[發明專利]一種雙層筒式深海低溫環境模擬裝置

有效

• 申請號: 202010092014.6
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111257130B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 蔣磊;林覺智;楊槐;何曉
• 申請（專利權）人: 中國科學院深海科學與工程研究所
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明提供的雙層筒式深海低溫環境模擬裝置，包括筒體，所述筒體包括外套筒、內套筒、上法蘭及下法蘭，所述內套筒的外表面設有多條螺旋上升的螺紋，所述內套筒的螺紋牙頂表面與所述外套筒表面貼合以形成密封的冷卻通道，所述上法蘭上設有冷卻水進口，所述下法蘭上設有冷卻水出口，所述冷卻水進口及冷卻水出口分別與所述冷卻通道兩端連接，所述冷卻水進口、所述冷卻水出口、所述冷卻通道及外部冷卻系統形成冷卻循環回路，本發明提供的雙層筒式深海低溫環境模擬裝置將傳統的單層一體式筒體結構拆分成兩層，一層內套筒和一層外套筒，并將內套筒外表面的螺紋作為冷卻通道，減小了冷源與筒內之間的間隔，提高了冷卻速率和效果，確保筒內能夠有效維持低溫環境。

技術領域

本發明涉及深海低溫環境模擬裝置，特別涉及一種雙層筒式深海低溫環境模擬裝置。

背景技術

6000米以下的深海被稱為海斗深淵(Hadal?trench)，是一個具有超高壓力(最深處約110MPa)、低溫(2℃-4℃)、無光及兼具獨特海洋生態的極端條件深海區域。深海探測及運載裝備在深海/深淵作業時，都要承受超高的海水靜壓和低溫的考驗。所以這些海洋裝備在進入深海作業前，就需要經過專門的深海壓力模擬裝置進行結構耐壓強度、疲勞強度等系列可靠性壓力測試。目前我國傳統的深海壓力模擬裝置已能夠滿足模擬深淵110MPa甚至更高壓力需求，但是由于傳統結構技術限制，我國在大容積大壓力深海模擬裝置(壓力≥100MPa，內徑≥1000mm)領域還尚未實現低溫控制，這樣就大大限制了深海壓力模擬裝置的運用范疇和深淵科學研究工作的進展。特別是在開展部分深海特殊材料或儀器有關實驗，如我國在研的萬米載人潛水器上用的固體浮力材料耐壓實驗，整個實驗過程需要嚴格控制在低溫條件下，否則可能會給試樣性能造成不良影響。所以實現低溫控制，是居于目前實際試驗運用情況的迫切需求。

對于微小型或者工作壓力較低筒壁相對較薄的深海高壓模擬裝置，現有技術一般都是通過在筒體外壁設置一個冷卻夾套，再往冷卻夾套注入冷卻介質，冷卻介質通過筒壁熱傳導將筒內環境熱量帶走達到冷卻的效果。而大容積深海超高壓模擬裝置作為該領域未來主要發展趨勢，采用這種外夾套式冷卻的方式基本無法有效實現筒內低溫控制。其中主要原因是目前大容積大壓力的深海模擬裝置的筒體都是采用單層一體式結構，這種結構的筒體由于要承載超高的徑向力，筒壁厚度比較厚，如果采用傳統的技術路線，已經無法實現筒內低溫快速、有效控制。

發明內容

有鑒如此，有必要針對現有技術存在的缺陷，提供一種可以快速實現深海高壓模擬裝置低溫控制的雙層筒式深海低溫環境模擬裝置。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種雙層筒式深海低溫環境模擬裝置，包括筒體，所述筒體包括外套筒、內套筒、上法蘭及下法蘭，所述外套筒套設于所述內套筒上且所述外套筒與內套筒為同一兩端開口的圓筒，所述外套筒及內套筒的兩端分別與所述上法蘭及下法蘭固定連接，所述內套筒的外表面設有多條螺旋上升的螺紋，所述內套筒的螺紋牙頂表面與所述外套筒表面貼合以形成密封的冷卻通道；

所述上法蘭上設有冷卻水進口，所述下法蘭上設有冷卻水出口，所述冷卻水進口及冷卻水出口分別與所述冷卻通道兩端連接；

所述冷卻水進口及冷卻水出口還連接有外部冷卻系統，所述冷卻水進口、所述冷卻水出口、所述冷卻通道及外部冷卻系統形成冷卻循環回路。

在一些較佳的實施例中，所述上法蘭和下法蘭上均設有法蘭盤，所述法蘭盤上設有若干螺紋孔，所述外套筒、所述內套筒、所述上法蘭和上述下法蘭通過所述螺紋孔與所述法蘭盤固定連接。

在一些較佳的實施例中，所述筒體的上下兩端的開口分別設有上端蓋及下端蓋，所述筒體兩端與所述上端蓋及下端蓋密封連接，以使所述筒體內形成的密封腔體作為工作區。

在一些較佳的實施例中，所述下端蓋還設有進入所述筒體內的傳壓介質進口。

在一些較佳的實施例中，所述筒體內還設有溫度傳感器，所述溫度傳感器用于檢測所述筒體內溫度。