CN213986460U - 一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，包括用于分解由定量气体和液体形成的天然气水合物以得到分解物的分解机构，所述分解机构的一端安装有用于朝所述分解机构内注入定量所述气体和液体的注入机构，所述分解机构的另一端安装有用于对所述分解机构分解后的所述分解物进行分离的分离机构，本实用新型可通过净气导流机构，进行泄压和吸收残余气体的操作，以使活塞容器稳定性不受影响，实施时，若有液体进入活塞容器内后，净气导流机构可引导流动的液体呈螺旋状流动以泄去压流恒定机构注入的液体的冲击力，使得活塞容器内的部件使用寿命较高，同时在泄压过程中还可将活塞容器内的残余气体吸收，以使后续排气时能充分排净气体。

Description

一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置

技术领域

本实用新型涉及天然气水合物演变试验技术领域，具体涉及一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置。

背景技术

天然气水合物即可燃冰，是天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，因其外观像冰，遇火即燃，因此被称为“可燃冰”、“固体瓦斯”和“汽冰”，化学式为CH₄·nH₂O。天然气水合物常见于深海沉积物或陆上永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。

为了知晓天然气水合物的演变规律，需要对水合物逆相变形成演化进行模拟，而在模拟过程中需要用到的装置之一便是活塞式中空容器，现有技术中常见的中空容器其内部腔室中设置有弹簧和隔片，但外界液体介质多次进入腔室后，其隔片会被频繁推动并挤压弹簧，导致弹簧的疲劳强度增大，使得腔室中的气体无法被排净，影响活塞式中空容器的稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，以解决现有技术中中空容器内部腔室中的气体无法被排净的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型具体提供下述技术方案：

一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，包括用于分解由定量气体和液体形成的天然气水合物以得到分解物的分解机构，所述分解机构的一端安装有用于朝所述分解机构内注入定量所述气体和液体的注入机构，所述分解机构的另一端安装有用于对所述分解机构分解后的所述分解物进行分离的分离机构；

所述注入机构包括与所述分解机构直接连接且用于储存液体的活塞容器以及净气导流机构，所述活塞容器的端部连接有用于将所述活塞容器内的定量液体朝分解机构内注入的压流恒定机构，且在所述活塞容器上连接有用于朝分解机构内注入定量气体的导气机构，所述净气导流机构设置在所述活塞容器内，且所述净气导流机构用于引导注入所述活塞容器内的液体呈螺旋状流动以泄去注入所述活塞容器内的所述液体的冲击，以及用于在泄压过程中将所述活塞容器内的残余所述气体吸收。

作为本实用新型的一种优选方案，所述净气导流机构包括与所述活塞容器内壁滑动连接的滑动片，在所述滑动片的表面安装有用于吸收所述活塞容器内残留气体的吸气囊，在所述吸气囊上安装有用于引导所述液体流动的引导柱，且所述滑动片的另一侧表面安装有推位簧。

作为本实用新型的一种优选方案，所述吸气囊包括安装在所述滑动片表面的辅位罩，在所述辅位罩的内侧套接有复位簧，且在所述辅位罩的外侧套设有与所述滑动片表面密封连接的冲击囊套，所述冲击囊套的外侧壁安装有多个与所述活塞容器内壁连接且用于泄去所述液体冲击的泄压环，所述冲击囊套远离滑动片的一侧表面安装有受压片，在所述冲击囊套的内壁在所述复位簧的中心位置处设有用于被受压片推动以增大体积进行吸气操作的吸气柱。

作为本实用新型的一种优选方案，所述吸气柱包括套设在复位簧内侧且与所述冲击囊套连接的抽吸柱，在所述抽吸柱的侧壁设有膨胀囊，在所述膨胀囊的侧壁安装有呈“凵”字形结构的拉动块，在所述拉动块的两端分别安装有与所述滑动片和冲击囊套连接的推动条，在所述拉动块的表面安装有贯穿所述辅位罩且用于推动所述泄压环的推片，所述推动条的表面安装有纵截面呈“V”字形结构且用于挤压封闭所述抽吸柱的压封块。

