CN209707047U - 带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置，涉及模拟试验装置。地面模拟试验装置用于测试密封筒的坐封力及其坐封完成后在常温、高压及高温、高压条件下的密封性能，包括中心管、第一推力组件、第二推力组件、试压泵、连接管路及加热元件。中心管为安装基础。第一推力组件用于实现所述密封筒的单面验封。第二推力组件用于维持坐封力的稳定并实现双面验封。试压泵用于提供高压液体。连接管路用于输送所述高压液体。加热元件用于加热密封筒。本申请通过上述结构组成的简单装置，能准确模拟封隔器环空密封筒在高温、高压的工况下的环空密封效果，同时还具有结构简单、占地小、成本低、便于拆装的优点。

Description

带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置

技术领域

本申请涉及密封筒密封性能模拟试验装置，特别是涉及一种带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置。

背景技术

密封筒是工业产品中普遍使用的一种密封件，一般采用橡胶类材料制成。根据其应用领域的不同，对密封筒的性能要求亦不同。下面以井下工具封隔器密封筒为例加以说明：

封隔器密封筒是稠油热采中应用十分广泛的核心部件。封隔器密封筒在现场使用过程中，坐封、解封灵活、可靠，封隔器密封筒在上下压差及高温的作用下变形小、持续承载能力强，才能起到封隔油套环空和保证作业施工顺利进行的目的。因此，封隔器密封筒在高温、高压的作业环境中的密封能力是衡量封隔器性能的关键技术指标。

目前，利用封隔器直接在地面上进行环空密封筒在高温、高压下的环空密封试验。由于封隔器本身的精密性结构特点，决定它不仅制作成本高、占地大，而且对拆装的操作者的技术业务水平要求较高。封隔器往往仅进行一遍环空密封试验后，由于拆卸不开只能报废，导致试验成本高。另外在地面做试验的前后，还需对封隔器进行繁杂的拆装工作，这给地面试验带来了一定的难度，不利于在大范围内推广。

实用新型内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

本申请提供了一种带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置，用于测试密封筒的坐封力及其坐封完成后在常温、高压及高温、高压条件下的密封性能，包括：

中心管，用作安装基础，以安装所述密封筒及所述地面模拟试验装置中的第一推力组件和第二推力组件，所述中心管为具有内部隔板的中空管，所述中心管沿一端至另一端的方向，按照缩颈、扩径、扩径、缩颈的方式分为第一段至第四段，第二段及第四段的外径尺寸相同，所述内部隔板包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板形成在所述第一段的内部，所述第二隔板焊接在所述第四段的内部处，所述第一段中位于所述内部隔板前部的位置处设有径向的通孔，用于通过高压液体，所述第一段及所述第二段用于安装所述第一推力组件和密封筒，所述第二段的外壁中靠近所述第一段的位置处局部设有外马牙螺扣，用于与所述第一推力组件形成马牙连接结构，所述第三段及所述第四段用于安装所述第二推力组件；

第一推力组件，用于安装在所述中心管的第一段及第二段处，配置成由所述中心管的第一段向第二段提供单向推力且仅能够沿所述单向推力方向移动，以实现所述密封筒的单面验封；

第二推力组件，用于安装在所述中心管的第三段及第四段、所述密封筒及所述第一推力组件处，配置成在所述第一推力组件产生所述单向推力的情况下，所述第二推力组件沿所述中心管的第四段向第三段提供推力，以使得所述密封筒实现坐封，并维持坐封力的稳定，还配置成在所述密封筒已坐封的状态下，实现所述密封筒的双面验封；

试压泵，用于向所述第一推力组件或所述第二推力组件提供高压液体；

连接管路，用于与所述试压泵连接，还用于与所述第一推力组件或所述第二推力组件连接，以输送所述高压液体；和

加热元件，用于安装在所述第二推力组件中与所述密封筒相对应的零件的外部，用于加热所述密封筒，以测试所述密封筒在高温下的密封性能。

可选地，所述第一推力组件包括：

顶套，为一端封闭、一端开口的盖，其具有内部空腔，用于通过所述高压液体，其封闭端处具有内锥螺纹，用于连接所述连接管路并与内部空腔连通，其开口端处具有内螺纹，用于连接所述中心管，其开口端的外壁处局部形成外突部；

