1.本发明涉及管道监控技术领域，特别涉及一种用于观察或监控具有一定压力和温度的管道或容器内部的流体情况的高温高压视窗密封结构，用于原油固相沉积测试的图像计量分析中。
背景技术：
2.观察视窗是一种常见的化工行业配件，既可以用来观察视窗内部一些高压流体物性变化，也可以采集观察到的动态变化过程来计量出高压流体的体积变化。针对一些低温低压的视窗，设计困难较小，主要由一块圆柱状的钢化玻璃或者石英玻璃甚至蓝宝石玻璃和一些橡胶密封圈、玻璃压板，采用螺栓将他们固定到需要观察的筒体上就可以达到观察目的，但是对于一些温度达200℃，压力在100mpa以上的高压状态下，特别是对玻璃可视窗大小有一定的设计要求情况下，就需要对玻璃厚度、强度提出更高要求，并保证玻璃在高温高压下使用过程中不被压碎，需要优化设计一款可靠的高温高压玻璃视窗密封结构以满足使用要求。
技术实现要素：
3.本发明针对现有技术中高温高压流道中观察视窗的性能需求，提供一种高温高压玻璃视窗密封结构，实现高温高压下玻璃观察口的玻璃件结构的优化，以提高玻璃件的耐压耐温性能。
4.本发明的目的是这样实现的，一种高温高压玻璃视窗密封结构，包括待观察的承压筒体，所述承压筒体侧壁设有内观察孔，其特征在于，所述内观察孔外孔段设有依次外扩的一级台阶和二级台阶，所述一级台阶和二级台阶之间通过密封组件密封安装有耐压玻璃体，所述耐压玻璃体伸入一级台阶和二级台阶的一端呈圆柱状，另一端凸出二级台阶的外端并呈锥台形，所述耐压玻璃体外端配合压装有压盖，所述压盖对应耐压玻璃体的凸出端中心设有外观察孔，所述压盖的内侧与耐压玻璃体的凸出端对应的部位配合设有锥形凹坑，所述锥形凹坑与耐压玻璃体的凸出端贴紧压靠，所述压盖外周与承压筒体抵靠压固，并通过若干螺栓固定连接。
5.本发明的高温高压玻璃视窗密封结构，将玻璃视窗的玻璃体形状优化设计为圆柱段和圆锥台段结合的形状，圆柱段用于与承压筒体密封配装，圆锥台段与压盖配合压装，使玻璃体牢固压装于承压筒体的观察孔内；同时，锥面凸出的玻璃体端部与压盖的锥形凹坑部位配合压装，锥面接触的周向压装部，可以提高承压接触面积，分解玻璃表面的压应力，同时将玻璃体压装后承压使用时，来自筒内的轴向压应力分解为轴向压应力和径向压应力的双向作用合力，相比于单纯承受轴向压应力的圆柱状玻璃体结构，大大减少了玻璃的径向方向的弯曲应力，玻璃的受力情况明显改善。相同玻璃强度、相同玻璃尺寸的情况下，本发明的玻璃体可以承受更大的来自筒内的轴向压力，从而提高玻璃体的耐压性能，特别适用于筒内压力超过100mpa的高压使用环境，与图像监测设备结合使用，尤其适用于原油固
相沉积测试的图像计量分析中。
6.为便于实现耐压玻璃体密封安装，所述耐压玻璃体内端面与一级台阶底面靠近并预留有间隙，并且耐压玻璃体与一级台阶和二级台阶之间的周向圆柱段设置所述密封组件，所述密封组件包括依次设置于一级台阶和二级台阶之间周向的垫片、若干交替叠置的隔垫、密封圈、隔垫和二级台阶上设置的压垫，所述压垫对应的压盖的周向设有若干沉头锁紧螺孔，所述锁紧螺孔内分别配合旋装有锁紧螺栓，所述锁紧螺栓内端抵靠压固于压垫表面。
7.为便于密封组件的耐压安装，所述压垫对应压盖一端的外周配合设有外台阶肩，外台阶肩的轴向厚度小于承压筒体对应的二级台阶的轴向厚度，压垫另一端配合插装于一级台阶与耐压玻璃体周向。
8.为优化改进玻璃体锥台形端部的形状，所述耐压玻璃体的锥台形端部的锥度角θ为60～90进一步地，所述耐压玻璃体的尺寸比例为：d:d=2.5～3.5:2；其中，d为耐压玻璃体非锥端的直径，d为耐压玻璃体锥端的最小直径。
附图说明
9.图1为本发明的高温高压玻璃视窗密封结构的示意图。
10.图2为图1中a处的局部放大图。
11.图3为耐压玻璃体的示意图。
12.1、承压筒体；2内观察孔；3螺栓；4锁紧螺栓；5压盖；6外观察孔；7耐压玻璃体；701圆柱段；702圆锥台段；8密封组件；801垫片；802隔垫；803密封圈；804压垫；9一级台阶；10二级台阶。
具体实施方式
13.下面结合附图详细说明本发明的高温高压玻璃视窗密封结构。
