专利名称：多层复合的耐压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及耐压容器，详细讲大致分三个领域:一是耐内压结构装置，二是耐外压结构装置，三是(液、气)态炮。
背景技术：
我们知道，耐压容器是指能够承载一定压力的设备，其广泛应用于石油化学工业、能源工业、科研和军工等各行业。现有的耐压容器由耐压材料制成，其承受的最大压力主要由材料和结构决定。当耐压容器内部和外部的压力差△ P大于允许值时，就会出现失效、损坏的现象。按照现有的技术，制造大型耐内高压空间和(液、气)态炮的压力容器，使用的材料要求高，制造成本高。一些更大型的耐内高压空间的压力容器更是无法制造。按照现有的技术制造水下等耐外高压的大型常压或稍高压空间所使用的材料要求高，制造成本高。耐更高外压的水下等大型常压空间或稍高压空间无法制造。
发明内容
本发明的目的是解决上述几方面现有技术的不足，提供几种对原料要求较低、制造成本较低，还可用于大型、超大型高压空间的耐内压的压力容器和大型超大型、常压或稍高压耐外压的压力容器和(液、气)态炮设计的多层复合的耐压结构装置。本发明解决 上述现有技术不足所采用的技术方案是:
一种多层复合的耐内压和耐外压装置和液态炮、气态炮装置，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备(或不设)，其特征在于耐压容器包括至少两个耐压固体容器，耐压固体容器之间相互套设，相邻两个耐压固体容器之间设有流体层，压力支撑流体设在流体层内、起压力支撑作用，流体层内设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置(或不设)，流体压力调节装置设置在耐压固体容器内部或外部，和/或其它合适位置，每层耐压固体容器壁上可设有串层口，每个流体压力调节装置经串层管与一个(或几个)串层口相连，用于控制该流体层内的流体压力，流体压力调节装置与控制设备相连。串层管是指一端连接在串层口上，另一端连接在流体压力调节装置上，主要用于流体层与流体压力调节装置相连的管路。上述耐压装置可分三种类型:一种为多层复合的耐外压装置，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备，其特征在于耐压容器包括至少两个耐压固体容器或类固体容器，耐压固体容器之间相互套设，相邻两个耐压固体容器之间设有流体层，压力支撑流体设在流体层内、起压力支撑作用，流体压力受流体压力调节装置和控制设备控制；流体层内可设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置(或不设)，流体压力调节装置可设置在耐压固体容器内部和/或其它合适的位置，每层耐压固体容器壁上可设有一个(或几个)串层口，每个流体压力调节装置经串层管与一个(或几个)串层口相连，流体压力调节装置可与控制设备相连。本发明中所述的每层耐压固体容器之间的流体层内和串层管里设有压力可受控的流体支撑(压力支撑流体介质可与工作流体介质一样或不一样)；所述的耐压容器上可设有各种类型的串层结构；至少一个或一种，可以多个和多种，穿过所有耐压固体容器的容器壁，连通耐压容器最内部与最外部的串层管路，这种特殊串层管路称为通层管路。流体层内和串层内设有一个或几个耐压结构装置，也可不设。一种为多层复合的耐内压装置，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备，其特征在于耐压容器包括至少两个耐压固体容器或类固体容器，耐压固体容器之间相互套设，相邻两个耐压固体容器之间设有流体层，
