CN113848125A - 一种深水压力测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水压力测试系统，其包括基础和设置在基础上的耐压舱，所述耐压舱包括筒体、顶盖和底盖，筒体的上、下端口通过卡箍分别与顶盖、底盖扣合，卡箍包括两个半圆型卡箍；其还包括两个分别与一半圆型卡箍连接的连接架，连接架可移动的设置在基础上；其还包括带动顶盖沿Z方向移动的顶盖升降台以及带动顶盖沿Y方向移动的顶盖平移架，顶盖升降台与顶盖平移架活动连接，顶盖平移架可移动的设置在基础上。本发明采用的新型耐压舱结构，无焊接结构和热套筒体，有效降低测试系统的制造成本和制造难度，同时改变原有开盖结构，简化开盖方式，提高了顶盖开启的自动化程度，提高了测试系统的工作效率，满足了测试系统频繁使用的现实需求。

Description

一种深水压力测试系统

技术领域

本发明属于深水压力试验技术领域，尤其涉及一种深水压力测试系统。

背景技术

由于各国对海洋资源的利用越来越强烈和紧迫，导致各种深海探索的科研试验项目越来越多，但是，深海环境压力大，腐蚀性高，环境复杂，为了保护设备和人员的安全，因此有必要在陆地上模拟一种深海环境，将相应的设备(产品)或元器件置于这种人造模拟深海环境中，进行一系列试验，这就产生了所谓的模拟深水压力测试系统；同时在各种新材料的研制和生产过程中，为了提高或者检验新材料的综合性能，也需要在高压水环境中进行，这也是模拟深水压力测试系统的另一种应用环境。

深水压力测试系统主要包括耐压舱及开盖装置，并由液压系统以及电控系统控制驱动。对于大规格尺寸和超高压力的深水压力测试系统，其耐压舱的顶盖所承受的压力非常大，为保证承压能力，顶盖设计的重量也非常大，可达到数十吨。因耐压舱的顶盖重量大，顶盖密封和自动开盖功能对压力试验设备移动部件的承力和定位要求较高。而现有的深水压力测试系统的耐压舱都是将底部封头和筒体进行焊接，耐压舱的上部端口用热套筒体加强的方法，进而使得开盖装置只能采用抗剪块。该种深水压力测试系统造价极高，制造难度非常大，开盖方式复杂，自动化程度低，导致测试效率低下，无法满足深水压力测试系统频繁使用的现实需求。

发明内容

本发明目的在于提供一种深水压力测试系统,它摒弃了现有耐压舱的设计结构，没有焊接结构和热套筒体，可有效降低深水压力测试系统的制造成本和制造难度，同时，改变原有开盖结构，简化开盖方式，提高了顶盖开启的自动化程度，解决了现有测试系统工作效率低，不能满足对测试系统频繁使用的需求的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的具体技术方案如下：

一种深水压力测试系统，其包括基础以及设置在基础上的耐压舱，所述耐压舱包括筒体、顶盖和底盖，所述筒体的上端口通过卡箍与顶盖扣合，所述筒体的下端口通过卡箍与底盖扣合；所述卡箍包括两个半圆型卡箍；

其还包括两个分别与一半圆型卡箍连接的连接架，各所述连接架可移动的设置在基础上，所述两个连接架可将卡箍打开或闭合；

其还包括顶盖升降台以及顶盖平移架，所述顶盖升降台可移动的与顶盖平移架连接，所述顶盖升降台可带动顶盖沿Z方向移动，所述顶盖平移架可移动的设置在基础上，所述顶盖平移架可带动顶盖沿Y方向移动。

由此，本发明采用的耐压舱由顶盖、筒体及底盖组成，顶盖和底盖分别通过卡箍与筒体扣合，无需焊接，筒体上端口无需采用热套筒体，简化了耐压舱安装方式与安装结构，缩短了制造周期，性价比高。同时，与该测试系统的耐压舱相配套的开盖结构无需采用抗剪块。连接架分别与卡箍连接，将卡箍打开或闭合，并通过顶盖升降台和顶盖平移架配合将顶盖的开合过程转化为Z方向和Y方向的直线运动，简化开盖方式的同时有效保证了顶盖开合定位的准确性。该设备自动化程度得到显著提升，该测试系统的整体结构能够满足对测试系统频繁使用的要求，提高了测试系统的工作效率。

