一種壓力容器變容積恆壓保持裝置的製作方法
2023-05-31 00:44:41
專利名稱：一種壓力容器變容積恆壓保持裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種壓力容器裝置。
背景技術：
隨著人類對海洋的不斷開發，對深海作業裝備的要求也越來越高，這就促使我們不斷研製性能更高的深海作業裝備。對研製出來的裝備必須進行試驗以檢驗其性能，然而進行實際的深海試驗不僅費時費力，而且較難實現數據的採集。因此各研究單位大都採用深海環境模擬裝置在實驗室環境下進行打壓試驗。通常將待測設備安放在壓力容器內，然後通過高壓泵把液體打入壓力容器內，以模擬深海環境的高壓力。
通常壓力容器容積不可能太大，又由於水的可壓縮性很小，當待測設備運動時，有時會使設備自身體積發生變化，從而導致壓力容器內液體體積變化，比如水下作業機械手關節由液壓缸伸縮帶動轉動時，液壓缸的活塞杆伸出時自身體積增大使壓力容器內液體容積變小，水受到壓縮，壓力容器內壓力急劇升高，而當活塞杆縮回時自身體積縮小使壓力容器內液體容積增大，壓力容器內壓力又會大幅下降。然而在深度一定的海洋中，不論機械手如何運動，其海水壓力是基本不變的，對於此類試驗其實驗室深海環境模擬裝置(壓力容器)與實際深海中的情況有很大差異。其原因在於深海中的高壓是由於海水重力引起，而壓力容器中的高壓是由有限密閉空間充入液體使其壓縮引起。密閉壓力容器內壓力波動的大小與容器容積成反比。
目前大多數壓力容器都是直接通過加壓系統為壓力容器打壓，很少有考慮壓力容器內液體容積變化引起的壓力變化。發表在《海洋工程》的作者為費毓芳，謝開俊的文章 「深海液壓系統及元件的模擬試驗」中提到依靠重力式蓄壓器保持壓力容器壓力穩定，但重力式蓄壓器的中午因為本身的慣性，在壓力高速變化時響應滯後明顯，且容易引起壓力的震蕩。發明內容
本發明的目的在於提供克服壓力容器內被測設備自身體積變化時引起的壓力大幅變化的一種壓力容器變容積恆壓保持裝置。
本發明的目的是這樣實現的
本發明一種壓力容器變容積恆壓保持裝置，其特徵是包括依次相連的加壓系統、 壓力容器系統、變容積恆壓保持系統，加壓系統包括水箱、試壓泵，壓力容器系統包括壓力容器，試壓泵分別連通水箱和壓力容器，在試壓泵與壓力容器之間安裝單向閥，在試壓泵與單向閥之間設置管道連通水箱，該管道上安裝溢流閥，壓力容器連通變容積恆壓保持系統。
本發明還可以包括
I、所述的變容積恆壓保持系統包括活塞液壓腔、蓄能器、液壓泵、油箱，活塞液壓腔一端連通壓力容器、另一端分別連通蓄能器、液壓泵、油箱，活塞液壓腔與油箱之間設置保持系統溢流閥，液壓泵連通油箱。
2、所述的壓力容器系統還包括壓力傳感器，壓力傳感器安裝在壓力容器上，變容積恆壓保持系統包括活塞液壓缸、螺母、絲槓、驅動電機、驅動電機控制器，活塞液壓缸一端連通壓力容器、另一端與螺母固連，螺母連接絲槓，驅動電機連接並驅動絲槓，驅動電機控制器分別連接壓力傳感器和驅動電機，驅動電機控制器接收壓力傳感器信號並控制驅動電機轉向和轉速。
本發明的優勢在於
(I)佔用很小的空間實現壓力容器對被測試設備的打壓試驗；
(2)壓力容器內壓力大小不隨被測試設備體積變化而變化；
(3)通過活塞的移動實現容積的變化，能夠進行精確調節；
(4)構成閉環控制迴路，壓力調節速度快；
(5)還可以通過變容積恆壓保持系統實現精確定壓；
(6)裝置操作簡單，實用方便。
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圖具體實施方式
