CN110333057A - 一种深井潜水电泵用电机水压试验罐 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，涉及压力容器技术领域，包括有顶盖，所述顶盖上设有电缆密封接头；所述电缆密封接头包括透镜垫、双头螺栓、盲板、锥形垫、锥形底座、支撑板，所述顶盖的中部设有用于穿过实验电机的电缆的第一过孔，所述透镜垫设置在第一过孔与盲板上的锥形密封面之间；所述锥形底座上端与盲板的下端密封固定，所述锥形底座中设有锥形垫，锥形垫与锥形底座通过锥形面贴合，所述锥形垫用于将连接电缆的外表面与盲板之间形成密封配合，所述锥形垫的下方设有支撑板。本发明对煤矿或其它深井作业用电机模拟其工作环境(高压)，以便对电机进行性能测试；提高锥形垫与电缆外表面的密封性能。
Description
技术领域：
本发明涉及压力容器技术领域，尤其涉及一种深井潜水电泵用电机水压试验罐。
背景技术：
深井潜水电泵是电机与水泵直联一体潜入水中工作的提水机具。它适用于从深水井、热水井及海洋中的物质提取，也可用于河流、水库、水渠等中物质的提取。
煤矿井下作业或其它矿井的井下作业所用采探设备中采用深井潜水电泵来对井下物质进行提取，由于工作环境恶劣，井下结构复杂，积水较深，对采探设备性能要求极高。其中采探设备深井潜水电泵的核心部件--电机，是否能耐受这样的工作环境，是研制该设备的重点课题，为了对该类电机的可靠性进行实验，需提供一个深井下高压、污水的工作环境相似的实验场所，现有的实验方式为在废弃矿井内进行测试，此种方式不仅费时费力，而且试验压力无法调节，测试仪器设备搬至现场相当不便，科研人员的工作环境不佳。因此需提供一种容器装置用于对深井下的电机进行模拟实验，在实验过程中，需要将电机放置在压力容器中，而电机的连接电缆需要伸出压力容器之外，连接电缆通过密封圈与压力容器之间进行密封，在罐内压力为达到20MPa(相当于水下2000米)时，电缆与顶盖之间不能完全密封，造成压力下降速度较大，不利于实验压力持续保压。
发明内容：
本发明目的是提供一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，可以在实验室进行多种工况的模拟，改善实验环境条件，提高实验电机的电缆与顶盖之间密封状态，方便对电机进行研制实验。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，包括有顶盖，所述顶盖上设有电缆密封接头；所述电缆密封接头包括透镜垫、双头螺栓、盲板、锥形垫、锥形底座、支撑板，所述顶盖的中部设有用于穿过实验电机的电缆的第一过孔，所述第一过孔的孔口处设有锥形密封面，所述盲板的底部设有与第一过孔的孔口位置对应的锥形密封面，所述透镜垫设置在第一过孔与盲板上的锥形密封面之间，所述双头螺栓的一端固定在顶盖上端，所述双头螺栓的另一端穿过盲板上均布的通孔螺纹连接有固定螺母并将盲板固定限位，所述透镜垫用于将盲板与顶盖进行密封；所述盲板的中部设有穿线孔，所述锥形底座上端与盲板的下端密封固定，所述锥形底座中设有锥形垫，所述锥形底座内侧设有锥形面，所述锥形垫外侧设有锥形面且锥形垫与锥形底座通过锥形面贴合，所述锥形垫的内孔为直筒状且与实验电机的连接电缆外径尺寸一致，所述锥形垫用于将连接电缆的外表面与盲板之间形成密封配合，所述锥形垫的下方设有支撑板，所述支撑板通过螺栓悬挂在盲板下方，所述锥形垫、锥形底座、支撑板的内孔及盲板上的穿线孔的孔径大于实验电机的连接电缆的外径。具体的锥形垫为丁晴橡胶材质制成。
进一步的，所述穿线孔中设有孔径增大的台阶孔，所述台阶孔中设有V型密封圈和D型密封圈，所述V型密封圈和D型密封圈间隔设置，所述V型密封圈的V型断面开口方向沿台阶孔的轴向布置，所述台阶孔的上端设有压环，所述压环上方设有压紧螺栓，所述压紧螺栓上设有螺纹段并通过螺纹连接在台阶孔的上端，且所述压紧螺栓的下端将压环限制在台阶孔中，所述压紧螺栓的中间设有上下贯通的通孔且通孔的内径大于连接电缆的外径，所述V型密封圈、D型密封圈的内侧孔径与连接电缆的外径一致。
