组合结构、带壳体积补偿装置和制作方法与流程

技术特征：
1.一种带壳体积补偿装置，包括供压装置和支撑壳；所述支撑壳包围有空腔，在所述空腔与所述支撑壳外部周围空间区域之间有连接通道；所述供压装置处在所述空腔之中；所述供压装置能够向与其接触的介质提供压力。2.根据权利要求1所述带壳体积补偿装置，其特征是，所述支撑壳是管子，并且，至少具有以下特征之一：(1)所述管子的管壁上设置有孔洞，管子的两端进行封堵；所述管壁上的孔洞用作连接支撑壳空腔与支撑壳周围外部空间区域的连接通道；(2)所述管子的管壁上设置有孔洞，管子的两端中至少有一端不进行封堵；(3)所述管子的管壁上没有孔洞，管子的两端中至少有一端不进行封堵；管子没有封堵的端部管孔用作连接支撑壳空腔与支撑壳周围外部空间区域的通道。3.根据权利要求1所述带壳体积补偿装置，其特征是，所述支撑壳为带有孔洞的壳体。4.根据权利要求1所述带壳体积补偿装置，其特征是，所述供压装置的选择范围包括，加压装置、储能装置和加压储能装置；(1)所述加压装置能够改变或/和维持其外表面和与之接触的介质之间的压力；(2)所述储能装置具有如下特性，当储能装置外表面受到的压力升高时，储能装置表观体积变小，储能装置吸收能量；或/和，当外表面受到的压力降低时，储能装置表观体积增加，储能装置释放能量；(3)所述加压储能装置具有以下的特性甲和特性乙，所述特性甲为，加压储能装置能够改变或/和维持其外表面和与之接触的介质之间的压力；所述特性乙为，在其他影响因素不变的条件下，当加压储能装置外表面受到的压力升高时，装置的表观体积变小，加压储能装置吸收能量；或/和，当外表面受到的压力降低时，装置的表观体积增加，加压储能装置释放能量。5.根据权利要求4所述带壳体积补偿装置，其特征是：(1)所述加压装置的选择范围包括，加压气囊、加压气液囊、加压液囊、自膨胀装置；(2)所述储能装置的选择范围包括，气囊、气液囊、储能液囊，实心弹性体储能装置、弹性外壳储能装置；(3)所述加压储能装置的选择范围包括，加压气囊、加压气液囊、加压储能液囊，自膨胀装置；优选地，所述自膨胀装置为甲型自膨胀装置；优选地，所述甲型自膨胀装置是甲1型自膨胀装置；优选地，所述甲1型自膨胀装置是甲1a型或/和甲1b型自膨胀装置。优选地，所述自膨胀装置为乙型自膨胀装置。6.根据权利要求5所述带壳体积补偿装置，其特征是，所述用作加压装置、储能装置和加压储能装置的气囊的选择范围包括，普通气囊、上限气囊、下限气囊和双限气囊；所述用作加压装置、储能装置和加压储能装置的气液囊的选择范围包括，普通气液囊、
上限气液囊、下限气液囊和双限气液囊；所述用作加压装置、储能装置和加压储能装置的液囊的选择范围包括，普通液囊、上限液囊、下限液囊和双限液囊；优选地，所述液囊设置有管路与液压源连接；优选地，所述液囊设置有管路与液压源以及蓄能器连接。7.根据权利要求1所述带壳体积补偿装置，其特征是，所述供压装置的选择范围包括，甲型自膨胀装置和乙型自膨胀装置；优选地，所述甲型自膨胀装置是甲1型自膨胀装置。8.根据权利要求1至7之一所述带壳体积补偿装置，其特征是，在所述支撑壳内壁与供压装置外表面之间的空隙中充填有流固转换材料，或/和，在所述支撑壳外部周围空间区域中存在有所述流固转换材料。9.根据权利要求1至8之一所述带壳体积补偿装置，其特征是，所述装置具有以下特性：(1)当所述流固转换材料处在可流动状态，所述流固转换材料适合从所述连接通道中流过；或/和，(2)当所述流固转换材料处在固体状态，所述流固转换材料与所述支撑壳组成复合壳体，所述复合壳体包括支撑壳和其周围一定范围内的凝固之后的流固转换材料，所述复合壳体能够承受其外围介质的压力。10.一种带壳体积补偿装置的制作方法，其特征是，所制作的带壳体积补偿装置如权利要求1至9之一所述。11.