負壓抽提式原位氣密採水技術的製作方法
2023-12-03 16:50:41 2
專利名稱：負壓抽提式原位氣密採水技術的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及水下環境與資源探測的流體原位採集技術，屬於物質或物體的探測領域，專利分類號G01V。
背景技術：
水下環境與資源探測常常需要對各種氣、水異常及其派生的地球化學標誌進行探查。特別是底層水和海底淺表沉積物的孔隙水中保留大量有用的海底地球化學信息，因而成為探測的重要對象。發展實用的採集底層水和空隙水的技術十分必要。目前國內外多是先用採樣器將沉積物採集到考察船上再在甲板抽取或壓榨出孔隙水。用採樣器採集沉積物到甲板，由於溫壓條件劇烈變化，可能發生溶解在沉積物孔隙水中的氣體逃逸等物理化學變化，再採集孔隙水進行水溶氣等測試，結果就不真實了，因此， 有必要開發沉積物孔隙水原位氣密採集的技術。已經有使用電磁閥控制的原位採水設備， 要求電磁閥必須耐高壓同時保真空且鐵心抗海水腐蝕，技術難度大，閥門體積不易縮小，設備的耐用性，經濟性亟待提高。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種運用負壓抽提原理在原地直接採集底層水或沉積物孔隙水，氣密保存提升到考察船的採水技術。本實用新型的技術方案是在一個氣密採集瓶殼體內有一個儲水室，在進水口與儲水室之間安裝一個單向水閥、進水口前可加微孔過濾芯，儲水室底端是一個抽提活塞，其側旁殼體開一出水口，儲水室上端壁上開一個外壓引入口，儲水室之上為緩衝室，兩者通過活塞隔開，緩衝室上部側旁殼體開孔與外部相通，殼體最上端為堵頭。一個外接壓力源由水箱和負壓源組成，水箱灌滿清水，可對外開放即壓力等於環境壓力，或再加低水壓；負壓源灌滿空氣或抽真空。採水瓶外壓引入口通過一個三位三通閥選擇接入水箱或負壓源，或關閉。採樣瓶在下水採樣前，儲水室活塞在底部，緩衝室和儲水室均與外部連通。到達採樣位置後採水瓶外壓引入口接入負壓源，活塞在負壓驅動下向上運動，抽提進水口處的水通過過濾芯，頂開單向水閥進入儲水室，直到活塞到達儲水室頂端，受到緩衝室底部活塞阻擋，採水過程結束。此時操縱三位三通閥，先將採水瓶外壓引入口接通水箱，再關閉外壓引入口，儲水室內壓等於採水深度靜水壓強。將採樣瓶上提回收，隨著水深減小，緩衝室上部壓力隨外部壓力降低，儲水室中壓力較高的水推動緩衝室底部的活塞上移，保持與外部壓力的平衡。孔隙水樣品中的水溶氣因壓力下降而可能釋放出來的氣體，也得以保存。本實用新型由於採用的上述原位氣密採集技術，保證了採集到底層水或沉積物孔隙水以及溶解在其中的氣體，在上提到甲板的過程中不會因為溫壓條件改變而損失。比用採樣器將沉積物採到甲板再抽取孔隙水的傳統方法，樣品化學性質保存完好。而採用負壓抽提原理採水，免除了現有的使用電磁閥控制原位採水設備中電磁閥必須耐高壓同時保真
3空的特殊要求以及鐵心抗海水腐蝕，閥門體積不易縮小等技術難題，從而降低了設備製造難度和成本，提高了設備的耐用性，經濟性。
圖1是本實用新型的負壓抽提式原位氣密採水瓶結構圖，圖2是負壓抽提式原位氣密採水壓力源連接流程圖。圖中M-殼體，A-過濾層，B-單向閥，C-活塞，D-儲水室，E-外壓引入口，F-緩衝室，G-堵頭，H-出水口，K-三位三通閥，P-壓力源，Pl-水箱，P2-負壓源
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的採水過程進行詳細說明。圖1是本實用新型的負壓抽提式原位氣密採水瓶的結構圖，在一個氣密採集瓶殼體M內有一個儲水室D，在進水口與儲水室之間安裝一個單向水閥B、進水口前可加微孔過濾芯A，儲水室底端是一個抽提活塞C，其側旁殼體開一出水口 H，儲水室上端壁上開一個外壓引入口 E，儲水室之上為緩衝室F，與儲水室通過活塞分隔，緩衝室上部側旁殼體開孔與外部相通，殼體最上端為堵頭G。圖2是本實用新型的壓力源連接流程圖，一個外接壓力源P由水箱Pl和負壓源 P2組成，Pl灌滿清水，可對外開放即壓力等於環境壓力，或可附加低水壓如自來水壓力 0. 左右；P2灌滿空氣或抽真空。採水瓶外壓引入口 E通過一個三位三通閥K選擇接入壓力源Pl或P2，或關閉。