深海高温高压环境模拟装置的制作方法

本发明涉及模拟深海环境的试验设备，具体涉及温度、压力可调的深海环境模拟装置，用于模拟深海高温高压环境，为发热型深海作业设备及作业于高温环境的深海设备研发提供检测平台与技术支撑。

背景技术：

深海设备是人类进行深海环境和深海资源勘探研究、开发利用及保护的主要工具。在大力加强深海设备的研制的同时，我国也十分注重深海设备试验检测装置的研发，深海环境模拟试验检测装置的研制，为深海设备研制提供深海环境模拟试验平台和可靠的技术支撑，降低了海上试验失败的风险，提高了设备研制和应用的成功率，促进了深海设备研制的发展。

模拟深海环境的试验中，压力筒是其中关键设备，用于模拟深海海水压力环境，压力筒通常具有超大超重的特点，压力筒通常包括筒体、筒帽，筒体和筒帽之间采用法兰连接，且二者通常采用锻钢——卡箍结构进行密封，使用加压系统对压力筒内部加压，目前的压力筒能够实现对深海高压甚至超高压的环境模拟。随着深海资源越来越广的开发利用，如深海发电设备的研发、海底热液矿床的发现等，促使了新的深海环境模拟试验新要求的出现，深海高温高压环境模拟成为新的研发方向，现有技术中，高温高压模拟通常在压力筒外周使用电控加热装置直接对压力筒进行加热，也有的在压力筒之外设置独立的储液槽，储液槽中的海水设有温度控制单元，温度控制单元主要是换热盘管等换热器，通过对储液槽中的液体温度进行调节后再通过加压管道输送至压力筒内，这是一种间接温度调节方式，前一种电控加热直接加热方式可以快速加热，但是无法快速降温，第二种间接加热方式结构复杂，操作复杂。

技术实现要素：

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种深海高温高压环境模拟装置，其能够有效模拟深海高温高压环境，压力、温度均可调节，且结构简单、工作可靠。

本发明的技术方案如下：

深海高温高压环境模拟装置，包括上端开口的筒体，筒体的上端开口处通过塞盖盖合，塞盖与筒体密封形成密闭腔体，筒体上设有加压口，筒体的外侧设置有夹套，夹套包覆在所述密闭腔体的外周，夹套上设有调温介质的进口、出口，夹套的外壁面、筒体上未被夹套包覆住的外壁面均贴合有保温棉；所述密闭腔体外壁面上固接有隔板，多个隔板沿所述密闭腔体的高度方向上间隔布置，隔板上设有导流孔。

其进一步技术方案为：

所述隔板为环板，所述环板的内周面与所述密闭腔体的外周面固接，所述环板的外周面与夹套内壁面之间具有径向间隙。

在所述密闭腔体高度方向上，相邻两个隔板上的导流孔，分别开设在所述密闭腔体轴心线的两侧。

所述进口、出口分别位于夹套的下端、上端，多个隔板设在进口与出口之间，且位于进口上方的第一个隔板上的导流孔与进口分别位于筒体轴心线的两侧，位于出口下方的第一个隔板上的导流孔与出口分别位于筒体轴心线的两侧。

所述筒体为变径筒体，筒体的上端为大径段，所述大径段通过倒锥形过渡段与筒体的小径段衔接，塞盖塞装在所述大径段底部并延伸到所述倒锥形过渡段，夹套的上端与所述倒锥形过渡段焊接固定，夹套的底部焊接在筒体的底部外周。

所述塞盖安装在筒体内周面上的托架上，塞盖外周面与筒体内周面之间设有密封圈，塞盖上端的筒体的内周面上设有内凹槽，所述内凹槽内卡接有抗剪环。

本发明的技术效果：

1、本发明在筒体外周逐层设置夹套及保温棉，并在夹套外壁与筒体内壁之间设置多个带有导流孔的隔板，作为筒体的加热保温方式，一方面适应了筒体具有大开口、高压力和频繁拆卸的特点，同时也实现了加热保温效果，能够有效模拟深海高温高压环境，且结构简单，工作可靠，在模拟高温高压的过程中，可以根据需要对调温介质的输入温度及循环时间进行控制、通过加压泵控制压力，可以实现所述密闭腔体内温度、压力的调节；

2、通过抗剪环和塞盖的结构方案，有效解决了再超高压、大开口环境下的密封问题；

3、在筒体高度方向上，相邻隔板上导流孔分设在筒体轴心线的两侧，且夹套上的介质进出口设在相邻隔板的未开设导流孔一侧，有利于调温介质分散均匀，导流孔对调温介质导流，促使换热充分，确保所述密闭腔体内不同区域的温度均衡性；

