CN114893565A - 一种超高压力容器结构 - Google Patents

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张君
黄胜
杨红娟
王军
张宗元
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Abstract

本发明提供了一种超高压力容器结构；包括：容器主体、支撑部件、管道组件、内衬（1.4）、压套（1.14）、卡套（1.12）、密封部件、挡块、缸底法兰（1.16）；密封部件通过压套（1.14）与内衬（1.4）连接；密封部件通过卡套（1.12）与管道组件连接。本发明所涉及的内衬外表面包覆钢丝缠绕层结构，钢丝缠绕（钢丝为3×6 mm的钢带）的预应力施加到内衬上，承受高压部分的内衬均在钢丝缠绕结构以内范围，使得内衬内表面产生压应力，可以提高内衬的耐压能力，从而可以承受所要求的超高压力；本发明所涉及的内衬为圆形结构，两端连接处采用超高压密封件进行密封，圆形结构利于密封。

Description

一种超高压力容器结构
技术领域
本发明属于通用设备制造业中的液压动力机械及元件制造领域；尤其涉及一种超高压容器结构。
背景技术
随着我国国防工业、新能源汽车和深海探测等的快速发展，对液体压力的需求也在不断提高。深海探测的液体压力已超过100 MPa，而有些行业的液体压力已经超过1000MPa，有的甚至已达到1800 MPa。
现有的压力容器已经不能满足上述需求，同时压力容器生产制造企业没有依据进行生产，导致这类容积压力的超高压容器需求旺盛供货紧张；且一般现有大型容积的超高压压力容器的制造，为保证超高压容器设备工作需要，此类容器壁厚设计要求较高，而因此超高压容器类设备的容器壁制造难度非常大，制造成本也非常高，例如目前现有技术增加超高压容器壁结构强度的方法是在容器使用前进行预应力增强处理，以使容器壁产生塑性变形，如缩套式超高压容器；而另一种是采用绕丝、绕带的技术，如预应力钢丝缠绕剖分技术。
针对液压在1000 MPa-1800 MPa如此高的液体压力，普通的容器很难承受，需要能耐超高压的容器，以解决如此高液体压力的盛放难题。
发明内容
本发明的目的是提供了一种超高压力容器结构。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种超高压力容器结构，包括：容器主体、支撑部件、管道组件、内衬1.4、压套1.14、卡套1.12、密封部件、挡块；密封部件通过压套1.14与内衬1.4连接；密封部件通过卡套1.12与管道组件连接。
优选地，所述支撑部件包括：螺母1.1、上压板1.2、拉杆1.3和下压板1.7；所述挡块包括：上挡块1.8和下挡块1.17。
优选地，所述管道组件包括：套螺母1.10、钢管1.11、卡套1.12；密封部件通过卡套1.12与钢管1.11连接。
优选地，所述管道组件设置在容器主体的一端或两端。
优选地，所述内衬1.4为圆柱体结构，其外表面包覆有钢丝缠绕层1.5。
优选地，所述钢丝缠绕层1.5为一层或多层。
优选地，所述钢丝缠绕层（1.5）的外径与内衬的内径比值为5-7。
优选地，所述钢丝缠绕层1.5由3×6 mm的钢带制备而成。
优选地，所述密封部件包括：密封核1.13、高压密封元件1.15；
其中，高压密封元件1.15为金属密封元件，通过压套1.14、压紧螺母1.9使内衬1.6和压套1.14之间高压液体密封；
密封核1.13通过卡套螺母1.10、卡套1.12使管道组件和压套1.14之间高压液体密封。
优选地，所述内衬（1.4）为σs ≥300 MPa的高强度合金钢制成的厚壁圆筒。
本发明所涉及的螺母1.1、上压板1.2、拉杆1.3和下压板1.7组成支撑结构，超高压容器中液体的压力通过上挡块1.8、缸底法兰1.16传到支撑结构。另外，容器一端卡套螺母1.10、钢管1.11、卡套1.12组成了超高压管道组件；超高压液体通过超高压管道组件中的钢管1.11的入口注入容器内部。本发明还增设两道密封部件，密封核1.13，高压密封元件1.15，其中，高压密封元件1.15为金属密封元件，通过压套1.14、压紧螺母1.9完成压紧变形，实现内衬1.6和压套1.14之间高压液体的密封；密封核1.13在卡套螺母1.10、卡套1.12的作用下完成钢管1.11和压套1.14之间高压液体的密封。密封核1.13、高压密封1.15共同作用下实现超高压容器的密封。
本发明具有以下优点：
（1）本发明采用超高强（压力≥1900 MPa）的材料作为超高压容器的内衬，可以承受一定范围的超高压力；
