專利名稱：多層復合的耐壓裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐壓容器，詳細講大致分三個領域:一是耐內壓結構裝置，二是耐外壓結構裝置，三是(液、氣)態(tài)炮。
背景技術：
我們知道，耐壓容器是指能夠承載一定壓力的設備，其廣泛應用于石油化學工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等各行業(yè)?，F(xiàn)有的耐壓容器由耐壓材料制成，其承受的最大壓力主要由材料和結構決定。當耐壓容器內部和外部的壓力差△ P大于允許值時，就會出現(xiàn)失效、損壞的現(xiàn)象。按照現(xiàn)有的技術，制造大型耐內高壓空間和(液、氣)態(tài)炮的壓力容器，使用的材料要求高，制造成本高。一些更大型的耐內高壓空間的壓力容器更是無法制造。按照現(xiàn)有的技術制造水下等耐外高壓的大型常壓或稍高壓空間所使用的材料要求高，制造成本高。耐更高外壓的水下等大型常壓空間或稍高壓空間無法制造。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是解決上述幾方面現(xiàn)有技術的不足，提供幾種對原料要求較低、制造成本較低，還可用于大型、超大型高壓空間的耐內壓的壓力容器和大型超大型、常壓或稍高壓耐外壓的壓力容器和(液、氣)態(tài)炮設計的多層復合的耐壓結構裝置。本發(fā)明解決 上述現(xiàn)有技術不足所采用的技術方案是:
一種多層復合的耐內壓和耐外壓裝置和液態(tài)炮、氣態(tài)炮裝置，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備(或不設)，其特征在于耐壓容器包括至少兩個耐壓固體容器，耐壓固體容器之間相互套設，相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層，壓力支撐流體設在流體層內、起壓力支撐作用，流體層內設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置(或不設)，流體壓力調節(jié)裝置設置在耐壓固體容器內部或外部，和/或其它合適位置，每層耐壓固體容器壁上可設有串層口，每個流體壓力調節(jié)裝置經(jīng)串層管與一個(或幾個)串層口相連，用于控制該流體層內的流體壓力，流體壓力調節(jié)裝置與控制設備相連。串層管是指一端連接在串層口上，另一端連接在流體壓力調節(jié)裝置上，主要用于流體層與流體壓力調節(jié)裝置相連的管路。上述耐壓裝置可分三種類型:一種為多層復合的耐外壓裝置，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備，其特征在于耐壓容器包括至少兩個耐壓固體容器或類固體容器，耐壓固體容器之間相互套設，相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層，壓力支撐流體設在流體層內、起壓力支撐作用，流體壓力受流體壓力調節(jié)裝置和控制設備控制；流體層內可設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置(或不設)，流體壓力調節(jié)裝置可設置在耐壓固體容器內部和/或其它合適的位置，每層耐壓固體容器壁上可設有一個(或幾個)串層口，每個流體壓力調節(jié)裝置經(jīng)串層管與一個(或幾個)串層口相連，流體壓力調節(jié)裝置可與控制設備相連。本發(fā)明中所述的每層耐壓固體容器之間的流體層內和串層管里設有壓力可受控的流體支撐(壓力支撐流體介質可與工作流體介質一樣或不一樣)；所述的耐壓容器上可設有各種類型的串層結構；至少一個或一種，可以多個和多種，穿過所有耐壓固體容器的容器壁，連通耐壓容器最內部與最外部的串層管路，這種特殊串層管路稱為通層管路。流體層內和串層內設有一個或幾個耐壓結構裝置，也可不設。一種為多層復合的耐內壓裝置，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備，其特征在于耐壓容器包括至少兩個耐壓固體容器或類固體容器，耐壓固體容器之間相互套設，相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層，