进一步，各所述连接架分别与第一液压杆相连，所述第一液压杆驱动连接架移动；所述顶盖平移架与第二液压杆连接，所述第二液压杆驱动顶盖平移架移动。液压驱动具有响应快、适合重载直接驱动、速度控制方式多样的特点，可满足试验需求。

进一步，各所述连接架分别包括两个平行设置的第一侧支架，所述第一侧支架之间通过顶板和底板连接；各所述第一侧支架的底边分别与一第一滑轨连接，形成滑动副，各所述第一滑轨固定在基础上；各所述第一侧支架的底边设有用于支撑半圆型卡箍的延伸部。第一侧支架之间通过顶板和底板连接，增强连接架结构的稳定性。设置第一滑轨减小了卡箍开合过程中的阻力，提高了卡箍开合的效率，同时保证了连接架位移的准确性。设置延伸部用于辅助支撑半圆型卡箍，提高了半圆型卡箍的稳定性，保证了半圆型卡箍的位置精度。

进一步，所述顶盖平移架包括两个沿Y向平行设置的第二侧支架，所述第二侧支架之间通过多个顶板连接；各所述第二侧支架的底边分别与一第二滑轨连接，形成滑动副，各所述第二滑轨固定在基础上；各所述第二侧支架内沿竖向对称设有一组导向柱，各所述导向柱的两端与第二侧支架连接，所述导向柱与第二侧支架的连接处设有耦合部件。第二侧支架之间通过顶板连接，提高了顶盖平移架的稳定性。设置第二滑轨减小了顶盖平移架的移动阻力，提高移动效率，同时可保证位移的准确性。设置导向柱用于配合顶盖升降台的升降，有利于顶盖升降台平稳的上升和下降。在导向柱和第二侧支架的连接处设置耦合部件，可避免连接处出现应力集中的问题，提高了结构的安全性能。

进一步，各所述第二侧支架的底边上设有用于驱动顶盖升降台升降的第三液压杆，所述第三液压杆的外筒与第二侧支架的底边连接。第三液压杆既能驱动顶盖升降台的上升与下降，又能对顶盖升降台起到支撑作用。

进一步，各所述第二侧支架的底边沿Y向的两侧设有延伸部。增加第二侧支架与滑轨的接触面积，分散荷载，避免了因顶盖过重导致滑动副卡死。

进一步，所述顶盖升降台包括两根边梁和至少一根横梁，各所述横梁的两端分别与两根边梁连接；各所述边梁上设有多个用于与导向柱配合的耦合部件；各所述边梁与各第三液压杆的伸缩杆的自由端连接；所述横梁上设有多根用于吊装顶盖的吊杆。采用边梁和横梁的结构，增强了吊装性能。同时在边梁上设置与导向柱相配合的耦合部件，增强了顶盖升降台上升与下降的流畅性，避免卡死。

进一步，所述耦合部件为直线轴承或滑动轴承。直线轴承/滑动轴承摩擦小、稳定性好，与导向柱配合，实现了灵敏度高、精度高的平稳直线运动。

进一步，在第二滑轨之间且远离耐压舱的位置设置顶盖放置架。用于在顶盖打开并移动到远离耐压舱的位置时放置顶盖，且方便了对顶盖的维修和操作使用。

本发明具有以下优点：

1、本发明所采用的耐压舱的顶盖和底盖分别通过卡箍与筒体扣合，无需焊接，筒体上端口无需采用热套筒体，简化了耐压舱安装方式与安装结构，缩短了制造周期，性价比高。同时，与该测试系统的耐压舱相配套的开盖结构无需采用抗剪块，连接架分别与卡箍连接，将卡箍打开或闭合，并通过顶盖升降台和顶盖平移架配合将顶盖的开合过程转化为Z方向和Y方向的直线运动，简化开盖方式的同时有效保证了顶盖开合定位的准确性。该设备自动化程度得到显著提升，可实现对顶盖的一键开启和移位，进而可实现快速装卸料。该测试系统的整体结构能够满足对测试系统频繁使用的要求，提高测试系统的工作效率。