压力支撑流体设在流体层内、起压力支撑作用，流体压力受流体压力调节装置和控制设备控制；流体层内可设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置(或不设)，流体压力调节装置可设置在耐压固体容器外部和/或其它合适的位置，每层耐压固体容器壁上可设有一个(或几个)串层口，最内层可设可不设，每个流体压力调节装置经串层管与一个(或几个)串层口相连，流体压力调节装置可与控制设备相连，其特征在于所述的每层耐压固体容器之间的流体层内和串层管里设有压力可受控的流体支撑(压力支撑流体可与工作流体介质一样或不一样)；所述的耐压容器上可设有各种类型的串层结构；至少一个或一种，可以多个和多种，穿过所有耐压固体容器的容器壁，连通耐压容器最内部与最外部的串层管路，这种特殊串层管路称为通层管路。流体层内和串层内设有一个或几个耐压结构装置，也可不设。一种为多层复合的液态炮或气态炮，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备，其特征在于耐压容器包括至少两个耐压固体容器，耐压固体容器之间相互套设，相邻两个耐压固体容器之间设有流体层，压力支撑流体设在流体层内、起压力支撑作用，流体压力受流体压力调节装置和控制设备控制；流体层内可设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置(或不设)，流体压力调节装置可设置在耐压固体容器外部，每层耐压固体容器壁上可设有一个(或几个)串层口，(最内层可设可不设串层口)，每个流体压力调节装置经串层管与一个(或几个)串层口相连，流体压力调节装置可与控制设备相连，所述的每层耐压固体容器之间的流体层内和增降压串层管里设有压力可受控的流体支撑(压力支撑流体可与工作流体介质一样或不一样)；所述的耐压容器上可设有各种类型的串层结构；至少一个或一种，可以多个`和多种，穿过所有耐压固体容器的容器壁，连通耐压容器最内部与最外部的串层管路，这种特殊串层管路称为通层管路。流体层内和串层内设有一个或几个耐压结构装置，也可不设。本发明中所述的多层复合的耐压装置分为两种，耐内压装置高压稳恒时，容器内外无物质交换(可以有能量交换)，称之为静态平衡式高压容器。或称之为闭式间歇式容器。若工作过程中，工作流体和/或压力支撑流体一边流进高压容器装置，一边流出高压容器装置，即有内外物质交换，包括一层或多层的物质交换，这样的高压装置称为动态平衡式高压装置，或称为开式连续式高压容器装置，对于耐外压结构装置，也可以有动态平衡式结构
>J-U ρ α装直。本发明中所述的多层复合的耐压装置的增降压方式:可以用泵等机械式增降压方式、物理的(激光冷热式等)增降压方式、化学的(及各种化学反应)增降压方式和各种组合的增降压方式等。本发明中所述的串层是指连接任意两个或两个以上耐压固体容器的某种耐压结构装置，可分为开式和密闭容器式两种；还可在任意固体层上设置耐压装置，也可分为开式和密闭容器式两种；开式是指带有流体进出开孔，可用控制设备控制流体的通断和增降压速度，密闭容器式指封闭的耐压结构装置，容器里压力恒定或可控制。一种流体可控压力支撑的多层复合耐压结构装置:亦即在一个密闭(或半开半闭)容器的内部或外部装设一个或一个以上的密闭(或半开半闭)容器，带有各种类型串层(至少一个或一种，也可以多个或多种)，各层容器间可有固定装置(或不设)，其间充满压力支撑流体，压力支撑流体可与工作流体一样或不一样，流体压力可以受控制；由于设计理念不同，已有的类似结构装置排除在此权利要求之外；此原理也可以有武器、医学等其它方面的重要应用。上述的多层复合的耐压装置，工作过程中，当达到高压稳恒时，容器内外无物质交换(可以有能量交换)，称之为静态高压容器。或称之为闭式间歇式容器。若工作过程中，工作流体和压力支撑流体一边流进高压容器装置，一边流出高压容器装置，即有内外物质交换，包括一层或多层的物质交换，这样的高压装置称为动态平衡式高压装置，或称为开式连续式高压容器装置。本发明中所述的每层耐压固体容器壁上和通层上可设有密封门。密封门用于物品或人员的进出。此种结构可用于设计为潜水装置。本发明中所述的耐压容器上设有穿过所有耐压固体容器的容器壁，连通耐压容器最内部与最外部的通层管路，通层管路和每个耐压固体容器的容器壁上设有控制阀或控制膜片。此种结构可用于设计液态炮或气态炮。本发明中所述的耐压容器上设有穿过所有耐压固体容器的容器壁，连通耐压容器内部与外部的通层管路，通层管路上设有控制阀。工作流体层上可设有流体进排出管道，流体进排出管道上设有调压装置。调压装置通常采用控制阀。工作时，工作流体可以流动，一层或多层的压力支撑流体也可以流动，称为动态平衡式耐压结构装置。此种结构适用于各种耐内压的结构装置。