壓力支撐流體設在流體層內、起壓力支撐作用，流體壓力受流體壓力調節(jié)裝置和控制設備控制；流體層內可設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置(或不設)，流體壓力調節(jié)裝置可設置在耐壓固體容器外部和/或其它合適的位置，每層耐壓固體容器壁上可設有一個(或幾個)串層口，最內層可設可不設，每個流體壓力調節(jié)裝置經(jīng)串層管與一個(或幾個)串層口相連，流體壓力調節(jié)裝置可與控制設備相連，其特征在于所述的每層耐壓固體容器之間的流體層內和串層管里設有壓力可受控的流體支撐(壓力支撐流體可與工作流體介質一樣或不一樣)；所述的耐壓容器上可設有各種類型的串層結構；至少一個或一種，可以多個和多種，穿過所有耐壓固體容器的容器壁，連通耐壓容器最內部與最外部的串層管路，這種特殊串層管路稱為通層管路。流體層內和串層內設有一個或幾個耐壓結構裝置，也可不設。一種為多層復合的液態(tài)炮或氣態(tài)炮，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備，其特征在于耐壓容器包括至少兩個耐壓固體容器，耐壓固體容器之間相互套設，相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層，壓力支撐流體設在流體層內、起壓力支撐作用，流體壓力受流體壓力調節(jié)裝置和控制設備控制；流體層內可設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置(或不設)，流體壓力調節(jié)裝置可設置在耐壓固體容器外部，每層耐壓固體容器壁上可設有一個(或幾個)串層口，(最內層可設可不設串層口)，每個流體壓力調節(jié)裝置經(jīng)串層管與一個(或幾個)串層口相連，流體壓力調節(jié)裝置可與控制設備相連，所述的每層耐壓固體容器之間的流體層內和增降壓串層管里設有壓力可受控的流體支撐(壓力支撐流體可與工作流體介質一樣或不一樣)；所述的耐壓容器上可設有各種類型的串層結構；至少一個或一種，可以多個`和多種，穿過所有耐壓固體容器的容器壁，連通耐壓容器最內部與最外部的串層管路，這種特殊串層管路稱為通層管路。流體層內和串層內設有一個或幾個耐壓結構裝置，也可不設。本發(fā)明中所述的多層復合的耐壓裝置分為兩種，耐內壓裝置高壓穩(wěn)恒時，容器內外無物質交換(可以有能量交換)，稱之為靜態(tài)平衡式高壓容器?；蚍Q之為閉式間歇式容器。若工作過程中，工作流體和/或壓力支撐流體一邊流進高壓容器裝置，一邊流出高壓容器裝置，即有內外物質交換，包括一層或多層的物質交換，這樣的高壓裝置稱為動態(tài)平衡式高壓裝置，或稱為開式連續(xù)式高壓容器裝置，對于耐外壓結構裝置，也可以有動態(tài)平衡式結構
>J-U ρ α裝直。本發(fā)明中所述的多層復合的耐壓裝置的增降壓方式:可以用泵等機械式增降壓方式、物理的(激光冷熱式等)增降壓方式、化學的(及各種化學反應)增降壓方式和各種組合的增降壓方式等。本發(fā)明中所述的串層是指連接任意兩個或兩個以上耐壓固體容器的某種耐壓結構裝置，可分為開式和密閉容器式兩種；還可在任意固體層上設置耐壓裝置，也可分為開式和密閉容器式兩種；開式是指帶有流體進出開孔，可用控制設備控制流體的通斷和增降壓速度，密閉容器式指封閉的耐壓結構裝置，容器里壓力恒定或可控制。一種流體可控壓力支撐的多層復合耐壓結構裝置:亦即在一個密閉(或半開半閉)容器的內部或外部裝設一個或一個以上的密閉(或半開半閉)容器，帶有各種類型串層(至少一個或一種，也可以多個或多種)，各層容器間可有固定裝置(或不設)，其間充滿壓力支撐流體，壓力支撐流體可與工作流體一樣或不一樣，流體壓力可以受控制；由于設計理念不同，已有的類似結構裝置排除在此權利要求之外；此原理也可以有武器、醫(yī)學等其它方面的重要應用。上述的多層復合的耐壓裝置，工作過程中，當達到高壓穩(wěn)恒時，容器內外無物質交換(可以有能量交換)，稱之為靜態(tài)高壓容器?；蚍Q之為閉式間歇式容器。若工作過程中，工作流體和壓力支撐流體一邊流進高壓容器裝置，一邊流出高壓容器裝置，即有內外物質交換，包括一層或多層的物質交換，這樣的高壓裝置稱為動態(tài)平衡式高壓裝置，或稱為開式連續(xù)式高壓容器裝置。本發(fā)明中所述的每層耐壓固體容器壁上和通層上可設有密封門。密封門用于物品或人員的進出。此種結構可用于設計為潛水裝置。本發(fā)明中所述的耐壓容器上設有穿過所有耐壓固體容器的容器壁，連通耐壓容器最內部與最外部的通層管路，通層管路和每個耐壓固體容器的容器壁上設有控制閥或控制膜片。此種結構可用于設計液態(tài)炮或氣態(tài)炮。本發(fā)明中所述的耐壓容器上設有穿過所有耐壓固體容器的容器壁，連通耐壓容器內部與外部的通層管路，通層管路上設有控制閥。工作流體層上可設有流體進排出管道，流體進排出管道上設有調壓裝置。調壓裝置通常采用控制閥。工作時，工作流體可以流動，一層或多層的壓力支撐流體也可以流動，稱為動態(tài)平衡式耐壓結構裝置。此種結構適用于各種耐內壓的結構裝置。