採樣瓶在甲板，首先打開出水口 H，將外壓引入口 E接通水箱P1，P1接入自來水將活塞推到儲水室底部，封閉H，撤銷自來水壓力令Pl對外連通。設備然後下水，緩衝室F和儲水室D均與外部連通。到達採樣位置後採水瓶外壓引入口 E接入負壓源P2，活塞在負壓驅動下向上運動，抽提進水口處的水透過過濾芯A，頂開單向水閥B進入儲水室D，直到活塞到達儲水室頂端，受到緩衝室底部活塞阻擋，採水過程結束。此時操縱三位三通閥K，先將採水瓶外壓引入口 E接通水箱Pl，再關閉外壓引入口 E，儲水室D內壓等於採水深度靜水壓強。將採樣瓶上提回收，隨著水深減小，緩衝室F上部壓力隨外部壓力降低，儲水室D中壓力較高的水推動緩衝室F底部的活塞上移，保持與外部壓力的平衡。孔隙水樣品中的水溶氣因壓力下降而可能釋放出來的氣體，也得以保存。以下介紹本實用新型應用在水下水樣原位氣密採樣的使用過程(1)將採樣瓶、外接壓力源Pl和P2以及三位三通閥K等集成到水下採樣設備上， 設備同時配備有必要的觸發裝置和三位三通閥驅動裝置；(2)在甲板，首先打開採樣瓶出水口 H，再將外壓引入口 E接通Pl，Pl接入自來水將活塞推到儲水室底部，關閉出水口 H，撤銷自來水壓力令Pl對外連通。將P2的水排空，必要時抽真空後密封。(3)設備下水。到達採樣位置後通過觸發信號操縱三位三通閥K將外壓引入口 E 接入負壓源P2，活塞在負壓驅動下向上運動，抽提進水口處的水透過過濾芯A頂開單向水閥B進入儲水室D，直到活塞到達儲水室頂端，受到緩衝室底部活塞阻擋，採水過程結束。(4)操縱三位三通閥K，先將採水瓶外壓引入口 E接通水箱P1，再關閉外壓引入口 E，儲水室D內壓等於採水深度靜水壓強。將採樣瓶上提回收，隨著水深減小，緩衝室F上部壓力隨外部壓力降低，儲水室D中壓力較高的水推動緩衝室F底部的活塞上移，保持與外部壓力的平衡。孔隙水樣品中的水溶氣因壓力下降而可能釋放出來的氣體，也得以保存。(5)到達甲板，通過出水口將採集到的孔隙水樣和它釋放出的氣體樣品轉移到測試用樣品瓶。(6)工作結束。本實用新型還可以應用於水下海洋油氣調查與開採、水下環境監測等領域，有廣闊的應用前景。與本實用新型的構思相同的各種方案，都在本權利要求的保護範圍之內。
權利要求1. 一種負壓抽提式原位氣密採水技術，其特徵在於，在一個氣密採集瓶殼體內有一個儲水室，在進水口與儲水室之間安裝一個單向水閥、進水口前可加微孔過濾芯，儲水室底端是一個抽提活塞，其側旁殼體開一出水口，儲水室上端壁上開一個外壓引入口，儲水室之上為緩衝室，兩者通過活塞隔開，緩衝室上部側旁殼體開孔與外部相通，殼體最上端為堵頭； 一個外接壓力源由水箱和負壓源組成，水箱灌滿清水，可對外開放即壓力等於環境壓力，或可附加低水壓，負壓源灌滿空氣或抽真空，採水瓶外壓引入口通過一個三位三通閥選擇接入水箱或負壓源，或關閉；採樣瓶在下水前儲水室活塞在底部，到達採樣位置後採水瓶外壓引入口接入負壓源，驅動活塞向上運動，抽提進水口處的水進入儲水室，直到活塞到達儲水室頂端，受到緩衝室底部活塞阻擋，採水過程結束，此時操縱三位三通閥，先將採水瓶外壓引入口接通水箱，再關閉外壓引入口，將採樣瓶上提回收，隨著水深減小，緩衝室底部的活塞上移，儲水室水樣保持與外部壓力的平衡，樣品中的水溶氣因壓力下降而可能釋放出來的氣體，也得以保存。
專利摘要負壓抽提式原位氣密採水技術涉及一種用於在原地直接採集底層水或沉積物孔隙水並氣密回收的採水技術，屬於物質或物體的探測領域。該技術利用常壓相對於水底水層的靜壓力形成的負壓，驅動採水瓶的儲水室底端的活塞向上運動，抽提進水口處的水進入儲水室。採水結束將採樣瓶上提回收，緩衝室保持儲水室水樣與外部壓力的平衡並保存因壓力下降而可能釋放出來的氣體。用本技術比用採樣器採集沉積物到甲板，再抽取或壓榨出孔隙水的傳統方法，孔隙水化學性質保存完好。而採用負壓抽提原理採水，比使用電磁閥的方案設備製造難度和成本降低，耐用性，經濟性提高。本實用新型可應用於海底資源調查與開採、水下環境監測等領域。
文檔編號G01N1/14GK202210040SQ20112025994
公開日2012年5月2日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者吳宣志 申請人:中國地質科學院礦產資源研究所