活塞，用于套在所述顶套、所述中心管的第一段及第二段的外部处，所述活塞内部中空，所述活塞的内壁靠近所述中心管的第一隔板处沿其径向设有向内的突起，所述突起可相对所述中心管的第一段的外壁及所述顶套的外突部的外壁滑动，所述活塞、所述顶套及所述中心管在所述活塞的突起位置处形成第一密封腔，所述第一密封腔与所述中心管的通孔连通，所述第一密封腔用于存储所述高压液体，所述活塞的另一端的外壁处设有外连接螺纹，与锁环套形成螺纹连接结构；

锁环，用于安装在所述活塞中设有外连接螺纹的一端，并与所述活塞形成抵顶结构，所述锁环的内壁处具有内马牙螺扣，所述内马牙螺扣与所述中心管的外马牙螺扣相匹配；和

锁环套，一端用于套在所述活塞及所述锁环的外部，并与它们形成抵顶结构，所述锁环套的一端的内壁处设有内连接螺纹，与所述活塞的外连接螺纹相配形成螺纹连接结构；

其中，所述锁环设有轴向贯通的豁口，用于在所述活塞施加推力时内径扩大以越过所述中心管的外马牙螺扣，所述顶套的外突部与所述活塞之间、所述中心管的第一段与所述活塞的突起之间以及所述中心管的第一段与所述顶套的内壁之间对应设有密封结构。

可选地，所述顶套的外突部与所述活塞之间的密封结构为安装在所述顶套的外突部处的O型密封圈，所述中心管的第一段与所述活塞的突起之间的密封结构为安装在所述活塞的突起处的O型密封圈，所述中心管的第一段与所述顶套的内壁之间的密封结构为安装在所述中心管的第一段处的O型密封圈。

可选地，所述第二推力组件包括：

套管，用于套在所述第一推力组件、所述密封筒及所述中心管的外部，用于在所述密封筒径向尺寸变大时与其接触，以实现所述密封筒的坐封，所述套管与所述第一推力组件、所述密封筒及所述中心管之间形成空腔，所述套管中对应所述中心管的第三段处设有径向的通孔，用于连接所述连接管路，所述通孔与所述空腔相连通，所述套管的外壁中靠近所述中心管的第四段位置处设有凸台；

上压帽，用于套接在所述套管中靠近所述第一推力组件的一端，并与所述套管固定连接，所述上压帽中设有轴向贯通的孔，用于通过所述连接管路；

碟簧，用于套在所述中心管的第三段的外部，与所述密封筒形成抵顶结构，用于在所述第一推力组件产生所述单向推力的情况下，沿所述碟簧的轴向产生自所述中心管的第三段向第二段的推力，实现所述密封筒的坐封，并维持坐封力的稳定；

下接头，为一端开口、另一端封闭的端帽，用于安装在所述中心管的第四段处，并与所述中心管固定连接，所述下接头的封闭端设有轴向的通孔；和

下压帽，用于套在所述套管中靠近所述下接头的一端，并与所述套管固定连接；

其中，所述下压帽、所述下接头、所述碟簧及所述密封筒之间形成第二密封腔，所述第二密封腔与所述套管的通孔连通，所述第二密封腔用于容纳所述高压液体，以实现所述密封筒在坐封状态下的双面验封。

