專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能海底水合物取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于海底取水及沉積物的專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)裝置，具體地說(shuō)，是多功
能海底水合物取樣裝置，它可以分層對(duì)海水進(jìn)行針對(duì)性取樣和海底表層沉積物取樣的裝置。
背景技術(shù)：
天然氣水合物是在一定的條件下，由氣體與水相互作用過(guò)程中形成的固態(tài)結(jié)晶物 質(zhì)(可燃冰)，主要分布于海底沉積物和陸上永久凍土帶中。我國(guó)天然氣水合物資源量巨 大，盡管預(yù)測(cè)的數(shù)值不統(tǒng)一，但數(shù)量級(jí)都達(dá)到1012 1015!113之多，同時(shí)水合物的分布靠近我國(guó) 較發(fā)達(dá)的東部沿海地區(qū)及其分解可能誘發(fā)的海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，因此成為我國(guó)新能源戰(zhàn) 略發(fā)展中較為重要的一部分。2007年5月，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在南海北部神狐海域首次成功 鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品，但樣品的含氣量以及顏色等方面都與國(guó)外所取樣品有較大差 異，這與南中國(guó)海經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。 在天然氣水合物調(diào)查中，地球化學(xué)方法越來(lái)越受到重視，地球化學(xué)探測(cè)技術(shù)與分 析方法在天然氣水合物勘探、研究和開(kāi)發(fā)中也發(fā)揮了巨大的作用?？梢愿鶕?jù)指示和判別天 然氣水合物存在的地球化學(xué)識(shí)別標(biāo)志，結(jié)合地球物理等其他調(diào)查手段，綜合判斷天然氣水 合物的存在，并且對(duì)于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)天然氣水合物的成分、物化性質(zhì)及其來(lái)源、產(chǎn)出條件、形 成機(jī)制、分布規(guī)律、環(huán)境效應(yīng)、資源量評(píng)價(jià)等有著重要的指導(dǎo)意義。盧振權(quán)等(2003)利用海 底沉積物樣品，開(kāi)展了東海天然氣水合物衛(wèi)星熱紅外遙感和沉積物酸脫氣地球化學(xué)找礦研 究；付少英(2005)利用頂空氣法和酸解烴法對(duì)東沙群島海域海底淺表層沉積物中烴類(lèi)含 量及其甲烷碳同位素進(jìn)行了分析探討；盧曉良(2006)快速穩(wěn)定的測(cè)量海底沉積物、底層水 等介質(zhì)樣品中的痕量氣態(tài)烴的濃度參數(shù)值，獲得了南中國(guó)害某工區(qū)內(nèi)多種氣態(tài)烴的結(jié)果并 發(fā)現(xiàn)了重要的地球化學(xué)異常。上述的實(shí)驗(yàn)研究分析都離不開(kāi)樣品的獲取，同時(shí)樣品的質(zhì)量 也影響著分析結(jié)果。 國(guó)內(nèi)開(kāi)展海水取樣裝置的研究設(shè)計(jì)工作的單位主要有國(guó)家海洋局第二海洋研究 所、第三海洋研究所，國(guó)家海洋技術(shù)中心以及浙江大學(xué)等機(jī)構(gòu)，對(duì)于海底沉積物取樣器的研 究設(shè)計(jì)工作主要有中國(guó)海洋大學(xué)、浙江大學(xué)等個(gè)單位。但每家單位研制的儀器都具有一定 的不足之處。如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00520061259. 3的大容器采水器的開(kāi)閉裝置。它由觸 發(fā)機(jī)構(gòu)、連接桿和密封機(jī)構(gòu)構(gòu)成。觸發(fā)機(jī)構(gòu)和密封機(jī)構(gòu)由連接桿連接。