CN205153814U - 用于高压仓的开关盖控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于高压仓的开关盖控制系统，尤其是用于对深层石油开采砂样进行模拟测试的高压仓。所述高压仓包括仓体(101)和可拆卸地密封该仓体(101)顶部开口的仓盖(102)，所述开关盖控制系统包括用于检测仓体(101)内部压力的压力传感器(136)和驱动所述仓盖(102)打开或闭合的开关盖机构，所述控制系统还包括控制器(137)，该控制器(137)分别与所述压力传感器(136)和所述开关盖机构电连接。因此，本实用新型提供的开关盖机构的操作是以仓体内部的压力为依据进行的。当进行开盖操作前，需要控制器判断压力传感器所采集的仓内压力小于阈值时才能够进行，以避免安全事故的发生，安全性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及模拟分析设备领域，具体地，涉及一种用于高压仓的开关盖控制系统，尤其是用于对深层石油开采砂样进行模拟分析的高压仓。
背景技术
深层石油开发等领域需要对砂样等试样进行分析，这就需要具有一套能够模拟地层压力等环境特征的设备，以能够实现精确的试样分析。其中，在高压环境下进行试样分析，需要相应的设备具有较高的耐压性能，并且在保证压力不泄漏的情况下完成对试样的数据分析，因此使得这种设备成本较高，并且操作不便。目前业内还没有能够较便利的完成在高压模拟环境中的试样分析的设备。此类设备的结构、密封和操控上的研究均具有积极意义。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于高压仓的开关盖控制系统，该控制系统使得高压仓的开关盖操作方便且安全性高。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于高压仓的开关盖控制系统，所述高压仓包括仓体和可拆卸地密封该仓体顶部开口的仓盖，所述开关盖控制系统包括用于检测仓体内部压力的压力传感器和驱动所述仓盖打开或闭合的开关盖机构，所述控制系统还包括控制器，该控制器分别与所述压力传感器和所述开关盖机构电连接。
优选地，所述仓盖通过哈夫件压紧在所述仓体的顶部开口上，所述开关盖机构包括连接在支座的升降机构和旋转机构，所述升降机构连接在所述仓盖上并与所述控制器电连接以用于提升或落下所述仓盖，所述旋转机构连接在所述哈夫件上并与所述控制器电连接以用于驱动所述哈夫件合紧和分离。
优选地，所述升降机构包括沿高度方向布置的第一液压油缸，该第一液压油缸由与所述控制器电连接的第一电磁换向阀控制。
优选地，所述第一液压油缸的活塞杆与缸筒之间设置有导向滑键。
优选地，所述升降机构通过悬臂连接在所述支座上，并且该悬臂一端安装所述升降机构，另一端通过第一纵轴铰接在所述支座上，并且所述支座和所述悬臂之间设置有第二液压油缸，该第二液压油缸的两端分别铰接在所述支座和所述悬臂上，该第二液压油缸由与所述控制器电连接的第二电磁换向阀控制。
优选地，所述旋转机构包括第三液压油缸和第四液压油缸，所述哈夫件的第一半槽和第二半槽分别通过连接座铰接在所述支座的第二纵轴上，所述第三液压油缸和第四液压油缸的一端铰接在所述支座的第三纵轴上，另一端分别铰接在两个所述连接座上，所述第三液压油缸和所述第四液压油缸由与所述控制器电连接的第三电磁换向阀同步控制。
优选地，所述哈夫件在合紧位置时通过液压插拔销锁定，该液压插拔销由与所述控制器电连接的第四电磁换向阀控制。
优选地，所述连接座与所述哈夫件之间通过沿周向等间隔布置的多个连接柱固定连接。
优选地，所述连接座与所述第二纵轴之间设置有轴承。
优选地，所述支座的下端固定安装在所述仓体上。
通过上述技术方案，本实用新型提供的开关盖机构的操作是以仓体内部的压力为依据进行的。当进行开盖操作前，需要控制器判断压力传感器所采集的仓内压力小于阈值时才能够进行，以避免安全事故的发生，安全性高。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型优选实施方式提供的高压仓及其部分开关盖机构的主视结构示意图；