可选地，所述第二推力组件还包括：

保护套，用于套在所述中心管的第三段及第四段的外部，并位于所述密封筒和所述碟簧之间，且与所述碟簧和所述中心管形成抵顶结构。

可选地，所述上压帽与所述套管通过密封螺纹固定连接，所述下压帽与所述套管通过密封螺纹固定连接。

可选地，所述上压帽与所述套管之间设有O型密封圈，所述下压帽与所述套管之间设有O型密封圈。

可选地，所述连接管路上设有压力表、球阀及针阀。

可选地，所述连接管路上还设有溢流阀。

可选地，所述溢流阀、所述针阀、所述球阀及所述压力表按照高压液体的流动方向设置在所述连接管路上。

本申请的带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置，通过中心管安装密封筒、第一推力组件和第二推力组件，通过试压泵及连接管路输送高压液体，通过第一推力组件提供一个单向推力实现密封筒的单面验封，通过第二推力组件提供反向推力实现密封筒的坐封以及坐封下的双面验封，通过加热元件模拟高温环境。故本申请能准确模拟封隔器环空密封筒在高温、高压的工况下的环空密封效果，同时还具有结构简单、占地小、成本低、便于拆装的优点。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置的示意性剖视图。

图中各符号表示含义如下：

100带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置，

1上压帽，2套管，3活塞，4锁环，5锁环套，6中心管，7密封筒，8保护套，9碟簧，10下接头，11下压帽，12加热元件，13顶套，14试压泵，15 连接管路，16溢流阀，17压力表，18球阀，19针阀，20O型密封圈，21螺纹连接结构，22外马牙螺扣，23内马牙螺扣，24密封螺纹，25凸台，26突起， 27第一段，28第二段，29第三段，30第四段，31第一隔板，32第二隔板，33 通孔，

A第一密封腔，B第二密封腔，I第一推力组件，II第二推力组件。

具体实施方式

图1是根据本申请一个实施例的带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置的示意性剖视图。一种带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置100，用于测试密封筒7的坐封力及其坐封完成后在常温、高压及高温、高压条件下的密封性能，一般性可以包括：中心管6、第一推力组件I、第二推力组件II、试压泵14、连接管路15和加热元件12。

中心管6用作安装基础，以安装所述密封筒7及所述地面模拟试验装置100 中的第一推力组件I和第二推力组件II。所述中心管6为具有内部隔板的中空管。所述中心管6沿一端至另一端的方向，按照缩颈、扩径、扩径、缩颈的方式分为第一段27至第四段30，第二段28及第四段30的外径尺寸相同。所述内部隔板包括第一隔板31和第二隔板32。所述第一隔板31形成在所述第一段 27的内部，所述第二隔板32焊接在所述第四段30的内部处。所述第一段27 中位于所述内部隔板前部的位置处设有径向的通孔33，用于通过高压液体。所述第一段27及所述第二段28用于安装所述第一推力组件I和密封筒7。所述第二段28的外壁中靠近所述第一段27的位置处局部设有外马牙螺扣22，用于与所述第一推力组件I形成马牙连接结构。所述第三段29及所述第四段30用于安装所述第二推力组件II。

第一推力组件I用于安装在所述中心管6的第一段27及第二段28处。配置成由所述中心管6的第一段27向第二段28提供单向推力且仅能够沿所述单向推力方向移动，以实现所述密封筒7的单面验封。

第二推力组件II用于安装在所述中心管6的第三段29及第四段30、所述密封筒7及所述第一推力组件I处。配置成在所述第一推力组件I产生所述单向推力的情况下，所述第二推力组件II沿所述中心管6的第四段30向第三段 29提供推力，以使得所述密封筒7实现坐封，并维持坐封力的稳定。还配置成在所述密封筒7已坐封的状态下，实现所述密封筒7的双面验封。

试压泵14用于向所述第一推力组件I或所述第二推力组件II提供高压液体。

连接管路15用于与所述试压泵14连接，还用于与所述第一推力组件I或所述第二推力组件II连接，以输送所述高压液体。

加热元件12用于安装在所述第二推力组件II中与所述密封筒7相对应的零件的外部，用于加热所述密封筒7，以测试所述密封筒7在高温下的密封性能。加热元件12可以是加热套。