開(kāi)閉裝置開(kāi)啟，手 動(dòng)使撥叉桿旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度并由觸發(fā)板定位，扭簧受扭并儲(chǔ)存能量，與撥叉桿成十字形連接 的連接桿帶動(dòng)密封旋轉(zhuǎn)板旋轉(zhuǎn)，使其上的流通孔與密封下板上的流通孔對(duì)齊，處于開(kāi)的狀 態(tài)；采樣時(shí)，當(dāng)始錘觸擊觸發(fā)板，釋放撥叉桿，在扭簧的作用下，連接桿往回旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)密 封旋轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)回到原始位置，該上、下流通孔相互錯(cuò)位，處于閉的狀態(tài)。其在設(shè)計(jì)中增設(shè)的密 封上板能防止密封旋轉(zhuǎn)板的上下竄動(dòng)，使得密封旋轉(zhuǎn)板與密封下板的配合更加緊密，水密 性能更好。但是該裝置采用始錘激發(fā)方式，耗時(shí)長(zhǎng)，而且僅為開(kāi)-閉方式，不符合水質(zhì)分析 的閉_開(kāi)_閉形式，存在一定的不足。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目在于提供一種多功能海底水合物取樣裝置，它可以有效的克服現(xiàn) 有的海水取樣裝置功能單一等缺點(diǎn)，有機(jī)結(jié)合了已有取水器的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)用性與智能 可操作性的統(tǒng)一。該裝置不僅能在不同的深度完成對(duì)海水的分層取樣，而且能實(shí)時(shí)記錄海 水的溫度和深度參數(shù)，同時(shí)護(hù)籠系統(tǒng)不僅具有保護(hù)取樣裝置的功能，還兼有海底表層沉積 物取樣的功能。新裝置或儀器能夠完成以下三方面的工作 (1)能夠針對(duì)不同的深度進(jìn)行海水分層的取樣，開(kāi)展烴類(lèi)異常分析和水合物地球 化學(xué)識(shí)別標(biāo)志研究； (2)能夠?qū)崟r(shí)記錄海水的溫度和深度參數(shù)，便于研究分析海底溫壓環(huán)境以及水合 物成藏的可能性； (3)能夠?qū)５妆韺映练e物進(jìn)行取樣，有助于開(kāi)展更為真實(shí)的水合物室內(nèi)合成及 分解實(shí)驗(yàn)，探索水合物的形成規(guī)律和控制因素。 本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的包括護(hù)籠器、基座、取水筒、箍圈、溫壓感應(yīng)器、電磁閥、 連接桿、纜索、沖擊式沉積物取樣器、小球珠、隔網(wǎng)、限位鏈條、齒輪，護(hù)籠器的兩端連接有沖 擊式沉積物取樣器，護(hù)籠器的頂部連接有纜索，基座上置有溫壓感應(yīng)器、電磁閥，限位鏈條 與齒輪連接，取水筒外設(shè)有箍圈，護(hù)籠器與連接桿連接，沖擊式沉積物取樣器上設(shè)有小球 珠、隔網(wǎng)。 取水筒的數(shù)量^ 1。 護(hù)籠器由護(hù)籠豎桿、護(hù)籠斜桿、護(hù)籠環(huán)箍組成，護(hù)籠豎桿的底部與護(hù)籠環(huán)箍連接， 護(hù)籠豎桿的頂部與護(hù)籠斜桿連接。 取水筒由限位鏈條、齒輪、球閥、提手、固定鞘、鏈條、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)單元構(gòu)成，取水筒的 頂部、底部分別裝有球閥，取水筒的側(cè)部安裝有齒輪，限位鏈條上裝有固定鞘，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)單 元與鏈條連接。 取水筒上安裝有提手。 每隔一個(gè)取水筒對(duì)應(yīng)一個(gè)護(hù)籠豎桿。 護(hù)籠豎桿下具有螺絲紋結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型的有益效果是，該裝置采用電磁閥控制取水筒以球閥旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行的 閉_開(kāi)_閉結(jié)構(gòu)，保證了取樣裝置下水時(shí)，不受表層海水污染影響，取水筒的開(kāi)閉方便快捷 且密封性好，同時(shí)由于采用電磁閥進(jìn)行關(guān)閉的控制，取樣器入水深度也不受約束，可以在任 意深度進(jìn)行取樣工作。在取樣裝置下放過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)測(cè)量海水的溫度和壓力，并由電 腦記錄所測(cè)的數(shù)據(jù)。