CN102207399A - 电机驱动翻板阀式海底冷泉渗漏流量测量排水集气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电机驱动翻板阀式海底冷泉渗漏流量测量排水集气系统，包括气体收集室，在气体收集室的顶端设有翻板阀座，翻板阀座内设有与气体收集室相通的阀口，翻板阀座的垂直截面呈直角坡形体，在翻板阀座的斜边处设有阀板；弹性连接件的一端连接在翻板阀座的竖直边上，另一端连接在阀板上；所述气体收集室下部内侧面上安装有水银液位开关，具有一端连接在气体收集室下端内、另一端竖直设置的导杆，导杆上穿设有浮子，在气体收集室外侧面上连接有驱动电机，其输出轴上连接牵引绳，牵引绳连接到阀板底端。本发明能适应深海环境，不仅能用于浅海海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量，而且能用于深海海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量。

Description

电机驱动翻板阀式海底冷泉渗漏流量测量排水集气系统
技术领域
本发明涉及一种用于测量海底冷泉天然气渗漏流量测量装置的排水集气系统，尤其是采用电机驱动翻板阀式的排水集气系统。
背景技术
海底冷泉天然气渗漏原位流量测量装置是近几年国外研究发展的一项新技术，国际上该领域的研究正在如火如荼的进行着。美国将深海技术作为本国海洋领域优先资助的高科技项目。1998年路易斯安那州立大学海岸研究所HarryRoberts教授已经设计制造出海底冷泉流体观测装置，成功地观察了墨西哥湾Bush Hill的天然气渗漏系统。1999年由墨西哥湾天然气水合物研究联合会组织了15所高校，5个联邦机构和数家私人公司，由密西西比大学牵头，开展了海底天然气水合物实时观测系统的研究，对墨西哥湾Mississippi Canyon Block118进行了地球化学、微生物和地震观测。与此同时，加州大学圣塔芭芭拉分校采用所设计的海底冷泉观测装置对水合物脊和墨西哥湾等全球典型的天然气渗漏和天然气水合物发育区进行了观测。渗漏系统发育的水合物(渗漏型水合物)具有埋藏浅，易开采，价值高等特点。每年通过这种海底冷泉天然气渗漏释放到海洋水体及大气中的甲烷的数量是非常惊人的，初步的估计为大于10Tg(1012g)每年。甲烷是强烈的温室效应气体，其温室效应是相同质量二氧化碳的20倍以上，如此巨大数量的甲烷是全球气候变化的一个重要的影响因子。因此，对海底冷泉天然气渗漏速率在线原位探测具有重要的经济价值和科学意义。目前，在国内关于海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量装置的研究已经开展起来，中国科学院广州地球化学研究所现已成功研制出一套海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量装置，填补了我国在该领域的空白，但是该装置由于材料、元器件等的限制，很难用于深海观测。
发明内容
为了克服现有的海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量装置不能用于深海观测的不足，本发明提供一种电机驱动翻板阀式海底冷泉渗漏流量测量排水集气系统，该排水集气系统不仅能用于浅海海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量，而且能用于深海海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量。
为实现本发明目的，本发明采取了如下的技术方案：电机驱动翻板阀式海底冷泉渗漏流量测量排水集气系统，包括气体收集室，在气体收集室的顶端设有翻板阀座，翻板阀座内设有与气体收集室相通的阀口，所述翻板阀座的垂直截面呈直角坡形体，在翻板阀座的斜边处设有阀板；包括有弹性连接件，弹性连接件的一端连接在翻板阀座的竖直边上，另一端连接在阀板上；所述气体收集室下部内侧面上安装有水银液位开关，具有一端连接在气体收集室下端内、另一端竖直设置的导杆，导杆上穿设有浮子，浮子设在气体收集室中部；在气体收集室外侧面上连接有驱动电机，其输出轴上连接牵引绳，牵引绳连接到阀板底端。
在翻板阀座的斜边处还设有橡胶板，阀板设在橡胶板外侧并与其硫化成一体。能保证可靠的密封性
在所述阀板下端上设有杠杆支撑点。
所述阀口的阀口角成30度夹角。采用30度夹角能保证如下两点：1、在翻版打开过程中，不会发生与水平方向垂直的现象，就不会发出死角现象；2、由于翻版打开的原理利用的是杠杆原理，作用力一定时(空气浮力)，能减小电机的功率。
