专利名称：多功能海底水合物取样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于海底取水及沉积物的专用实验装置，具体地说，是多功
能海底水合物取样装置，它可以分层对海水进行针对性取样和海底表层沉积物取样的装置。
背景技术：
天然气水合物是在一定的条件下，由气体与水相互作用过程中形成的固态结晶物 质(可燃冰)，主要分布于海底沉积物和陆上永久冻土带中。我国天然气水合物资源量巨 大，尽管预测的数值不统一，但数量级都达到1012 1015!113之多，同时水合物的分布靠近我国 较发达的东部沿海地区及其分解可能诱发的海底滑坡等地质灾害，因此成为我国新能源战 略发展中较为重要的一部分。2007年5月，中国地质调查局在南海北部神狐海域首次成功 钻获天然气水合物实物样品，但样品的含气量以及颜色等方面都与国外所取样品有较大差 异，这与南中国海经历了多期次的构造运动密切相关。 在天然气水合物调查中，地球化学方法越来越受到重视，地球化学探测技术与分 析方法在天然气水合物勘探、研究和开发中也发挥了巨大的作用。可以根据指示和判别天 然气水合物存在的地球化学识别标志，结合地球物理等其他调查手段，综合判断天然气水 合物的存在，并且对于进一步认识天然气水合物的成分、物化性质及其来源、产出条件、形 成机制、分布规律、环境效应、资源量评价等有着重要的指导意义。卢振权等(2003)利用海 底沉积物样品，开展了东海天然气水合物卫星热红外遥感和沉积物酸脱气地球化学找矿研 究；付少英(2005)利用顶空气法和酸解烃法对东沙群岛海域海底浅表层沉积物中烃类含 量及其甲烷碳同位素进行了分析探讨；卢晓良(2006)快速稳定的测量海底沉积物、底层水 等介质样品中的痕量气态烃的浓度参数值，获得了南中国害某工区内多种气态烃的结果并 发现了重要的地球化学异常。上述的实验研究分析都离不开样品的获取，同时样品的质量 也影响着分析结果。 国内开展海水取样装置的研究设计工作的单位主要有国家海洋局第二海洋研究 所、第三海洋研究所，国家海洋技术中心以及浙江大学等机构，对于海底沉积物取样器的研 究设计工作主要有中国海洋大学、浙江大学等个单位。但每家单位研制的仪器都具有一定 的不足之处。如中国专利申请号为200520061259. 3的大容器采水器的开闭装置。它由触 发机构、连接杆和密封机构构成。触发机构和密封机构由连接杆连接。开闭装置开启，手 动使拨叉杆旋转一个角度并由触发板定位，扭簧受扭并储存能量，与拨叉杆成十字形连接 的连接杆带动密封旋转板旋转，使其上的流通孔与密封下板上的流通孔对齐，处于开的状 态；采样时，当始锤触击触发板，释放拨叉杆，在扭簧的作用下，连接杆往回旋转，并带动密 封旋转板转回到原始位置，该上、下流通孔相互错位，处于闭的状态。其在设计中增设的密 封上板能防止密封旋转板的上下窜动，使得密封旋转板与密封下板的配合更加紧密，水密 性能更好。但是该装置采用始锤激发方式，耗时长，而且仅为开-闭方式，不符合水质分析 的闭_开_闭形式，存在一定的不足。
发明内容本实用新型的目在于提供一种多功能海底水合物取样装置，它可以有效的克服现 有的海水取样装置功能单一等缺点，有机结合了已有取水器的优点，实现了实用性与智能 可操作性的统一。该装置不仅能在不同的深度完成对海水的分层取样，而且能实时记录海 水的温度和深度参数，同时护笼系统不仅具有保护取样装置的功能，还兼有海底表层沉积 物取样的功能。