在護(hù)籠觸及海底后，安裝在其下的沖擊式沉積物取樣器能夠很好地對(duì) 海底沉積物進(jìn)行取樣，從而可以運(yùn)用所取樣品開(kāi)展天然氣水合物化學(xué)分析及實(shí)驗(yàn)等相關(guān)研 究。通過(guò)采用本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣水合物的化學(xué)識(shí)別標(biāo)志及生成、分解機(jī)理進(jìn)行深入研 究及模擬，加深了對(duì)中國(guó)天然氣水合物成藏的認(rèn)識(shí)和理解，是一種具有創(chuàng)新性的新設(shè)計(jì)。

附圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2為本實(shí)用新型護(hù)籠器1的結(jié)構(gòu)示意圖；[0019] 附圖3為本實(shí)用新型取水筒3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如附圖1所示，護(hù)籠器1、基座2、取水筒3、箍圈4、溫壓感應(yīng)器5、電磁閥6、連接桿
7、纜索8、沖擊式沉積物取樣器9、小球珠10、隔網(wǎng)11、限位鏈條12、齒輪13，護(hù)籠器1的兩端
連接有沖擊式沉積物取樣器9，護(hù)籠器1的頂部連接有纜索8，基座2上置有溫壓感應(yīng)器5、
電磁閥6，限位鏈條12與齒輪13連接，取水筒3外設(shè)有箍圈4，護(hù)籠器1與連接桿7連接，
沖擊式沉積物取樣器9上設(shè)有小球珠10、隔網(wǎng)11。取水筒3的數(shù)量^ 1。 如附圖2所示，護(hù)籠器1由護(hù)籠豎桿14、護(hù)籠斜桿15、護(hù)籠環(huán)箍16組成，護(hù)籠豎桿
14的底部與護(hù)籠環(huán)箍16連接，護(hù)籠豎桿14的頂部與護(hù)籠斜桿15連接。 如附圖3所示，取水筒3由限位鏈條12 、齒輪13 、球閥19 、提手20 、固定鞘21 、鏈條
22、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)單元23構(gòu)成，取水筒3的頂部、底部分別裝有球閥19，取水筒3的側(cè)部安裝有
齒輪13，限位鏈條12上裝有固定鞘21，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)單元23與鏈條22連接。取水筒3上安裝
有提手20。 裝置的特征是取水筒3和護(hù)籠器l，取水筒3的數(shù)量為十二個(gè)，每個(gè)取水筒3由限 位鏈條12、齒輪13、球閥19、提手20、固定鞘21、鏈條22、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)單元23構(gòu)成。取水筒3 筒體上下端各有一球閥19，兩球閥19同時(shí)進(jìn)行關(guān)閉與開(kāi)啟，當(dāng)球閥19關(guān)閉時(shí)，球閥19緊貼 筒體內(nèi)壁，起到密封的作用。球閥19開(kāi)啟時(shí)，與筒體保持完全貫通，保證海水順利沖刷筒體 內(nèi)壁。球閥19的開(kāi)閉通過(guò)電磁閥6控制限位鏈條12來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)限位鏈條12的設(shè)計(jì)也保 證了鏈條22與齒輪13間的穩(wěn)定性和精確性。護(hù)籠器1的設(shè)計(jì)保障了取樣裝置的整體穩(wěn)定 性，每隔一個(gè)取水筒3對(duì)應(yīng)一個(gè)護(hù)籠豎桿14，護(hù)籠豎桿14下具有螺絲紋結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要裝 置沖擊式沉積物取樣器，并對(duì)海底沉積物進(jìn)行取樣工作。護(hù)籠豎桿14下安有沖擊式沉積物 取樣器9，能對(duì)海底沉積物進(jìn)行取樣，小球珠10和隔網(wǎng)11聯(lián)合作用防止所取沉積物樣品被 水沖刷掉。 每個(gè)取水筒的有效容積為2. 5L，可以充分滿(mǎn)足進(jìn)行烴類(lèi)分析及水合物生成和分解 的模擬實(shí)驗(yàn)，多次進(jìn)行試驗(yàn)，可提高數(shù)據(jù)可信度。 對(duì)于專(zhuān)門(mén)針對(duì)海洋環(huán)境的天然氣水合物實(shí)驗(yàn)室，尤其以海底沉積物和海底水開(kāi)展 水合物室內(nèi)研究在國(guó)內(nèi)目前還幾乎處于空白。中國(guó)水合物資源量巨大，研究水合物的生成、 富集和分解的機(jī)理對(duì)于開(kāi)發(fā)利用天然氣水合物資源具有重要意義。所以建立多功能海底水 合物取樣裝置是進(jìn)行天然氣水合物基礎(chǔ)理論研究必不可少的設(shè)備。