进一步的，所述顶盖下方连接有端部法兰，所述端部法兰下方固定连接有筒体，所述筒体的底部固定连接有球封，所述球封为半球形；所述顶盖的底部外侧周圈设有安装沉台，所述安装沉台与顶盖的下端面之间设有环形沟槽，所述环形沟槽上设有立面和第一斜坡面，所述立面上设有顶盖的轴线方向布置的第一凹槽和沿顶盖的圆周方向布置的第二凹槽，所述第一斜坡面与立面之间设有第三凹槽；所述端部法兰的上端内侧边沿设有第二斜坡面，所述立面、第一斜坡面、第二斜坡面围合区域之间设有双锥密封环，所述双锥密封环上设有与第一斜坡面和第二斜坡面对应的斜面且双锥密封环与第一斜坡面和第二斜坡面之间均设有密封垫片，所述顶盖的下方通过螺栓连接有托板且所述托板位于双锥密封环的下方。
进一步的，所述双锥密封环采用35#钢材料制作，所述密封垫片采用1060铝材制作。
进一步的，所述顶盖上连接有压力表、安全阀、加水管、排气管。
进一步的，所述筒体包括外层钢板和内层钢板，所述内层钢板包括内侧的S30408型号的不锈钢板和与不锈钢板通过爆炸焊接的Q345R钢板；所述外层钢板采用多层钢板通过焊缝错位焊接而成。
进一步的，所述筒体内壁上焊接固定有用于安装实验电机的安放平台支撑圈，所述安放平台支撑圈的下方设有安放平台筋板。
进一步的，所述端部法兰的外壁上焊接有吊耳，所述顶盖上方固定连接有吊环，所述筒体外壁设有用于安放的框架。
本发明提供的一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，具有以下有益效果：对煤矿或其它深井作业用电机模拟其工作环境(高压)，以便对电机进行性能测试，可以在实验室进行多种工况的模拟，试验条件及效率大大提升；通过透镜垫的球形密封面，与盲板的锥形密封面相接触，形成环带状的密封面实现密封，提高密封性；实验电机的连接电缆通过锥形垫的进行密封，固定时锥形垫的端部在支撑板挤压的情况下，通过锥形底座向中心聚拢挤压是锥形垫进行收缩变形夹紧穿过锥形垫的电缆外表面，从而使得锥形垫与电缆外表面形成密封面，锥形垫的内孔为直筒状，锥形垫在锥形底座导向左右下整体向内收缩，使得整个内孔向电缆外表面聚拢，接触面积大，密封面积大且受力均匀；在加压实验过程中，在内部升压时，锥型垫的大端面受水压作用越来越紧，进一步提高密封效果；锥形垫与电缆外表面能完全贴紧，起到良好的密封作用。
附图说明：
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述：
图1为本发明提供的一种深井潜水电泵用电机水压试验罐的结构示意图；
图2为本发明提供的一种深井潜水电泵用电机水压试验罐的俯视结构示意图；
图3为图1中A部位局部结构示意图；
图4为图3中B部位局部结构示意图；
图5为图1中C部位局部结构示意图；
图6为本发明中顶盖的局部结构示意图；
图7为图6中D向局部示意图；
图8为图1中E部位局部结构示意图；
图9为本发明中锥形垫的结构示意图；
图10为本发明中锥形底座的结构示意图。
图中标号说明：1-顶盖，2-电缆密封接头，3-端部法兰，4-筒体，5-球封，11-第一过孔，12-安装沉台，13-环形沟槽，14-双锥密封环，15-密封垫片，16-托板，21-透镜垫，22-双头螺栓，23-盲板，24-锥形垫，25-锥形底座，26-支撑板，27-V型密封圈，28-D型密封圈，29-压环，210-压紧螺栓，231-穿线孔，232-台阶孔，131-立面，132-第一斜坡面，133-第三凹槽，1311-第一凹槽，1312-第二凹槽，31-第二斜坡面，32-吊耳，41-外层钢板，42-内层钢板，43-安放平台支撑圈，44-框架。
具体实施方式：