海底冷泉天然气渗漏原位流量的观测可以通过测量冷泉天然气充满定量容积的次数来确定。向上渗漏的冷泉天然气通过收集装置进入到定量容积的气体收集室中，气体收集室中的海水被向下排除，当液面到达下部液位传感器的位置时，控制系统打开与气体收集室连通的阀门，气体收集室中的气体瞬间被排空，同时气体收集室内海水液面上升，海水重新充满气体收集室，利用军品级弹性橡筋的弹性拉力关闭阀门，开始下一次气体收集。阀门打开一次，数据记录仪记录一次，同时也记录阀门打开时的时间。通过获得阀门打开的次数和打开时的时间，可以获得总的天然气流量值和总的平均流量值，而根据记录的阀门打开的时间间隔，可以获得阀门打开间隔内冷泉天然气平均流量值。
本发明的有益效果是，克服了现有的海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量装置不能用于深海观测的不足，本发明能适应深海环境，不仅能用于浅海海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量，而且能用于深海海底冷泉天然气渗漏原位流量在线测量。
附图说明
图1是本发明的纵剖面构造图；
附图标记说明：1.弹性连接件，2.翻板阀座，3.阀板，4.橡胶板，5.气体收集室，6.浮子，7.水银液位开关，8.驱动电机，9.牵引绳，10.导杆，11.阀口，12.杠杠支撑点，13.阀口角。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
请参阅图1所示，电机驱动翻板阀式海底冷泉渗漏流量测量排水集气系统由气体收集室5、水银液位开关7、浮子6、翻板阀座2、驱动电机8等组成；在气体收集室5顶部安装翻板阀座2，翻板阀座2内设有与气体收集室5相通的阀口11，翻板阀座2的垂直截面呈直角坡形体，本实施例阀口11的阀口角13成30度夹角，在翻板阀座2的斜边处设有阀板3，阀板3遮盖住阀口11，在阀板3与阀口11之间安装橡胶板4，将橡胶板与阀板硫化成一体，保证可靠的密封性，用弹性连接件1(本实施例选用军品级弹性橡筋)将阀板3与翻板阀2相连，在气体收集室5下部内侧面安装水银液位开关7，将由浮力材料做成的浮子6穿入一导杆10，将其安装在在气体收集室5中部，浮子大小根据可以可靠的触发水银液位开关7动作进行设计，浮子能在深海压力下随海水液面的变化沿导杆上下变化；在气体收集室5下部外侧面安装驱动电机8，利用充油平衡式方法，在电机内充特殊配制的电机油，通过改变有效腔体的体积，从而改变腔体中的压力，以解决电机在深海高压力情况下的旋转密封及内外压力差问题；将电机动力输出轴与阀板3用牵引绳9连接(本实施例选用耐海水腐蚀钢丝绳)，在阀板3下端设一杠杆支撑点12，利用杠杆原理，电机驱动阀板打开，电机反转时，阀板由军品级弹性橡筋拉回，关闭阀板；本实施例中金属部分一般用采用耐海水腐蚀的316L不透钢材料，同时，在本系统表面都涂防腐蚀和防生物附着涂层。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.电机驱动翻板阀式海底冷泉渗漏流量测量排水集气系统，包括气体收集室(5)，在气体收集室(5)的顶端设有翻板阀座(2)，翻板阀座(2)内设有与气体收集室(5)相通的阀口(11)，其特征在于：所述翻板阀座(2)的垂直截面呈直角坡形体，在翻板阀座(2)的斜边处设有阀板(3)；包括有弹性连接件(1)，弹性连接件(1)的一端连接在翻板阀座(2)的竖直边上，另一端连接在阀板(3)上；所述气体收集室(5)下部内侧面上安装有水银液位开关(7)，具有一端连接在气体收集室(5)下端内、另一端竖直设置的导杆(10)，导杆(10)上穿设有浮子(6)，浮子(6)设在气体收集室(5)中部；在气体收集室(5)外侧面上连接有驱动电机(8)，其输出轴上连接牵引绳(9)，牵引绳(9)连接到阀板(3)底端。
2.如权利要求1所述的电机驱动翻板阀式海底冷泉渗漏流量测量排水集气系统，其特征在于：在翻板阀座(2)的斜边处还设有橡胶板(4)，阀板(3)设在橡胶板(4)外侧并与其硫化成一体。
3.如权利要求1所述的电机驱动翻板阀式海底冷泉渗漏流量测量排水集气系统，其特征在于：在所述阀板(3)下端上设有杠杠支撑点(12)。
4.如权利要求1所述的电机驱动翻板阀式海底冷泉渗漏流量测量排水集气系统，其特征在于：所述阀口(11)的阀口角(13)成30度夹角。
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