一种使用带壳体积补偿装置对周围介质提供压力的方法，其特征是，(1)所述带壳体积补偿装置如权利要求1～9之一所述；(2)在使用所述带壳体积补偿装置提供压力的过程中，除了使用所述支撑壳和所述供压装置之外，还需要流固转换材料参与；所述流固转换材料是能够从流体状态进入到固体状态的材料；(3)所述带壳体积补偿装置的所述支撑壳、所述供压装置与所述流固转换材料之间空间关系具有以下特征，在支撑壳内壁与供压装置外表面之间的至少一部分空隙中存在流固转换材料，或/和，至少在支撑壳的一部分外部周围空间区域中存在流固转换材料；(4)当流固转换材料处在可流动状态时，a.如果支撑壳外部的流固转换材料受到的外部介质施加的压力增加，则所述流固转换材料经过所述连接通道向所述支撑壳包围的空腔中流入，挤压空腔中的供压装置，使供压装置的表观体积变小；如果支撑壳外部的或/和连接通道中的流固转换材料受到的外部介质施加的压力减小，则所述空腔中的供压装置的表观体积增大，推动所述流固转换材料向所述支撑壳外部流动；或/和，b.当供压装置的表观体积增大时，供压装置挤压支撑壳空腔中的流固转换材料经过所述连接通道流出支撑壳；当供压装置的表观体积变小时，如果支撑壳外部周围的流固转换材料受到外围介质的压力作用，则流固转换材料经过所述连接通道流入支撑壳的空腔中；(5)当流固转换材料处在固体状态时，所述流固转换材料与所述支撑壳组成复合壳体，复合壳体作为整体抵抗外部介质的压
力；所述支撑壳能够承受凝固的流固转换材料作用在其外表面上的压力。12.一种组合结构构件，包括a部分、b部分和c部分；其中a部分包围有空腔，a部分为固体；b部分是流固转换材料，所述流固转换材料是能够从可流动状态变为固体状态的材料；c部分是一个或多个带壳体积补偿装置，所述带壳体积补偿装置如权利要求1～9之一所述，每个带壳体积补偿装置包括支撑壳和供压装置；所述带壳体积补偿装置和所述b部分材料处在a部分包围空腔中。13.根据权利要求12所述组合结构构件，其特征是，所述a部分包围有一个空腔，或者所述a部分包围有两个或两个以上空腔；当所述a部分包围有两个或两个以上空腔时，所述空腔具有以下特性：(1)至少有两个空腔是彼此连通的；所述连通是指二个空腔之间存在连接通道，处于可流动状态的介质能够从一个空腔流入另一个空腔；或/和，(2)至少有两个空腔是彼此隔离的；所述隔离是指，两个空腔之间不存在连接通道。14.根据权利要求12所述组合结构构件，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，所述b部分材料的选择范围包括以下四大类：(1)水泥基材料，所述水泥基材料包括水泥砂浆、活性粉末混凝土、普通强度混凝土、高强混凝土、超高强混凝土；(2)水泥基材料与高分子材料的混合物，所述水泥基材料中的水泥参与水化反应；(3)自身能够固化的高分子材料，(4)高分子材料与固体粉末或/和固体颗粒的混合物。15.根据权利要求12所述构件，其特征是，至少在所述a部分包围的一个空腔中，有m种所述b部分材料，分别为b1，b2...b
i
，b
i 1
......b
m
材料，它们分别占据着不同的空间区域，每一种b部分材料都是流固转换材料。16.根据权利要求15所述构件，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，所述b部分材料至少具有以下的特征甲和乙之一：(1)所述特征甲是，至少存在有一个i和一个j，其中1≤i≤m，1≤j≤m，i≠j，与所述i和j对应存在有至少一个时间段；在该时间段内，与b
i
材料相比，b
j
材料具有相对高流动性；(2)所述特征乙是，至少存在有一个i和一个j，其中1≤i≤m，1≤j≤m，i≠j，与之对应的所述b
i
和b
j
材料具有以下特性：(i)所述b
j
材料的可流动状态结束时刻，晚于或等于b
i
材料的可流动状态结束时刻，早于b
i
材料的体积收缩转折点出现时刻；或者，(ii)所述b
j
材料的可流动状态结束时刻晚于或等于b