本发明中所述的耐压容器上设有串层。串层管路上可设有与耐压容器连通的控制阀和\或控制膜片。所述的串层是指连接任意两个或两个以上耐压固体容器的某种耐压结构装置，可分为开式和密闭容器式两种。还可在任意固体层上设置耐压装置，也可分为开式和密闭容器式两种。开式是指带有流体进出开孔，可用控制设备控制流体的通断和增降压速度，密闭容器式是指封闭的耐压结构装置(容器里面压力恒定或可控制)。本发明中所述的控制膜片是指可以承受一定压力的膜片，膜片两侧的单向或双向压差超出膜片承受范围时，膜片破裂。所述的控制阀为电磁阀等可控的耐压阀。本发明中所述的单层耐压固体容器可以为无流体压力支撑的任何固体复合结构的耐压固体容器和类固体容器。在上述的多层复合的耐内压和耐外压装置和液态炮、气态炮装置，一般每层耐压固体容器的容器壁上设有串层口(可以设通层)，串层口经串层管与耐压容器外部的流体压力调节装置相连。各流体压力调节装置与各串层管连接，各串层管上设有控制阀，用于控制该串层管的开启和闭合，和控制压力支撑流体和工作流体的增降压速度。串层开口和其它开口可以以任何合适的方式设置。本发明中流体压力调节装置可以是各类的泵等增降压装置。耐压固体容器的材料、结构，串层管的材料、结构，固定方式，流体压力调节装置、控制阀等控制方式，流体介质等可以任何合适的方式根据需要加以选择。增降压方式:可以用泵等机械式增降压方式、物理的(激光、冷热式等)增降压方式、化学的(及各种化学反应)增降压方式和各种组合的增降压方式等。本发明采用的为刘慧祥个人提出的刘慧祥原理，即《ΛΡ控制原理》，内容如下: 原理性失效准则:[密闭(或半开半闭)]容器的失效准则:
在任何时刻，由任何材料制成的[密闭(或半开半闭)]容器的内外流体介质的瞬时压力差△Pa—要小于此[密闭(或半开半闭)]容器的设计许用内外流体压力差[ΛΡ]允，此分三种情况:在工作过程中
(1)，对于耐内部压力容器(容器内部流体绝对压力高于外部绝对压力)，其设计许用内外流体压差有[ΛΡ]# 允,当瞬时内部流体压力与外部流体压力之差[ΛΡ] @外瞬大于[ΛΡ]#该层容器有失效的可能，不被允许。(2)，对于耐外部压力容器(容器外部流体绝对压力高于内部绝对压力)，其设计许用内外流体压差有[ΛΡ] fi外允,当瞬时外部流体压力与内部流体压力之差[ΛΡ] @外瞬大于[ΔP] 该层容器有失效的可能，不被允许。(3),对于材料结构一定的容器,其[ΔΡ] 与[Δ P] —般是不同的，因此对于工作过程中不同时段里有时需耐内压，有时需耐外压，可选取[ΛΡ]_Α与[ΛΡ]自#的较小值作为此容器设计许用内外流体压差[λρ]α。在对于耐内压容器，若某时间内出现该层容器外部流体压力大于内部流体压力，这要求此内外压力差不得大于该层容器的[ΛΡ]^^。在对于耐外压容器，若某 时间内出现该层容器内部流体压力大于外部流体压力，这要求此内外压力差不得大于该层容器的注:对于材料结构一定，安全系数取定的容器来说，其[Λ P]耐内允与[Λ P]耐外允为压力数值，是其内外流体的允许压差值。每层的[Λ P] #在工作过程中也可以有变化。串层概念:连接任意两个或两个以上固体层间的某种耐压结构称为串层，可分为开式和密闭容器式两种；还可在任意固体层上设置耐压装置，也可分为开式和密闭容器式两种；开式是指带有流体进出开孔，可用控制设备控制流体的通断和增降压速度，密闭容器式指封闭的耐压结构装置，容器里压力恒定或可控制。串层开口和其它开口可以以任何合适的方式设置。本发明包括范围为两层及两层以上，带各类串层结构的，层间可控流体压力支撑的，静态及动态耐内外高压装置。此装置的单层材料、结构，串层材料、结构及固定方式，控制方式，密封方式，流体介质等可以以任何合适的方式根据具体需要加以选择。基本的技术特征:1、多层复合(两层及两层以上)，耐压固体容器或类固体容器。2、(层间可控流体压力支撑)，3、带各类串层结构(至少一个和一种，可以有多个和多种)。本发明通过流体压力调节装置可以控制各流体层内的流体压力，使每层容器壁两侧的压力差不超出设计允许值即可，因此对一般空间的压力容器各层容器壁无需使用高性能的材料制造，仅串层承受的压差较大，串层使用高性能材料制造即可，大大地节约了制造成本。这种结构装置还可以制成大型、超大型的耐内高压的高压空间，也可以制成大型、超大型的耐外高压的常压或高压空间。本发明适用于石油化学工业、能源工业、科研和军工等各行业。