本發(fā)明中所述的耐壓容器上設有串層。串層管路上可設有與耐壓容器連通的控制閥和\或控制膜片。所述的串層是指連接任意兩個或兩個以上耐壓固體容器的某種耐壓結構裝置，可分為開式和密閉容器式兩種。還可在任意固體層上設置耐壓裝置，也可分為開式和密閉容器式兩種。開式是指帶有流體進出開孔，可用控制設備控制流體的通斷和增降壓速度，密閉容器式是指封閉的耐壓結構裝置(容器里面壓力恒定或可控制)。本發(fā)明中所述的控制膜片是指可以承受一定壓力的膜片，膜片兩側的單向或雙向壓差超出膜片承受范圍時，膜片破裂。所述的控制閥為電磁閥等可控的耐壓閥。本發(fā)明中所述的單層耐壓固體容器可以為無流體壓力支撐的任何固體復合結構的耐壓固體容器和類固體容器。在上述的多層復合的耐內壓和耐外壓裝置和液態(tài)炮、氣態(tài)炮裝置，一般每層耐壓固體容器的容器壁上設有串層口(可以設通層)，串層口經(jīng)串層管與耐壓容器外部的流體壓力調節(jié)裝置相連。各流體壓力調節(jié)裝置與各串層管連接，各串層管上設有控制閥，用于控制該串層管的開啟和閉合，和控制壓力支撐流體和工作流體的增降壓速度。串層開口和其它開口可以以任何合適的方式設置。本發(fā)明中流體壓力調節(jié)裝置可以是各類的泵等增降壓裝置。耐壓固體容器的材料、結構，串層管的材料、結構，固定方式，流體壓力調節(jié)裝置、控制閥等控制方式，流體介質等可以任何合適的方式根據(jù)需要加以選擇。增降壓方式:可以用泵等機械式增降壓方式、物理的(激光、冷熱式等)增降壓方式、化學的(及各種化學反應)增降壓方式和各種組合的增降壓方式等。本發(fā)明采用的為劉慧祥個人提出的劉慧祥原理，即《ΛΡ控制原理》，內容如下: 原理性失效準則:[密閉(或半開半閉)]容器的失效準則:
在任何時刻，由任何材料制成的[密閉(或半開半閉)]容器的內外流體介質的瞬時壓力差△Pa—要小于此[密閉(或半開半閉)]容器的設計許用內外流體壓力差[ΛΡ]允，此分三種情況:在工作過程中
(1)，對于耐內部壓力容器(容器內部流體絕對壓力高于外部絕對壓力)，其設計許用內外流體壓差有[ΛΡ]# 允,當瞬時內部流體壓力與外部流體壓力之差[ΛΡ] @外瞬大于[ΛΡ]#該層容器有失效的可能，不被允許。(2)，對于耐外部壓力容器(容器外部流體絕對壓力高于內部絕對壓力)，其設計許用內外流體壓差有[ΛΡ] fi外允,當瞬時外部流體壓力與內部流體壓力之差[ΛΡ] @外瞬大于[ΔP] 該層容器有失效的可能，不被允許。(3),對于材料結構一定的容器,其[ΔΡ] 與[Δ P] —般是不同的，因此對于工作過程中不同時段里有時需耐內壓，有時需耐外壓，可選取[ΛΡ]_Α與[ΛΡ]自#的較小值作為此容器設計許用內外流體壓差[λρ]α。在對于耐內壓容器，若某時間內出現(xiàn)該層容器外部流體壓力大于內部流體壓力，這要求此內外壓力差不得大于該層容器的[ΛΡ]^^。在對于耐外壓容器，若某 時間內出現(xiàn)該層容器內部流體壓力大于外部流體壓力，這要求此內外壓力差不得大于該層容器的注:對于材料結構一定，安全系數(shù)取定的容器來說，其[Λ P]耐內允與[Λ P]耐外允為壓力數(shù)值，是其內外流體的允許壓差值。每層的[Λ P] #在工作過程中也可以有變化。串層概念:連接任意兩個或兩個以上固體層間的某種耐壓結構稱為串層，可分為開式和密閉容器式兩種；還可在任意固體層上設置耐壓裝置，也可分為開式和密閉容器式兩種；開式是指帶有流體進出開孔，可用控制設備控制流體的通斷和增降壓速度，密閉容器式指封閉的耐壓結構裝置，容器里壓力恒定或可控制。串層開口和其它開口可以以任何合適的方式設置。本發(fā)明包括范圍為兩層及兩層以上，帶各類串層結構的，層間可控流體壓力支撐的，靜態(tài)及動態(tài)耐內外高壓裝置。此裝置的單層材料、結構，串層材料、結構及固定方式，控制方式，密封方式，流體介質等可以以任何合適的方式根據(jù)具體需要加以選擇?