CN113482564B - 取芯器用组合阀及保压取芯器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及取芯器用组合阀及保压取芯器,包括圆筒状的阀体,阀体的中心孔道构成主流道,阀体的侧壁内设有至少一个分流道,所述分流道包括第一流道和第二流道,所述第二流道中装有单向阀芯,所述单向阀芯只允许介质从第一流道流向所述第二流道;所述第一流道的进口与阀体的主流道连通,所述第二流道的进口与第一流道连通,第二流道的出口位于所述阀体一端的端面,所述第一流道中装有活塞;活塞可在开启与关闭态之间移动。本发明的组合阀结构简单,设计巧妙,使用方便;本发明的保压取芯器集成有组合阀,提芯的时候中心杆触发阀门,使水进入存有药品的夹层,从而实现化学反应的触发;本发明利用中心杆原本的提升动作来触发反应,使用简便。
Description
技术领域
本发明涉及取芯装置技术领域,尤其涉及取芯器用组合阀及保压取芯器。
背景技术
天然气水合物是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,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。形成可燃冰有三个基本条件:温度、压力和原材料。首先,低温:可燃冰在0—10℃时生成,超过20℃便会分解。海底温度一般保持在2—4℃左右;
其次,高压:可燃冰在0℃时,只需30个大气压即可生成,而以海洋的深度,30个大气压很容易保证,并且气压越大,水合物就越不容易分解。
最后,充足的气源:海底的有机物沉淀,其中丰富的碳经过生物转化,可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质,在温度、压力、气源三者都具备的条件下,可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。
专利文献CN209228327U公开了一种取岩芯装置,这也是目前比较成熟的保压取芯器。其通过各部件的相互协同配合,实现岩芯的钻进、抓取及移送至取芯保真舱,能高稳定、高性能、高效率地完成岩芯的钻取。然而,专利文献CN209228327U公开的取岩芯装置未设置冷冻装置,无法使钻取的岩心处于低温环境,不能用于钻取可燃冰。
专利文献CN210118109U公开的保真取芯装置,CN201327453Y公开的天然气水合物孔底冷冻取样器,虽然均可实现低温保持,但其冷冻剂均采用的液氮。
由于取芯的整个过程分为:(1)取芯器下放;(2)可燃冰钻取;(3)取芯器提升三个步骤。而可燃冰的环境温度变化仅发生在第三个步骤(取芯器提升)中。采用液氮作为冷冻剂,其冷冻时间段为整个取芯过程,可能会出现在进入第三个步骤之前,液氮温度就上升的情况。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供取芯器用组合阀及保压取芯器。
本发明通过下述技术方案实现:
取芯器用组合阀,包括圆筒状的阀体,阀体的中心孔道构成主流道,阀体的侧壁内设有至少一个分流道,所述分流道包括第一流道和第二流道,所述第二流道中装有单向阀芯,所述单向阀芯只允许介质从第一流道流向所述第二流道;
所述第一流道的进口与阀体的主流道连通,所述第二流道的进口与第一流道连通,第二流道的出口位于所述阀体一端的端面,所述第一流道中装有活塞;
当活塞位于第一位置时,活塞封闭住第一流道的进口和/或密封住所述第二流道的进口;
当活塞位于第二位置时,所述第一流道的进口和所述第二流道的进口均打开,介质可经第一流道流入第二流道;
当活塞位于第一位置时,活塞的一端外凸于所述主流道的侧壁,此时通过使活塞相对于阀体向外移动,可使活塞从所述第一位置移动至所述第二位置。
进一步的,所述活塞可径向移动,活塞的内端有引导面,使得当沿阀体的轴向给引导面一个外力时,可使活塞相对于阀体径向向外移动。
进一步的,所述阀体的侧壁内设有至少两个分流道。
优选地,所述阀体的侧壁内设有四个分流道。
进一步优选地,分流道沿阀体的圆周方向等间隔设置。
进一步的,所述第一流道的径向贯穿所述阀体的内外侧壁,所述活塞的长度不大于所述阀体的壁厚。
其中,所述第一流道为阶梯孔,阶梯孔的小端与所述主流道贯通;所述活塞为与第一流道匹配的阶梯状。
进一步的,所述活塞与第一流道间设有两道密封圈;
当活塞位于第一位置时,第二流道的进口位于所述两道密封圈之间;