i
材料体积收缩转折点出现的时刻。17.根据权利要求15所述构件，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，至少存在有一个i，1≤i≤m，对应的b
i
材料至少具有以下的特征甲、乙、丙三者之一，
(i)所述特征甲是，当b
i
材料处在可流动状态阶段时，在其中的一个时间段、或多个时间段、或全阶段内，在全部b部分材料中至少所述b
i
材料受到压应力的作用；(ii)所述特征乙是，当所述b
i
材料从可流动状态进入到固体状态的凝固过程中，在其中的一个时间段、或多个时间段、或全阶段内，在全部b部分材料中至少所述b
i
材料受到压应力或预压应力的作用；(iii)所述特征丙是，当所述b
i
材料凝固之后，在全部b部分材料中至少所述b
i
材料受到压应力或预压应力或残留预压应力的作用。18.根据权利要求12所述构件，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，当其中的全部b部分材料凝固之后，所述构件至少具有以下三个特征之一：(1)在所述空腔中的一部分或多部分或全部b部分材料中，存在有压应力或预压应力或残余预压应力；(2)在所述空腔中的一部分或多部分或全部的a部分内壁与b部分材料的接触面上，存在有压应力或预压应力或残余预压应力；(3)在所述空腔中，所述支撑壳外表面与所述b部分材料的接触面上，存在有压应力。19.根据权利要求12所述构件，其特征是，至少在所述a部分包围的一个空腔中，还存在简化加压装置；所述简化加压装置的选择范围包括，加压活塞，加压管路和其中的介质，缓凝加压液囊。20.根据权利要求12所述构件，其特征是，(1)在所组合结构述构件的一段、或多段或全部长度范围内，所述构件具有轴线；并且，(2)所述轴线至少具有以下特征之一，(i)在所述构件的全部轴线中，有一段、或多段或全部轴线是直线；(ii)在所述构件的全部轴线中，有一段、或多段或全部轴线是曲线；(iii)在所述构件的全部轴线中，至少有一段轴线是直线，并且至少有一段轴线是曲线。21.根据权利要求12或20所述构件，其特征是，在所组合结构述构件的一段、或多段或全部长度范围内，所述构件的横截面的外轮廓线围成的图形，或/和所述a部分包围的所述空腔的横截面的外轮廓线围成的图形，具有以下特性，所述图形是由直线或/和曲线围成的图形；优选地，所述图形是外凸的；优选地，所述图形是外凸多边形；优选地，所述图形是外凸曲线图形；优选地，所述图形是圆形或椭圆形；优选地，所述图形是圆角多边形。22.根据权利要求12或21所述构件，其特征是，所述组合结构构件具有以下特征之一(1)至少在所述组合结构构件的某一段长度范围内，在长度方向不同位置上，横截面的形状和尺寸分别是相同的；(2)至少在所述组合结构构件的某一段长度范围内，在长度方向不同位置上的横截面，形状是相似的，尺寸是不同的；
(3)至少在所述组合结构构件的某一段长度范围内，在长度方向上能够找到至少两个不同位置，这两个位置上的横截面的形状不相似，尺寸不相同。23.根据权利要求12或20至22之一所述构件，其特征是，所述组合结构构件是轴线为直线的只有一个空腔的柱形体受压构件；或者，所述组合结构构件是轴线为拱形曲线的只有一个空腔的受压构件。24.根据权利要求12所述构件，其特征是，所述带壳体积补偿装置至少具有以下特征之一：(1)所述供压装置的表观体积弹性模量和表观体积变形模量都分别远低于b部分材料在任何阶段的体积弹性模量和体积变形模量，所述任何阶段是指全过程中的任何阶段，所述全过程是指所述材料从可流动状态变成为达到最终强度的固态的过程；(2)当所述流固转换材料凝固且达到设计强度之后，所述由流固转换材料与支撑壳组成的复合壳体的表观体积弹性模量和表观体积变形模量，都分别远高于所述供压装置的表观体积弹性模量和表观体积变形模量；(3)当所述流固转换材料凝固且达到设计强度之后，所述由流固转换材料与支撑壳组成的复合壳体能够承受周围介质施加的最大压力，远高于供压装置单独工作时供压装置提供给周围介质的压力；(4)所述支撑壳的无孔洞处外表面能够承受周围介质施加的最大压力，远高于供压装置单独工作时供压装置提供给周围介质的压力；(5)当所述支撑壳为管壁带孔洞的圆形钢管，所述供压装置为长管型囊类储能装置时，如果对外表面增加同样的径向压力，则管壁无孔洞段的钢管的径向位移增量除以外直径，远低于囊类供压装置的径向位移增量除以外直径。