新装置或仪器能够完成以下三方面的工作 (1)能够针对不同的深度进行海水分层的取样，开展烃类异常分析和水合物地球 化学识别标志研究； (2)能够实时记录海水的温度和深度参数，便于研究分析海底温压环境以及水合 物成藏的可能性； (3)能够对海底表层沉积物进行取样，有助于开展更为真实的水合物室内合成及 分解实验，探索水合物的形成规律和控制因素。 本实用新型是这样实现的包括护笼器、基座、取水筒、箍圈、温压感应器、电磁阀、 连接杆、缆索、冲击式沉积物取样器、小球珠、隔网、限位链条、齿轮，护笼器的两端连接有冲 击式沉积物取样器，护笼器的顶部连接有缆索，基座上置有温压感应器、电磁阀，限位链条 与齿轮连接，取水筒外设有箍圈，护笼器与连接杆连接，冲击式沉积物取样器上设有小球 珠、隔网。 取水筒的数量^ 1。 护笼器由护笼竖杆、护笼斜杆、护笼环箍组成，护笼竖杆的底部与护笼环箍连接， 护笼竖杆的顶部与护笼斜杆连接。 取水筒由限位链条、齿轮、球阀、提手、固定鞘、链条、驱动传动单元构成，取水筒的 顶部、底部分别装有球阀，取水筒的侧部安装有齿轮，限位链条上装有固定鞘，驱动传动单 元与链条连接。 取水筒上安装有提手。 每隔一个取水筒对应一个护笼竖杆。 护笼竖杆下具有螺丝纹结构。 本实用新型的有益效果是，该装置采用电磁阀控制取水筒以球阀旋转方式进行的 闭_开_闭结构，保证了取样装置下水时，不受表层海水污染影响，取水筒的开闭方便快捷 且密封性好，同时由于采用电磁阀进行关闭的控制，取样器入水深度也不受约束，可以在任 意深度进行取样工作。在取样装置下放过程中，可以实时测量海水的温度和压力，并由电 脑记录所测的数据。在护笼触及海底后，安装在其下的冲击式沉积物取样器能够很好地对 海底沉积物进行取样，从而可以运用所取样品开展天然气水合物化学分析及实验等相关研 究。通过采用本发明能实现对天然气水合物的化学识别标志及生成、分解机理进行深入研 究及模拟，加深了对中国天然气水合物成藏的认识和理解，是一种具有创新性的新设计。
附图1为本实用新型的整体结构示意图； 附图2为本实用新型护笼器1的结构示意图；[0019] 附图3为本实用新型取水筒3的结构示意图。
具体实施方式
如附图1所示，护笼器1、基座2、取水筒3、箍圈4、温压感应器5、电磁阀6、连接杆
7、缆索8、冲击式沉积物取样器9、小球珠10、隔网11、限位链条12、齿轮13，护笼器1的两端
连接有冲击式沉积物取样器9，护笼器1的顶部连接有缆索8，基座2上置有温压感应器5、
电磁阀6，限位链条12与齿轮13连接，取水筒3外设有箍圈4，护笼器1与连接杆7连接，
冲击式沉积物取样器9上设有小球珠10、隔网11。取水筒3的数量^ 1。 如附图2所示，护笼器1由护笼竖杆14、护笼斜杆15、护笼环箍16组成，护笼竖杆
14的底部与护笼环箍16连接，护笼竖杆14的顶部与护笼斜杆15连接。 如附图3所示，取水筒3由限位链条12 、齿轮13 、球阀19 、提手20 、固定鞘21 、链条
22、驱动传动单元23构成，取水筒3的顶部、底部分别装有球阀19，取水筒3的侧部安装有
齿轮13，限位链条12上装有固定鞘21，驱动传动单元23与链条22连接。取水筒3上安装
有提手20。 装置的特征是取水筒3和护笼器l，取水筒3的数量为十二个，每个取水筒3由限 位链条12、齿轮13、球阀19、提手20、固定鞘21、链条22、驱动传动单元23构成。取水筒3 筒体上下端各有一球阀19，两球阀19同时进行关闭与开启，当球阀19关闭时，球阀19紧贴 筒体内壁，起到密封的作用。球阀19开启时，与筒体保持完全贯通，保证海水顺利冲刷筒体 内壁。球阀19的开闭通过电磁阀6控制限位链条12来实现，同时限位链条12的设计也保 证了链条22与齿轮13间的稳定性和精确性。