图1是本发明的一种结构示意图。图2是本发明的又一种结构示意图。图3是本发明的又一种结构示意图。
具体实施例方式一种多层复合的耐内压和耐外压装置和液态炮、气态炮装置，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备，其特征在于耐压容器包括至少两个耐压固体容器或类固体容器，耐压固体容器之间相互套设，相邻两个耐压固体容器之间设有流体层，流体层内设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置(或不设)，流体压力调节装置设置在耐压固体容器内部或外部和/或其它合适的位置，每层耐压固体容器壁上可设有串层口，每个流体压力调节装置经串层管与一个或几个串层口相连，用于控制该流体层内的流体压力，流体压力调节装置与控制设备相连。开式串层管是指一端连接在串层口上，另一端连接在流体压力调节装置上，主要用于流体层与流体压力调节装置相连的管路。实施例1
下述结构装置可用于潜水器的设计:
如图1所示的多层复合的耐外压装置，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备6，耐压容器包括三个耐压固体容器或类固体容器1、2、3，耐压固体容器1、2、3之间相互套设，从图1中可以看出，耐压固体容器I套设在耐压固体容器2内，耐压固体容器2套设在耐压固体容器3内。相邻两个耐压固体容器之间设有流体层4，压力支撑流体设在流体层内、起压力支撑作用，流体压力受流体压力调节装置和控制设备控制。流体层4内设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置5，固定方式可以是任何结构的支撑、连接装置，用于固定相邻两个耐压固体容器的相对位置，也可以不设。流体压力调节装置7设置在耐压容器内部。流体压力调节装置设置在耐压容器内部制成的耐压装置为耐外压装置。每个流体压力调节装置7经串层管8与一个(或几个)串层口相连，用于控制该流体层内的流体压力；流体压力调节装置可与控制设备6电气相连，用于控制流体压力调节装置的工作状态。开式串层管上设有控制阀，控制阀与控制设备相连，流体压力调节装置不工作时，控制阀关闭，使流体压力调节装置与流体层间不连通。增降压串层管是指连通连接在串层口上，用于某一流体层与流体压力调节装置相连的管路。本发明中在耐压容器内部、外部串层管和每层流体层内分别设有压力传感器，压力传感器与控制设备电气连接，用于实时监测耐压容器内部、外部和每层流体层内的流体压力。本实施例中每层耐压固体容器壁和通层上可设有密封门。密封门用于物品或人员的进出。上述的多层复合的耐外压装置，所述的每层耐压固体容器之间的流体层内设有压力可受控的流体支撑(压力支撑流体可与工作流体介质一样或不一样)。所述的耐压容器上可设有各种类型的串层结构；至少 一个或一种，可以多个和多种；穿过所有耐压固体容器的容器壁，连通耐压容器最内部与最外部的串层管路，这种特殊串层管路称为通层管路。流体层内和串层内设有一个或几个耐压结构装置，也可不设。其工作过程:设Ptl为耐压容器内部的绝对压力，P1^ P2为从内到外流体层的绝对压力，P#为耐压容器最外部的绝对压力；由外到内三层耐压固体容器的容器壁的耐压值[ΔΡ]3允、[ΑΡ]2允、[ΑΡ]1允。开始时耐压装直位于水面，有P(|=P !=P2=P 7Jc =Ρ大气，全为外界大气压力。关闭各层门，开始下潜。外压P#随下潜深度逐渐增加，当外压ρ#-ρ2=[λρ]3Α时，通过串层管二向二三层间加压，控制加压速度，使之满足在任何瞬时Pt-P2 < [ΔΡ]3Λ, P2-P1