25.一种组合结构构件的制作方法，包括以下步骤：(1)获得包围有空腔的a部分，(2)把一个或多个带壳体积补偿装置放置在或固定在所述a部分包围的空腔中，(3)向所述空腔中充填b部分材料，(4)对空腔中的b部分材料施加压力；在制作过程中步骤(2)和(3)不受排列顺序的影响；所述b部分材料是流固转换材料，所述带壳体积补偿装置如权利要求1～9之一所述，每个带壳体积补偿装置包括供压装置和支撑壳，所述供压装置处在支撑壳的空腔之内。26.根据权利要求25所述方法，其特征是，所述组合结构构件的a部分包围有一个或多个空腔；当所述空腔数量大于等于2个时，所述空腔具有以下特性：(1)至少有两个空腔是彼此连通的；所述连通是指二个空腔之间存在连接通道，处于可流动状态的介质能够从一个空腔流入另一个空腔；或/和，(2)至少有两个空腔是彼此隔离的；所述隔离是指两个空腔之间不存在连接通道。27.根据权利要求25所述方法，其特征是，在适当的时候，向在所述供压装置外表面与所述支撑壳内表面之间的空隙中充填流固转换材料；优选地，在带壳体积补偿装置被放入到a部分包围空腔之前，把处在可流动状态的流固
转换材料至少充填到所述供压装置外表面与所述支撑壳内表面之间的空隙中；或/和，当向a部分包围的空腔中充填b部分材料时，或者在对a部分包围的空腔中的b部分材料施加压力时，所述支撑壳外表附近外围区域中的b部分材料穿过支撑壳上的通道，进入到所述供压装置外表面与所述支撑壳内表面之间的空隙中。28.根据权利要求25或26所述方法，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，有m种所述b部分材料，分别为b1，b2...b
i
，b
i 1
......b
m
材料，它们分别占据着不同的空间区域。29.根据权利要求28所述方法，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，所述b部分材料至少具有以下的特征甲和乙之一：(1)所述特征甲是，至少存在有一个i和一个j，其中1≤i≤m，1≤j≤m，i≠j，与所述i和j对应存在有至少一个时间段；在该时间段内，与b
i
材料相比，b
j
材料具有相对高流动性；(2)所述特征乙是，至少存在有一个i和一个j，其中1≤i≤m，1≤j≤m，i≠j，与之对应的所述b
i
和b
j
材料具有以下特性：(i)所述b
j
材料的可流动状态结束时刻，晚于或等于b
i
材料的可流动状态结束时刻，早于b
i
材料的体积收缩转折点出现时刻；或者，(ii)所述b
j
材料的可流动状态结束时刻晚于或等于b
i
材料体积收缩转折点出现的时刻。30.根据权利要求28所述方法，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，至少存在有一个i，1≤i≤m，对应的b
i
材料具有以下的特征甲、乙、丙三者之中的一个或两个或三个特征，(i)所述特征甲是，当b
i
材料处在可流动状态阶段时，在其中的一个时间段、或多个时间段、或全阶段内，在全部b部分材料中至少所述b
i
材料受到压应力的作用；(ii)特征乙是，当所述b
i
材料从可流动状态进入到固体状态的凝固过程中，在其中的一个时间段、或多个时间段、或全阶段内，在全部b部分材料中至少所述b
i
材料受到压应力或预压应力的作用；(iii)特征丙是，当所述b