（2）本发明所涉及的内衬外表面包覆钢丝缠绕层结构，钢丝缠绕（钢丝为3×6 mm的钢带）的预应力施加到内衬上，承受高压部分的内衬均在钢丝缠绕结构以内范围，使得内衬内表面产生压应力，可以提高内衬的耐压能力，从而可以承受所要求的超高压力；
（3）本发明所涉及的内衬一端或者两端开口，可以连接超高压液体，端部开口处采用小直径的超高压管路连接，提高超高压容器的安全性；内衬为圆形结构，两端连接处采用超高压密封件进行密封，圆形结构利于密封；
（4）本发明容器的两头有专门的支撑结构（螺母1.1、上压板1.2、拉杆1.3和下压板1.7），利于容器的安装。
附图说明
图1是本发明实施例1涉及的一端开口、一端封闭的超高压容器截面剖视结构示意图；
图2为本发明实施例2涉及的两端均开口的超高压容器结构截面剖视结构示意图；
图中，1.1 螺母，1.2上压板，1.3拉杆，1.4保护套，1.5钢丝缠绕层，1.6内衬，1.7下压板，1.8上挡块，1.9压紧螺母，1.10卡套螺母，1.11钢管，1.12卡套，1.13密封核，1.14压套，1.15高压密封元件，1.16缸底法兰，1.17下挡块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。应当指出的是，以下的实施实例只是对本发明的进一步说明，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。
实施例1
本实施例涉及一种一端开口、一端封闭的超高压容器，如图1所示，包括：容器主体、支撑部件、管道组件、内衬1.4、压套1.14、卡套1.12、密封部件、上挡块1.8、缸底法兰1.16；密封部件通过压套1.14与内衬1.4连接；密封部件通过卡套1.12与管道组件连接；
进一步地，所述支撑部件包括：螺母1.1、上压板1.2、拉杆1.3和下压板1.7，超高压容器中液体的压力通过上挡块1.8、缸底法兰1.16传到支撑部件。
进一步地，所述管道组件包括：套螺母1.10、钢管1.11、卡套1.12；密封部件通过卡套1.12与钢管1.11连接。
进一步地，所述管道组件设置在容器主体的一端。
进一步地，所述内衬1.4为圆柱体结构，其外表面包覆有钢丝缠绕层1.5。
进一步地，所述钢丝缠绕层1.5为一层或多层。
进一步地，所述钢丝缠绕层1.5的外径和内衬内径比为5。
进一步地，所述钢丝缠绕层1.5由3×6 mm的钢带制备而成。
进一步地，所述密封部件包括：密封核1.13、高压密封元件1.15；
其中，高压密封元件1.15为金属密封元件，通过压套1.14、压紧螺母1.9使内衬1.6和压套1.14之间高压液体密封；
密封核1.13通过卡套螺母1.10、卡套1.12使管道组件和压套1.14之间高压液体密封。
进一步地，所述内衬1.4为σs ≥300 MPa的高强度合金钢制成的厚壁圆筒。
实施例2
本实施例涉及一种两端开口的超高压容器，如图2所示，包括：容器主体、支撑部件、管道组件、内衬1.4、压套1.14、卡套1.12、密封部件、上挡块1.8、下挡块1.17；密封部件通过压套1.14与内衬1.4连接；密封部件通过卡套1.12与管道组件连接。
进一步地，所述支撑部件包括：螺母1.1、上压板1.2、拉杆1.3和下压板1.7。
进一步地，所述管道组件包括：套螺母1.10、钢管1.11、卡套1.12；密封部件通过卡套1.12与钢管1.11连接。
进一步地，所述管道组件设置在容器主体的两端。
进一步地，所述内衬1.4为圆柱体结构，其外表面包覆有钢丝缠绕层1.5。
进一步地，所述钢丝缠绕层1.5为一层或多层。
进一步地，所述钢丝缠绕层1.5的外径和内衬内径比为7。
进一步地，所述钢丝缠绕层1.5由3×6 mm的钢带制备而成。
进一步地，所述密封部件包括：密封核1.13、高压密封元件1.15；
其中，高压密封元件1.15为金属密封元件，通过压套1.14、压紧螺母1.9使内衬1.6和压套1.14之间高压液体密封；密封核1.13通过卡套螺母1.10、卡套1.12使管道组件和压套1.14之间高压液体密封。
进一步地，所述内衬1.4为σs ≥300 MPa的高强度合金钢制成的厚壁圆筒。
上述实施例1和实施例2均在内衬外表面包覆钢丝缠绕层结构，钢丝缠绕（钢丝为3ⅹ6 mm的钢带）的预应力施加到内衬上（承受高压部分的内衬均在钢丝缠绕结构以内范围），使得内衬内表面产生压应力，可提高内衬的耐压能力，最终实现承受所要求的超高压力的目的；另外，本发明还增设密封件，可以提高容器的密封性，进而提高压力。
本发明所涉及的内衬一端或者两端开口，其连接超高压液体，端部开口处采用小直径的超高压管路连接，提高超高压容器的安全性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