当活塞位于第二位置时,两道密封圈位于第二流道的进口的外侧。
进一步的,所述单向阀芯包括球体和轴向的弹簧,所述球体在弹簧的作用下堵住所述第二流道的进口。
进一步的,所述第二流道的出口安装有控制阀,所述控制阀上有流道控制孔,控制阀与所述阀体可拆卸连接。
其中,所述阀体的外侧壁安装有密封圈。
保压取芯器,包括钻机外筒、中心杆和所述取芯器用组合阀,钻机外筒的筒壁中设有药品舱;所述阀体同轴装在钻机外筒的内壁上,所述第二流道的出口与所述药品舱相通;
所述中心杆上有用于触发所述活塞的凸起部,当向上提升中心杆至一定高度,所述凸起部可推动所述活塞从所述第一位置移动至所述第二位置。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1,本发明的组合阀结构简单,设计巧妙,使用方便;使用本发明组合阀的取芯器,可更加方便的控制保温的时间段;
2,本发明的保压取芯器集成有组合阀,提芯的时候中心杆触发阀门,使水进入存有药品的夹层,从而实现化学反应的触发;本发明利用中心杆原本的提升动作来触发反应,使用简便。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。
图1是本发明中组合阀的三维图;
图2是本发明中组合阀的端面视图;
图3是活塞位于第一位置时组合阀的剖视图;
图4是活塞位于第二位置时组合阀的剖视图;
图5是中心杆未提升时保压取芯器的结构示意图;
图6是图5中A1处的局部放大图;
图7是图6中A2处的局部放大图;
图8是图7中C处的局部放大图;
图9是图6中B处的局部放大图;
图10是中心杆提升至上止点时保压取芯器的结构示意图;
图11是图10中A3处的局部放大图;
图12是图11中C1处的局部放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
如图1、2、3、4所示,本发明公开的取芯器用组合阀,包括圆筒状的阀体21,阀体21的中心孔道构成主流道20,阀体21的侧壁内设有至少一个分流道,分流道包括第一流道211和第二流道212,第二流道212中装有单向阀芯,单向阀芯只允许介质从第一流道211流向第二流道212;
第一流道211的进口与阀体21的主流道20连通,第二流道212的进口213与第一流道211连通,第二流道212的出口位于阀体21一端的端面,第一流道211中装有活塞24。
如图3所示,当活塞24位于第一位置时,活塞24封闭住第一流道211的进口和/或密封住第二流道212的进口213。
如图4所示,当活塞24位于第二位置时,第一流道211的进口和第二流道212的进口213均打开,介质可经第一流道211流入第二流道212。
如图3、4所示,当活塞24位于第一位置时,活塞24的一端外凸于主流道20的侧壁,此时通过使活塞24相对于阀体21向外移动,可使活塞24从第一位置移动至第二位置。
本实施方式中活塞24可径向移动。活塞24的内端有引导面241,使得当沿阀体21的轴向给引导面241一个外力时,可使活塞24径向向外移动。
本实施方式中,第一流道211为阶梯孔,阶梯孔的小端与主流道20贯通;活塞24为与第一流道211匹配的阶梯状。为能实现活塞24的安装,第一流道211的径向贯穿阀体21的内外侧壁,从而可从阀体21外侧将活塞24装进第一流道211。活塞24的长度不大于阀体21的壁厚为宜。
活塞24的大端与第一流道211间设有两道密封圈22;
当活塞24位于第一位置时,第二流道212的进口213位于两道密封圈22之间,使得液体无法从第一流道211进入第二流道212;当活塞24位于第二位置时,两道密封圈22位于第二流道212的进口213的外侧,使得液体可从第一流道211的内端进入第二流道212。
本实施方式中单向阀芯包括球体23和轴向的弹簧25,球体23在弹簧25的作用下堵住第二流道212的进口213。
第二流道212的出口安装有控制阀26,控制阀26上有流道控制孔261,控制阀26与阀体21可拆卸连接。流道控制孔261的大小根据需要设置。实际运用中,可制作多种规格的控制阀26,不同规格的控制阀26的流道控制孔261大小不同。需要改变流量时,只需换上对应规格的控制阀26即可。
在阀体21的外侧壁安装有密封圈22。
分流道的数量根据需要设置,在阀体21的侧壁内设有至少两个分流道为宜。
如图1、2所示,本实施方式中阀体21的侧壁内设有四个分流道。四个分流道沿阀体21的圆周方向等间隔设置。
