专利名称：多功能现代海底热液活动模拟反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能现代海底热液活动模拟反应装置。
背景技术：
现代海底热液活动以其特有的运移机制、成矿机制、生态系统以及对大洋甚至全球的重大的热通量和物质通量吸引着人们的关注，成为全世界研究的热点。目前，对现代海底热液活动的系统研究，一方面集中在野外的现场观测和取样，以期发现更多的热液活动场和获得更为翔实和准确的地球物理和地球化学的数据资料；另一方面则是加强室内的模拟研究工作，包括数值模拟和实验模拟，以提高人类对热液活动的规律性认识。热液活动的深海调查需要花费大量的人力和物力，即使如此也很难获得连续的资料；而室内模拟研究，特别是实验模拟研究则有着不可比拟的优势，首先，实验研究的实现要比深海调查经济，可以弥补野外调查的不足；其次，实验研究的数据资料能够为现场调查提供必要的理论指导，现场获得的知识也需要实验模拟结果进行解释；此外，实验模拟结果为数值模拟研究提供所必需的热、动力学参数以及验证数值模拟结果。热液循环模式研究(主要涉及到岩石一海水的反应)和热液扩散模式研究是现代海底热液活动的模拟实验研究一直关注的两个研究领域。国内这方面的实验模拟装置多为国外引进，且局限于岩石一海水的反应研究，无法涉及热液流体扩散模式的研究；另外，实验装置的设计也没有考虑到与野外采样装置的连接。为了更好的开展现代海底热液活动的实验模拟系统研究，深化对现代海底热液活动规律性的认识，研制开发野外采样和室内研究相结合、可综合进行热液循环模式和热液扩散模式等多种实验研究为一体的多功能现代海底热液活动模拟实验装置成为现在急需解决的问题，能够大大推动我国对现代海底热液活动，这一世界热点科学问题的系统研究，抢占海洋科技发展的制高点。
发明内容
本实用新型的目的是提供一套可以模拟热液环境，进行包括热液扩散、热液循环等多种研究的实验装置，即多功能现代海底热液活动模拟反应装置。
本实用新型包括与可连接野外采样器的截止阀相连通的圆筒形扩散反应舱、压力控制装置和相应的可同时进行数据采集的计算机控制装置，其特征是它还包括与扩散反应舱体底端相连的液体试样泵入装置。
所述的液体试样泵入装置包括试样容器、高压输液泵、三通阀、两通阀和预热装置，其连接方式为与扩散反应舱连通的钛管通过预热装置，依次连接两通阀、高压输液泵和进样容器；或者经由扩散反应舱侧壁的观测窗口与扩散反应舱相连通的钛管通过预热装置依次同两通阀、三通阀和高压输液泵相连接。
考虑到液体试料的进样和对热液羽状体扩散过程的实时监测、取样和多种传感器的连接的需要，在扩散反应舱的侧壁开有至少一对正对的观测窗口。
所述的压力控制装置包括高压输液泵、两通阀、三通阀和蓄能器，其连接方式为扩散反应舱通过其底端的钛管与三通阀相连通，三通阀另外两端的其中一端连接蓄能器，另外一端则依次相连两通阀与高压泵。
考虑到实验安全的需要，在扩散反应舱的顶端设置一个通过钛管与扩散反应舱体相连接的安全溢流阀。
考虑到实时取样的需要，在扩散反应舱的顶端设置一个经由钛管与扩散反应舱相连的取样阀。
由此构筑的本实用新型，不仅仅可以进行热液羽状体的演化模式实验研究，还可以进行水岩反应实验，以及对多种传感器的校正。
图1本实用新型的总体结构示意图。
其中1截止阀 2扩散反应舱 3观测窗口 4安全溢流阀 5取样阀 6计算机控制置7蓄能器 8三通阀 9两通阀 10高压泵 11两通阀 12三通阀 13两通阀 14高压输液泵 15试样容器 16预热装置 17预热装置。
具体实施方式
本实用新型包括与可连接野外采样器的截止阀1相连通的圆柱形扩散反应舱2、压力控制装置和相应的可同时进行数据采集的计算机控制装置6，其特征是它还包括与扩散反应舱2底端相连的液体试样泵入装置。上述的截止阀可以连接热液的野外采样装置，实现室内研究和现场采用的相结合。
所述的液体试样生成和泵入装置包括试样容器15、高压输液泵14、两通阀11、三通阀12、两通阀13、预热装置16和预热装置17，其连接方式为与扩散反应舱2连通的钛管通过预热装置16，依次连接两通阀11、三通阀12、高压输液泵14和进样容器15；或者经由扩散反应舱2侧壁的观测窗口3与扩散反应舱相连通的钛管通过预热装置17依次同两通阀13、三通阀12和高压输液泵14相连接。上述的预热装置16和预热装置17为通常的加热装置，包括加热层和保温层，可以使进入扩散反应舱2内的流体具有高温高压热液流体特征。
考虑到对热液羽状体扩散过程的实时监测的需要，在扩散反应舱2的侧壁开有至少一对正对的观测窗口3；为了进行热液羽状体横行运移的实验，观测窗口3可以作为液体试料进样的通道；此外，观测窗口3还可以根据不同的实验需要，加载相应的摄像装置、激光装置和不同的传感器，满足对扩散反应舱2内反应的实时监测，同时可以对不同的传感器进行校正。