2、本发明采用顶盖升降台和顶盖平移架构成组合结构，将顶盖的装卸过程转化为Z方向和Y方向的直线运动，并在构件连接处设置耦合部件，实现平稳的直线运动，有效保证顶盖装卸定位的准确性。该组合结构还通过加强设计，保证了顶盖的吊装性能。

3、本发明设置了顶盖放置架，在顶盖打开并移动到远离耐压舱的位置时放置顶盖，能够方便对顶盖的维修和操作使用。

4、本发明所涉及的深水压力测试系统能够实现将试验元器件和整机装入水压设备的耐压舱内，模拟相应水压进行耐压测试的功能。可以满足客户水声产品研制、批量生产过程中，对加压筛选测试、在线测试、动态测试等功能需求。其具备压力试验数据实时测量、记录和存储，可自动生成压力—时间曲线以及形成耐压舱试验报告并打印报告。此外，还可以将复合材料等置于耐压舱，进行等静压处理，得到性能更优异的新型复合材料。

5、本发明所涉及的深水压力测试系统具备手/自动两种控制模式，可全自动控制顶盖开关和系统压力升降，单人即可操作设备进行耐压测试试验。同时，其具备超压报警、超压卸放和安全联锁功能，保证试验的安全性。

附图说明

图1为本发明一种实施例的深水压力测试系统的作业状态示意图；

图2为图1中耐压舱的装配结构示意图；

图3为图1中连接架与卡箍的部分装配结构示意图；

图4为图1中顶盖平移架的结构示意图；

图5为图1中顶盖升降台与顶盖的吊装结构示意图；

图6为图1中顶盖放置架的结构示意图；

图中标记说明：1、基础；2、耐压舱；21、筒体；22、顶盖；23、底盖；3、卡箍；4、卡箍开合组件；41、连接架；411、第一侧支架；42、第一液压杆；5、顶盖升降平移组件；51、顶盖升降台；511、边梁；512、横梁；513、吊杆；52、顶盖平移架；521、第二侧支架；522、导向柱；53、第二液压杆；6、第一滑轨；7、第二滑轨；8、耦合部件；9、第三液压杆；10、顶盖放置架；11、电控系统；12、液压系统；13、高压水泵。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种深水压力测试系统做进一步详细的描述。

如图1、图2、图6所示，本实施例的主要结构包括耐压舱2、卡箍开合组件4、顶盖升降平移组件5、顶盖放置架10、电控系统11、液压系统12和高压水泵13。卡箍开合组件4包括两个分别与一半圆型卡箍相连的连接架41，连接架41可移动的设置在基础1上，两个连接架41可将卡箍3打开或闭合。卡箍3与连接架41的多处贴合受力，可避免应力集中。顶盖升降平移组件5包括顶盖升降台51以及顶盖平移架52，顶盖升降台51可移动的与顶盖平移架52连接，顶盖平移架52可移动的设置在基础1上，可带动顶盖22沿Z方向和Y方向移动。耐压舱2可设置在基础1内，也可以设置在基础1的上部。本实施例将耐压舱2设置在基础1内，其主要结构包括筒体21、顶盖22和底盖23，可采用高强度锻件制造。筒体21的上端口位于基础1的上部。筒体21与顶盖22、筒体21与底盖23分别通过卡箍3扣合，无需焊接，筒体21上端口不需采用热套筒，简化耐压舱2安装方式与安装结构，缩短制造周期，性价比高。卡箍3与顶盖22、顶盖22以及筒体21之间的结合面为平面，增强了卡箍3的自锁性能。筒体21的端部可设置法兰结构。连接架41、顶盖升降台51以及顶盖平移架52的组合结构与耐压舱2的结构相配合，无需采用抗剪力块即可开合顶盖22，并且将顶盖22的开合过程转化为直线运动，简化开盖方式的同时有效保证顶盖22开合定位的准确性，自动化程度得到提升，可实现对顶盖22的一键开启和移位，进而可实现快速装卸料。该实施例所采用的整体结构能够满足对深水压力测试系统频繁使用的现实需要，有效提高测试系统的工作效率。