i
材料凝固之后，在全部b部分材料中至少所述b
i
材料受到压应力或预压应力或残留预压应力的作用。31.根据权利要求25所述方法，其特征是，所述带壳体积补偿装置至少具有以下特征之一：(1)所述供压装置的表观体积弹性模量和表观体积变形模量都分别远低于b部分材料在任何阶段的体积弹性模量和体积变形模量，所述任何阶段是指全过程中的任何阶段，所述全过程是指所述材料从可流动状态变成为达到最终强度的固态的过程；(2)当所述流固转换材料凝固且达到设计强度之后，所述由流固转换材料与支撑壳组成的复合壳体的表观体积弹性模量和表观体积变形模量，都分别远高于所述供压装置的表观体积弹性模量和表观体积变形模量；
(3)当所述流固转换材料凝固且达到设计强度之后，所述由流固转换材料与支撑壳组成的复合壳体能够承受周围介质施加的最大压力，远高于供压装置单独工作时供压装置提供给周围介质的压力；(4)所述支撑壳的无孔洞处外表面能够承受周围介质施加的最大压力，远高于供压装置单独工作时供压装置提供给周围介质的压力；(5)当所述支撑壳为管壁带孔洞的圆形钢管，所述供压装置为长管型囊类储能装置时，如果对外表面增加同样的径向压力，则管壁无孔洞段的钢管的径向位移增量除以外直径，远低于囊类供压装置的径向位移增量除以外直径。32.根据权利要求25或28所述方法，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，在所述组合结构构件中还设置有简化加压装置，该装置能够改变或维持a部分包围空腔中的b材料的压应力；所述简化加压装置的选择范围包括，加压活塞，加压管路和其中的介质，缓凝加压液囊，其特征是简化加压装置没有配套的支撑壳。33.根据权利要求32所述方法，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，联合使用所述简化加压装置和所述带壳体积补偿装置中的供压装置来改变或维持b部分材料的压力；所述联合使用的特征是，至少在某一时间段内同时使用所述供压装置和所述简化加压装置，或/和至少在某一时间段内交替使用所述供压装置和所述简化加压装置。34.根据权利要求25或28至30之一所述方法，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，只有一种b部分材料，这时m＝1；所述组合结构构件中至少有一段这样的构件，此段构件的横截面具有如下特征：(1)当所述构件的轴线为直线时，(i)如果在所述a部分包围空腔中只有一个所述带壳体积补偿装置，则所述装置处在空腔横截面的几何形心上；或者，(ii)如果在所述a部分包围空腔中有两个或两个以上所述带壳体积补偿装置，则所述装置所处的位置关于空腔横截面的几何形心是中心对称的，或者关于某个直线是轴对称的；(2)当所述构件的轴线为处在一个平面上的曲线时，(i)如果在所述a部分包围空腔中只有一个所述带壳体积补偿装置，则所述装置处在空腔横截面的几何形心上；或者，所述装置的位置偏离所述空腔横截面的几何形心，但处在轴线所在平面上；或者，(ii)如果在所述a部分包围空腔中有两个或两个以上所述带壳体积补偿装置，则所述装置关于所述轴线所在平面是轴对称的。35.根据权利要求25或28至30之一所述方法，其特征是，至少在a部分包围的一个空腔中，所述b部分材料具有以下的特征i、ii和iii，所述特征i是，在所述a部分包围的空腔中，有b1和b2两种b部分材料，这时m＝2；b1和b2材料分别占据不同的空间区域；所述特征ii是，