本申请的带碟簧补偿功能的地面模拟试验装置100，通过中心管6安装第一推力组件I、第二推力组件II及密封筒7。通过试压泵14提供高压液体。通过连接管路15输送高压液体。通过高压液体带动第一推力组件I实现密封筒7 的单面验封。通过第二推力组件II维持坐封力的稳定。通过高压液体带动第二推力组件II实现双面验封。通过上述结构使得本申请具有结构简单的效果。由于本申请可免去直接用封隔器在地面进行环空密封筒7的高温、高压地面模拟试验，这不仅降低了试验成本，还免除了用封隔器在地面做试验前后的繁杂拆装等工作且占地小。本申请还克服了以往地面环空密封模拟试验装置在试验结束后无法解封，需用人力借助机械设备强制解封的难题。因此，本申请能准确模拟封隔器环空密封筒7在高温、高压的工况下的环空密封效果，来检验密封筒7在高温、高压的作用下的各项主要技术指标，从而保证了密封筒7出厂的使用质量。同时本申请还具有结构简单、占地小、成本低、便于拆装的优点。

此外，发明人在实现本申请的过程中还发现：现有技术中处于坐封压缩状态下的封隔器环空密封筒7在长期的高温及高压双作用下，回弹性比在常温状态下要变差。这时，因无位移补偿装置，使得环空密封筒7环空密封性能变差，从而会造成环空密封筒7环空密封失效。

而本申请通过将第二推力组件II配置成在第一推力组件I产生所述单向推力的情况下，第二推力组件II沿中心管6的第四段30向第一段27提供推力，以维持坐封力的稳定，避免了现有技术中环空密封筒7环空密封失效的问题。

本实施例中，所述第一推力组件I可以包括：顶套13、活塞3、锁环4和锁环套5。顶套13为一端封闭、一端开口的盖。顶套13具有内部空腔，用于通过所述高压液体。顶套13的封闭端处具有内锥螺纹，用于连接所述连接管路 15并与内部空腔连通。顶套13的开口端处具有内螺纹，用于连接所述中心管6。顶套13的开口端的外壁处局部形成外突部。活塞3用于套在所述顶套13、所述中心管6的第一段27及第二段28的外部处。所述活塞3内部中空。所述活塞3的内壁靠近所述中心管6的第一隔板31处沿其径向设有向内的突起26。所述突起26可相对所述中心管6的第一段27的外壁及所述顶套13的外突部的外壁滑动。所述活塞3、所述顶套13及所述中心管6在所述活塞3的突起26 位置处形成第一密封腔A。所述第一密封腔A与所述中心管6的通孔33连通，所述第一密封腔A用于存储所述高压液体。所述活塞3的另一端的外壁处设有外连接螺纹，与锁环套5形成螺纹连接结构21。锁环4用于安装在所述活塞3中设有外连接螺纹的一端，并与所述活塞3形成抵顶结构。所述锁环4的内壁处具有内马牙螺扣23，所述内马牙螺扣23与所述中心管6的外马牙螺扣22相匹配。锁环套5的一端用于套在所述活塞3及所述锁环4的外部，并与它们形成抵顶结构。所述锁环套5的一端的内壁处设有内连接螺纹，与所述活塞3的外连接螺纹相配形成螺纹连接结构21。其中，所述锁环4设有轴向贯通的豁口，用于在所述活塞3施加推力时内径扩大以越过所述中心管6的外马牙螺扣22。所述顶套13的外突部与所述活塞3之间、所述中心管6的第一段27与所述活塞3的突起26之间以及所述中心管6的第一段27与所述顶套13的内壁之间对应设有密封结构。

更具体地，所述顶套13的外突部与所述活塞3之间的密封结构为安装在所述顶套13的外突部处的O型密封圈20。所述中心管6的第一段27与所述活塞 3的突起26之间的密封结构为安装在所述活塞3的突起26处的O型密封圈20。所述中心管6的第一段27与所述顶套13的内壁之间的密封结构为安装在所述中心管6的第一段27处的O型密封圈20。