需要说明的是，卡箍3与顶盖22、顶盖22以及筒体21端部的结合面为一平面结构，而不是采用传统的锥面结构，从而两个半圆型卡箍就不需要连接螺栓紧固，且卡箍3的卡槽可预留2mm的间隙，装配方便迅捷，利于实现自动化。该种结合方式申请人已经实际应用，并在申请人的其他专利中已有体现，如中国专利CN201711419154.4。

此外，筒体21与顶盖22、筒体21与底盖23之间设有密封结构，保证测试系统的密封安全可靠。本实施例在第二滑轨7之间且远离耐压舱2的位置，设置了顶盖放置架10，用于在顶盖22打开并移动到远离耐压舱2的位置时放置顶盖22，可方便顶盖22的维修和操作使用。顶盖放置架10上端可设置缓冲装置，用于缓冲顶盖22落坐瞬间产生的冲击力。

该深水压力测试系统通过电控系统11和液压系统12控制驱动，并由高压水泵13提供试验所需的最高工作压力。该测试系统具备手/自动两种控制模式，可全自动控制顶盖22的开关和系统压力升降，单人即可操作设备进行耐压测试试验。同时，其具备超压报警、超压卸放和安全联锁功能，保证试验的安全性。通过设置安全阀和手动卸压阀以及超压卸放程序，可以从本质上防止设备超压使用。该测试系统能够实现将试验元器件和整机装入测试系统的耐压舱2内，模拟相应水压进行耐压测试的功能。可以满足客户水声产品研制、批量生产过程中，对加压筛选测试、在线测试、动态测试等功能需求。其具备压力试验数据实时测量、记录和存储，可自动生成压力—时间曲线以及形成耐压舱试验报告并打印报告。此外，还可以将复合材料等置于耐压舱2，进行等静压处理，得到性能更优异的新型复合材料。

如图1、图3所示，各连接架41包括两个平行设置的第一侧支架411，两个第一侧支架411通过顶板和底板相连，各第一侧支架411的底边分别与固定在基础1上的第一滑轨6连接，形成滑动副，能够保证连接架41的位移的准确性，进而可保证卡箍3的位置精度，确保卡箍3的准确开合。各第一侧支架411的底边沿卡箍3的闭合方向形成延伸部，对各半圆型卡箍形成辅助支撑，进一步保证了半圆型卡箍位置的准确性。在连接架41与半圆型卡箍之间可设置微调结构，用于调整耐压舱2的顶盖22和筒体21间受力结合面的平行度，以保证受力面始终垂直于筒体21轴线。采用第一液压杆42驱动连接架41的移动，每个连接架41可与一个或多个第一液压杆42连接，使得连接架41能够进行平稳的直线运动。需要注意的是，当各连接架41开合到预设位置时，才可以进行后续操作步骤，以保证整个工作过程的安全性。此外，在连接架41上可设置加强结构，增强结构强度。

如图1、图4所示，顶盖平移架52包括两个沿Y方向平行设置的第二侧支架521，两个第二侧支架521通过多个顶板连接，提高顶盖平移架52的稳定性。顶盖平移架52通过第二液压杆53驱动，最好是两个第二侧支架521分别和第二液压杆53相连，保证顶盖平移架52能够进行平稳的直线运动。各第二侧支架521的底边分别与固定在基础1上的第二滑轨7连接，形成滑动副，保证顶盖平移架52位移的准确性的同时提高了移动效率。各第二侧支架521内均沿竖直方向设置一组导向柱522，每个导向柱522的两端与第二侧支架521连接，在导向柱522和第二侧支架521的连接处设有耦合部件8，该耦合部件8优选为直线轴承或滑动轴承，直线轴承/滑动轴承摩擦小，稳定性好。在第二侧支架521的底边上设置用于驱动顶盖升降台51升降的第三液压杆9。第三液压杆9的外筒与第二侧支架521的底边相连。第三液压杆9既能驱动顶盖升降台51的升降也可起到支撑作用。各第二侧支架521的底边沿Y向的两侧设有延伸部，进一步保证顶盖平移架52的稳定性。此外，在顶盖平移架52上可设置加强结构，增强结构强度。