图2是本实用新型优选实施方式提供的高压仓及其部分开关盖机构的侧视结构示意图；
图3是本实用新型优选实施方式提供的高压仓及其部分开关盖机构的俯视结构示意图；
图4是本实用新型优选实施方式提供的开关盖机构的旋转机构处于合紧状态的俯视结构示意图；
图5是本实用新型优选实施方式提供的开关盖机构的旋转机构处于分离状态的俯视结构示意图；
图6是本实用新型优选实施方式提供的高压仓的纵剖结构示意图；
图7是图6中A部的结构放大图；
图8是本实用新型优选实施方式提供的开关盖控制系统的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是在本实用新型提供的高压仓正常工作的情况定义的，具体地，可参考图1、图2和图6、图7所示的图面方向，另外“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。
如图1至图8所示，本实用新型提供一种模拟分析用高压仓及其开关盖机构和开关盖控制系统。其中的高压仓尤其可以用于深层石油开采砂样的模拟分析设备。其可以通过水或气体在仓体101内模拟地层的外部环境压力，从而对试样进行分析。为了清楚说明本实用新型提供的高压仓，其中本文下述中将从主体结构、密封结构、开关盖机构及其控制系统四个方面进行描述。
主体结构
如图1、图2和图6所示，本实用新型提供的模拟分析用高压仓包括仓体101和可拆卸地密封该仓体101顶部开口的仓盖102，仓体101上设置有压力操作口103，通过该操作孔103可以向仓体101内通入水、空气等流体，从而在仓体101内部建立模拟地层的外部压力，其中，为了完成试样的测试，本实用新型提供的仓盖102的内表面上设置有试样台104，并且仓盖102上设置有多个数据采集口105，这样不仅能够完成在高压仓密封后的试样测试，还能够通过仓盖102的开启完成试样的放置，另外仓盖102上设置的数据采集口105可以方便的对仓体内部的环境压力、温度以及试样的各种性能进行精确地检测。另外由于位于仓盖102，在加工仓盖102的同时既可以完成数据采集口105的加工，从而方便制造，成本较低。
其中在本实施方式中，试样台104通过链条106悬吊在仓盖102上。这样，可以充分利用链条106的刚度和抗压性，能够在高压情况下完成试样台104的稳定悬吊，另外利用链条106的柔性可以便于保持试样台104的平衡，避免试样滑落。在其他实施方式中，试样台104还可以直接固定连接或一体成型在仓盖102上。
为了完成数据的采集和无泄漏传送，在本实施方式中，仓盖102上焊接有多个数据采集件107，该多个数据采集件107从仓盖102的一个侧面延伸到另一个侧面以形成多个数据采集口105，这样数据采集件107与仓盖102之间具有抗压性强的焊接结构，不会在工作时因为需要数据传输而造成仓内压力的卸荷。采集件107进入仓内的一端用于采集相应数据并且通过其本体穿过仓盖102传输到仓外，从而将数据无损传输到数据分析设备。
另外，在本实施方式中，仓盖102为圆形，多个数据采集口105围绕仓盖的圆心均匀布置，更有优选地，多个数据采集口105可以沿径向分为多圈布置，从而全方位的对仓内的数据进行采集。作为一种实施例，仓盖102上设置有36个采集口，每个采集口对应一个数据采集件107。多个采集口可以分为两圈布置。对应数据采集口的数量和排布方式的多种变形方式均应落在本实用新型的保护范围中。
另外，为了方便建立仓内的压力，优选地，压力操作口103由连接在仓体101底部的弯管136形成，因此通过该弯管136完成对仓内的充水或充气加压，此外在分析工作完成之后，还可以通过该弯管136完成仓内压力的卸荷。
