[发明专利]一种轴向密封的卡箍快开卧式深海模拟舱

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程（尤其是深海）试验技术领域，涉及一种能模拟深海4500m高压环境的试验容器，尤其涉及一种轴向密封的卡箍快开卧式深海模拟舱。

背景技术

用于海洋工程中深潜、资源勘探、水下作业类设备和仪器往往在海下几百米甚至数千米的环境中工作，随着海洋深度的增加，该类设备和仪器需要承受的海水背压也越来越高，一旦发生故障将会带来高昂的施工和维修费用。为了验证该类设备和仪器在深海高压力环境下能否够正常可靠的工作，在投入使用前都要在模拟的海水深度环境中进行大量的承压、密封可靠性等试验验证。

深海模拟舱是用于检验此类设备和仪器耐压性能及密封性能中必不可少的试验设备，可根据需要模拟出不同水深环境，并配套与之对应的管路和电控系统。国内外相关单位研制的深海模拟舱主要采用卧式或立式安装的圆柱式舱体，为方便试验设备和仪器的装入和取出，节省人力和装拆时间，深海模拟舱的进出口多采用快开盖结构，其中卡箍快开盖结构是一种最为广泛的端盖与筒体之间的连接形式。深海模拟舱自身的密封问题是设计和研制模拟舱过程中最为关键的技术，目前卡箍快开盖结构的卧式深海模拟舱大多采用端面密封的形式，即在端盖法兰端面与筒体法兰端面之间设置O型橡胶圈，完全通过高强度卡箍来锁紧两个端面。当应用于水深超过4000m（也就是内部必须要承受超过40MPa压力）的深海模拟舱时，这种端面密封的卡箍快开盖结构的弊端主要表现在：由于卡箍承受顶盖传递的介质压力和密封比压引起的轴向力过大而导致卡箍弯曲变形，上下法兰会在接触面上张开产生一个外大内小的扩口，舱内压力越大卡箍弯曲变形越严重，上下法兰接触面上的扩口也会越大，这会显著降低两个法兰端面之间的O型橡胶圈的密封能力，甚至导致密封失效，即使增加卡箍的刚度和强度也很难满足要求，因此将卡箍快开盖结构应用于卧式的模拟水深超过4000m高压舱的专利或文献在国内外都十分少见。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴向密封的卡箍快开卧式深海模拟舱，在充分发挥卡箍快开盖结构能快速方便地开启和关闭端盖的同时，又能保证深海模拟舱具有很高的密封可靠性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案包括：一种轴向密封的卡箍快开卧式深海模拟舱，主要由前端盖、筒体、后端盖、鞍座、圆形卡箍、卡箍锁紧机构组成，筒体卧式安放在鞍座上，前端盖和后端盖分别连接在筒体的头尾两端。圆筒状的前端盖由移动架支撑，前端盖的一端由球形封头焊接而成，中间外壁上有环形凸起，另一端沿轴向伸出有环形台阶，环形台阶伸入筒体的头端，在环形台阶的周向开有至少两条矩形沟槽，每条矩形沟槽内分别设有与筒体内壁形成轴向密封的O型橡胶圈Ⅰ；在筒体头端的外壁上有环形凸起并与前端盖上的环形凸起位置对应，在筒体的环形凸起与前端盖的环形凸起上安装圆形卡箍，圆形卡箍的顶端安装有卡箍锁紧机构，筒体的尾端设有端部法兰；后端盖为一端设有圆柱形凸台的盲板盖，圆形柱凸台的周向开有矩形沟槽，圆形凸台伸入筒体的尾端，并与筒体的内壁通过矩形沟槽内的O型橡胶圈Ⅱ形成轴向密封，后端盖与筒体的端部法兰通过圆周均匀分布的8～20套由双头螺柱Ⅰ、垫圈Ⅰ和螺母Ⅰ构成的组件连接紧固。

所述的一种轴向密封的卡箍快开卧式深海模拟舱中，移动架的高度可以通过调高螺杆进行调节，移动架轴向移动由导轨导向，前端盖的中心线与筒体的中心线重合。

所述的一种轴向密封的卡箍快开卧式深海模拟舱中，在前端盖环形凸起与筒体环形凸起的对应位置沿圆周均匀安装2～4套由双头螺柱Ⅱ、垫片Ⅱ和螺母Ⅱ组成的预紧组件，预紧组件克服O型橡胶圈Ⅰ的预紧力，便于前端盖与筒体的头端贴合。

所述的一种轴向密封的卡箍快开卧式深海模拟舱中，在前端盖环形凸起位置沿圆周均匀分布2～4个起盖螺孔，起盖螺孔内安装起盖螺钉，通过拧紧起盖螺钉克服O型橡胶圈Ⅰ的预紧力，便于前端盖与筒体的头端分离。

所述的一种轴向密封的卡箍快开卧式深海模拟舱中，圆形卡箍由三瓣弧形卡块组成，上面两瓣卡块与下面一瓣卡块分别通过销轴铰接，圆形卡箍的内壁上有凹槽，凹槽的横截面为梯形，筒体的环形凸起与前端盖的环形凸起位于圆形卡箍内壁的凹槽内。

所述的一种轴向密封的卡箍快开卧式深海模拟舱中，卡箍锁紧机构控制圆形卡箍张开时，圆形卡箍由固定在鞍座上的支撑板限位和支撑。