一种具备注排水和加卸压功能集成化装置及操作方法与流程

1.本发明涉及高压注排水系统装置技术领域，尤其是一种具备注排水和加卸压功能集成化装置及操作方法。


背景技术：

2.海洋世界蕴藏着丰富的资源，是人类目前最现实和最有发展潜力的战略空间。近几十年来，人类对海洋的探索工作在不断地深入，研制了不同规格、功能的深海装备，满足了海洋研究、开发需求。深海装备需要抵抗数千米海深的静水压力，需要具备一定的耐压能力。为了考核深海装备的耐压性能，需要研制深海环境模拟装置进行考核测试。压力控制是深海环境模拟装置的重要功能，相关装置需具备注水、排水、加压、卸压、排气等能力。
3.通常情况下，为实现上述功能，需要设计独立的注排水管路、加卸压管路、排气管路，每条管路均独立穿舱，每条管路均独立设置成套的阀件、接管等部件。此类设计方案在小型深海环境模拟装置上是可行的。但对于100mpa级大型高压深海环境模拟装置，由于应力集中效应的影响，局部开孔会影响结构承载性能，传统方案不利于装置的安全运行；另一方面，对于100mpa级大型高压深海环境模拟装置，内径、长度均较大，内部容积大，工作压力高，要求压力控制系统能够提供较大注排水流量，以缩短试验准备试件，同时也要求密闭舱内较高的介质压力，目前，传统、通用的阀件无法满足这一需求的。