本实施例中，所述第二推力组件II可以包括：套管2、上压帽1、碟簧9、下接头10和下压帽11。套管2用于套在所述第一推力组件I、所述密封筒7及所述中心管6的外部，用于在所述密封筒7径向尺寸变大时与其接触，以实现所述密封筒7的坐封。所述套管2与所述第一推力组件I、所述密封筒7及所述中心管6之间形成空腔。所述套管2中对应所述中心管6的第三段29处设有径向的通孔C，用于连接所述连接管路15。所述通孔C与所述空腔相连通。所述套管2的外壁中靠近所述中心管6的第四段30位置处设有凸台25。上压帽1 用于套接在所述套管2中靠近所述第一推力组件I的一端，并与所述套管2固定连接。所述上压帽1中设有轴向贯通的孔，用于通过所述连接管路15。碟簧 9用于套在所述中心管6的第三段29的外部，与所述密封筒7形成抵顶结构，用于在所述第一推力组件I产生所述单向推力的情况下，沿所述碟簧9的轴向产生自所述中心管6的第三段29向第二段28的推力，实现所述密封筒7的坐封，并维持坐封力的稳定。下接头10为一端开口、另一端封闭的端帽，用于安装在所述中心管6的第四段30处，并与所述中心管6固定连接。所述下接头 10的封闭端设有轴向的通孔。下压帽11用于套在所述套管2中靠近所述下接头10的一端，并与所述套管2固定连接。其中，所述下压帽11、所述下接头 10、所述碟簧9及所述密封筒7之间形成第二密封腔B，所述第二密封腔B与所述套管2的通孔连通，所述第二密封腔B用于容纳所述高压液体，以实现所述密封筒7在坐封状态下的双面验封。

本实施例中，通过碟簧9压缩位移补偿功能，能极大地减少封隔器环空密封筒7在高温、高压双重作用下的环空密封失效问题。

更具体地，所述第二推力组件II还包括保护套8，用于套在所述中心管6 的第三段29及第四段30的外部，并位于所述密封筒7和所述碟簧9之间，且与所述碟簧9和所述中心管6形成抵顶结构。

更具体地，所述上压帽1与所述套管2通过密封螺纹24固定连接，所述下压帽11与所述套管2通过密封螺纹24固定连接。

更具体地，所述上压帽1与所述套管2之间设有O型密封圈20，所述下压帽11与所述套管2之间设有O型密封圈20。

本实施例中，所述连接管路15上设有压力表17、球阀18及针阀19。更具体地，所述连接管路15上还设有溢流阀16。溢流阀16用来确保第一密封腔A、第二密封腔B的压力不超出设定值。进一步地，所述溢流阀16、所述针阀19、所述球阀18及所述压力表17按照高压液体的流动方向设置在所述连接管路15 上。试压泵14优选电动试压泵。

本申请的工作原理：

首先，由试压泵14所产生的高压水通过连接管路15沿着箭头所指方向经过中心管6进入第一密封腔A。在高压水的作用下，进入第一密封腔A的高压水推动第一推力组件I，即推动活塞3向右移动，由于活塞3与锁环套5是通过螺纹连接成一体的，所以在第一密封腔A产生的向右轴向推力的作用下，锁环4也向右移动。由于锁环4是开豁口的，在向右的轴向力的作用下，锁环4 的内径扩大并使它所带的内马牙螺扣23越过中心管6外径所带的外马牙螺扣 22向右移动。锁环4在内马牙螺扣23和外马牙螺扣22的啮合束缚下将只能向右移动，不能向左回退。这使得活塞3推动密封筒7也向右移动，使密封筒7 的轴向尺寸被压缩的同时，也向右移动。与此同时，第二推力组件II即碟簧9 轴向也受到密封筒7的挤压，轴向尺寸变小，产生向左的压缩力。在左轴向力和右轴向力的同时作用下，密封筒7的轴向尺寸变小。根据体积不变的原理，密封筒7的径向尺寸变大，这使密封筒7与套管2的内壁紧密接触并以此来实现坐封。坐封完成后，在内马牙螺扣23和外马牙螺扣22的啮合束缚作用下，这使得活塞3不能向左移动，这时对第一密封腔A的高压水进行卸载。为验证坐封之后密封筒7在常温、高压及高温、高压工况作用下的环空密封性能，需重新连接由试验泵14及连接管路15，其所产生的高压水通过沿着箭头所示方向从C口进入第二密封腔B。在常温、保压一定时间后，可通过外接压力表17 指针的变化来检测密封筒7环空密封的效果。以上为常温、高压试验。在常温、高压试验合格后，再进行高温、高压试验。原理同上，只是加热元件12需通电进行升温来模拟密封环的高温工况即可。

