CN101776540B - 适用于采集深海沉积物孔隙水的高真空电磁海水阀 - Google Patents
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Abstract
一种适用于采集深海沉积物孔隙水的高真空电磁海水阀，属于深海天然气水合物取样装置的制造技术领域，本发明采用电磁力打开的方式，设计了一种高真空电磁海水阀，解决了现有技术锥型阀不能满足原位无污染采集的问题，设计的真空密封结构有复合橡胶密封件和不锈钢活门座，进水阀由高压力电磁海水进水阀构成，本发明由电磁阀实施驱动，能准确地进行阀的打开或者关闭，具有很好的密封效果，能保证从海底沉积物的原始状态，可应用于海底天然气水合物和海洋油气资源的调查。
Description
技术领域：
一种适用于采集深海沉积物孔隙水的高真空电磁海水阀，用于深海海底沉积物孔隙水的原位无污染采集取样设备，属于深海海底天然气水合物和海洋油气资源调查取样装置的设计制造技术领域。
背景技术：
深海海底沉积物孔隙水的原位采集及现场分析技术，可快速探测孔隙水中CH4、H2S等气体和Cl-、SO4 2-等离子的异常及其分布特征，为天然气水合物和油气资源探查提供快速、高效的地球化学证据。但现有的海洋沉积物孔隙水采集技术主要是采集沉积物之后，再在实验室通过压榨、离心和真空过滤抽提等一些手段进行孔隙水的提取，这些方法都是在常规环境下进行的，在进行离心处理或者真空过滤的过程中，会导致孔隙水中的溶解气体逃逸或者消失，因此不能准确反映孔隙水的原始成分和信息；为了保证从深海海底获得的样本能口原样送到试验时进行分析试验，目前已设计出深海原位气密孔隙水取样设备，并且能够实现将海底采来的原位孔隙水中的气体进行无污染、无泄漏转移的装置和结构；目前设备的缺点是：虽然已能够在海底实施采集沉积物原位孔隙水样品的工作，并能够实现保气的目的，但是，由于深海采样设备为了将获得的样品保持其在深海的原样状态，就需要较高的真空度，而目前的沉积物气密孔隙水原位采样设备的密封阀门还存在缺陷，主要问题是：目前采样设备上的海水进水阀的密封是采用锥型阀的结构，利用锥形进行密封，不需要密封时依靠弹簧的弹力回位，由于海水对金属材料具有腐蚀性，而被腐蚀的锥形结构就不能很好的起到密封作用，因此现有技术的密封可靠性差，不能满足深海海底沉积物孔隙水的原位无污染采集。
发明内容：
本发明是针对现有技术的缺点，采用高真空密封、电磁力打开的方式，设计了一种适用于采集深海沉积物孔隙水的高真空电磁海水阀。
本发明是这样实现的：本发明包括密封结构和进水阀，其特征在于：
所述密封结构由真空密封结构构成，真空密封结构由复合橡胶密封件2和不锈钢活门座2a构成，复合橡胶密封件2设置在不锈钢活门座2a顶端的中间，不锈钢活门座2a由螺纹连接在动铁心3的上端，在动铁心3的上端与静铁心1之间设置有不锈钢弹簧4；
所述进水阀由高压力电磁海水进水阀构成，高压力电磁海水进水阀包括静铁心1、动铁心3、不锈钢弹簧4、螺钉5，线圈8、外壳6组成，动铁心3设置在静铁心1中，外壳6由螺钉5与铁心1连接固定，在外壳6与静铁心1下部之间设置有线圈8；
所述复合橡胶密封件2和不锈钢活门座2a之间由橡胶硫化成型；
在所述静铁心1、线圈8和外壳6之间的空隙内由真空灌铸环氧树脂填充；
所述静铁心1、动铁心3、和外壳6的表面是由抗海水腐蚀材料制成；
使用时，先将真空电磁海水阀的静铁心1上端的外连接螺纹9连接在海底原位气密孔隙水采样设备的阀门接口上，将真空电磁海水阀上的引出线7与水下计算机连接，在没有通电的情况下，不锈钢弹簧4的弹力推动动铁心3伸出，使复合橡胶密封件2堵在海底原位气密孔隙水采样设备阀门的进水口上，保持密封，然后，由真空泵使采样储水室变为真空度状态，并保持采样储水室的高真空度；然后将设备下入海底，再通过连接的水下计算机使动铁心3回缩，打开电磁海水进水阀的阀门，开始采集海底的沉积物原位孔隙水，装满后，再由水下计算机使动铁心3推出，关闭电磁海水进水阀的阀门，然后由起重设备提升出海面，取出海底沉积物原位气密孔隙水采样设备，这样就完成了一次海底原位气密孔隙水的无污染采集。