为了使得仓体101的抗压强度更高，优选地，如图6所示，仓体101包括筒体108和连接在筒体108底部的球封头109，因此通过球封头109的抗压性能保证仓体101的抗压强度，另外筒体108的顶部具有法兰110以便于与仓盖102密封连接。例如在本实施方式中，为了保证密封连接，仓盖102通过哈夫件113压紧在仓体101的顶部开口上。其中哈夫件为本领域内公知的连接件，其通过两个半凹槽结构分别对仓盖102的外周缘和法兰110进行容纳，此时，只需对两个半凹槽结构进行锁紧即可完成仓盖102和仓体101的紧密连接。这样，相比普通的螺栓等紧固件，可以进一步提升仓体101和仓盖102的连接稳定性，从而提升高压仓的耐压性。
在本实施方式中，球封头109的底部安装有筒状支座111，例如圆筒状，从而通过较大的面积提升支撑的稳定性，另外为了使得弯管136等管道顺利通过，该筒状支座111的侧壁上开设有管孔112。其中管孔112的数量根据管路数量而定。另外，还可以在筒状支座111的侧壁上设置加热口115，这样，通过加热装置深入筒状支座111而对仓体101进行加热，从而对仓内温度进行调节。
另外，为了保证高压仓的运行，优选地，仓盖102和仓体101之间设置有密封件114，这样可以保证高压仓内密封性，使得仓内压力可以达到20～25Mpa，从而模拟出地层的环境压力。下面对本实用新型中的密封结构进行进一步阐述。
密封结构
本实用新型提供的模拟分析用高压仓的密封结构采用双径向自紧式密封方式，具体地如图7所示，在本实施方式中，密封件114为具有两个沿径向间隔布置的密封翼116。这样，使得密封件114的密封性和稳定性更高。更优选地，密封件114的两个径向密封翼116形成由填料槽117，该填料槽117内填充有碳纤维填料，这样可以通过碳纤维填料的支撑，可以使得密封件114的稳定性更强，进一步提升密封性。另外，为了避免密封件114的磨损带来的密封失效，优选你，密封件114为耐磨材料密封件，例如特氟龙材料等耐磨材料。
为了进一步保证密封性，仓盖102上形成由面向仓体的径向开口118，密封件114容纳在该径向开口118中。这样可以通过径向开口118的底侧面承受一定的压力，而避免之间对密封件的冲击。具体地，如图7所示，仓盖102的周缘形成为从上至下逐渐缩小的台阶结构，并且仓盖102的底面设置有安装板119，该安装板119可以用于安装连接链条106的吊环等等。台阶结构包括容纳仓体101的顶部的第一台阶120以及容纳与安装板119构成径向开口118的第二台阶121。因此，通过安装板119来实现径向开口118的底侧面。另外通过第一台阶120还可以提供进一步的密封性，仓内的压力首先需要经过第二台阶121内的密封件114，然后残余的压力会在第一台阶120与仓体101之间的拐折结构中被抵消，从而实现对仓内压力的有效密封。另外通过哈夫件113的压紧，还能够进一步保证仓盖102不会相对于仓体101发生位移，从而实现高压仓的内部压力建立。
开关盖机构
上面，介绍了高压仓的主体结构和密封结构，下面介绍本实用新型提供的用于高压仓的开关盖机构，该开关盖机构用于驱动仓盖102打开或闭合。其中，本实用新型提供的开关盖机构的基础是仓盖102通过哈夫件113压紧在仓体101的顶部开口上，其中哈夫件113包括第一半槽128和第二半槽129，为了实现仓盖102的打开和关闭，本实用新型提供的开关盖机构包括连接在支座124的升降机构和旋转机构，升降机构连接在仓盖102上以用于提升或落下仓盖102，旋转机构连接在哈夫件113上以用于驱动哈夫件113合紧和分离。这样，通过分别控制升降机构和旋转机构即可实现仓盖102的打开和关闭。
其中，如图1和图2所示，由于仓盖102通常较重，优选地，升降机构包括沿高度方向布置的第一液压油缸120，即，通过液压系统还驱动仓盖102，这样不仅可以提升较大的驱动力而且方便控制。其中第一液压油缸120的活塞杆121可以通过紧固件连接在仓盖102的圆心处，以受力均匀。这样通过与缸筒122之间的伸缩运动实现仓盖102的提升或落下。
更进一步地，为了保证仓盖102在提升和落下时的稳定，如图1所示，第一液压油缸120的活塞杆121与缸筒122之间设置有导向滑键123，这样可以保证活塞杆121在伸缩的同时不会发生周向转动，继而保证仓盖102的稳定运动。其中导向滑键123可以为长条形，并且在缸筒122上开设有沿伸缩方向延伸的滑槽，从而引导活塞杆121的稳定伸缩。