本申请的坐封力是利用内马牙螺扣23和外马牙螺扣22所具有的只能单向前进，不能后退的特殊性能产生的，这与实际封隔器的坐封力产生原理是完全一致的，能真实地模拟出封隔器在油井中的实际工况，仿真度高，误差小，试验结果可靠，从而保证了封隔器密封筒7出厂的使用质量。

试验时，所述第一密封腔A，压力为28MPa,最高温度为不高于350℃。

所述第二密封腔B，压力为20MPa,最高温度为不高于350℃。

所述第一密封腔A采用O型密封圈20密封。

所述第二密封腔B采用密封筒7、密封螺纹24即锥面螺纹密封。

所述加热元件12与套管2外径相接触。

综上所述，本实用新型的有益效果是：通过模拟封隔器密封筒在井下的工作状态，检验封隔器密封筒的各项主要技术指标，保证了封隔器密封筒的出厂质量。

所述封隔器密封筒设置在模拟油井中，还包含与模拟油井内部相关联的加压、加热装置。

本申请可用于检验封隔器密封筒在在高温、高压的环境下的密封性能。其具体操作过程为：按图1组装好地面模拟试验装置100后开始进行试验。首先把试压泵14通过连接管路15通过中心管6与第一密封腔A相连。连接好后，加压至压力表17显示为28MPa时关闭管路阀门此时坐封力为28吨。压力表 17显示压力稳定之后，打开阀门卸压至压力表17显示为零。拆卸连接管路15 并与第二密封腔B连接,试压泵14通过连接管路15再与第二密封腔B连接，加压至压力表17显示为20MPa时关闭管路阀门。之后通过加热元件12加热密封腔温度至350℃。在加热过程中，通过溢流阀16来控制压力在20MPa。在第二密封腔B温度维持在350℃、压力保持在20MPa的情况下，试验时间需保持15-30天。在此时间段如温度保持不变、压力维持不降，即可认为该封隔器密封筒能达到高温、高压不泄漏的标准规定要求并结束试验。

本申请所涉及的地面模拟试验装置100还可用于封隔器密封筒的上下压差试验、疲劳试验、封隔器解封拉力试验，在此不再赘述。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种带碟簧位移补偿及双验封功能的地面模拟试验装置(100)，其特征在于，用于测试密封筒(7)的坐封力及其坐封完成后在常温、高压及高温、高压条件下的密封性能，包括：

中心管(6)，用作安装基础，以安装所述密封筒(7)及所述地面模拟试验装置(100)中的第一推力组件(I)和第二推力组件(II)，所述中心管(6)为具有内部隔板的中空管，所述中心管(6)沿一端至另一端的方向，按照缩颈、扩径、扩径、缩颈的方式分为第一段(27)至第四段(30)，第二段(28)及第四段(30)的外径尺寸相同，所述内部隔板包括第一隔板(31)和第二隔板(32)，所述第一隔板(31)形成在所述第一段(27)的内部，所述第二隔板(32)焊接在所述第四段(30)的内部处，所述第一段(27)中位于所述内部隔板前部的位置处设有径向的通孔(33)，用于通过高压液体，所述第一段(27)及所述第二段(28)用于安装所述第一推力组件(I)和密封筒(7)，所述第二段(28)的外壁中靠近所述第一段(27)的位置处局部设有外马牙螺扣(22)，用于与所述第一推力组件(I)形成马牙连接结构，所述第三段(29)及所述第四段(30)用于安装所述第二推力组件(II)；