技术实现要素：

4.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种具备注排水和加卸压功能集成化装置及操作方法，从而将注排水、加卸压、排气功能集成穿舱，避免了在舱体上直接开孔，即能够密封舱内高压介质，又能够满足大流量快速注排水，满足了高压、大流量的介质进出舱需求，解决了100mpa级大型高压深海环境模拟装置压力控制问题，提高了装置安全性。
5.本发明所采用的技术方案如下：
6.一种具备注排水和加卸压功能集成化装置，包括深海环境模拟装置的舱体，所述舱体的中部开有阶梯孔，阶梯孔处配合安装有塞盖，所述塞盖的截面呈
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结构，塞盖的外部通过塞盖端面密封圈和塞盖径向密封圈与舱体的阶梯孔密封连接；位于舱体的外端面设置有环板，所述环板通过预紧螺栓将舱体与塞盖固联；所述塞盖的中部设置有通孔，通孔处通过旋塞密封圈安装旋塞，所述旋塞外部伸出环板的中部，塞盖内端面通过排水密封圈安装舱内引水管，所述舱内引水管与塞盖的通孔连通；所述塞盖内还设置有与通孔平行的排气孔，排气孔的一端通过密封垫安装堵头，排气孔的另一端通过排气密封圈安装舱内排气管；所述塞盖内部还开有与通孔连通的槽口，槽口处安装螺塞，塞盖的内端面还安装有多个吊环螺钉。
7.其进一步技术方案在于：
8.所述塞盖为一体式结构。
9.所述塞盖的外端面与舱体的外端面平齐。
10.所述舱内引水管采用内部为中空的折弯式管件，舱内引水管的端头设置有网状开孔，舱内引水管的端头位于舱体的最底部。
11.所述舱内排气管采用内部为中空的折弯式管件，舱内排气管的端头位于舱体的最顶部。
12.所述舱内引水管的管径大于舱内排气管的管径。
13.所述密封垫和堵头拆除后，在排气管口连接截止阀。
14.所述塞盖的外端面分别安装有排气管接口、加卸压管接口和注排水管接口。
15.所述舱体采用筒体结构。
16.一种具备注排水和加卸压功能集成化装置的操作方法，包括如下操作步骤：
17.准备工作：将集成化装置与深海环境模拟装置的舱体进行装配；
18.安装工作：拆除堵头，将注排水管、加卸压管、排气管分别与注排水管接口、加卸压管接口和排气管接口接通；
19.然后将旋塞旋出，使得旋塞密封圈与塞盖脱离啮合；
20.注水工作：旋塞的旋出，打开了注排水管路，向舱内注水，通过外部水源将舱体内注满；
21.注水完毕后，将旋塞旋入，使得旋塞密封圈与塞盖重新啮合；
22.排气工作：打开排气管路，开始排除舱内气体，气体通过舱内排气管进入排气管路，排出舱体外部；
23.加压工作：打开加压管路，通过加卸压管接口向舱内加压；
24.卸压与排水过程与上述工作相反。
25.本发明的有益效果如下：
26.本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过舱体、塞盖，并在其内设注排水单元、加卸压单元、排气单元及相关部件，既可以方便的完成注排水、加卸压、排气工作，工作可靠性好，安全系数高。
27.同时，本发明还具备如下优点：
28.(1)本发明将注排水、加卸压、排气功能集成于一体，集成穿舱，避免了在舱体上直接开孔，避免了开孔带来的应力集中，以及由此导致的结构承载性能的减弱，提高了舱体的结构安全性。
29.(2)本发明基于旋塞密封结构原理提出了大口径介质进出通道方案，即能够密封舱内高压介质，又能够满足大流量快速注排水，满足了100mpa级高压、大流量的介质进出舱需求，解决了大型高压深海环境模拟装置压力控制问题。
30.(3)本发明基于舱内排水管、排气管折弯的方式，实现了舱内气体、介质的排尽，将开孔位置自由化，不必在顶部、底部开孔。
31.(4)本发明主要用于100mpa级大型高压深海环境模拟装置的介质进出舱。经过一定的拓展，也可应用于高压注排水系统。
附图说明
32.图1为本发明的结构示意图。
33.图2为本发明另一视角的结构示意图。
34.图3为本发明的爆炸图。
35.图4为本发明的侧视图。
36.图5为本发明的内部结构示意图。
37.其中：1、舱体；2、塞盖端面密封圈；3、塞盖径向密封圈；4、密封垫；5、堵头；6、塞盖；7、旋塞密封圈；8、旋塞；9、预紧螺栓；10、环板；11、螺塞；12、舱内引水管；13、吊环螺钉；14、排水密封圈；15、排气密封圈；16、舱内排气管；17、排气管接口；18、加卸压管接口；19、注排水管接口。
具体实施方式
38.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
39.如图1-图5所示，本实施例的具备注排水和加卸压功能集成化装置，包括深海环境模拟装置的舱体1，舱体1的中部开有阶梯孔，阶梯孔处配合安装有塞盖6，塞盖6的截面呈