作为本实用新型的一种优选方案，所述复位簧上设有用于容纳所述推片活动的容纳槽，所述推片远离所述拉动块的一侧表面安装有弧片。

作为本实用新型的一种优选方案，所述引导柱包括一端与所述受压片连接的柱体，所述柱体远离所述受压片的一端侧壁套设有呈螺旋状设置且与所述活塞容器底端内壁连接的引导套，所述引导套上开设有导入孔。

作为本实用新型的一种优选方案，所述引导套包括套接在所述柱体侧壁的安装架，所述安装架的侧壁安装有用于引动所述液体螺旋流动的封堵螺旋套，在所述封堵螺旋套的侧壁设有调控凹槽。

作为本实用新型的一种优选方案，所述活塞容器的底端内壁开设有用于容纳引导套的容纳槽孔，在所述容纳槽孔的内侧壁安装有用于卡住所述引导套的嵌块。

作为本实用新型的一种优选方案，所述推位簧包括与所述滑动片的连接的簧体，在所述簧体的外侧套接有定位套，且所述簧体远离所述滑动片的一端安装有贯穿活塞容器至外侧的精度螺杆。

本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：

本实用新型可通过净气导流机构，进行泄压和吸收残余气体的操作，以使活塞容器的稳定性不受影响，其实施时，若有液体进入活塞容器内后，净气导流机构可引导流动的液体呈螺旋状流动以泄去注入活塞容器内的液体的冲击力，使得活塞容器内的部件使用寿命较高，同时在泄压过程中还可将活塞容器内的残余气体吸收，以使后续排气时能充分排净气体。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的净气导流机构结构示意图；

图3为本实用新型实施例的封堵螺旋套结构示意图；

图4为本实用新型实施例的复位簧结构示意图；

图5为本实用新型实施例的吸气柱结构示意图；

图6为本实用新型实施例的引导套结构示意图。

图中的标号分别表示如下：

1-分解机构；2-注入机构；3-分离机构；4-活塞容器；5-净气导流机构；6-压流恒定机构；7-导气机构；8-吸气柱；

11-多孔介质模型；12-可视化浴槽；

31-气液分离器；32-电子天平；33-气体流量计；61-恒压恒流泵；

71-气源；72-气体增压泵；73-气源驱动部分；74-高压贮罐；75-压力调节器；高精度的流量控制器76；

401-容纳槽孔；402-嵌块；

501-滑动片；502-吸气囊；503-引导柱；504-推位簧；

5021-辅位罩；5022-复位簧；5023-冲击囊套；5024-泄压环；5025-受压片；5026-容纳槽；5027-弧片；

5031-柱体；5032-引导套；5033-导入孔；5034-调控凹槽；5035-安装架；5036-封堵螺旋套；

5041-簧体；5042-定位套；5043-精度螺杆；

801-抽吸柱；802-膨胀囊；803-拉动块；804-推动条；805-推片；806-压封块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，包括用于分解由定量气体和液体形成的天然气水合物以得到分解物的分解机构1，分解机构1的一端安装有用于朝分解机构1内注入定量气体和液体的注入机构2，分解机构1的另一端安装有用于对分解机构1分解后的分解物进行分离的分离机构3；

注入机构2包括与分解机构1直接连接且用于储存液体的活塞容器4以及净气导流机构5，活塞容器4的端部连接有用于将活塞容器4内的定量液体朝分解机构1内注入的压流恒定机构6，且在活塞容器4上连接有用于朝分解机构1内注入定量气体的导气机构7，净气导流机构5设置在活塞容器4内，且净气导流机构5用于引导注入活塞容器4内的液体呈螺旋状流动以泄去注入活塞容器4内的液体的冲击，以及用于在泄压过程中将活塞容器4内的残余气体吸收。

该装置可实现对活塞容器4进行部件防护以及残余气体排放操作，使得活塞容器4在长期使用过程中不会轻易出现活塞容器4内部件劳损过大导致活塞容器4内出现残余气体排不净的情况，使得活塞容器4出现稳定性不足。