另外，为了使得仓盖102在提升或落下的运动方式外增加平移的方式，在本实用新型中，如图3所示，升降机构通过悬臂125连接在支座124上，并且该悬臂125一端安装升降机构，另一端通过第一纵轴131铰接在支座124上。因此，可以在仓盖102被提升而与仓体101分离后，能够平移到仓体101之外的区域，从而更方便试验的放置以及其他后续的操作。
在本实施方式中，支座124和悬臂125之间设置有第二液压油缸142，该第二液压油缸142的两端分别铰接在支座124和悬臂125上。这样，在第二液压油缸142的伸缩过程中，能够使得悬臂125相对于支座124进行旋转，从而使得连接升降机构下的仓盖102进行接近或远离仓体101的平移。
上述描述了仓盖102的运动方式，下面描述如何对哈夫件113进行操作。其中，在本实施方式中，如图4和图5所示，旋转机构包括第三液压油缸126和第四液压油缸127，哈夫件113的第一半槽128和第二半槽129分别通过连接座130铰接在支座124的第二纵轴132上，第三液压油缸126和第四液压油缸127的一端铰接在支座124的第三纵轴133上，另一端分别铰接在两个连接座130上。其中第二纵轴132和第三纵轴133和第一纵轴均是以竖直线作为轴线。这样，驱动第三液压油缸126和第四液压油缸127时，能够通过连接座130将第一半槽128和第二半槽129进行围绕竖直线进行旋转，从而能够实现在水平面上的移动，因此可以实现两个半槽的合紧(图4)和分离(图5)，从而完成仓盖102和仓体101的锁紧和解锁。
在本实施方式，为了转动顺畅稳定，连接座130与第二纵轴132之间设置有轴承135。此外，悬臂125和第一纵轴131之间也可以设置轴承。其中为了使得结构紧凑，优选底，第一纵轴131和第二纵轴132为同一纵轴的上下两部分。另外，可以设计支座124的下端固定安装在仓体101上。从而不需另行设计安装基体，使得整体结构更加简单。只需将仓体101固定安装即可。
另外，连接座130与哈夫件113之间通过沿周向等间隔布置的多个连接柱固定连接，这样不仅结构稳定，而且能够起到减重的作用。在其他实施方式中，也可以直接进行焊接或者通过紧固件等其他方式连接，连接座130的存在能够使得两个半槽能够稳定的平移并且能够不干涉其他部件。
在两个半槽合紧后，为了保证锁紧稳定，优选地，哈夫件113在合紧位置时通过液压插销134锁定。该液压插销134为本领域内公知部件，能够通过液压缸的伸缩实现插销相对于插孔的插入和拔出。这样，在需要分离两个半槽时，只需要控制液压插销134摆出即可。
上述介绍了开关盖机构的结构组成，下面结合本实用新型提供的开关盖控制系统描述开关盖的具体工作过程。
开关盖控制系统
如图8所示，本实用新型提供一种用于高压仓的开关盖控制系统，该系统包括用于检测仓体101内部压力的压力传感器136，该压力传感器136可以为上述数据采集口105中的一个也可以单独设置。控制系统还包括控制器137，该控制器137分别与压力传感器136和开关盖机构电连接。即，本实用新型提供的开关盖机构的操作是以仓体101内部的压力为依据进行的。具体地，当进行开盖操作前，需要控制器137判断压力传感器136所采集的仓内压力小于阈值时才能够进行，以避免安全事故的发生。
进一步地，上述的升降机构和旋转机构分别与控制器137电连接以用于提升或落下仓盖102和驱动哈夫件113合紧和分离。这样，通过控制器137发出的控制指令完成相应的操作。
具体地，升降机构中的第一液压油缸120由与控制器137电连接的第一电磁换向阀138控制。用于平移悬臂125的第二液压油缸142由与控制器137电连接的第二电磁换向阀139控制。另外，第三液压油缸126和第四液压油缸127由与控制器137电连接的第三电磁换向阀140同步控制，即能够实现两个半槽的同步合紧和分离。另外，用于锁紧哈夫件的液压插拔销134由与控制器137电连接的第四电磁换向阀141控制。