4、通过将夹套上、下两端与筒体焊接、隔板与夹套内壁之阿具有径向间隙的结构设置，能够有效减缓筒体与夹套两者因承压能力差异较大导致的变形协调上的差异。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A部放大图。

其中：1、筒体；101、加压口；2、塞盖；3、夹套；301、进口；302、出口；4、保温棉；5、隔板；501、导流孔；6、托架；7、密封圈；8、抗剪环；9、固定环板。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2，本发明包括上端开口的筒体1，筒体1的上端开口处通过塞盖2盖合，塞盖2与筒体1密封形成密闭腔体，具体地，塞盖2安装在筒体1内周面上的托架6上，塞盖2外周面与筒体1内周面之间设有密封圈7，塞盖2上端的筒体1的内周面上设有内凹槽，所述内凹槽内卡接有抗剪环8；筒体1上设有加压口101，筒体1的外侧设置有夹套3，夹套3包覆在所述密闭腔体的外周，夹套3上设有调温介质的进口301、出口302，调温介质可以是液体或气体，夹套3的外壁面、筒体1上未被夹套3包覆住的外壁面均贴合有保温棉4，保温棉4可以通过粘接的形式固定，也可以通过在筒体1上端的外周设有有固定环板9，保温棉4上端一圈粘接在固定环板9上；所述密闭腔体外壁面上固接有隔板5，多个隔板5沿所述密闭腔体的高度方向上间隔布置，隔板5上设有导流孔501。

具体地，见图2，所述隔板5为环板，所述环板的内周面与所述密闭腔体的外周面固接，所述环板的外周面与夹套3内壁面之间具有径向间隙。由于筒体1为承压部件，通常纯较大较重甚至是超大超重，筒体1的壁厚远远大于夹套3的壁厚，由于筒体1和夹套3的壁厚、承压状态差异较大，二者的变形协调能力存在差别，隔板5与夹套3内壁面之间具有径向间隙，能够减缓二者变形协调上的差异。

为了使导流、换热均匀充分，在所述密闭腔体高度方向上，相邻两个隔板5上的导流孔501，分别开设在所述密闭腔体轴心线的两侧。

所述进口301、出口302分别位于夹套3的下端、上端，多个隔板5设在进口301与出口302之间，且位于进口301上方的第一个隔板5上的导流孔501与进口301分别位于筒体1轴心线的两侧，位于出口302下方的第一个隔板5上的导流孔501与出口302分别位于筒体1轴心线的两侧。夹套3上的进口301、出口302均远离导流孔501设置，便于调温介质在筒体1的周向扩散，确保温度调节效果。

所述筒体1为变径筒体结构，筒体1的上端为大径段，所述大径段通过倒锥形过渡段与筒体1的小径段衔接，塞盖2塞装在所述大径段底部并延伸到所述倒锥形过渡段，夹套3的上端与所述倒锥形过渡段焊接固定，夹套3的底部焊接在筒体1的底部外周。夹套3的上、下两端与筒体焊接，进一步减小夹套3与筒体1二者之间的承压性能及变形协调之间的差异。

本发明在实际使用过程中，加压口101设置在筒体1的底部，将被测试件放入并固定在筒体1内，通过塞盖2及密封圈7将筒体1开口密封，使用外部的试验用介质储槽及液体管路通过加压口101向所述密闭腔体注入试验用介质，直至满溢并关闭加压口101，通过进口301向夹套3内壁面与筒体1外壁面之间的空间内输送高温的加热介质，并打开出口302，从出口302流出的换热后的介质可以经过加热处理后重新输送到进口301，由此实现加热介质的循环，筒体1内温度达到试验要求后停止高温加热介质的输送，并开使用外部的设置的加压泵通过加压口101对所述密闭腔体开始加压，当所述密闭腔体被的压力升到试验压力后，关闭加压口101，进行高温高压的检测试验，试验完成后，通过进口301向夹套3内壁面与筒体1外壁面之间的空间内输送低温的调温介质，并打开出口302，从出口302流出的换热后的介质可以经过制冷处理后重新输送到进口301，由此实现调温介质的循环，从而降低所述密闭腔体内温度，达到温度要求后，排出所述密闭腔体内试验用介质和夹套3内调温介质，降温及卸压后，关闭所有介质出入口，打开塞盖2，取出被测试件，由此实现深海高温高压环境的模拟，并为深海设备研发提供检测平台与技术支撑。模拟高温高压的过程中，可以根据需要对调温介质的输入温度及循环时间进行控制、通过加压泵控制压力，可以实现所述密闭腔体内温度、压力的调节。

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。