“┨”
结构，塞盖6的外部通过塞盖端面密封圈2和塞盖径向密封圈3与舱体1的阶梯孔密封连接；位于舱体1的外端面设置有环板10，环板10通过预紧螺栓9将舱体1与塞盖6固联；塞盖6的中部设置有通孔，通孔处通过旋塞密封圈7安装旋塞8，旋塞8外部伸出环板10的中部，塞盖6内端面通过排水密封圈14安装舱内引水管12，舱内引水管12与塞盖6的通孔连通；塞盖6内还设置有与通孔平行的排气孔，排气孔的一端通过密封垫4安装堵头5，排气孔的另一端通过排气密封圈15安装舱内排气管16；塞盖6内部还开有与通孔连通的槽口，槽口处安装螺塞11，塞盖6的内端面还安装有多个吊环螺钉13。
40.塞盖6为一体式结构。
41.塞盖6的外端面与舱体1的外端面平齐。
42.舱内引水管12采用内部为中空的折弯式管件，舱内引水管12的端头设置有网状开孔，舱内引水管12的端头位于舱体1的最底部。
43.舱内排气管16采用内部为中空的折弯式管件，舱内排气管16的端头位于舱体1的最顶部。
44.舱内引水管12的管径大于舱内排气管16的管径。
45.密封垫4和堵头5拆除后，在排气管口连接截止阀。
46.塞盖6的外端面分别安装有排气管接口17、加卸压管接口18和注排水管接口19。
47.舱体1采用筒体结构。
48.本实施例的具备注排水和加卸压功能集成化装置的操作方法，包括如下操作步骤：
49.准备工作：将集成化装置与深海环境模拟装置的舱体1进行装配；
50.安装工作：拆除堵头5，将注排水管、加卸压管、排气管分别与注排水管接口19、加卸压管接口18和排气管接口17接通；
51.然后将旋塞8旋出，使得旋塞密封圈7与塞盖6脱离啮合；
52.注水工作：旋塞8的旋出，打开了注排水管路，向舱内注水，通过外部水源将舱体1内注满；
53.注水完毕后，将旋塞8旋入，使得旋塞密封圈7与塞盖6重新啮合；
54.排气工作：打开排气管路，开始排除舱内气体，气体通过舱内排气管16进入排气管路，排出舱体1外部；
55.加压工作：打开加压管路，通过加卸压管接口18向舱内加压；
56.卸压与排水过程与上述工作相反。
57.本发明所述的具备注排水和加卸压功能集成化装置的具体结构和功能如下：
58.主要包括舱体1、塞盖端面密封圈2、塞盖径向密封圈3、密封垫4、堵头5、塞盖6、旋塞密封圈7、旋塞8、预紧螺栓9、环板10、螺塞11、舱内引水管12、吊环螺钉13、排水密封圈14、排气密封圈15、舱内排气管16等。
59.穿舱模块应用对象：舱体1是本发明的装配载体和应用对象，设阶梯形开孔，用于安装塞盖6。
60.穿舱模块基座：塞盖6是本发明的基座，也是穿舱模块的核心部件，内设注排水单元、加卸压单元、排气单元及相关部件。
61.塞盖6采用由内向外安装的方式，通过塞盖端面密封圈2、塞盖径向密封圈3与舱体1装配在一起形成密封结构，通过预紧螺栓9、环板10与舱体1固联。
62.穿舱模块注排水单元：旋塞密封圈7、旋塞8、螺塞11、舱内引水管12、排水密封圈14构成了本发明注排水单元。舱内引水管12为折弯式管件，内部中空，一端通过法兰固联于塞盖6内端面，采用排水密封圈14水密；另一端通向舱体1最底部，以便彻底排水；舱内引水管12的端部设网状开孔，便于通水和过滤杂物。旋塞密封圈7、旋塞8、螺塞11用于注排水通道的封闭和开启，该结构能够密封100mpa级压力。
63.穿舱模块加卸压单元：密封垫4、堵头5、以及塞盖6内部通孔构成本发明加卸压单元。密封垫4、堵头5用于封堵，也可以拆除后连接加卸压管路。
64.穿舱模块排气单元：密封垫4、堵头5、排气密封圈15、舱内排气管16构成了本发明排气单元。舱内排气管16为折弯式管件，内部中空，一端通过法兰固联于塞盖6内端面，采用排气密封圈15气密；另一端通向舱体1最上端，以便彻底排气；舱内排气管16上端设网状开孔，便于通气和过滤杂物。密封垫4、堵头5用于排气完毕后的封堵，也可以拆除后连接截止阀。
65.实际工作过程中：
66.首先，穿舱模块(即本发明所述的备注排水和加卸压功能集成化装置)与深海环境模拟装置的舱体1进行装配完毕后，拆除堵头5，将注排水管、加卸压管、排气管分别连接图示接口位置。将旋塞8旋出，使得旋塞密封圈7与塞盖6脱离啮合。打开注排水管路，向舱内注水。打开排气管路，开始排除舱内气体。注水完毕后，将旋塞8旋入，使得旋塞密封圈7与塞盖6重新啮合。打开加压管路，开始向舱内加压。卸压与排水过程与此相反。
67.通常以上操作过程即可方便的完成注排水、加卸压、排气工作，整体操作简便，工作可靠性好。
68.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