<[ΛΡ]2允。当P2压力增加使P2-P1=Lλρ]2允时通过串层管一向一二层间加压，控制加压速度，使之满足在任何瞬时P1-Ptl < [八？]^，直至？1-匕=[八？]1_整个容器允许下潜的最大外压Ρμ=[λρ]ιΑ + [λρ]2Α + [λρ]3Α。上浮时，先通过串层二泄压，达到P2=Pp通过串层I泄压，直至全部浮出水面，内外各层压力大致相等，都为大气压力。以上控制各流体层间的增压、降压的顺序可以任意，即可从任意层开始，也可几层同时开始，但始终要保证控制在整个过程中，控制增降压速度使在任何瞬时，某层容器壁内外流体压差要小于该层的，若在某时间内某层容器壁处于内部流体压力大于外部流体压力，即处于耐内压状态，要求控制其内外流体压差[ΛΡ] 不得大于该层容器壁的并综合控制各层的增降压速度，使其恢复为耐外压。本发明的基本技术特征:1、多层复合(两层及两层以上)，2、(层间可控流体压力支撑)，3、带各类串层结构(至少一个和一种，可以有多个和多种)。实施例2
如图2所示的多层复合的动态平衡式的耐内压装置，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备，耐压容器包括三个耐压固体容器1、2、3，耐压固体容器1、2、3之间相互套设，相邻两个耐压固体容器之间设有流体层4，压力支撑流体设在流体层内、起压力支撑作用，流体压力受流体压力调节装置和控制设备控制；流体层4内设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置5，流体压力调节装置7设置在耐压容器外部，每层流体层的内侧耐压固体容器壁上设有串层口，每个流体压力调节装置7经串层管8与一个或几个串层口相连，用于控制该流体层内的流体压力；流体压力调节装置与控制设备电气相连，用于控制流体压力调节装置的工作状态。本实施例中所述的耐压容器上设有穿过所有耐压固体容器的容器壁、连通耐压容器内部与外部的通层管路10，通层管路上设有控制阀，每层流体层上设有流体排出管道11，流体排出管道11上设有调压装置。流体排出管道连通该层流体层与耐压容器外部，用于将该层流体层内的流体外泄。调压装置通常采用控制阀。工作时，一层或多层流体可以流动，称为动态平衡式耐压结构装置。若高压稳恒时，各流体层和最内层无物质交换，称为静态平衡式高压容器。本实施例的工作过程:设P0为耐压容器外侧的绝对压力,PpP2为从外到内各流体层的绝对压力，P3为耐压容器最内部的绝对压力；由外到内三层耐压固体容器的容器壁的耐压值[八P] 3允、[A P] 2允、[Δ P] I允。开始增压时，Pci=Pi=Ps=Ps即等于大气压力。关闭各层门，根据需要抽掉流体层内的空气或不用抽，第三层开始加压(若空气不抽，流体为空气及加入流体的混合物)，加至Ρ3-Ρ2=[ΛΡ]3Α时，第二层开始加压，P2逐渐增大，且保持最内层继续加压，保持在任何瞬时P3-P2 < [ Λ P] ，当P2-P1=L Λ P] 时，第一层开始加压，最内层和第二层继续加压，仍需控制加压速度，使保持在任何瞬时P3-P2 < [ΔΡ]3Λ, P2-P1 < [ΔΡ]2允。逐渐升压至P 3-P2= [λ P] 3允，P2-P1= [ Λ P] 2允，P1-PcK Λ P] i允时，停止加压，关闭阀门维持高压，此时有内部高压为绝对压*Ρ3=[ΛΡ]1Α+ [δρ]2Λ+ [δρ]3Λ+ P00降压过程与上述增压过程大致相反即可。以上控制各流体层间的增压、降压的顺序可以任意，即可从任意层开始，也可几层同时开始，但始终要保证在任何瞬时某层容器壁内外流体压差要小于该层的[ΛΡ]Β Α，即[AP]W< [ΛP] 。若某时间内出现某层容器壁为耐外压力则要保证此内外压差要小于该层的[ΛΡ] 并综合控制各层的增降压速度，使其恢复为耐内压。本发明的基本技术特征:1、多层复合(两层及两层以上)，2、(层间可控流体压力支撑)，3、带各类串层结构(至少一个和一种，可以有多个和多种)。实施例3