；镜募夹g特征:1、多層復合(兩層及兩層以上)，耐壓固體容器或類固體容器。2、(層間可控流體壓力支撐)，3、帶各類串層結構(至少一個和一種，可以有多個和多種)。本發(fā)明通過流體壓力調節(jié)裝置可以控制各流體層內的流體壓力，使每層容器壁兩側的壓力差不超出設計允許值即可，因此對一般空間的壓力容器各層容器壁無需使用高性能的材料制造，僅串層承受的壓差較大，串層使用高性能材料制造即可，大大地節(jié)約了制造成本。這種結構裝置還可以制成大型、超大型的耐內高壓的高壓空間，也可以制成大型、超大型的耐外高壓的常壓或高壓空間。本發(fā)明適用于石油化學工業(yè)、能源工業(yè)、科研和軍工等各行業(yè)。


圖1是本發(fā)明的一種結構示意圖。圖2是本發(fā)明的又一種結構示意圖。圖3是本發(fā)明的又一種結構示意圖。
具體實施例方式一種多層復合的耐內壓和耐外壓裝置和液態(tài)炮、氣態(tài)炮裝置，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備，其特征在于耐壓容器包括至少兩個耐壓固體容器或類固體容器，耐壓固體容器之間相互套設，相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層，流體層內設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置(或不設)，流體壓力調節(jié)裝置設置在耐壓固體容器內部或外部和/或其它合適的位置，每層耐壓固體容器壁上可設有串層口，每個流體壓力調節(jié)裝置經(jīng)串層管與一個或幾個串層口相連，用于控制該流體層內的流體壓力，流體壓力調節(jié)裝置與控制設備相連。開式串層管是指一端連接在串層口上，另一端連接在流體壓力調節(jié)裝置上，主要用于流體層與流體壓力調節(jié)裝置相連的管路。實施例1
下述結構裝置可用于潛水器的設計:
如圖1所示的多層復合的耐外壓裝置，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備6，耐壓容器包括三個耐壓固體容器或類固體容器1、2、3，耐壓固體容器1、2、3之間相互套設，從圖1中可以看出，耐壓固體容器I套設在耐壓固體容器2內，耐壓固體容器2套設在耐壓固體容器3內。相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層4，壓力支撐流體設在流體層內、起壓力支撐作用，流體壓力受流體壓力調節(jié)裝置和控制設備控制。流體層4內設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置5，固定方式可以是任何結構的支撐、連接裝置，用于固定相鄰兩個耐壓固體容器的相對位置，也可以不設。流體壓力調節(jié)裝置7設置在耐壓容器內部。流體壓力調節(jié)裝置設置在耐壓容器內部制成的耐壓裝置為耐外壓裝置。每個流體壓力調節(jié)裝置7經(jīng)串層管8與一個(或幾個)串層口相連，用于控制該流體層內的流體壓力；流體壓力調節(jié)裝置可與控制設備6電氣相連，用于控制流體壓力調節(jié)裝置的工作狀態(tài)。開式串層管上設有控制閥，控制閥與控制設備相連，流體壓力調節(jié)裝置不工作時，控制閥關閉，使流體壓力調節(jié)裝置與流體層間不連通。增降壓串層管是指連通連接在串層口上，用于某一流體層與流體壓力調節(jié)裝置相連的管路。本發(fā)明中在耐壓容器內部、外部串層管和每層流體層內分別設有壓力傳感器，壓力傳感器與控制設備電氣連接，用于實時監(jiān)測耐壓容器內部、外部和每層流體層內的流體壓力。本實施例中每層耐壓固體容器壁和通層上可設有密封門。密封門用于物品或人員的進出。上述的多層復合的耐外壓裝置，所述的每層耐壓固體容器之間的流體層內設有壓力可受控的流體支撐(壓力支撐流體可與工作流體介質一樣或不一樣)。所述的耐壓容器上可設有各種類型的串層結構；至少 一個或一種，可以多個和多種；穿過所有耐壓固體容器的容器壁，連通耐壓容器最內部與最外部的串層管路，這種特殊串層管路稱為通層管路。流體層內和串層內設有一個或幾個耐壓結構裝置，也可不設。其工作過程:設Ptl為耐壓容器內部的絕對壓力，P1^ P2為從內到外流體層的絕對壓力，P#為耐壓容器最外部的絕對壓力；由外到內三層耐壓固體容器的容器壁的耐壓值[ΔΡ]3允、[ΑΡ]2允、[ΑΡ]1允。開始時耐壓裝直位于水面，有P(|=P !=P2=P 7Jc =Ρ大氣，全為外界大氣壓力。關閉各層門，開始下潛。外壓P#隨下潛深度逐漸增加，當外壓ρ#-ρ2=[λρ]3Α時，通過串層管二向二三層間加壓，控制加壓速度，使之滿足在任何瞬時Pt-P2 < [ΔΡ]3Λ, P2-P1