下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述
實施方式I :
結合圖I 4，該裝置由壓力容器系統2、加壓系統I和變容積恆壓保持系統3三部分組成。壓力容器系統主要為壓力容器9，還包括一些儀表閥門等輔件；加壓系統I由打水壓用試壓泵6、溢流閥5和單向閥7組成；變容積恆壓保持系統3由活塞液壓缸10、蓄能器11、溢流閥12、液壓泵13和油箱14組成。加壓系統I通過高壓膠管和壓力容器系統2 一側連通，變容積恆壓保持系統3通過高壓膠管和壓力容器系統2另一側連通。壓力容器9 與活塞液壓缸10的無杆腔連通，活塞液壓缸10的有杆腔與蓄能器11連通，蓄能器11需要預先充入一定壓力的氣體，液壓缸有杆腔同時通過管路分別連接到溢流閥12的進油口和液壓泵13出油口，溢流閥12的出油口和液壓泵13進油口與油箱14相連。壓力容器9另一側通過管路與打水壓用試壓泵6連接，打水壓用試壓泵6由電機7帶動。
壓力容器9內安裝被測設備，壓力容器9打壓進水口與打水壓用試壓泵6通過高壓膠管連接，打水壓用試壓泵6將水箱4中的水注入壓力容器9內。壓力容器9與活塞液壓缸10連接所用高壓膠管直徑應選較大值，這樣壓力容器9與活塞液壓缸10內的液體可以迅速流動。活塞液壓缸10的無杆腔內是水，有杆腔內是油，活塞杆直徑應選較大值，此時有杆腔的壓力大於無杆腔，即使水的黏度小於油，也不會出現內洩，且增大活塞杆直徑還能使由於活塞杆運動造成額外從溢流閥12流出的油液減少，這樣可以減小壓力平衡前的波動。 蓄能器11與活塞液壓缸10有杆腔連通，當活塞發生突然移動時，多餘的油液首先進入蓄能4器11，而後通過溢流閥12流回油箱14。蓄能器11預先充入的氣體應與試驗壓力匹配，且蓄能器應選用較大容積，容積越大吸收壓力波動越好。水箱4為普通盛水容器即可，同時注意水的清潔，以免堵塞打水壓用試壓泵6。打水壓用試壓泵6連接溢流閥5與單向閥7，打壓時旋緊單向閥7，然後先將溢流閥5旋鬆使水從溢流口流出，再慢慢旋緊溢流閥5並同時注意壓力容器9壓力表示數，當壓力表示數快要達到所需試驗壓力時立即旋鬆溢流閥5。接著旋鬆溢流閥12，啟動液壓泵13，然後慢慢旋動溢流閥12，使試壓泵壓力表示數上升至預定值。油箱14為液壓泵13提供油液，液壓泵13由電機15帶動。由溢流閥的流量-壓力特性可知，正常工作時，溢流閥12應處於開啟狀態，且選用大流量溢流閥，此時當溢流閥流量發生變化時，引起的壓力波動較小。
本發明的具體工作過程如下首先將被測試設備放入壓力容器9，緊閉壓力容器上蓋，打開頂部排氣閥，打開打水壓用試壓泵6往罐內充水，待罐內充滿水並由排氣孔排出水後關閉排氣孔，然後調節打水壓用試壓泵6出水口連接的溢流閥5和壓力容器9另一側油液迴路的溢流閥12，使壓力容器內壓力達到試驗壓力並使活塞液壓缸10中活塞處於中間位置，此時活塞兩側所受液體推力相等。此時便可以讓被測試設備運動以進行試驗。當被測試設備體積增大時，壓力容器9內容積減小液體壓力上升，活塞液壓缸10無杆腔一側液壓由於通過管路與壓力容器9連通所以壓力同時上升，此時活塞液壓缸活塞兩側受力不平衡，活塞液壓缸無杆腔中液體對活塞的推力大於有杆腔中液體對活塞的推力，此時活塞向有杆腔方向移動，壓力容器9內多餘的液體經過管路進入活塞液壓缸10無杆腔，而活塞液壓缸10有杆腔的油液首先進入蓄能器11，然後通過溢流閥12逐漸流回油箱14。