因此，在实际操作中，当需要关闭仓盖102时，首先控制器137通过第二电磁换向阀139控制第二液压油缸142使得仓盖102平移到仓体101的顶部开口正上方，然后控制器137通过第一电磁换向阀138控制第一液压油缸120将仓盖102落到仓体101的顶部开口上，接着控制器137通过第三电磁换向阀140同步控制哈夫件的两个半槽合紧，当处于合紧位置时，控制器137通过第四换向阀141使得液压插销134穿入到两个半槽的锁紧孔中从而完成仓盖102的合紧工作。
而当需要打开仓盖102时，首先由控制器137判断压力传感器136反馈的仓内压力信号是否低于压力阈值，如仓内压力符合要求，则开始由控制器137以相反于上述关盖的顺序驱动开关盖机构，从而完成仓盖102的打开。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种用于高压仓的开关盖控制系统，其特征在于，所述高压仓包括仓体(101)和可拆卸地密封该仓体(101)顶部开口的仓盖(102)，所述开关盖控制系统包括用于检测仓体(101)内部压力的压力传感器(136)和驱动所述仓盖(102)打开或闭合的开关盖机构，所述控制系统还包括控制器(137)，该控制器(137)分别与所述压力传感器(136)和所述开关盖机构电连接。
2.根据权利要求1所述的开关盖控制系统，其特征在于，所述仓盖(102)通过哈夫件(113)压紧在所述仓体(101)的顶部开口上，所述开关盖机构包括连接在支座(124)的升降机构和旋转机构，所述升降机构连接在所述仓盖(102)上并与所述控制器(137)电连接以用于提升或落下所述仓盖(102)，所述旋转机构连接在所述哈夫件(113)上并与所述控制器(137)电连接以用于驱动所述哈夫件(113)合紧和分离。
3.根据权利要求2所述的开关盖控制系统，其特征在于，所述升降机构包括沿高度方向布置的第一液压油缸(120)，该第一液压油缸(120)由与所述控制器(137)电连接的第一电磁换向阀(138)控制。
4.根据权利要求3所述的开关盖控制系统，其特征在于，所述第一液压油缸(120)的活塞杆(121)与缸筒(122)之间设置有导向滑键(123)。
5.根据权利要求2所述的开关盖控制系统，其特征在于，所述升降机构通过悬臂(125)连接在所述支座(124)上，并且该悬臂(125)一端安装所述升降机构(119)，另一端通过第一纵轴(131)铰接在所述支座(124)上，并且所述支座(124)和所述悬臂(125)之间设置有第二液压油缸(142)，该第二液压油缸(142)的两端分别铰接在所述支座(124)和所述悬臂(125)上，该第二液压油缸(142)由与所述控制器(137)电连接的第二电磁换向阀(139)控制。
6.根据权利要求2所述的开关盖控制系统，其特征在于，所述旋转机构包括第三液压油缸(126)和第四液压油缸(127)，所述哈夫件(113)的第一半槽(128)和第二半槽(129)分别通过连接座(130)铰接在所述支座(124)的第二纵轴(132)上，所述第三液压油缸(126)和第四液压油缸(127)的一端铰接在所述支座(124)的第三纵轴(133)上，另一端分别铰接在两个所述连接座(130)上，所述第三液压油缸(126)和所述第四液压油缸(127)由与所述控制器(137)电连接的第三电磁换向阀(140)同步控制。
7.根据权利要求2所述的开关盖控制系统，其特征在于，所述哈夫件(113)在合紧位置时通过液压插拔销(134)锁定，该液压插拔销(134)由与所述控制器(137)电连接的第四电磁换向阀(141)控制。
8.根据权利要求6所述的开关盖控制系统，其特征在于，所述连接座(130)与所述哈夫件(113)之间通过沿周向等间隔布置的多个连接柱固定连接。
9.根据权利要求6所述的开关盖控制系统，其特征在于，所述连接座(130)与所述第二纵轴(132)之间设置有轴承(135)。
10.根据权利要求2所述的开关盖控制系统，其特征在于，所述支座(124)的下端固定安装在所述仓体(101)上。
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