<[ΛΡ]2允。當P2壓力增加使P2-P1=Lλρ]2允時通過串層管一向一二層間加壓，控制加壓速度，使之滿足在任何瞬時P1-Ptl < [八？]^，直至？1-匕=[八？]1_整個容器允許下潛的最大外壓Ρμ=[λρ]ιΑ + [λρ]2Α + [λρ]3Α。上浮時，先通過串層二泄壓，達到P2=Pp通過串層I泄壓，直至全部浮出水面，內外各層壓力大致相等，都為大氣壓力。以上控制各流體層間的增壓、降壓的順序可以任意，即可從任意層開始，也可幾層同時開始，但始終要保證控制在整個過程中，控制增降壓速度使在任何瞬時，某層容器壁內外流體壓差要小于該層的，若在某時間內某層容器壁處于內部流體壓力大于外部流體壓力，即處于耐內壓狀態(tài)，要求控制其內外流體壓差[ΛΡ] 不得大于該層容器壁的并綜合控制各層的增降壓速度，使其恢復為耐外壓。本發(fā)明的基本技術特征:1、多層復合(兩層及兩層以上)，2、(層間可控流體壓力支撐)，3、帶各類串層結構(至少一個和一種，可以有多個和多種)。實施例2
如圖2所示的多層復合的動態(tài)平衡式的耐內壓裝置，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備，耐壓容器包括三個耐壓固體容器1、2、3，耐壓固體容器1、2、3之間相互套設，相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層4，壓力支撐流體設在流體層內、起壓力支撐作用，流體壓力受流體壓力調節(jié)裝置和控制設備控制；流體層4內設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置5，流體壓力調節(jié)裝置7設置在耐壓容器外部，每層流體層的內側耐壓固體容器壁上設有串層口，每個流體壓力調節(jié)裝置7經(jīng)串層管8與一個或幾個串層口相連，用于控制該流體層內的流體壓力；流體壓力調節(jié)裝置與控制設備電氣相連，用于控制流體壓力調節(jié)裝置的工作狀態(tài)。本實施例中所述的耐壓容器上設有穿過所有耐壓固體容器的容器壁、連通耐壓容器內部與外部的通層管路10，通層管路上設有控制閥，每層流體層上設有流體排出管道11，流體排出管道11上設有調壓裝置。流體排出管道連通該層流體層與耐壓容器外部，用于將該層流體層內的流體外泄。調壓裝置通常采用控制閥。工作時，一層或多層流體可以流動，稱為動態(tài)平衡式耐壓結構裝置。若高壓穩(wěn)恒時，各流體層和最內層無物質交換，稱為靜態(tài)平衡式高壓容器。本實施例的工作過程:設P0為耐壓容器外側的絕對壓力,PpP2為從外到內各流體層的絕對壓力，P3為耐壓容器最內部的絕對壓力；由外到內三層耐壓固體容器的容器壁的耐壓值[八P] 3允、[A P] 2允、[Δ P] I允。開始增壓時，Pci=Pi=Ps=Ps即等于大氣壓力。關閉各層門，根據(jù)需要抽掉流體層內的空氣或不用抽，第三層開始加壓(若空氣不抽，流體為空氣及加入流體的混合物)，加至Ρ3-Ρ2=[ΛΡ]3Α時，第二層開始加壓，P2逐漸增大，且保持最內層繼續(xù)加壓，保持在任何瞬時P3-P2 < [ Λ P] ，當P2-P1=L Λ P] 時，第一層開始加壓，最內層和第二層繼續(xù)加壓，仍需控制加壓速度，使保持在任何瞬時P3-P2 < [ΔΡ]3Λ, P2-P1 < [ΔΡ]2允。逐漸升壓至P 3-P2= [λ P] 3允，P2-P1= [ Λ P] 2允，P1-PcK Λ P] i允時，停止加壓，關閉閥門維持高壓，此時有內部高壓為絕對壓*Ρ3=[ΛΡ]1Α+ [δρ]2Λ+ [δρ]3Λ+ P00降壓過程與上述增壓過程大致相反即可。以上控制各流體層間的增壓、降壓的順序可以任意，即可從任意層開始，也可幾層同時開始，但始終要保證在任何瞬時某層容器壁內外流體壓差要小于該層的[ΛΡ]Β Α，即[AP]W< [ΛP] 。若某時間內出現(xiàn)某層容器壁為耐外壓力則要保證此內外壓差要小于該層的[ΛΡ] 并綜合控制各層的增降壓速度，使其恢復為耐內壓。本發(fā)明的基本技術特征:1、多層復合(兩層及兩層以上)，2、(層間可控流體壓力支撐)，3、帶各類串層結構(至少一個和一種，可以有多個和多種)。實施例3