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚-完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明的实施例中所有方向性指示(诸如上-下-左-右-前-后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系-运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9及图10所示，一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，包括有顶盖1，所述顶盖1上设有电缆密封接头2；所述电缆密封接头2包括透镜垫21、双头螺栓22、盲板23、锥形垫24、锥形底座25、支撑板26，所述顶盖1的中部设有用于穿过实验电机的电缆的第一过孔11，所述第一过孔11的孔口处设有锥形密封面，所述盲板23的底部设有与第一过孔11的孔口位置对应的锥形密封面，所述透镜垫21设置在第一过孔11与盲板23上的锥形密封面之间，所述双头螺栓22的一端固定在顶盖1上端，所述双头螺栓22的另一端穿过盲板23上均布的通孔螺纹连接有固定螺母并将盲板23固定限位，所述透镜垫21用于将盲板23与顶盖1进行密封；所述盲板23的中部设有穿线孔231，所述锥形底座25上端与盲板23的下端密封固定，所述锥形底座25中设有锥形垫24，所述锥形底座25内侧设有锥形面，所述锥形垫24外侧设有锥形面且锥形垫24与锥形底座25通过锥形面贴合，所述锥形垫24的内孔为直筒状且与实验电机的连接电缆外径尺寸一致，所述锥形垫24用于将连接电缆的外表面与盲板23之间形成密封配合，所述锥形垫24的下方设有支撑板26，所述支撑板26通过螺栓悬挂在盲板23下方，所述锥形垫24、锥形底座25、支撑板26的内孔及盲板23上的穿线孔的孔径大于实验电机的连接电缆的外径。具体的锥形垫为丁晴橡胶材质制成。
采用上述技术方案，通过透镜垫21上设有的球形密封面，与盲板23的锥形密封面相接触，形成环带状的密封面实现密封，提高密封性；实验电机的连接电缆通过锥形垫24的进行密封，固定时锥形垫24的端部在支撑板26挤压的情况下，通过锥形底座25的锥形面导向向中心聚拢挤压使锥形垫24进行收缩变形夹紧穿过锥形垫24的电缆外表面，从而使得锥形垫24与电缆外表面形成密封面，锥形垫24的内孔为直筒状，锥形垫24在锥形底座25导向左右下整体向内收缩，使得整个内孔向电缆外表面聚拢，内孔与电缆接触面积大，即密封面积大且受力均匀；在加压实验过程中，在内部升压时，锥型垫24的大端面受实验罐内压力介质作用越来越紧，进一步提高密封效果。
具体的，所述穿线孔231中设有孔径增大的台阶孔232，所述台阶孔232中设有V型密封圈27和D型密封圈28，所述V型密封圈27和D型密封圈28间隔设置，所述V型密封圈27的V型断面开口方向沿台阶孔232的轴向布置，所述台阶孔232的上端设有压环29，所述压环29上方设有压紧螺栓210，所述压紧螺栓210上设有螺纹段并通过螺纹连接在台阶孔232的上端，且所述压紧螺栓210的下端将压环29限制在台阶孔232中，所述压紧螺栓210的中间设有上下贯通的通孔且通孔的内径大于连接电缆的外径，所述V型密封圈27、D型密封圈28的内侧孔径与连接电缆的外径一致。
安装过程中，拧紧压紧螺栓210，压紧螺栓210顶压压环29并使得压环29将V型密封圈27和D型密封圈28压紧，V型密封圈27和D型密封圈28受到轴向的压力后内径变小，使得V型密封圈27和D型密封圈28与电缆抱紧，V型密封圈27和D型密封圈28受到轴向的压力后外径变大与盲板上的台阶孔内壁贴紧，提高电缆与盲板23之间的密封性能；采用多道密封实现逐次减压，使压力分散到电缆更大的表面，防止了电缆的损伤，密封圈与电缆外表面能完全贴紧，起到良好的密封作用。
具体的，所述顶盖1下方连接有端部法兰3，所述端部法兰3下方固定连接有筒体4，所述筒体4的底部固定连接有球封5，所述球封5为半球形；所述顶盖1的底部外侧周圈设有安装沉台12，所述安装沉台12与顶盖1的下端面之间设有环形沟槽13，所述环形沟槽13上设有立面131和第一斜坡面132，所述立面131上设有顶盖1的轴线方向布置的第一凹槽1311和沿顶盖1的圆周方向布置的第二凹槽1312，所述第一斜坡面132与立面131之间设有第三凹槽133；所述端部法兰3的上端内侧边沿设有第二斜坡面31，所述立面131、第一斜坡面132、第二斜坡面31围合区域之间设有双锥密封环14，所述双锥密封环14上设有与第一斜坡面132和第二斜坡面31对应的斜面且双锥密封环14与第一斜坡面132和第二斜坡面31之间均设有密封垫片15，所述顶盖1的下方通过螺栓连接有托板16且所述托板16位于双锥密封环14的下方。托板16对密封垫片15及双锥密封环14进行限位，能够防止在安装或者拆卸过程中，密封垫片15和双锥密封环14掉落。