该装置在具体使用时，可通过导气机构7朝分解机构1内注入定量气体，同时朝活塞容器4内注入液体，当液体进入活塞容器4后会被净气导流机构5引导成螺旋状流动以泄去注入活塞容器4内的液体的冲击，且在泄压过程中将活塞容器4内的残余气体吸收，以使活塞容器4内的稳定性较高，当活塞容器4充满液体后，可通过压流恒定机构6朝分解机构1内注入定量液体，当定量液体和定量气体按照一定气液比进入分解机构1内时会充分混合并形成一定的天然气水合物，当天然气水合物进入分解机构1内后便会被分接以得到分解物，之后分解物会直接进入分离机构3以分离得到气体和液体，并对分离后的液体进行称重，多次循环之后便可以得到试验数据。

本实施例中，分解机构1主要由用于分解化合物的多孔介质模型11以及用于给分解操作提供低温环境的可视化浴槽12组成，分离机构3由气液分离器31、电子天平32、气体流量计33等组成，而压流恒定机构6可由多个恒压恒流泵61组成，导气机构7可由气源71、气体增压泵72、气源驱动部分73、高压贮罐74、压力调节器75、高精度的流量控制器76等部分组成。

本实施例中活塞容器4内若存有气体，当系统压力出现波动的时候，活塞容器4内的气体也会被压缩，所以滑动片501无法在第一时间内及时反应，以至于出现滞后现象，最终导致装置系统压力一直处于波动状态始终无法稳定，即液体排出时无法控制液体的含量。

本实施例中，需要等活塞容器4内储存有定量的水才能进行气水混合注入操作。

如图2所示，净气导流机构5包括与活塞容器4内壁滑动连接的滑动片501，在滑动片501的表面安装有用于吸收活塞容器4内残留气体的吸气囊502，在吸气囊502上安装有用于引导液体流动的引导柱503，且滑动片501的另一侧表面安装有推位簧504。

该净气导流机构5在具体使用时，一旦液体进入活塞容器4内会先被引导柱503引导从而呈螺旋状流动，以使液体流动速度较慢，且冲击力被泄去，即对推位簧504的直接冲击较小，其劳损较小，使得推位簧504的使用寿命不会降低，且当液体流动进入活塞容器4后，吸气囊502会受压导致其产生吸力使得活塞容器4内的稳定性较高。

如图2所示，吸气囊502包括安装在滑动片501表面的辅位罩5021，在辅位罩5021的内侧套接有复位簧5022，且在辅位罩5021的外侧套设有与滑动片501表面密封连接的冲击囊套5023，冲击囊套5023的外侧壁安装有多个与活塞容器4内壁连接且用于泄去液体冲击的泄压环5024，冲击囊套5023远离滑动片501的一侧表面安装有受压片5025，在在冲击囊套5023的内壁在复位簧5022的中心位置处设有用于被受压片5025推动以增大体积进行吸气操作的吸气柱8。

为了实现残余气体的排净操作，其实施时，一旦液体进入活塞容器4内，之后其内的液体含量增多，然后增多的液体会推动受压片5025朝着滑动片501的方向活动，之后，活动的受压片5025会压缩冲击囊套5023使得冲击囊套5023被压缩，然后，被压缩的冲击囊套5023会推动吸气柱8，以使吸气柱8的体积增大并进行吸气操作。

如图2和图5所示，吸气柱8包括套设在复位簧5022内侧且与冲击囊套5023连接的抽吸柱801，在抽吸柱801的侧壁设有膨胀囊802，在膨胀囊802的侧壁安装有呈“凵”字形结构的拉动块803，在拉动块803的两端分别安装有与滑动片501和冲击囊套5023连接的推动条804，在拉动块803的表面安装有贯穿辅位罩5021且用于推动泄压环5024的推片805，推动条804的表面安装有纵截面呈“V”字形结构且用于挤压封闭抽吸柱801的压封块806。