如图3所示的多层复合的液态炮、气态炮，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备，耐压容器包括三个耐压固体容器1、2、3，耐压固体容器1、2、3之间相互套设，相邻两个耐压固体容器之间设有流体层4，压力支撑流体设在流体层内、起压力支撑作用，流体压力受流体压力调节装置和控制设备控制；流体层4内设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置5。从图中可以看出，流体压力调节装置7设置在耐压容器外部。每层流体层的内侧耐压固体容器壁上设有串层口，每个流体压力调节装置7经串层管8与一个或几个串层口相连，用于控制该流体层内的流体压力；流体压力调节装置与控制设备电气相连，用于控制流体压力调节装置的工作状态。本实施例中所述的耐压容器上设有穿过所有耐压固体容器的容器壁、连通耐压容器内部与外部的通层管路，通层管路和每个耐压固体容器的容器壁上设有控制阀或控制膜片。最外层耐压固体容器的容器壁上可以不设控制阀或控制膜片。此为三层复合，带有一个泄放通层，该通层能耐工作过程最大流体压差，其它结构类似前例。其工作原理为:
取各层许用的[ΛΡ]#*各层耐内压的允 许设计值。工作过程:增压过程如前例耐内高压三层复合的耐压装置增压过程相同。增压过程结束以后，有P3=PQ+[AP]lit + [AP]2Α + [ΛΡ]3Α。当通层控制阀(或控制膜片)打开(或破裂)等，最内层液气等流通从泄放通层喷出，压力下降。当下降至最内层由耐内压变为耐外压时，此时ρ2-ρ3=[λρ]3_α，最内层门打开(或控制膜片破裂)等，第二层间液气流体通过最内层从泄放通层泄露出来，当P1-P2= [ ΔΡ]2Β^Λ 时，第一层门打开(或控制膜片破裂)等，第一层间液气流体通过二层、最内层，通层泄放出来，直到PpP2、Ρ3约等于匕。本实施例可作为多级炮的前置炮，可用于动态超闻压装置等。本发明的基本技术特征:1、多层复合(两层及两层以上)，2、(层间可控流体压力支撑)，3、带各类串层结构(至少一个和一种，可以有多个和多种)。此应用案例中高压稳恒时，容器内外无物质交换(可以有能量交换)，称之为静态高压容器。或称之为闭式间歇式容器。若工作过程中，流体一边流进高压容器装置，一边流出高压容器装置，即有内外物质交换，包括一层或多层的物质交换，这样的高压装置称为动态平衡式高压装置，或称为开式连续式高压容器装置。耐内压的动态平衡式装置其中要满足:在任何瞬时，某层内外流体介质的压力差要小于该层的某层大部分工作时间内要耐内压，若出现暂时耐外压，要保证内外流体压差要小于该层的[ΛΡ]
，并通过调整增降压速度，使其耐内压。耐内外压的动态平衡式装置其中要满足:在任何瞬时，某层内外流体介质的压力差[ΛΡ] 要小于该层的[ΛΡ]_α。某层大部分工作时间内要耐外压，若出现暂时耐内压，要保证内外流体压差要小于该层的[ΛΡ] ，并通过调整增降压速度，使其耐内压。本发明中所述的耐压容器上设有串层。串层管路上可设有与耐压容器连通的控制阀或控制膜片。所述的串层是指连接任意两个或两个以上耐压固体容器的某种耐压结构装置。本发明中所述的控制膜片是指可以承受一定压力的膜片，膜片两侧的单向或双向压差超出膜片承受范围时，膜片破裂。所述的控制阀为电磁阀等可控的耐压阀。本发明中所述的单层耐压固体容器可以为无流体压力支撑的任何固体复合结构的耐压固体容器和类固体容器。进一步改进，本发明中所述的任意两个流体层间设有串层管，串层管上设有控制阀。控制阀开启时，两个流体层连通；控制阀关闭时，两个流体层相互独立。本发明中流体压力调节装置可以是各类的泵等增降压装置。耐压固体容器的材料、结构，串层管的材料、结构、固定方式，流体压力调节装置、控制阀等控制方式，流体介质等可以任何合适的方式根据需要加以选择。增降压方式:可以用泵等机械式增降压方式、物理的(冷热式等)增降压方式、化学的(及各种化学反应)增降压方式和各种组合的增降压方式等。本发明采用的为刘慧祥个人提出的《ΛΡ控制原理》，即为下述内容:
原理性失效准则:[密闭(或半开半闭)]容器的失效准则:
在任何时刻，由任何材料制成的[密闭(或半开半闭)]容器的内外流体介质的瞬时压力差△Pa—要小于此[密闭(或半开半闭)]容器的设计许用内外流体压力差[ΛΡ]允，此分三种情况:在工作过程中