Claims (10)

1.一种超高压力容器结构，其特征在于，包括：容器主体、支撑部件、管道组件、内衬（1.4）、压套（1.14）、卡套（1.12）、密封部件、挡块；密封部件通过压套（1.14）与内衬（1.4）连接；密封部件通过卡套（1.12）与管道组件连接。
2.如权利要求1所述的超高压力容器结构，其特征在于，所述支撑部件包括：螺母（1.1）、上压板（1.2）、拉杆（1.3）和下压板（1.7）；所述挡块包括：上挡块（1.8）和下挡块（1.17）。
3.如权利要求1所述的超高压力容器结构，其特征在于，所述管道组件包括：套螺母（1.10）、钢管（1.11）、卡套（1.12）；密封部件通过卡套（1.12）与钢管（1.11）连接。
4.如权利要求1所述的超高压力容器结构，其特征在于，所述管道组件设置在容器主体的一端或两端。
5.如权利要求1所述的超高压力容器结构，其特征在于，所述内衬（1.4）为圆柱体结构，其外表面包覆有钢丝缠绕层（1.5）。
6.如权利要求5所述的超高压力容器结构，其特征在于，所述钢丝缠绕层（1.5）为一层或多层。
7.如权利要求5所述的超高压力容器结构，其特征在于，所述钢丝缠绕层（1.5）的外径与内衬的内径比值为5-7。
8.如权利要求5所述的超高压力容器结构，其特征在于，所述钢丝缠绕层（1.5）由3×6mm的钢带制备而成。
9.如权利要求1所述的超高压力容器结构，其特征在于，所述密封部件包括：密封核（1.13）、高压密封元件（1.15）；
其中，高压密封元件（1.15）为金属密封元件，通过压套（1.14）、压紧螺母（1.9）使内衬（1.6）和压套（1.14）之间高压液体密封；
密封核（1.13）通过卡套螺母（1.10）、卡套（1.12）使管道组件和压套（1.14）之间高压液体密封。
10.如权利要求1所述的超高压力容器结构，其特征在于，所述内衬（1.4）为σs ≥300MPa的高强度合金钢制成的厚壁圆筒。
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