为了实现增大吸气柱8体积以吸收残余气体的操作，其实施时，一旦冲击囊套5023被压缩，则推动条804会受到压力，具体可参照图5所示，当推动条804受到压力后，即两个推动条804受压后，其会同时朝着拉动块803活动，即推动条804活动时会推动拉动块803朝着膨胀囊802的方向活动，之后，活动的拉动块803会拉伸膨胀囊802，使得膨胀囊802胀大，而胀大的膨胀囊802可进行吸气操作，此时进行吸气操作的膨胀囊802会将活塞容器4内的残余气体吸收，以使充满活塞容器4内的液体不会出现空缺等现象，而当膨胀囊802充分吸收完气后，冲击囊套5023会被充分压缩，此时推动条804会推动压封块806直至挤压封闭抽吸柱801为止。

当液体充分排出后(即冲击囊套5023贴合至活塞容器4底部此为一次排出操作)，冲击囊套5023会复位并推动膨胀囊802复位，之后膨胀囊802内的气体会直接排出(即实现了二次排出的操作，使得气体可充分排净)。

如图2和图4所示，复位簧5022上设有用于容纳推片805活动的容纳槽5026，推片805远离拉动块803的一侧表面安装有弧片5027。

当拉动块803朝着膨胀囊802的方向活动时，活动的拉动块803会推动推片805活动，该容纳槽5026用于容纳推片805活动，即使复位簧5022压缩也不会轻易出现将推片805夹住，导致推片805的正常使用受到影响，而当推片805活动至冲击囊套5023内壁处时，弧片5027可压住冲击囊套5023使得泄压环5024压在活塞容器4内壁，即冲击囊套5023随着滑动片501表面滑动时，速度较慢不会轻易出现液体冲击滑动片501较快导致推位簧504疲劳强度增大。

如图2和图6所示，引导柱503包括一端与受压片5025连接的柱体5031，柱体5031远离受压片5025的一端侧壁套设有呈螺旋状设置且与活塞容器4底端内壁连接的引导套5032，引导套5032上开设有导入孔5033。

为了实现引导液体螺旋流动，其实施时，活塞容器4底部的液体会直接通过导入孔5033进入引导套5032内，并呈螺旋状流入活塞容器4，该柱体5031与引导套5032之间为滑动连接，且该柱体5031可设置为伸缩状，使得引导套5032不会出现被扯坏的情况。

如图2、图3和图6所示，引导套5032包括套接在柱体5031侧壁的安装架5035，安装架5035的侧壁安装有用于引动液体螺旋流动的封堵螺旋套5036，在封堵螺旋套5036的侧壁设有调控凹槽5034。

该安装架5035呈螺旋状与柱体5031侧壁连接。

当液体进入安装架5035之间时，封堵螺旋套5036可挡住液体，使其不会轻易进入活塞容器4，而是沿着封堵螺旋套5036螺旋流动，在流动过程中会推动调控凹槽5034，以使封堵螺旋套5036的使用不受影响。

如图2和图6所示，活塞容器4的底端内壁开设有用于容纳引导套5032的容纳槽孔401，在容纳槽孔401的内侧壁安装有用于卡住引导套5032的嵌块402。

该容纳槽孔401用于容纳引导套5032，使得引导套5032不会影响冲击囊套5023的正常使用，而嵌块402用于卡住引导套5032，使得引导套5032在接收水的过程中不会被推动。

如图2所示，推位簧504包括与滑动片501的连接的簧体5041，在簧体5041的外侧套接有定位套5042，且簧体5041远离滑动片501的一端安装有贯穿活塞容器4至外侧的精度螺杆5043。

为了使推位簧504的使用寿命更长，以使活塞容器4内部不会存在气体，其实施时，若需要使冲击囊套5023能始终与活塞容器4接触，只用转动精度螺杆5043使其推着簧体5041朝滑动片501活动即可，此时定位套5042可对簧体5041进行限位，同时受压的簧体5041会推动滑动片501进一步活动下降，以完成排气操作。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，其特征在于：包括用于分解由定量气体和液体形成的天然气水合物以得到分解物的分解机构(1)，所述分解机构(1)的一端安装有用于朝所述分解机构(1)内注入定量所述气体和液体的注入机构(2)，所述分解机构(1)的另一端安装有用于对所述分解机构(1)分解后的所述分解物进行分离的分离机构(3)；