护笼器1的设计保障了取样装置的整体稳定 性，每隔一个取水筒3对应一个护笼竖杆14，护笼竖杆14下具有螺丝纹结构，可根据需要装 置冲击式沉积物取样器，并对海底沉积物进行取样工作。护笼竖杆14下安有冲击式沉积物 取样器9，能对海底沉积物进行取样，小球珠10和隔网11联合作用防止所取沉积物样品被 水冲刷掉。 每个取水筒的有效容积为2. 5L，可以充分满足进行烃类分析及水合物生成和分解 的模拟实验，多次进行试验，可提高数据可信度。 对于专门针对海洋环境的天然气水合物实验室，尤其以海底沉积物和海底水开展 水合物室内研究在国内目前还几乎处于空白。中国水合物资源量巨大，研究水合物的生成、 富集和分解的机理对于开发利用天然气水合物资源具有重要意义。所以建立多功能海底水 合物取样装置是进行天然气水合物基础理论研究必不可少的设备。
权利要求多功能海底水合物取样装置，包括护笼器(1)、基座(2)、取水筒(3)、箍圈(4)、温压感应器(5)、电磁阀(6)、连接杆(7)、缆索(8)、冲击式沉积物取样器(9)、小球珠(10)、隔网(11)、限位链条(12)、齿轮(13)，其特征在于护笼器(1)的两端连接有冲击式沉积物取样器(9)，护笼器(1)的顶部连接有缆索(8)，基座(2)上置有温压感应器(5)、电磁阀(6)，限位链条(12)与齿轮(13)连接，取水筒(3)外设有箍圈(4)，护笼器(1)与连接杆(7)连接，冲击式沉积物取样器(9)上设有小球珠(10)、隔网(11)。
2. 根据权利要求l所述的多功能海底水合物取样装置，其特征在于取水筒(3)的数 量> 1。
3. 根据权利要求l所述的多功能海底水合物取样装置，其特征在于护笼器(1)由护 笼竖杆(14)、护笼斜杆(15)、护笼环箍(16)组成，护笼竖杆(14)的底部与护笼环箍(16) 连接，护笼竖杆(14)的顶部与护笼斜杆(15)连接。
4. 根据权利要求l所述的多功能海底水合物取样装置，其特征在于取水筒(3)由限 位链条(12)、齿轮(13)、球阀(19)、提手(20)、固定鞘(21)、链条(22)、驱动传动单元(23) 构成，取水筒(3)的顶部、底部分别装有球阀(19)，取水筒(3)的侧部安装有齿轮(13)，限 位链条(12)上装有固定鞘(21)，驱动传动单元(23)与链条(22)连接。
5. 根据权利要求4所述的多功能海底水合物取样装置，其特征在于取水筒(3)上安 装有提手(20)。
6. 根据权利要求3所述的多功能海底水合物取样装置，其特征在于护笼竖杆(14)下 具有螺丝纹结构。
7. 根据权利要求1所述的多功能海底水合物取样装置，其特征在于每隔一个取水筒 (3)对应一个护笼竖杆(14)。
专利摘要多功能海底水合物取样装置，包括护笼器(1)、取水筒(3)、箍圈(4)、温压感应器(5)、电磁阀(6)、限位链条(12)、齿轮(13)等，护笼器(1)的两端连接有冲击式沉积物取样器(9)，基座(2)上置有温压感应器(5)、电磁阀(6)，限位链条(12)与齿轮(13)连接，取水筒(3)外设有箍圈(4)，护笼器(1)与连接杆(7)连接，冲击式沉积物取样器(9)上设有小球珠(10)、隔网(11)，开闭方便快捷且密封性好，同时由于采用电磁阀进行关闭的控制，取样器入水深度也不受约束，可以在任意深度进行取样工作。在取样装置下放过程中，可以实时测量海水的温度和压力，并由电脑记录所测的数据。
文档编号G01N1/10GK201548426SQ200920247078
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者刘人和, 刘洪林, 吝文, 孙爱, 张金华, 彭秀丽, 林英姬, 王红岩, 王莉, 郑德温, 魏伟 申请人:中国石油天然气股份有限公司