(1)，对于耐内部压力容器(容器内部流体绝对压力高于外部绝对压力)，其设计许用内外流体压差有[ΛΡ]# 允,当瞬时内部`流体压力与外部流体压力之差[ΛΡ] @外瞬大于[ΛΡ]#该层容器有失效的可能，不被允许。(2)，对于耐外部压力容器(容器外部流体绝对压力高于内部绝对压力)，其设计许用内外流体压差有[ΛΡ] fi外允,当瞬时外部流体压力与内部流体压力之差[ΛΡ] @外瞬大于[ΔP] 该层容器有失效的可能，不被允许。(3),对于材料结构一定的容器,其[ΔΡ] 与[Δ P] —般是不同的，因此对于工作过程中不同时段里有时需耐内压，有时需耐外压，可选取[ΛΡ]_Α与[ΛΡ]自#的较小值作为此容器设计许用内外流体压差[λρ]α。在对于耐内压容器，若某时间内出现该层容器外部流体压力大于内部流体压力，这要求此内外压力差不得大于该层容器的[ΛΡ]^^。在对于耐外压容器，若某时间内出现该层容器内部流体压力大于外部流体压力，这要求此内外压力差不得大于该层容器的注:对于材料结构一定，安全系数取定的容器来说，其[ΛΡ] #_与[ΛΡ] Β Μ为压力数值，是其内外流体的允许压差值。每层的[Λ P] #在工作过程中也可以有变化。串层概念:连接任意两个或两个以上固体层间的某种耐压结构称为串层，可分为开式和密闭容器式两种；还可在任意固体层上设置耐压装置，也可分为开式和密闭容器式两种；开式是指带有流体进出开孔，可用控制设备控制流体的通断和增降压速度，密闭容器式指封闭的耐压结构装置，容器里压力恒定或可控制。串层开口和其它开口可以以任何合适的方式设置。本发明包括范围为两层及两层以上，带各类串层结构的，层间可控流体压力支撑的，静态及动态耐内外高压装置。此装置的单层材料、结构，串层材料、结构及固定方式，控制方式，密封方式，流体介质等可以以任何合适的方式根据具体需要加以选择。基本的技术特征:1、多层复合(两层及两层以上)，耐压固体容器或类固体容器。2、(层间可控流体压力支撑)，·3、带各类串层结构(至少一个和一种，可以有多个和多种)。
权利要求
1.一种流体可控压力支撑的多层复合耐压结构装置亦即在一个密闭或半开半闭容器的内部或外部装设一个或一个以上的密闭或半开半闭容器，带有各种类型串层，串层至少一个或一种，也可以多个或多种；各层容器间可有固定装置或不设，其间充满压力支撑流体，压力支撑流体介质可与工作流体介质一样或不一样，流体压力可以受控制。
2.一种多层复合的耐外压装置，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备，其特征在于耐压容器包括至少两个耐压固体容器或类固体容器，耐压固体容器之间相互套设，相邻两个耐压固体容器之间设有流体层， 压力支撑流体设在流体层内、起压力支撑作用，流体压力受流体压力调节装置和控制设备控制；流体层内可设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置或不设，流体压力调节装置可设置在耐压固体容器内部和/或其它合适的位置，每层耐压固体容器壁上可设有一个或几个串层口，每个流体压力调节装置经串层管与一个或几个串层口相连，流体压力调节装置可与控制设备相连。
3.根据权利要求2所述的多层复合的耐外压装置，其特征在于所述的每层耐压固体容器之间的流体层内和串层管里设有压力可受控的流体支撑，压力支撑流体可与工作流体介质一样或不一样；所述的耐压容器上可设有各种类型的串层结构，至少一个或一种，可以多个和多种；穿过所有耐压固体容器的容器壁，连通耐压容器最内部与最外部的串层管路，这种特殊串层管路称为通层管路；流体层内和串层内设有一个或几个耐压结构装置，也可不设。