所述注入机构(2)包括与所述分解机构(1)直接连接且用于储存液体的活塞容器(4)以及净气导流机构(5)，所述活塞容器(4)的端部连接有用于将所述活塞容器(4)内的定量液体朝分解机构(1)内注入的压流恒定机构(6)，且在所述活塞容器(4)上连接有用于朝分解机构(1)内注入定量气体的导气机构(7)，所述净气导流机构(5)设置在所述活塞容器(4)内，且所述净气导流机构(5)用于引导注入所述活塞容器(4)内的液体呈螺旋状流动以泄去注入所述活塞容器(4)内的所述液体的冲击，以及用于在泄压过程中将所述活塞容器(4)内的残余所述气体吸收。

2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，其特征在于：所述净气导流机构(5)包括与所述活塞容器(4)内壁滑动连接的滑动片(501)，在所述滑动片(501)的表面安装有用于吸收所述活塞容器(4)内残留气体的吸气囊(502)，在所述吸气囊(502)上安装有用于引导所述液体流动的引导柱(503)，且所述滑动片(501)的另一侧表面安装有推位簧(504)。

3.根据权利要求2所述的一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，其特征在于：所述吸气囊(502)包括安装在所述滑动片(501)表面的辅位罩(5021)，在所述辅位罩(5021)的内侧套接有复位簧(5022)，且在所述辅位罩(5021)的外侧套设有与所述滑动片(501)表面密封连接的冲击囊套(5023)，所述冲击囊套(5023)的外侧壁安装有多个与所述活塞容器(4)内壁连接且用于泄去所述液体冲击的泄压环(5024)，所述冲击囊套(5023)远离滑动片(501)的一侧表面安装有受压片(5025)，在所述冲击囊套(5023)的内壁在所述复位簧(5022)的中心位置处设有用于被受压片(5025)推动以增大体积进行吸气操作的吸气柱(8)。

4.根据权利要求3所述的一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，其特征在于：所述吸气柱(8)包括套设在复位簧(5022)内侧且与所述冲击囊套(5023)连接的抽吸柱(801)，在所述抽吸柱(801)的侧壁设有膨胀囊(802)，在所述膨胀囊(802)的侧壁安装有呈“凵”字形结构的拉动块(803)，在所述拉动块(803)的两端分别安装有与所述滑动片(501)和冲击囊套(5023)连接的推动条(804)，在所述拉动块(803)的表面安装有贯穿所述辅位罩(5021)且用于推动所述泄压环(5024)的推片(805)，所述推动条(804)的表面安装有纵截面呈“V”字形结构且用于挤压封闭所述抽吸柱(801)的压封块(806)。

5.根据权利要求4所述的一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，其特征在于：所述复位簧(5022)上设有用于容纳所述推片(805)活动的容纳槽(5026)，所述推片(805)远离所述拉动块(803)的一侧表面安装有弧片(5027)。

6.根据权利要求3所述的一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，其特征在于：所述引导柱(503)包括一端与所述受压片(5025)连接的柱体(5031)，所述柱体(5031)远离所述受压片(5025)的一端侧壁套设有呈螺旋状设置且与所述活塞容器(4)底端内壁连接的引导套(5032)，所述引导套(5032)上开设有导入孔(5033)。

7.根据权利要求6所述的一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，其特征在于，所述引导套(5032)包括套接在所述柱体(5031)侧壁的安装架(5035)，所述安装架(5035)的侧壁安装有用于引动所述液体螺旋流动的封堵螺旋套(5036)，在所述封堵螺旋套(5036)的侧壁设有调控凹槽(5034)。

8.根据权利要求7所述的一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，其特征在于，所述活塞容器(4)的底端内壁开设有用于容纳引导套(5032)的容纳槽孔(401)，在所述容纳槽孔(401)的内侧壁安装有用于卡住所述引导套(5032)的嵌块(402)。

9.根据权利要求2所述的一种天然气水合物逆相变形成演化规律模拟装置，其特征在于，所述推位簧(504)包括与所述滑动片(501)的连接的簧体(5041)，在所述簧体(5041)的外侧套接有定位套(5042)，且所述簧体(5041)远离所述滑动片(501)的一端安装有贯穿活塞容器(4)至外侧的精度螺杆(5043)。

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