通过顶盖1与端部法兰3之间通过设置双锥密封环14以及双锥密封环14上的密封垫片15形成密封配合，在增压实验过程中，容器内部压力介质通过第一凹槽1311以及第二凹槽1312传递在双锥密封环14的侧壁上，使得双锥密封环14产生沿径向向外的变形位移，从而使得双锥密封环14与顶盖1、端部法兰3进一步的将密封垫片15夹紧，抵消顶盖1受压变形对密封配合的影响，提高密封性能。
具体的，所述双锥密封环14采用35#钢材料制作，所述密封垫片15采用1060铝材制作。双锥密封环14采用钢材制作起强度支撑作用，能够承受主要压力；密封垫片15采用延展性好的1060铝材制作，其具有一定的柔性和延展性起到完全的密封作用。
具体的，所述顶盖1上连接有压力表、安全阀、加水管、排气管。压力表能够测量内部压力，实现内部压力能够进行目视化检测；为防止内部压力过高，在顶盖1上设置有安全阀；加水管外接高压水泵提供的高压水源，能够对容器内部提供压力介质，顶盖1上设有加水过程中用于排气的排气管。
具体的，所述筒体4包括外层钢板41和内层钢板42，所述内层钢板42包括内侧的S30408型号的不锈钢板和与不锈钢板通过爆炸焊接的Q345R钢板；所述外层钢板41采用多层钢板通过焊缝错位焊接而成。实验模拟时，深井泵使用环境中的井水中存在防腐性的成分，或呈酸性、碱性等化学腐蚀的条件，还可能存在电化学腐蚀的条件，试验装置内腔采用S30408+Q345R爆炸复合焊接钢板，即保证设备的耐压强度，又在内腔形成耐腐蚀的不锈钢保护层，达到经济可靠的效果；采用爆炸焊接复合而成的筒体4中钢板之间贴合率达96％以上，有效防止压力变化及频繁升压、卸压对筒体4的损伤。
具体的，所述筒体4内壁上焊接固定有用于安装实验电机的安放平台支撑圈43，所述安放平台支撑圈43的下方设有安放平台筋板。方便对实验电机进行安放。
具体的，所述端部法兰3的外壁上焊接有吊耳32，所述顶盖1上方固定连接有吊环，所述筒体4外壁设有用于安放固定的框架44。方便在实验过程中对实验罐进行转移及固定。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物。
Claims (8)
1.一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，其特征在于：包括有顶盖(1)，所述顶盖(1)上设有电缆密封接头(2)；所述电缆密封接头(2)包括透镜垫(21)、双头螺栓(22)、盲板(23)、锥形垫(24)、锥形底座(25)、支撑板(26)，所述顶盖(1)的中部设有用于穿过实验电机的电缆的第一过孔(11)，所述第一过孔(11)的孔口处设有锥形密封面，所述盲板(23)的底部设有与第一过孔(11)的孔口位置对应的锥形密封面，所述透镜垫(21)设置在第一过孔(11)与盲板(23)上的锥形密封面之间，所述双头螺栓(22)的一端固定在顶盖(1)上端，所述双头螺栓(22)的另一端穿过盲板(23)上均布的通孔螺纹连接有固定螺母并将盲板(23)固定限位，所述透镜垫(21)用于将盲板(23)与顶盖(1)进行密封；所述盲板(23)的中部设有穿线孔(231)，所述锥形底座(25)上端与盲板(23)的下端密封固定，所述锥形底座(25)中设有锥形垫(24)，所述锥形底座(25)内侧设有锥形面，所述锥形垫(24)外侧设有锥形面且锥形垫(24)与锥形底座(25)通过锥形面贴合，所述锥形垫(24)的内孔为直筒状且与实验电机的连接电缆外径尺寸一致，所述锥形垫(24)用于将连接电缆的外表面与盲板(23)之间形成密封配合，所述锥形垫(24)的下方设有支撑板(26)，所述支撑板(26)通过螺栓悬挂在盲板(23)下方，所述锥形垫(24)、锥形底座(25)、支撑板(26)的内孔及盲板(23)上的穿线孔的孔径大于实验电机的连接电缆的外径。
