下的一孔多线密封。

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