本發(fā)明涉及氣體的脫出與收集設備制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于海底表層半流動狀沉積物或海底渾濁水中溶解性氣體的自動連續(xù)脫出和收集裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟實力和科學技術(shù)的不斷發(fā)展，正在積極發(fā)展海底礦產(chǎn)資源(如水合物、石油和天然氣等)調(diào)查以及海洋環(huán)境調(diào)查等。海洋底部表層的沉積物樣品往往呈現(xiàn)半流動狀。當海底存在天然氣、水合物和石油等礦藏時，或者水體環(huán)境受到污染時，海底的水合物、油氣礦藏和富營養(yǎng)的沉積物中會有甲烷、硫化氫等氣體滲出，滲出的氣體在高壓低溫物理條件下，會溶解在海底表層半流動狀的沉積物或海底渾濁水中。這些溶解性氣體的種類、組分、含量可以為海洋天然氣水合物調(diào)查、海洋湖泊環(huán)境調(diào)查以及海洋油氣資源探查提供快速、高效的地球化學證據(jù)，具有十分重要的意義。所以，海底表層沉積物中溶解性氣體的脫出和收集是后續(xù)海洋調(diào)查研究的基礎，對于海洋調(diào)查研究非常重要。但由于海底表層沉積物顆粒較細，比較粘稠，且吸附性較強，溶解于其中的溶解性氣體很難脫出，目前尚無有效的手段可以實現(xiàn)從粘稠、半流動狀的海底表層沉積物或海底渾濁水中溶解性氣體的自動連續(xù)脫出和收集。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種自動化程度高的用于將溶解于海底表層沉積物或海底渾濁水中溶解性氣體連續(xù)脫出和收集的裝置。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

溶解性氣體的連續(xù)脫出和收集裝置，包括：中空的筒體；設置于所述筒體內(nèi)的樣品艙，所述樣品艙為封閉腔體；設置于所述筒體內(nèi)的活塞部，所述活塞部可沿所述筒體的軸線往復移動，所述活塞部的外徑與所述筒體的內(nèi)徑相適應；設置于所述筒體外的采氣袋，所述采氣袋與一采氣管道相連；設置于所述樣品艙側(cè)壁上的氣體脫出單向閥和氣體收集單向閥；所述氣體脫出單向閥，用于當活塞部往遠離所述樣品艙的方向運動時，將樣品艙內(nèi)的氣體輸送至活塞部與樣品艙之間的空間內(nèi)，所述氣體收集單向閥，用于當活塞部往靠近所述樣品艙的方向運動時，將位于活塞部與樣品艙之間的空間內(nèi)的氣體通過采氣管道輸送至采氣袋內(nèi)；

設置于所述樣品艙內(nèi)的超聲波發(fā)生器。

可選的，所述活塞部采用電機或氣缸或液壓缸驅(qū)動。

可選的，所述超聲波發(fā)生器設置于所述樣品艙的底部。

可選的，所述采氣管道上設置有氣體流量計。

可選的，所述樣品艙位于所述筒體的底部，所述活塞部設置于所述樣品艙的上方。

可選的，所述氣體脫出單向閥和氣體收集單向閥設置于所述樣品艙的頂壁上。

可選的，所述樣品艙為由設置于所述筒體內(nèi)的分隔板在筒體內(nèi)分隔出的封閉空間。

可選的，所述筒體至少有一端部為封閉端。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明利用封閉的樣品艙放置溶解有氣體的沉積物，采用活塞部的往復運動形成真空負壓環(huán)境，使樣品艙內(nèi)的沉積物在真空和超聲波震蕩的條件下，將溶解性氣體從半流動狀態(tài)的沉積物中脫離出來，收集到采氣袋中，實現(xiàn)海底表層沉積物樣品中溶解氣的脫出和收集，并可進一步的通過設置氣體流量計測定收集的氣體的體積，從而計算出單位體積的沉積物樣品中溶解性氣體的體積。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、自動化程度高的特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面，結(jié)合具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述。

如圖1所示，本實施例的溶解性氣體的連續(xù)脫出和收集裝置包括中空筒體1、樣品艙2、活塞部3、氣體脫出單向閥4、氣體收集單向閥5、采氣袋6、氣體流量計7及超聲波發(fā)生器8。筒體1至少有一端部是封閉的。