權(quán)利要求多功能海底水合物取樣裝置，包括護(hù)籠器(1)、基座(2)、取水筒(3)、箍圈(4)、溫壓感應(yīng)器(5)、電磁閥(6)、連接桿(7)、纜索(8)、沖擊式沉積物取樣器(9)、小球珠(10)、隔網(wǎng)(11)、限位鏈條(12)、齒輪(13)，其特征在于護(hù)籠器(1)的兩端連接有沖擊式沉積物取樣器(9)，護(hù)籠器(1)的頂部連接有纜索(8)，基座(2)上置有溫壓感應(yīng)器(5)、電磁閥(6)，限位鏈條(12)與齒輪(13)連接，取水筒(3)外設(shè)有箍圈(4)，護(hù)籠器(1)與連接桿(7)連接，沖擊式沉積物取樣器(9)上設(shè)有小球珠(10)、隔網(wǎng)(11)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能海底水合物取樣裝置，其特征在于取水筒(3)的數(shù) 量> 1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能海底水合物取樣裝置，其特征在于護(hù)籠器(1)由護(hù) 籠豎桿(14)、護(hù)籠斜桿(15)、護(hù)籠環(huán)箍(16)組成，護(hù)籠豎桿(14)的底部與護(hù)籠環(huán)箍(16) 連接，護(hù)籠豎桿(14)的頂部與護(hù)籠斜桿(15)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能海底水合物取樣裝置，其特征在于取水筒(3)由限 位鏈條(12)、齒輪(13)、球閥(19)、提手(20)、固定鞘(21)、鏈條(22)、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)單元(23) 構(gòu)成，取水筒(3)的頂部、底部分別裝有球閥(19)，取水筒(3)的側(cè)部安裝有齒輪(13)，限 位鏈條(12)上裝有固定鞘(21)，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)單元(23)與鏈條(22)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多功能海底水合物取樣裝置，其特征在于取水筒(3)上安 裝有提手(20)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能海底水合物取樣裝置，其特征在于護(hù)籠豎桿(14)下 具有螺絲紋結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能海底水合物取樣裝置，其特征在于每隔一個(gè)取水筒 (3)對(duì)應(yīng)一個(gè)護(hù)籠豎桿(14)。
專(zhuān)利摘要多功能海底水合物取樣裝置，包括護(hù)籠器(1)、取水筒(3)、箍圈(4)、溫壓感應(yīng)器(5)、電磁閥(6)、限位鏈條(12)、齒輪(13)等，護(hù)籠器(1)的兩端連接有沖擊式沉積物取樣器(9)，基座(2)上置有溫壓感應(yīng)器(5)、電磁閥(6)，限位鏈條(12)與齒輪(13)連接，取水筒(3)外設(shè)有箍圈(4)，護(hù)籠器(1)與連接桿(7)連接，沖擊式沉積物取樣器(9)上設(shè)有小球珠(10)、隔網(wǎng)(11)，開(kāi)閉方便快捷且密封性好，同時(shí)由于采用電磁閥進(jìn)行關(guān)閉的控制，取樣器入水深度也不受約束，可以在任意深度進(jìn)行取樣工作。在取樣裝置下放過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)測(cè)量海水的溫度和壓力，并由電腦記錄所測(cè)的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01N1/10GK201548426SQ200920247078
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者劉人和, 劉洪林, 吝文, 孫愛(ài), 張金華, 彭秀麗, 林英姬, 王紅巖, 王莉, 鄭德溫, 魏偉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司