4.一种多层复合的耐内压装置，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备，其特征在于耐压容器包括至少两个耐压固体容器或类固体容器，耐压固体容器之间相互套设，相邻两个耐压固体容器之间设有流体层，压力支撑流体设在流体层内、起压力支撑作用，流体压力受流体压力调节装置和控制设备控制；流体层内可设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置或不设，流体压力调节装置可设置在耐压固体容器外部和/或其它合适的位置，每层耐压固体容器壁上可设有一个或几个串层口，最内层可设可不设，每个流体压力调节装置经串层管与一个或几个串层口相连，流体压力调节装置可与控制设备相连，其特征在于所述的每层耐压固体容器之间的流体层内和串层管里设有压力可受控的流体支撑，压力支撑流体介质可与工作流体介质一样或不一样；所述的耐压容器上可设有各种类型的串层结构，至少一个或一种，可以多个和多种；穿过所有耐压固体容器的容器壁，连通耐压容器最内部与最外部的串层管路，这种特殊串层管路称为通层管路；流体层内和串层内设有一个或几个耐压结构装置，也可不设。
5.一种多层复合的液态炮或气态炮，包括耐压容器、压力支撑流体、流体压力调节装置和控制设备，其特征在于耐压容器包括至少两个耐压固体容器，耐压固体容器之间相互套设，相邻两个耐压固体容器之间设有流体层，压力支撑流体设在流体层内、起压力支撑作用，流体压力受流体压力调节装置和控制设备控制；流体层内可设有固定连接相邻两个耐压固体容器的固定装置或不设，流体压力调节装置可设置在耐压固体容器外部，和/或其它合适位置，每层耐压固体容器壁上可设有一个或几个串层口，最内层可设可不设串层口，每个流体压力调节装置经串层管与一个或几个串层口相连，流体压力调节装置可与控制设备相连，所述的每层耐压固体容器之间的流体层内和串层管里设有压力可受控的流体支撑，压力支撑流体介质可与工作流体介质一样或不一样；所述的耐压容器上可设有各种类型的串层结构，至少一个或一种，可以多个和多种；穿过所有耐压固体容器的容器壁，连通耐压容器最内部与最外部的串层管路，这种特殊串层管路称为通层管路；流体层内和串层内设有一个或几个耐压结构装置，也可不设。
6.根据权利要求4所述的多层复合的耐内压装置，其特征在于有两种装置，耐内压装置高压稳恒时，容器内外无物质交换，可以有能量交换，称之为静态平衡式高压容器，或称之为闭式间歇式容器；若工作过程中，工作流体和/或压力支撑流体一边流进高压容器装置，一边流出高压容器装置，即有内外物质交换，包括一层或多层的物质交换，这样的高压装置称为动态平衡式高压装置，或称为开式连续式高压容器装置；对于耐外压结构装置，也可以有动态平衡式结构装置。
7.如权利要求I或2或3或4或5或6所述的多层复合的耐内压和耐外压装置和液态炮、气态炮装置，其特征在于所述的增降压方式可以用泵等机械式增降压方式、冷热式等物理增降压方式、各种化学反应等化学的增降压方式和各种组合的增降压方式等；可控制设备控制流体的通断和增降压速度。
8.如权利要求I或2或3或4或5或6所述的多层复合的耐内压和耐外压装置和液态炮、气态炮装置，所述的串层是指连接任意两个或两个以上耐压固体容器的某种耐压结构装置，可分为开式和密闭容器式两种；还可在任意固体层上设置耐压装置，也可分为开式和密闭容器式两种；开式是指带有流体进出开孔，可用控制设备控制流体的通断和增降压速度，密闭容器式指封闭的耐压结构装置，容器里压力恒定或可控制；串层开口和其它开口可以以任何合适的方式设置。
9.由于设计理念不同，已有的类似结构装置排除在此权利要求之外；此原理也可以有武器、医学等其它方面的重要应用。
全文摘要
一种多层复合的耐压装置，涉及耐压容器，本发明提供一种流体可控压力支撑的多层复合耐压结构装置亦即在一个密闭或半开半闭容器的内部或外部装设一个或一个以上的密闭或半开半闭容器，带有各种类型串层，串层至少一个或一种，也可以多个或多种；各层容器间可有固定装置或不设，其间充满压力支撑流体，压力支撑流体介质可与工作流体介质一样或不一样，流体压力可以受控制。对一般空间的压力容器各层容器壁无需使用高性能的材料制造，仅串层承受的压差较大，串层使用高性能材料制造即可，大大地节约了制造成本。
文档编号F16J12/00GK103256385SQ201310216609
公开日2013年8月21日 申请日期2013年6月4日 优先权日2013年6月4日
发明者刘慧祥 申请人:刘慧祥