本发明的优点和有益效果是：本发明不锈钢活门座上设置的复合橡胶密封件是由电磁阀实施驱动的，可以在水下计算机控制下，准确高效地进行阀的打开或者关闭，而且具有很好的密封效果，因此，能够使采样储水室保证真空状态；经过模拟试验，即使是在4000米海水的压力下也能使海底沉积物原位气密孔隙水采样设备保持良好的密封特性，因此能够实现沉积物孔隙水的无污染、无泄漏采集，保证从海底沉积物取回的样本在实验室试验时需要的原始状态和信息，从而获得真实满意的试验结果；本发明可应用于海底天然气水合物和海洋油气资源等的调查，也可以用于水下环境监测等领域。
附图说明：
图1是本发明正面从中间剖示的结构示意图。
具体实施方法：
下面结合附图给出本发明的实施例：本发明包括密封结构和进水阀，密封结构由真空密封结构构成，真空密封结构由复合橡胶密封件2和不锈钢活门座2a构成，复合橡胶密封件2设置在不锈钢活门座2a顶端的中间，复合橡胶密封件2和不锈钢活门座2a之间由橡胶硫化成型，不留间隙，不锈钢活门座2a由螺纹连接在动铁心3的上端，在动铁心3的上端与静铁心1之间设置有不锈钢弹簧4；进水阀由高压力电磁海水进水阀构成，高压力电磁海水进水阀包括静铁心1、动铁心3、不锈钢弹簧4、螺钉5，线圈骨架7、线圈8、外壳6组成，动铁心3设置在静铁心1中，外壳6由螺钉5与铁心1连接固定，在外壳6与静铁心1下部之间设置有线圈8，为了固定和密封，在静铁心1、线圈8和外壳6之间的空隙内由真空灌铸有环氧树脂，为了防止海水的腐蚀，静铁心1、动铁心3和外壳6的表面采用抗海水腐蚀技术进行处理，也可以采用抗海水腐蚀的材料制作；
需要实施深海样本采集时，先将设置在真空电磁海水阀的静铁心1上端的外连接螺纹9连接在海底原位气密孔隙水采样设备的阀门接口上，为了密封，在外连接螺纹9的下端设置有O型密封圈，在O型密封圈的作用下，拧紧以后就可以起到密封作用，然后将真空电磁海水阀上的引出线7与水下计算机的控制器连接好；在没有通电的情况下，动铁心3在不锈钢弹簧4的弹力作用下，推动动铁心3伸出，这样，复合橡胶密封件2就可以堵在海底原位气密孔隙水采样设备阀门的进水口上，密封进水口，因此能够实现采样储水室的密封，然后，启动连接在海底原位气密孔隙水采样设备上的真空泵，使采样储水室变为真空度为200Pa的真空状态，再关闭真空泵，保持采样储水室的高真空度；然后使用船上的起重设备将海底沉积物原位气密孔隙水采样设备送到海底，直到4000米海水下，再通过连接的水下计算机的控制，启动真空电磁海水阀，使动铁心3回缩，这样就能打开电磁海水进水阀的阀门，使海底的沉积物原位气密孔隙水样品通过进水口，进入采样储水室，当采样储水室装满后，再通过水下计算机的控制，使动铁心3再次在不锈钢弹簧4的弹力作用下推出，关闭电磁海水进水阀的阀门，然后由采样船上的起重设备从海底提升，取出海底沉积物原位气密孔隙水采样设备，这样就完成了一次海底原位气密孔隙水的无污染采集，需要继续实施采样工作时，重复上述的过程即可多次实施采样的施工。
Claims (4)
1.一种适用于采集深海沉积物孔隙水的高真空电磁海水阀，包括密封结构和进水阀，其特征在于：
所述密封结构由真空密封结构构成，真空密封结构由复合橡胶密封件和不锈钢活门座构成，复合橡胶密封件设置在不锈钢活门座顶端的中间，不锈钢活门座由螺纹连接在动铁心的上端，在动铁心的上端与静铁心之间设置有不锈钢弹簧；
所述进水阀由高压力电磁海水进水阀构成，高压力电磁海水进水阀包括静铁心、动铁心、不锈钢弹簧、螺钉，线圈和外壳组成，动铁心设置在静铁心中，外壳由螺钉与铁心连接固定，在外壳与静铁心下部之间设置线圈。
2.根据权利要求1所述的适用于采集深海沉积物孔隙水的高真空电磁海水阀，其特征在于：所述复合橡胶密封件和不锈钢活门座之间由橡胶硫化成型。
3.根据权利要求1所述的适用于采集深海沉积物孔隙水的高真空电磁海水阀，其特征在于：在所述静铁心、线圈和外壳之间的空隙内由真空灌铸环氧树脂填充。
4.根据权利要求1所述的适用于采集深海沉积物孔隙水的高真空电磁海水阀，其特征在于：所述静铁心、动铁心、和外壳的表面是由抗海水腐蚀材料制成。
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