2.根据权利要求1所述的一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，其特征在于：所述穿线孔(231)中设有孔径增大的台阶孔(232)，所述台阶孔(232)中设有V型密封圈(27)和D型密封圈(28)，所述V型密封圈(27)和D型密封圈(28)间隔设置，所述V型密封圈(27)的V型断面开口方向沿台阶孔(232)的轴向布置，所述台阶孔(232)的上端设有压环(29)，所述压环(29)上方设有压紧螺栓(210)，所述压紧螺栓(210)上设有螺纹段并通过螺纹连接在台阶孔(232)的上端，且所述压紧螺栓(210)的下端将压环(29)限制在台阶孔(232)中，所述压紧螺栓(210)的中间设有上下贯通的通孔且通孔的内径大于连接电缆的外径，所述V型密封圈(27)、D型密封圈(28)的内侧孔径与连接电缆的外径一致。
3.根据权利要求1所述的一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，其特征在于：所述顶盖(1)下方连接有端部法兰(3)，所述端部法兰(3)下方固定连接有筒体(4)，所述筒体(4)的底部固定连接有球封(5)，所述球封(5)为半球形；所述顶盖(1)的底部外侧周圈设有安装沉台(12)，所述安装沉台(12)与顶盖(1)的下端面之间设有环形沟槽(13)，所述环形沟槽(13)上设有立面(131)和第一斜坡面(132)，所述立面(131)上设有顶盖(1)的轴线方向布置的第一凹槽(1311)和沿顶盖(1)的圆周方向布置的第二凹槽(1312)，所述第一斜坡面(132)与立面(131)之间设有第三凹槽(133)；所述端部法兰(3)的上端内侧边沿设有第二斜坡面(31)，所述立面(131)、第一斜坡面(132)、第二斜坡面(31)围合区域之间设有双锥密封环(14)，所述双锥密封环(14)上设有与第一斜坡面(132)和第二斜坡面(31)对应的斜面且双锥密封环(14)与第一斜坡面(132)和第二斜坡面(31)之间均设有密封垫片(15)，所述顶盖(1)的下方通过螺栓连接有托板(16)且所述托板(16)位于双锥密封环(14)的下方。
4.根据权利要求3所述的一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，其特征在于：所述双锥密封环(14)采用35#钢材料制作，所述密封垫片(15)采用1060铝材制作。
5.根据权利要求2所述的一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，其特征在于：所述顶盖(1)上连接有压力表、安全阀、加水管、排气管。
6.根据权利要求3所述的一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，其特征在于：所述筒体(4)包括外层钢板(41)和内层钢板(42)，所述内层钢板(42)包括内侧的S30408型号的不锈钢板和与不锈钢板通过爆炸焊接的Q345R钢板；所述外层钢板(41)采用多层钢板通过焊缝错位焊接而成。
7.根据权利要求3所述的一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，其特征在于：所述筒体(4)内壁上焊接固定有用于安装实验电机的安放平台支撑圈(43)，所述安放平台支撑圈(43)的下方设有安放平台筋板。
8.根据权利要求3所述的一种深井潜水电泵用电机水压试验罐，其特征在于：所述端部法兰(3)的外壁上焊接有吊耳(32)，所述顶盖(1)上方固定连接有吊环，所述筒体(4)外壁设有用于安放固定的框架(44)。
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