如图1、图5所示，顶盖升降台51包括两根边梁511和至少一个横梁512，横梁512的两端分别与两根边梁511连接。各边梁511上设有多个用于和导向柱522配合的耦合部件8，该耦合部件8优选为直线轴承或滑动轴承，直线轴承/滑动轴承与导向柱522配合可实现灵敏度高、精度高的平稳直线运动，并且可保证与导向柱522连接的耦合部件8的一致性，避免部件的不一致性影响Z向直线运动的平稳性。各所述边梁511分别与各第三液压杆9的伸缩杆的自由端连接。在横梁512上设有多根用于吊装顶盖22的吊杆513。

可以理解，本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种深水压力测试系统，其特征在于：包括基础(1)以及设置在基础(1)上的耐压舱(2)，所述耐压舱(2)包括筒体(21)、顶盖(22)和底盖(23)，所述筒体(21)的上端口通过卡箍(3)与顶盖(22)扣合，所述筒体(21)的下端口通过卡箍(3)与底盖(23)扣合；所述卡箍(3)包括两个半圆型卡箍；

还包括两个分别与一半圆型卡箍连接的连接架(41)，各所述连接架(41)可移动的设置在基础(1)上，所述两个连接架(41)可将卡箍(3)打开或闭合；

还包括顶盖升降台(51)以及顶盖平移架(52)，所述顶盖升降台(51)可移动的与顶盖平移架(52)连接，所述顶盖升降台(51)可带动顶盖(22)沿Z方向移动，所述顶盖平移架(52)可移动的设置在基础(1)上，所述顶盖平移架(52)可带动顶盖(22)沿Y方向移动。

2.根据权利要求1所述的深水压力测试系统，其特征在于：各所述连接架(41)分别与第一液压杆(42)相连，所述第一液压杆(42)驱动连接架(41)移动；所述顶盖平移架(52)与第二液压杆(53)连接，所述第二液压杆(53)驱动顶盖平移架(52)移动。

3.根据权利要求2所述的深水压力测试系统，其特征在于：各所述连接架(41)分别包括两个平行设置的第一侧支架(411)，所述第一侧支架(411)之间通过顶板和底板连接；各所述第一侧支架(411)的底边分别与一第一滑轨(6)连接，形成滑动副，各所述第一滑轨(6)固定在基础(1)上；各所述第一侧支架(411)的底边设有用于支撑半圆型卡箍的延伸部。

4.根据权利要求2所述的深水压力测试系统，其特征在于：所述顶盖平移架(52)包括两个沿Y向平行设置的第二侧支架(521)，所述第二侧支架(521)之间通过多个顶板连接；各所述第二侧支架(521)的底边分别与一第二滑轨(7)连接，形成滑动副，各所述第二滑轨(7)固定在基础(1)上；各所述第二侧支架(521)内沿竖向对称设有一组导向柱(522)，各所述导向柱(522)的两端与第二侧支架(521)连接，所述导向柱(522)与第二侧支架(521)的连接处设有耦合部件(8)。

5.根据权利要求4所述的深水压力测试系统，其特征在于：各所述第二侧支架(521)的底边上设有用于驱动顶盖升降台(51)升降的第三液压杆(9)，所述第三液压杆(9)的外筒与第二侧支架(521)的底边连接。

6.根据权利要求5所述的深水压力测试系统，其特征在于：各所述第二侧支架(521)的底边沿Y向的两侧设有延伸部。

7.根据权利要求5所述的深水压力测试系统，其特征在于：所述顶盖升降台(51)包括两根边梁(511)和至少一根横梁(512)，各所述横梁(512)的两端分别与两根边梁(511)连接；各所述边梁(511)上设有多个用于与导向柱(522)配合的耦合部件(8)；各所述边梁(511)与各第三液压杆(9)的伸缩杆的自由端连接；所述横梁(512)上设有多根用于吊装顶盖(22)的吊杆(513)。

8.根据权利要求4-7之中任一项所述的深水压力测试系统，其特征在于：所述耦合部件(8)为直线轴承或滑动轴承。

9.根据权利要求4-7之中任一项所述的深水压力测试系统，其特征在于：在第二滑轨(7)之间且远离耐压舱(2)的位置设置顶盖放置架(10)。

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