由於溢流閥12調定壓力不變，所以活塞液壓缸10有杆腔一側的液體壓力保持初始壓力大小基本不變，壓力容器9內由於液體流出壓力減小，即活塞液壓缸10無杆腔一側液體對活塞推力減小，當活塞運動到某一位置時，活塞兩側受力平衡，若活塞繼續向有杆腔方向運動，則無杆腔壓力繼續減小從而使活塞無杆腔受力小於有杆腔，活塞運動方向與受力方向相反，活塞此時將減速直至停止然後反向運動，由於阻尼的作用，活塞最終停止在平衡位置。此時活塞兩側所受液體推力相等，而活塞有杆腔內壓力與初始時刻基本相同，可知活塞液壓缸10 無杆腔內壓力等於初始時刻壓力，即壓力容器9中的壓力與初始時刻相同。同理，當被測試設備體積減小時，壓力容器9中的壓力也與初始時刻相同。此過程即實現了壓力容器9的變容積恆壓保持。
實施方式2
結合圖5，本發明創造的另一種實現方式活塞液壓缸10的活塞杆與螺母16固定連接，螺母16與絲槓17配合。絲槓17兩端通過軸承、軸承座連接於底板，絲槓17伸出軸通過聯軸器與電機18的軸連接(電機前可加減速器)。絲槓17由電機18帶動旋轉，絲槓17 的旋轉運動轉變為螺母16的直線運動。螺母16連同活塞一起左右移動，實現對壓力容器 9的壓力調節。壓力容器9內的壓力大小通過壓力傳感器21傳給控制器20，控制器20對信號進行檢測比較，然後控制電機驅動器19，電機驅動器19驅動電機18按一定的轉向和轉速轉動。
權利要求
1.一種壓力容器變容積恆壓保持裝置，其特徵是包括依次相連的加壓系統、壓力容器系統、變容積恆壓保持系統，加壓系統包括水箱、試壓泵，壓力容器系統包括壓力容器，試壓泵分別連通水箱和壓力容器，在試壓泵與壓力容器之間安裝單向閥，在試壓泵與單向閥之間設置管道連通水箱，該管道上安裝溢流閥，壓力容器連通變容積恆壓保持系統。
2.根據權利要求I所述的一種壓力容器變容積恆壓保持裝置，其特徵是所述的變容積恆壓保持系統包括活塞液壓腔、蓄能器、液壓泵、油箱，活塞液壓腔一端連通壓力容器、另一端分別連通蓄能器、液壓泵、油箱，活塞液壓腔與油箱之間設置保持系統溢流閥，液壓泵連通油箱。
3.根據權利要求I所述的一種壓力容器變容積恆壓保持裝置，其特徵是所述的壓力容器系統還包括壓力傳感器，壓力傳感器安裝在壓力容器上，變容積恆壓保持系統包括活塞液壓缸、螺母、絲槓、驅動電機、驅動電機控制器，活塞液壓缸一端連通壓力容器、另一端與螺母固連，螺母連接絲槓，驅動電機連接並驅動絲槓，驅動電機控制器分別連接壓力傳感器和驅動電機，驅動電機控制器接收壓力傳感器信號並控制驅動電機轉向和轉速。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種壓力容器變容積恆壓保持裝置，包括依次相連的加壓系統、壓力容器系統、變容積恆壓保持系統，加壓系統包括水箱、試壓泵，壓力容器系統包括壓力容器，試壓泵分別連通水箱和壓力容器，在試壓泵與壓力容器之間安裝單向閥，在試壓泵與單向閥之間設置管道連通水箱，該管道上安裝溢流閥，壓力容器連通變容積恆壓保持系統。本發明佔用很小的空間實現壓力容器對被測試設備的打壓試驗；壓力容器內壓力大小不隨被測試設備體積變化而變化；通過活塞的移動實現容積的變化，能夠進行精確調節；構成閉環控制迴路，壓力調節速度快；還可以通過變容積恆壓保持系統實現精確定壓；裝置操作簡單，使用方便。
文檔編號F16J12/00GK102927269SQ20121041481
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者王玉甲, 趙文德, 賈瑞棟, 張銘鈞, 徐建安, 姚峰 申請人:哈爾濱工程大學