第一推力组件(I)，用于安装在所述中心管(6)的第一段(27)及第二段(28)处，配置成由所述中心管(6)的第一段(27)向第二段(28)提供单向推力且仅能够沿所述单向推力方向移动，以实现所述密封筒(7)的单面验封；

第二推力组件(II)，用于安装在所述中心管(6)的第三段(29)及第四段(30)、所述密封筒(7)及所述第一推力组件(I)处，配置成在所述第一推力组件(I)产生所述单向推力的情况下，所述第二推力组件(II)沿所述中心管(6)的第四段(30)向第三段(29)提供推力，以使得所述密封筒(7)实现坐封，并维持坐封力的稳定，还配置成在所述密封筒(7)已坐封的状态下，实现所述密封筒(7)的双面验封；

试压泵(14)，用于向所述第一推力组件(I)或所述第二推力组件(II)提供高压液体；

连接管路(15)，用于与所述试压泵(14)连接，还用于与所述第一推力组件(I)或所述第二推力组件(II)连接，以输送所述高压液体；和

加热元件(12)，用于安装在所述第二推力组件(II)中与所述密封筒(7)相对应的零件的外部，用于加热所述密封筒(7)，以测试所述密封筒(7)在高温下的密封性能。

2.根据权利要求1所述的地面模拟试验装置(100)，其特征在于，所述第一推力组件(I)包括：

顶套(13)，为一端封闭、一端开口的盖，其具有内部空腔，用于通过所述高压液体，其封闭端处具有内锥螺纹，用于连接所述连接管路(15)并与内部空腔连通，其开口端处具有内螺纹，用于连接所述中心管(6)，其开口端的外壁处局部形成外突部；

活塞(3)，用于套在所述顶套(13)、所述中心管(6)的第一段(27)及第二段(28)的外部处，所述活塞(3)内部中空，所述活塞(3)的内壁靠近所述中心管(6)的第一隔板(31)处沿其径向设有向内的突起(26)，所述突起(26)可相对所述中心管(6)的第一段(27)的外壁及所述顶套(13)的外突部的外壁滑动，所述活塞(3)、所述顶套(13)及所述中心管(6)在所述活塞(3)的突起(26)位置处形成第一密封腔(A)，所述第一密封腔(A)与所述中心管(6)的通孔(33)连通，所述第一密封腔(A)用于存储所述高压液体，所述活塞(3)的另一端的外壁处设有外连接螺纹，与锁环套(5)形成螺纹连接结构(21)；

锁环(4)，用于安装在所述活塞(3)中设有外连接螺纹的一端，并与所述活塞(3)形成抵顶结构，所述锁环(4)的内壁处具有内马牙螺扣(23)，所述内马牙螺扣(23)与所述中心管(6)的外马牙螺扣(22)相匹配；和

锁环套(5)，一端用于套在所述活塞(3)及所述锁环(4)的外部，并与它们形成抵顶结构，所述锁环套(5)的一端的内壁处设有内连接螺纹，与所述活塞(3)的外连接螺纹相配形成螺纹连接结构(21)；

其中，所述锁环(4)设有轴向贯通的豁口，用于在所述活塞(3)施加推力时内径扩大以越过所述中心管(6)的外马牙螺扣(22)，所述顶套(13)的外突部与所述活塞(3)之间、所述中心管(6)的第一段(27)与所述活塞(3)的突起(26)之间以及所述中心管(6)的第一段(27)与所述顶套(13)的内壁之间对应设有密封结构。