技术特征：
1.一种具备注排水和加卸压功能集成化装置，其特征在于：包括深海环境模拟装置的舱体(1)，所述舱体(1)的中部开有阶梯孔，阶梯孔处配合安装有塞盖(6)，所述塞盖(6)的截面呈
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结构，塞盖(6)的外部通过塞盖端面密封圈(2)和塞盖径向密封圈(3)与舱体(1)的阶梯孔密封连接；位于舱体(1)的外端面设置有环板(10)，所述环板(10)通过预紧螺栓(9)将舱体(1)与塞盖(6)固联；所述塞盖(6)的中部设置有通孔，通孔处通过旋塞密封圈(7)安装旋塞(8)，所述旋塞(8)外部伸出环板(10)的中部，塞盖(6)内端面通过排水密封圈(14)安装舱内引水管(12)，所述舱内引水管(12)与塞盖(6)的通孔连通；所述塞盖(6)内还设置有与通孔平行的排气孔，排气孔的一端通过密封垫(4)安装堵头(5)，排气孔的另一端通过排气密封圈(15)安装舱内排气管(16)；所述塞盖(6)内部还开有与通孔连通的槽口，槽口处安装螺塞(11)，塞盖(6)的内端面还安装有多个吊环螺钉(13)。2.如权利要求1所述的一种具备注排水和加卸压功能集成化装置，其特征在于：所述塞盖(6)为一体式结构。3.如权利要求1所述的一种具备注排水和加卸压功能集成化装置，其特征在于：所述塞盖(6)的外端面与舱体(1)的外端面平齐。4.如权利要求1所述的一种具备注排水和加卸压功能集成化装置，其特征在于：所述舱内引水管(12)采用内部为中空的折弯式管件，舱内引水管(12)的端头设置有网状开孔，舱内引水管(12)的端头位于舱体(1)的最底部。5.如权利要求1所述的一种具备注排水和加卸压功能集成化装置，其特征在于：所述舱内排气管(16)采用内部为中空的折弯式管件，舱内排气管(16)的端头位于舱体(1)的最顶部。6.如权利要求1所述的一种具备注排水和加卸压功能集成化装置，其特征在于：所述舱内引水管(12)的管径大于舱内排气管(16)的管径。7.如权利要求1所述的一种具备注排水和加卸压功能集成化装置，其特征在于：所述密封垫(4)和堵头(5)拆除后，在排气管口连接截止阀。8.如权利要求1所述的一种具备注排水和加卸压功能集成化装置，其特征在于：所述塞盖(6)的外端面分别安装有排气管接口(17)、加卸压管接口(18)和注排水管接口(19)。9.如权利要求1所述的一种具备注排水和加卸压功能集成化装置，其特征在于：所述舱体(1)采用筒体结构。10.一种利用权利要求1所述的具备注排水和加卸压功能集成化装置的操作方法，其特征在于：包括如下操作步骤：准备工作：将集成化装置与深海环境模拟装置的舱体(1)进行装配；安装工作：拆除堵头(5)，将注排水管、加卸压管、排气管分别与注排水管接口(19)、加卸压管接口(18)和排气管接口(17)接通；然后将旋塞(8)旋出，使得旋塞密封圈(7)与塞盖(6)脱离啮合；注水工作：旋塞(8)的旋出，打开了注排水管路，向舱内注水，通过外部水源将舱体(1)内注满；注水完毕后，将旋塞(8)旋入，使得旋塞密封圈(7)与塞盖(6)重新啮合；排气工作：打开排气管路，开始排除舱内气体，气体通过舱内排气管(16)进入排气管路，排出舱体(1)外部；
加压工作：打开加压管路，通过加卸压管接口(18)向舱内加压；卸压与排水过程与上述工作相反。

技术总结
一种具备注排水和加卸压功能集成化装置及操作方法，包括舱体，其中部开有阶梯孔，并安装塞盖，塞盖的截面呈


技术研发人员：张震 王永军 潘广善 张东京 卞如冈 吴世海 张云 葛沈瑜
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：2023.02.06
技术公布日：2023/6/3