樣品艙2設置于筒體1內(nèi)，樣品艙2為密閉的真空腔體?；钊?設置于筒體1內(nèi)、樣品艙2的上方，活塞部3的外徑和筒體1的內(nèi)徑相適應。本發(fā)明所述的活塞部的外徑和筒體的內(nèi)徑分別是指活塞部的外部尺寸和筒體的內(nèi)部尺寸，當筒體1為圓筒時，活塞部3也相應為圓形，活塞部的外徑就是指圓形的外徑，筒體的內(nèi)徑就是指圓筒的內(nèi)徑，當筒體為方形筒或其他多邊形筒時，活塞部也相應為方形或其他多邊形，活塞部的外徑就是指方形或其他多邊形的外部尺寸，筒體的內(nèi)徑就是指方形筒或其他多邊形通的內(nèi)部尺寸，即活塞部3的形狀和大小與筒體1內(nèi)部的形狀和大小相同?；钊?可沿筒體1的軸線方向上下往復移動，活塞部3可采用電機或氣缸或液壓缸驅(qū)動。

氣體脫出單向閥4和氣體收集單向閥5設置于樣品艙2的頂壁上，其中，氣體脫出單向閥4設置于連通樣品艙2和筒體1內(nèi)樣品艙2頂壁與活塞部3之間空間的通道內(nèi)，氣體收集單向閥5設置于連通筒體1內(nèi)樣品艙2頂壁與活塞部3之間空間與采氣管道9的通道內(nèi)，采氣管道9的另一端接采氣袋6。氣體流量計7設置于采氣管道9上，可以對流經(jīng)采氣管道9進入采氣袋6的氣體的流量進行統(tǒng)計。樣品艙2的頂壁實際為設置于筒體1內(nèi)的分隔板，分隔板在筒體1內(nèi)分隔出一個封閉空間作為樣品艙，將樣品艙和筒體內(nèi)其余空間進行隔離。

在樣品艙2內(nèi)設置有超聲波發(fā)生器8，本實施例的超聲波發(fā)生器8設置于樣品艙2的底部，亦即筒體1的底部。氣體脫出單向閥4用于控制氣體只能從樣品艙2內(nèi)向樣品艙2與活塞部3之間的空間流出，氣體收集單向閥5用于控制氣體只能從樣品艙2與活塞部3之間的空間向采氣管道9內(nèi)流出。

下面對本發(fā)明的氣體脫出收集裝置的工作原理進行說明：

將半流動狀沉積物充滿樣品艙2，使活塞部3移動至樣品艙2的頂壁，活塞部3的底面緊貼設置于樣品艙2頂壁的氣體脫出單向閥4和氣體收集單向閥5，同時將采氣袋6抽真空；

工作時，首先啟動超聲波發(fā)生器8，然后驅(qū)動活塞部3向上運動，在活塞部3從樣品艙2頂壁向上移動的過程中，在筒體1內(nèi)活塞部3下方與樣品艙2頂壁之間的空間內(nèi)會形成一個負壓的環(huán)境，此時打開氣體脫出單向閥4，氣體收集單向閥5處于關(guān)閉狀態(tài)，在負壓和超聲波的作用下，樣品艙2內(nèi)的半流動狀沉積物中的溶解性氣體就會脫出，經(jīng)氣體脫出單向閥4擴散至活塞部3下方的空間內(nèi)；

當活塞部3移動到頂時，在活塞部3向下移動的過程中，關(guān)閉氣體脫出單向閥4，打開氣體收集單向閥5，活塞部3會將從樣品艙2內(nèi)脫出的氣體經(jīng)氣體收集單向閥5和采氣管道9擠壓到采氣袋6中，設置于采氣管道9上的氣體流量計7可以對脫出的氣體體積進行記錄；

當活塞部3向下移動到底時，活塞部3再次開始向上移動，重復前述步驟，開始下一個脫氣和收集的過程；當氣體流量計7的讀數(shù)不再增加時，即可認為樣品艙2中沉積物內(nèi)的溶解性氣體全部脫出。

前述實施例是以筒體沿豎直方向設置，活塞部位于樣品艙的上方，在樣品倉上方上下往復移動，但筒體也可以沿水平方向設置，當筒體水平放置時，活塞部可位于樣品艙的左側(cè)或右側(cè)，并沿水平方向左右往復移動。

本發(fā)明裝置利用活塞部的往復運動可以實現(xiàn)樣品艙中沉積物內(nèi)溶解性氣體的連續(xù)脫出和收集工作，自動化程度高，為后續(xù)溶解氣的成分分析研究提供基礎，可應用于海洋科學考察、海洋水體環(huán)境調(diào)查、海洋油氣調(diào)查與開采等領(lǐng)域中樣品采集，具有廣闊的應用前景。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。