3.根据权利要求2所述的地面模拟试验装置(100)，其特征在于，所述顶套(13)的外突部与所述活塞(3)之间的密封结构为安装在所述顶套(13)的外突部处的O型密封圈(20)，所述中心管(6)的第一段(27)与所述活塞(3)的突起(26)之间的密封结构为安装在所述活塞(3)的突起(26)处的O型密封圈(20)，所述中心管(6)的第一段(27)与所述顶套(13)的内壁之间的密封结构为安装在所述中心管(6)的第一段(27)处的O型密封圈(20)。

4.根据权利要求1所述的地面模拟试验装置(100)，其特征在于，所述第二推力组件(II)包括：

套管(2)，用于套在所述第一推力组件(I)、所述密封筒(7)及所述中心管(6)的外部，用于在所述密封筒(7)径向尺寸变大时与其接触，以实现所述密封筒(7)的坐封，所述套管(2)与所述第一推力组件(I)、所述密封筒(7)及所述中心管(6)之间形成空腔，所述套管(2)中对应所述中心管(6)的第三段(29)处设有径向的通孔，用于连接所述连接管路(15)，所述通孔与所述空腔相连通，所述套管(2)的外壁中靠近所述中心管(6)的第四段(30)位置处设有凸台(25)；

上压帽(1)，用于套接在所述套管(2)中靠近所述第一推力组件(I)的一端，并与所述套管(2)固定连接，所述上压帽(1)中设有轴向贯通的孔，用于通过所述连接管路(15)；

碟簧(9)，用于套在所述中心管(6)的第三段(29)的外部，与所述密封筒(7)形成抵顶结构，用于在所述第一推力组件(I)产生所述单向推力的情况下，沿所述碟簧(9)的轴向产生自所述中心管(6)的第三段(29)向第二段(28)的推力，实现所述密封筒(7)的坐封，并维持坐封力的稳定；

下接头(10)，为一端开口、另一端封闭的端帽，用于安装在所述中心管(6)的第四段(30)处，并与所述中心管(6)固定连接，所述下接头(10)的封闭端设有轴向的通孔；和

下压帽(11)，用于套在所述套管(2)中靠近所述下接头(10)的一端，并与所述套管(2)固定连接；

其中，所述下压帽(11)、所述下接头(10)、所述碟簧(9)及所述密封筒(7)之间形成第二密封腔(B)，所述第二密封腔(B)与所述套管(2)的通孔连通，所述第二密封腔(B)用于容纳所述高压液体，以实现所述密封筒(7)在坐封状态下的双面验封。

5.根据权利要求4所述的地面模拟试验装置(100)，其特征在于，所述第二推力组件(II)还包括：

保护套(8)，用于套在所述中心管(6)的第三段(29)及第四段(30)的外部，并位于所述密封筒(7)和所述碟簧(9)之间，且与所述碟簧(9)和所述中心管(6)形成抵顶结构。

6.根据权利要求4所述的地面模拟试验装置(100)，其特征在于，所述上压帽(1)与所述套管(2)通过密封螺纹(24)固定连接，所述下压帽(11)与所述套管(2)通过密封螺纹(24)固定连接。

7.根据权利要求4所述的地面模拟试验装置(100)，其特征在于，所述上压帽(1)与所述套管(2)之间设有O型密封圈(20)，所述下压帽(11)与所述套管(2)之间设有O型密封圈(20)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的地面模拟试验装置(100)，其特征在于，所述连接管路(15)上设有压力表(17)、球阀(18)及针阀(19)。

9.根据权利要求8所述的地面模拟试验装置(100)，其特征在于，所述连接管路(15)上还设有溢流阀(16)。

10.根据权利要求9所述的地面模拟试验装置(100)，其特征在于，所述溢流阀(16)、所述针阀(19)、所述球阀(18)及所述压力表(17)按照高压液体的流动方向设置在所述连接管路(15)上。