如圖3所示的多層復合的液態(tài)炮、氣態(tài)炮，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備，耐壓容器包括三個耐壓固體容器1、2、3，耐壓固體容器1、2、3之間相互套設，相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層4，壓力支撐流體設在流體層內、起壓力支撐作用，流體壓力受流體壓力調節(jié)裝置和控制設備控制；流體層4內設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置5。從圖中可以看出，流體壓力調節(jié)裝置7設置在耐壓容器外部。每層流體層的內側耐壓固體容器壁上設有串層口，每個流體壓力調節(jié)裝置7經(jīng)串層管8與一個或幾個串層口相連，用于控制該流體層內的流體壓力；流體壓力調節(jié)裝置與控制設備電氣相連，用于控制流體壓力調節(jié)裝置的工作狀態(tài)。本實施例中所述的耐壓容器上設有穿過所有耐壓固體容器的容器壁、連通耐壓容器內部與外部的通層管路，通層管路和每個耐壓固體容器的容器壁上設有控制閥或控制膜片。最外層耐壓固體容器的容器壁上可以不設控制閥或控制膜片。此為三層復合，帶有一個泄放通層，該通層能耐工作過程最大流體壓差，其它結構類似前例。其工作原理為:
取各層許用的[ΛΡ]#*各層耐內壓的允 許設計值。工作過程:增壓過程如前例耐內高壓三層復合的耐壓裝置增壓過程相同。增壓過程結束以后，有P3=PQ+[AP]lit + [AP]2Α + [ΛΡ]3Α。當通層控制閥(或控制膜片)打開(或破裂)等，最內層液氣等流通從泄放通層噴出，壓力下降。當下降至最內層由耐內壓變?yōu)槟屯鈮簳r，此時ρ2-ρ3=[λρ]3_α，最內層門打開(或控制膜片破裂)等，第二層間液氣流體通過最內層從泄放通層泄露出來，當P1-P2= [ ΔΡ]2Β^Λ 時，第一層門打開(或控制膜片破裂)等，第一層間液氣流體通過二層、最內層，通層泄放出來，直到PpP2、Ρ3約等于匕。本實施例可作為多級炮的前置炮，可用于動態(tài)超聞壓裝置等。本發(fā)明的基本技術特征:1、多層復合(兩層及兩層以上)，2、(層間可控流體壓力支撐)，3、帶各類串層結構(至少一個和一種，可以有多個和多種)。此應用案例中高壓穩(wěn)恒時，容器內外無物質交換(可以有能量交換)，稱之為靜態(tài)高壓容器?；蚍Q之為閉式間歇式容器。若工作過程中，流體一邊流進高壓容器裝置，一邊流出高壓容器裝置，即有內外物質交換，包括一層或多層的物質交換，這樣的高壓裝置稱為動態(tài)平衡式高壓裝置，或稱為開式連續(xù)式高壓容器裝置。耐內壓的動態(tài)平衡式裝置其中要滿足:在任何瞬時，某層內外流體介質的壓力差要小于該層的某層大部分工作時間內要耐內壓，若出現(xiàn)暫時耐外壓，要保證內外流體壓差要小于該層的[ΛΡ]
，并通過調整增降壓速度，使其耐內壓。耐內外壓的動態(tài)平衡式裝置其中要滿足:在任何瞬時，某層內外流體介質的壓力差[ΛΡ] 要小于該層的[ΛΡ]_α。某層大部分工作時間內要耐外壓，若出現(xiàn)暫時耐內壓，要保證內外流體壓差要小于該層的[ΛΡ] ，并通過調整增降壓速度，使其耐內壓。本發(fā)明中所述的耐壓容器上設有串層。串層管路上可設有與耐壓容器連通的控制閥或控制膜片。所述的串層是指連接任意兩個或兩個以上耐壓固體容器的某種耐壓結構裝置。本發(fā)明中所述的控制膜片是指可以承受一定壓力的膜片，膜片兩側的單向或雙向壓差超出膜片承受范圍時，膜片破裂。所述的控制閥為電磁閥等可控的耐壓閥。本發(fā)明中所述的單層耐壓固體容器可以為無流體壓力支撐的任何固體復合結構的耐壓固體容器和類固體容器。進一步改進，本發(fā)明中所述的任意兩個流體層間設有串層管，串層管上設有控制閥?？刂崎y開啟時，兩個流體層連通；控制閥關閉時，兩個流體層相互獨立。本發(fā)明中流體壓力調節(jié)裝置可以是各類的泵等增降壓裝置。耐壓固體容器的材料、結構，串層管的材料、結構、固定方式，流體壓力調節(jié)裝置、控制閥等控制方式，流體介質等可以任何合適的方式根據(jù)需要加以選擇。增降壓方式:可以用泵等機械式增降壓方式、物理的(冷熱式等)增降壓方式、化學的(及各種化學反應)增降壓方式和各種組合的增降壓方式等。本發(fā)明采用的為劉慧祥個人提出的《ΛΡ控制原理》，即為下述內容:
原理性失效準則:[密閉(或半開半閉)]容器的失效準則:
在任何時刻，由任何材料制成的[密閉(或半開半閉)]容器的內外流體介質的瞬時壓力差△Pa—要小于此[密閉(或半開半閉)]容器的設計許用內外流體壓力差[ΛΡ]允，此分三種情況:在工作過程中
(1)，對于耐內部壓力容器(容器內部流體絕對壓力高于外部絕對壓力)，其設計許用內外流體壓差有[ΛΡ]# 允,當瞬時內部`流體壓力與外部流體壓力之差[ΛΡ] @外瞬大于[ΛΡ]#該層容器有失效的可能，不被允許。(2)，對于耐外部壓力容器(容器外部流體絕對壓力高于內部絕對壓力)，其設計許用內外流體壓差有[ΛΡ] fi外允,當瞬時外部流體壓力與內部流體壓力之差[ΛΡ] @外瞬大于[ΔP] 該層容器有失效的可能，不被允許。(3),對于材料結構一定的容器,其[ΔΡ] 與[Δ P] —般是不同的，因此對于工作過程中不同時段里有時需耐內壓，有時需耐外壓，可選取[ΛΡ]_Α與[ΛΡ]自#的較小值作為此容器設計許用內外流體壓差[λρ]α。在對于耐內壓容器，若某時間內出現(xiàn)該層容器外部流體壓力大于內部流體壓力，這要求此內外壓力差不得大于該層容器的[ΛΡ]^^。在對于耐外壓容器，若某時間內出現(xiàn)該層容器內部流體壓力大于外部流體壓力，這要求此內外壓力差不得大于該層容器的注:對于材料結構一定，安全系數(shù)取定的容器來說，其[ΛΡ] #_與[ΛΡ] Β Μ為壓力數(shù)值，是其內外流體的允許壓差值。每層的[Λ P] #在工作過程中也可以有變化。串層概念:連接任意兩個或兩個以上固體層間的某種耐壓結構稱為串層，可分為開式和密閉容器式兩種；還可在任意固體層上設置耐壓裝置，也可分為開式和密閉容器式兩種；開式是指帶有流體進出開孔，可用控制設備控制流體的通斷和增降壓速度，密閉容器式指封閉的耐壓結構裝置，容器里壓力恒定或可控制。串層開口和其它開口可以以任何合適的方式設置。本發(fā)明包括范圍為兩層及兩層以上，帶各類串層結構的，層間可控流體壓力支撐的，靜態(tài)及動態(tài)耐內外高壓裝置。此裝置的單層材料、結構，串層材料、結構及固定方式，控制方式，密封方式，流體介質等可以以任何合適的方式根據(jù)具體需要加以選擇?；镜募夹g特征:1、多層復合(兩層及兩層以上)，耐壓固體容器或類固體容器。2、(層間可控流體壓力支撐)，·3、帶各類串層結構(至少一個和一種，可以有多個和多種)。
權利要求
1.一種流體可控壓力支撐的多層復合耐壓結構裝置亦即在一個密閉或半開半閉容器的內部或外部裝設一個或一個以上的密閉或半開半閉容器，帶有各種類型串層，串層至少一個或一種，也可以多個或多種；各層容器間可有固定裝置或不設，其間充滿壓力支撐流體，壓力支撐流體介質可與工作流體介質一樣或不一樣，流體壓力可以受控制。
2.一種多層復合的耐外壓裝置，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備，其特征在于耐壓容器包括至少兩個耐壓固體容器或類固體容器，耐壓固體容器之間相互套設，相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層， 壓力支撐流體設在流體層內、起壓力支撐作用，流體壓力受流體壓力調節(jié)裝置和控制設備控制；流體層內可設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置或不設，流體壓力調節(jié)裝置可設置在耐壓固體容器內部和/或其它合適的位置，每層耐壓固體容器壁上可設有一個或幾個串層口，每個流體壓力調節(jié)裝置經(jīng)串層管與一個或幾個串層口相連，流體壓力調節(jié)裝置可與控制設備相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的多層復合的耐外壓裝置，其特征在于所述的每層耐壓固體容器之間的流體層內和串層管里設有壓力可受控的流體支撐，壓力支撐流體可與工作流體介質一樣或不一樣；所述的耐壓容器上可設有各種類型的串層結構，至少一個或一種，可以多個和多種；穿過所有耐壓固體容器的容器壁，連通耐壓容器最內部與最外部的串層管路，這種特殊串層管路稱為通層管路；流體層內和串層內設有一個或幾個耐壓結構裝置，也可不設。