至少有一个带壳体积补偿装置，其外表面的全部或绝大部分与b2材料接触；所述特征iii是，所述b1和b2材料至少具有以下的甲乙丙三个特征之一：(1)所述特征甲为，所述b2材料的可流动状态结束时刻，晚于或等于b1材料的可流动状态结束时刻，早于b1材料的体积收缩转折点出现时刻；或者，所述b2材料的可流动状态结束时刻晚于或等于b1材料体积收缩转折点出现的时刻；(2)所述特征乙为，至少存在有一个时间段，在该时间段内，与b1材料相比，b2材料具有相对高流动性；(3)所述特征丙为，所述b1和b2材料至少具有以下特性之一(i)当b1材料处在可流动状态阶段时，在其中的一个时间段、或多个时间段、或全阶段内，所述b1或/和b2材料受到压应力的作用；(ii)当所述b1材料从可流动状态进入到固体状态的凝固过程中，在其中的一个时间段、或多个时间段、或全阶段内，所述b1或/和b2材料受到压应力或预压应力的作用；(iii)当所述b1材料凝固之后，所述b1材料受到压应力或预压应力或残留预压应力的作用；或/和，所述b2材料受到压应力或预压应力或残留预压应力的作用；(iv)当所述b1和b2材料都凝固之后，所述b1材料受到压应力或预压应力或残留预压应力的作用；或/和，所述b2材料受到压应力或预压应力或残留预压应力的作用。36.根据权利要求25或28至30之一所述方法，其特征是，在所述a部分包围的空腔中，有b1、b2和b3三种b部分材料，这时m＝3；b1、b2和b2材料分别占据不同的空间区域；所述方法至少具有以下的甲乙丙三个特征之一，(一)所述特征甲为，至少有一个带壳体积补偿装置与b3材料接触；当所述b3材料处在可流动状态时，如果b1或/和b2材料发生体积收缩，则带壳体积补偿装置中的供压装置推动与之接触的b3材料从支撑壳的孔洞流出，填补b1或/和b2材料的收缩体积。(二)所述特征乙为，所述b1、b2和b3材料具有以下三个特征之一：(1)特征1a.所述b2部分材料的可流动状态结束时刻晚于b1材料体积收缩转折点出现的时刻；或/和，b.所述b3部分材料的可流动状态结束时刻，晚于b2材料的可流动状态结束时刻，早于b2材料的体积收缩转折点出现时刻之前；(2)特征2a.所述b2部分材料的可流动状态结束时刻晚于b1材料体积收缩转折点出现的时刻；或/和，b.所述b3部分材料的可流动状态结束时刻晚于b2材料体积收缩转折点出现的时刻；(3)特征3a.所述b2部分材料的可流动状态结束时刻，晚于或等于b1材料的可流动状态结束时刻，
早于b1材料的体积收缩转折点出现时刻；或/和，b.所述b3材料的可流动状态结束时刻，晚于或等于b2材料的可流动状态结束时刻，早于b2材料的体积收缩转折点出现时刻；(三)所述特征丙为，所述b1、b2和b3材料至少具有以下特性之一，(i)当b1材料处在可流动状态阶段时，在其中的一个时间段、或多个时间段、或全阶段内，所述在b1、b2和b3材料中至少有一种材料受到压应力的作用；(ii)当所述b1材料从可流动状态进入到固体状态的凝固过程中，在其中的一个时间段、或多个时间段、或全阶段内，在b1、b2和b3材料中至少有一种材料受到压应力或预压应力的作用；(iii)当所述b1材料凝固之后，在b1、b2和b3材料中至少有一种材料受到压应力或预压应力或残留预压应力的作用；(iv)当所述b1、b2和b3材料全部凝固之后，在b1、b2和b3材料中至少有一种材料受到压应力或预压应力或残留预压应力的作用。

技术总结
一种带壳体积补偿装置，包括支撑壳和供压装置；所述支撑壳包围有空腔，在所述空腔与支撑壳外部空间区域之间有连接通道；所述供压装置处在所述空腔之中。一种组合结构包括A、B、C三部分，A部分包围有空腔，B部分是流固转换材料，C部分是一个或多个带壳体积补偿装置，B部分和C部分处在所述空腔之内。当B材料处在可流动状态时，带壳体积补偿装置用于提供和维持B部分中的压力；当B部分材料处在固体状态时，如果组合结构受到的外力使B部分中压应力增加，则带壳体积补偿装置中的支撑壳外表面能够耐受周围介质的压应力远高于供压装置提供的压应力。应力。


技术研发人员：王哲
受保护的技术使用者：王哲
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2023/2/17