所述的压力控制装置包括高压泵10、两通阀9、三通阀8和蓄能器7，其连接方式为扩散反应舱2通过其底端的钛管与三通阀8相连通，该三通阀8另外两端分别连接蓄能器7，和与高压泵10相连的两通阀9。所述的高压泵10为市售产品。加压时，加压液体依次经过高压泵10、两通阀9、三通阀8进入扩散反应舱2，对扩散反应舱2内已有液体进行加压，当扩散反应舱2内的压力高于或低于设定压力的时候，蓄能器7自动启动，通过三通阀8，对扩散反应舱2内的压力自动进行调节。因此蓄能器7可以维持筒体1内的压力，使其不会发生较大的波动。
又在扩散反应舱2顶端设置的安全溢流阀4可以保证实验过程的安全，热液反应涉及到高温高压的环境，当扩散反应舱内部的压力超过设定压力之后，安全溢流阀4将自动溢出热液流体，并保持筒体2的内部压力。上述安全溢流阀4为市售产品。
考虑到取样的需要，在扩散反应舱的顶端设置一个经由钛管与扩散反应舱相连的取样阀5。
上述的取样阀5以及两通阀9、11与两通阀13和三通阀8、12都是市售的产品。
进行热液羽状体扩散实验时首先在扩散反应舱2内注满海水，利用压力控制装置对扩散反应舱2加压到设定值，液体试料的进样方式有两种，第一种可进行热液羽状体纵向方向运移过程的研究，配置好的液体试样经由高压输液泵14，依次通过三通阀12和两通阀11，经过包有预热装置16的钛管加热到设定温度，进入到扩散反应舱内2；另外一种方式则是液体试样经由高压输液泵14，依次通过三通阀12、两通阀13经过包有预热装置17的钛管加热到设定温度，进入扩散反应舱2，这种进样的方式可以进行羽状体的横行上的运移研究，进入扩散反应舱2内的液体试样的速度由高压输液泵14控制。若需要监测扩散反应舱2内的反应，可通过外设的加载在观测窗口3的监测装置，如一端是摄像装置，另外一端则设置一光源相配合；如果一端为激光发射装置，另外一端则设置为激光接收装置；观测窗口3上还可以加载所需的多种传感器，既可以利用传感器收集扩散反应舱2内热液样品的异常数据，还可以对一些传感器的参数进行校正；观测窗口3也可以作为取样的通道，同时获取扩散反应舱内2不同位置的反应样品。通过这些观测装置获得的数据资料通过数据线直接传输到计算机控制装置6，进行保存处理。
进行水岩反应时首先在扩散反应舱2内加入岩石样品和液体样品，利用压力控制装置对扩散反应舱进行加压，利用加热层对扩散反应舱进行加温，实验的过程中，可以利用扩散反应舱顶端的取样阀5取得少量的样品。
由此构筑的本实用新型，结构合理，实用性强，可进行现代海底热液羽状体扩散过程和水岩反应等的多种实验研究。
权利要求1.一种多功能现代海底热液活动模拟反应装置，包括与可连接野外采样器的截止阀(1)相连通的圆柱形扩散反应舱(2)、压力控制装置和相应的可同时进行数据采集的计算机控制装置(6)，其特征是它还包括与扩散反应舱(2)底端相连的液体试样泵入装置，该液体试样泵入装置包括试样容器(15)、高压输液泵(14)、三通阀(12)、两通阀(11)、和预热装置(16)，其连接方式为与扩散反应舱(2)连通的钛管穿过预热装置(16)，依次连接两通阀(11)、三通阀(12)、高压输液泵(14)和进样容器(15)。
2.如权利要求1所述的多功能现代海底热液活动模拟反应装置，其特征是上述液体试样泵入装置的连接方式还可经由扩散反应舱(2)侧壁的观测窗口(3)，以相连通的钛管穿过预热装置(17)并依次同两通阀(13)、三通阀(12)和高压输液泵(14)相连接。
3.如权利要求1所述的多功能现代海底热液活动模拟反应装置，其特征是上述在扩散反应舱(2)的侧壁开有至少一对正对的观测窗口(3)。
4.、如权利要求1所述的多功能现代海底热液活动模拟反应装置，其特征是所述的压力控制装置包括高压泵(10)、两通阀(9)、三通阀(8)和蓄能器(7)，其连接方式为扩散反应舱(2)通过其底端的钛管与三通阀(8)相连通，该三通阀(8)另外两端分别连接蓄能器(7)，和与高压泵(10)相连的两通阀(9)。
5.如权利要求1所述的多功能现代海底热液活动模拟反应装置，其特征是所述的扩散反应舱(2)的顶端设置一个安全溢流阀(4)。
6.如权利要求1所述的多功能现代海底热液活动模拟反应装置，其特征是所述的扩散反应舱(2)的顶端设置一个经由钛管与扩散反应舱(2)相连的取样阀(5)。
专利摘要本实用新型涉及一种多功能现代海底热液活动模拟反应装置。包括与截止阀相连通的圆筒形扩散反应舱、压力控制装置和相应的可同时进行数据采集的计算机控制装置，其特征是它还包括与扩散反应舱体底端相连的包括试样容器、高压输液泵、三通阀、两通阀和预热装置的液体试样泵入装置。且在扩散反应舱的侧壁开有至少一对正对的观测窗口。在底端设置一个与扩散反应舱相连的安全溢流阀。又考虑到实时取样的需要，在扩散反应舱的顶端设置一个经由钛管与扩散反应舱相连的取样阀。以及包括高压输液泵、两通阀、三通阀和蓄能器的压力控制装置。其结构合理，实用性强，可进行现代海底热液羽状体扩散过程和水岩反应等多种实验研究。
文档编号G09B25/00GK2840237SQ200520124800
公开日2006年11月22日 申请日期2005年11月17日 优先权日2005年11月17日
发明者翟世奎, 李怀明, 于增慧, 周东辉 申请人:中国海洋大学