[实用新型]一种超深海压力环境的模拟装置

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及海洋勘探技术领域，具体涉及一种超深海压力环境的模拟装置。

【背景技术】

深海海底中储存有丰富的矿藏资源，目前，对于海洋资源的开发，特别是深海海底中储存的各种矿藏资源的开发具有重要的意义。深海热液、冷泉和石油等资源已成为人类生产生活中的重要能源之一。但由于深海海底复杂的地形、洋流和压力等环境因素，研究深海环境已成为当今世界的前沿科学。为了更深入地研究深海环境，以更进一步利用深海海洋的资源，对深海环境的模拟已显得尤为重要。目前，对深海压力环境的模拟大多采用高压釜，但高压釜不仅成本高，且所承受的压力范围较为局限，最大承受压力较低。

【实用新型内容】

本实用新型针对上述问题，提供一种超深海压力环境的模拟装置。本实用新型采用自制的超高压厚壁圆筒代替高压釜，不仅结构简单，且模拟成本低。本实用新型中的超高压厚壁圆筒适用于工作压力为15-150MPa，工作压力范围宽且最大承受压力大，实用性强。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种超深海压力环境的模拟装置，包括水箱，还包括相连接的高压泵、增压器和超高压厚壁圆筒，所述高压泵与所述水箱连接，所述高压泵与所述增压器之间位于所述高压泵的出口处设有溢流阀；所述增压器与所述超高压厚壁圆筒之间设有节流阀，所述节流阀与所述所述增压器之间还设有蓄能器，所述蓄能器与所述增压器之间及所述蓄能器与所述节流阀之间均设有方向朝向所述超高压厚壁圆筒的单向阀，所述超高压厚壁圆筒的出口处还设有一卸荷阀。

进一步地，所述超深海压力环境的模拟装置还包括压力调节控制系统，所述压力调节控制系统包括压力传感器、压力控制器和调压阀，所述压力控制器和调压阀相连接且设于所述节流阀与所述超高压厚壁圆筒之间,所述压力传感器设于超高压厚壁圆筒内,所述压力传感器与所述压力控制器连接，所述压力控制器基于所述压力传感器测量到的压力控制所述调压阀。

进一步地，所述节流阀与所述超高压厚壁圆筒之间靠近所述超高压厚壁圆筒的入口处还设有稳压阀和压力表。

进一步地，所述高压泵的最大出口压力为15MPa。

进一步地，所述溢流阀的压力调节范围为1.5-15MPa。

进一步地，所述增压器的增压比为1：10。

进一步地，所述超高压厚壁圆筒的内径为25-30毫米，外径为60-75毫米。

进一步地，所述超高压厚壁圆筒的材料为高级氮化钢材料。

本实用新型还提供了一种所述的超深海压力环境的模拟装置的模拟方法，包括如下步骤：

(1)打开所述水箱，根据所需模拟海洋深度的环境压力的大小调节所述溢流阀的调定压力；

(2)启动所述高压泵、增压器和蓄能器，缓慢开启所述单向阀和节流阀，使所述水箱中的液体变为高压液体后流入所述超高压厚壁圆筒；

(3)启动压力调节控制系统，压力控制器通过压力传感器测量得到的压力控制调压阀，待高压液体充满所述超高压厚壁圆筒后且压力稳定后，得到的所述超高压厚壁圆筒内的高压液体即为所模拟的超深海压力环境；

(4)开启所述卸荷阀，使所述超高压厚壁圆筒泄压，即完成特定压力环境的模拟；

(5)改变所述溢流阀的调定压力，重复上述步骤，即可实现另一海水深度压力环境的模拟。

进一步地，步骤(3)中，所述压力稳定为通过设于靠近所述超高压厚壁圆筒的入口处的稳压阀调节。

通过采用上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型采用自制的超高压厚壁圆筒代替高压釜，不仅结构简单，且模拟成本低。本实用新型中的超高压厚壁圆筒的材料选用强度高、硬度大及耐磨性高等性能优异的高级氮化钢38CrMoAl，并结合深海环境制作适当厚度的超高压厚壁圆筒，使本实用新型的超高压厚壁圆筒适用于工作压力为15-150MPa，工作压力范围宽且最大承受压力大，实用性强。

(2)本实用新型可模拟的海洋深度范围为2000-11000米，且可利用溢流阀根据水深的变化调节模拟环境压力的大小，还可利用压力调节控制系统对进入超高压厚壁圆筒内的高压液体进行调节控制，使所模拟的深海压力更精确。同时通过压力调节控制系统后还设置稳压阀，使超高压厚壁圆筒内的高压液体的压力保持稳定，利于本实用新型在此压力环境中的研究。

(3)本实用新型模拟方法简单，可操作性及可重复性强，通过调节溢流阀等，可模拟不同海水深度的压力环境，便于研究人员在不同的海水深度的压力环境下进行研究。

【附图说明】