14.如图1—图3所示，为本发明的高温高压玻璃视窗密封结构，包括待观察的承压筒体1，承压筒体1侧壁设有内观察孔2，内观察孔2外孔段设有依次外扩的一级台阶9和二级台阶10，一级台阶9和二级台阶10之间通过密封组件8密封安装有耐压玻璃体7，该耐压玻璃体7伸入一级台阶9和二级台阶10的一端呈圆柱状也就是圆柱段701，另一端凸出二级台阶10的外端并呈锥台形，也就是圆锥台段702，耐压玻璃体7外端配合压装有压盖5，压盖5对应耐压玻璃体7的凸出端中心设有外观察孔6，该外观察孔用于连接观察或图像监控仪器，压盖5的内侧与耐压玻璃体7的凸出端的圆锥台段702的外周对应的部位配合设有锥形凹坑，该锥形凹坑与耐压玻璃体7的凸出端贴紧压靠，以固定耐压玻璃体，压盖5外周与承压筒体1的抵靠压固，并通过若干螺栓3固定连接形成类似法兰面的压固连接结构。所述耐压玻璃体内端面与一级台阶底面靠近并预留有间隙。
15.为便于耐压玻璃体7密封安装，压耐玻璃体7的内端面与一级台阶9的底面靠近并预留有一定的间隙，以防止耐压玻璃体7被压盖5压装时与一级台阶硬性抵靠而被压碎，并且压耐玻璃体7与一级台阶9和二级台阶10之间的周向圆柱段设置密封组件8，该密封组件
包括依次设置于一级台阶9和二级台阶10之间的圆柱段周向的垫片801、若干交替叠置的隔垫802、密封圈803、隔垫802和二级台阶10上设置的压垫804，压垫804对应的压盖5的周向设有若干沉头锁紧螺孔，锁紧螺孔内分别配合旋装有锁紧螺栓4，锁紧螺栓4内端抵靠压固于压垫804表面；为便于抵靠压垫804，压垫804对应压盖5一端的外周配合设有外台阶肩，外台阶肩的轴向厚度小于承压筒体对应的二级台阶10的轴向厚度，压垫804另一端配合插装于一级台阶9与耐压玻璃体7周向；这样，压垫804在二级台阶10内的轴向方向有一定的位移空间，以便于弹性压紧密封圈803，确保密封性能。
16.本发明的高温高压玻璃视窗密封结构，将玻璃视窗的玻璃体形状优化设计为圆柱段701和圆锥台段702结合的形状，圆柱段701用于与承压筒体1密封配装，圆锥台段702与压盖配合压装，使玻璃体牢固压装于承压筒体的观察孔内；同时，锥面凸出的玻璃体端部与压盖5的锥形凹坑部位配合压装，锥面接触的周向压装部位，可以提高承压接触面积，分解玻璃表面的压应力，同时将耐压玻璃体7压装后承压使用时，将来自筒内的轴向压应力分解为轴向压应力和径向压应力的双向作用合力，相比于单纯承受轴向压应力的圆柱状玻璃体结构，大大减少了玻璃的径向方向的弯曲应力，玻璃体的受力情况明显改善，在相同玻璃强度、轴向和径向尺寸的情况下本发明的玻璃体可以承受更大的来自筒内的轴向压力，从而提高玻璃体的耐压性能，特别适用于筒内压力超过145mpa的高压使用环境。
17.为优化改进玻璃体锥台段702的形状，本实施例中的耐压玻璃体的锥台形端部的锥度角θ优选为60～90，同时，耐压玻璃体的尺寸比例为：d:d=2.5～3.5:2；其中，d为耐压玻璃体非锥端的直径，d为耐压玻璃体锥端的最小直径。
18.为进一步验证本发明的耐压玻璃体结构的耐压性能，以下以d=φ60mm、l=50mm的圆柱体玻璃体（对比例1）和同d和l尺寸的本发明结构的圆柱段和圆锥台段结合的玻璃的耐压受力实验，其中实施例1、实施例2和实施例3的耐压玻璃体中d=φ40mm，圆锥台段的锥度角θ分别为60
°
、90
°
、135
°
，同时，以θ为45
°
的带圆锥台段的耐压玻璃体作为对比例2进行实验对比，实验温度为常温，设定压力下保压4h后卸压并重新加压到设定压力，重复试验4次，观察玻璃是否破损。实验数据如下表：
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70mpa120mpa160mpa实施例160
°
锥度玻璃安装玻璃完好无损玻璃完好无损玻璃完好无损实施例290
°
锥度玻璃安装玻璃完好无损玻璃完好无损玻璃完好无损实施例3135
°
锥度玻璃安装玻璃完好无损玻璃圆柱面有破损145mpa时玻璃直接破裂对比例145
°
锥度玻璃安装玻璃完好无损玻璃完好无损沿密封组件有少量漏液对比例2圆柱状玻璃体玻璃完好无损玻璃圆柱面有破损、裂纹136mpa时玻璃直接破裂
从上述实施例的对应结果可以看出，带圆锥台段的耐压玻璃体的耐压性能在锥度角θ为60和90时，耐压性能良好，玻璃体反复实验仍无破损，而缩小锥度角，高压下的密封性能有所降低，锥度角θ过大玻璃体破裂的风险增高。因此，本发明的耐压玻璃体结构，明显提高了承压筒观察窗内玻璃体的耐压性能。