4.一種多層復合的耐內壓裝置，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備，其特征在于耐壓容器包括至少兩個耐壓固體容器或類固體容器，耐壓固體容器之間相互套設，相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層，壓力支撐流體設在流體層內、起壓力支撐作用，流體壓力受流體壓力調節(jié)裝置和控制設備控制；流體層內可設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置或不設，流體壓力調節(jié)裝置可設置在耐壓固體容器外部和/或其它合適的位置，每層耐壓固體容器壁上可設有一個或幾個串層口，最內層可設可不設，每個流體壓力調節(jié)裝置經(jīng)串層管與一個或幾個串層口相連，流體壓力調節(jié)裝置可與控制設備相連，其特征在于所述的每層耐壓固體容器之間的流體層內和串層管里設有壓力可受控的流體支撐，壓力支撐流體介質可與工作流體介質一樣或不一樣；所述的耐壓容器上可設有各種類型的串層結構，至少一個或一種，可以多個和多種；穿過所有耐壓固體容器的容器壁，連通耐壓容器最內部與最外部的串層管路，這種特殊串層管路稱為通層管路；流體層內和串層內設有一個或幾個耐壓結構裝置，也可不設。
5.一種多層復合的液態(tài)炮或氣態(tài)炮，包括耐壓容器、壓力支撐流體、流體壓力調節(jié)裝置和控制設備，其特征在于耐壓容器包括至少兩個耐壓固體容器，耐壓固體容器之間相互套設，相鄰兩個耐壓固體容器之間設有流體層，壓力支撐流體設在流體層內、起壓力支撐作用，流體壓力受流體壓力調節(jié)裝置和控制設備控制；流體層內可設有固定連接相鄰兩個耐壓固體容器的固定裝置或不設，流體壓力調節(jié)裝置可設置在耐壓固體容器外部，和/或其它合適位置，每層耐壓固體容器壁上可設有一個或幾個串層口，最內層可設可不設串層口，每個流體壓力調節(jié)裝置經(jīng)串層管與一個或幾個串層口相連，流體壓力調節(jié)裝置可與控制設備相連，所述的每層耐壓固體容器之間的流體層內和串層管里設有壓力可受控的流體支撐，壓力支撐流體介質可與工作流體介質一樣或不一樣；所述的耐壓容器上可設有各種類型的串層結構，至少一個或一種，可以多個和多種；穿過所有耐壓固體容器的容器壁，連通耐壓容器最內部與最外部的串層管路，這種特殊串層管路稱為通層管路；流體層內和串層內設有一個或幾個耐壓結構裝置，也可不設。
6.根據(jù)權利要求4所述的多層復合的耐內壓裝置，其特征在于有兩種裝置，耐內壓裝置高壓穩(wěn)恒時，容器內外無物質交換，可以有能量交換，稱之為靜態(tài)平衡式高壓容器，或稱之為閉式間歇式容器；若工作過程中，工作流體和/或壓力支撐流體一邊流進高壓容器裝置，一邊流出高壓容器裝置，即有內外物質交換，包括一層或多層的物質交換，這樣的高壓裝置稱為動態(tài)平衡式高壓裝置，或稱為開式連續(xù)式高壓容器裝置；對于耐外壓結構裝置，也可以有動態(tài)平衡式結構裝置。
7.如權利要求I或2或3或4或5或6所述的多層復合的耐內壓和耐外壓裝置和液態(tài)炮、氣態(tài)炮裝置，其特征在于所述的增降壓方式可以用泵等機械式增降壓方式、冷熱式等物理增降壓方式、各種化學反應等化學的增降壓方式和各種組合的增降壓方式等；可控制設備控制流體的通斷和增降壓速度。
8.如權利要求I或2或3或4或5或6所述的多層復合的耐內壓和耐外壓裝置和液態(tài)炮、氣態(tài)炮裝置，所述的串層是指連接任意兩個或兩個以上耐壓固體容器的某種耐壓結構裝置，可分為開式和密閉容器式兩種；還可在任意固體層上設置耐壓裝置，也可分為開式和密閉容器式兩種；開式是指帶有流體進出開孔，可用控制設備控制流體的通斷和增降壓速度，密閉容器式指封閉的耐壓結構裝置，容器里壓力恒定或可控制；串層開口和其它開口可以以任何合適的方式設置。
9.由于設計理念不同，已有的類似結構裝置排除在此權利要求之外；此原理也可以有武器、醫(yī)學等其它方面的重要應用。
全文摘要
一種多層復合的耐壓裝置，涉及耐壓容器，本發(fā)明提供一種流體可控壓力支撐的多層復合耐壓結構裝置亦即在一個密閉或半開半閉容器的內部或外部裝設一個或一個以上的密閉或半開半閉容器，帶有各種類型串層，串層至少一個或一種，也可以多個或多種；各層容器間可有固定裝置或不設，其間充滿壓力支撐流體，壓力支撐流體介質可與工作流體介質一樣或不一樣，流體壓力可以受控制。對一般空間的壓力容器各層容器壁無需使用高性能的材料制造，僅串層承受的壓差較大，串層使用高性能材料制造即可，大大地節(jié)約了制造成本。
文檔編號F16J12/00GK103256385SQ201310216609
公開日2013年8月21日 申請日期2013年6月4日 優(yōu)先權日2013年6月4日
發(fā)明者劉慧祥 申請人:劉慧祥