如图5-12所示,本发明公开的保压取芯器,包括中心杆3、钻机外筒1和岩心筒4,钻机外筒1下部设有保压阀5。
钻机外筒1包括同轴的内筒12与外筒13,内筒12与外筒13的环空构成夹层13。夹层13的外侧设有保温层14,保温层14附着于外筒13的筒壁上。内筒12与外筒13为金属材质。
夹层13中装有部分反应物16。如果岩芯需要保持低温环境,则反应物16遇水可发生吸热反应。本实施方式中反应物16选用固态氢氧化钡与固态氯化铵的混合物。固态氢氧化钡与固态氯化铵的混合物混合在一起不会发生化学反应,当遇水后会才会发生反应。
如果岩芯需要保持高温环境,则反应物16遇水可发生放热反应。
内筒12上端与外筒13之间环空的上端口由阀体21封堵,环空的下端口由密封装置15密封,继而在内筒12与外筒13之间构成用于装反应物的夹层13。
外筒13的上端超出内筒12的上端,组合阀2的阀体21装于外筒13内,在阀体21的外侧壁与外筒13的内侧壁之间设有密封圈22。阀体21下端与内筒12上端面接触,阀体21的内径等于内筒12的内径。
中心杆3上有用于触发活塞24的凸起部31,当向上提升中心杆3至一定高度,凸起部31可推动活塞24向内移动,继而使活塞24从第一位置移动至第二位置,使得取芯器内的液体可经第一流道211、第二流道212进入夹层13,从而使得反应物16与水发生吸热反应,达到冷冻的目的。
以下结合图1-12说明本发明中保压取芯器的工作原理:
随着取芯钻头的钻进,岩芯进入岩芯筒4,停钻后,向上提拉中心杆3,中心杆3带动岩芯筒4及岩芯一起向上移动;这是本领域的的常规技术,此处不再赘述;
当中心杆3上的凸起部31移动至活塞24处时,活塞24收到凸起部31的作用力而沿第一流道211径向向外移动,随着中心杆3的继续提升,活塞24从第一位置移动至第二位置,取芯器内部的液体经第一流道211流入第二流道212,流进夹层13中,与夹层13中的反应物16发生吸热反应。
当中心杆3提升至一定高度后,保压阀5自动关闭,实现保压取芯;这是本领域的的常规技术,此处不再赘述。
当中心杆3继续提升至上止点时,岩心筒4正好上移至夹层13内围区域,夹层13内发生的吸热反应,正好可对岩心筒4内的岩芯进行冷冻处理,使岩芯处于低温环境。
本发明的保压取芯器在钻机外筒上集成组合阀,提芯的时候中心杆触发阀门,使水进入存有药品的夹层,从而实现化学反应的触发;本发明利用中心杆原本的提升动作来触发反应,使用简便。
以上的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.取芯器用组合阀,其特征在于:包括圆筒状的阀体,阀体的中心孔道构成主流道,阀体的侧壁内设有至少一个分流道,所述分流道包括第一流道和第二流道,所述第二流道中装有单向阀芯,所述单向阀芯只允许介质从第一流道流向所述第二流道;
所述第一流道的进口与阀体的主流道连通,所述第二流道的进口与第一流道连通,第二流道的出口位于所述阀体一端的端面,所述第一流道中装有活塞;
当活塞位于第一位置时,活塞封闭住第一流道的进口和/或密封住所述第二流道的进口;
当活塞位于第二位置时,所述第一流道的进口和所述第二流道的进口均打开,介质可经第一流道流入第二流道;
当活塞位于第一位置时,活塞的内端外凸于所述主流道的侧壁,活塞的内端有引导面,使得当沿阀体的轴向给引导面外力时,可使活塞从所述第一位置移动至所述第二位置。
2.根据权利要求1所述的取芯器用组合阀,其特征在于:所述活塞可径向移动。
3.根据权利要求1所述的取芯器用组合阀,其特征在于:所述阀体的侧壁内设有至少两个分流道。
4.根据权利要求3所述的取芯器用组合阀,其特征在于:所述分流道沿阀体的圆周方向等间隔设置。
5.根据权利要求1所述的取芯器用组合阀,其特征在于:所述第一流道的径向贯穿所述阀体的内外侧壁,所述活塞的长度不大于所述阀体的壁厚。
6.根据权利要求1或5所述的取芯器用组合阀,其特征在于:所述第一流道为阶梯孔,阶梯孔的小端与所述主流道贯通;所述活塞为与第一流道匹配的阶梯状。
7.根据权利要求6所述的取芯器用组合阀,其特征在于:所述活塞与第一流道间设有两道密封圈;
当活塞位于第一位置时,第二流道的进口位于所述两道密封圈之间;
当活塞位于第二位置时,两道密封圈位于第二流道的进口的外侧。
8.根据权利要求1所述的取芯器用组合阀,其特征在于:所述单向阀芯包括球体和轴向的弹簧,所述球体在弹簧的作用下堵住所述第二流道的进口。
9.根据权利要求1所述的取芯器用组合阀,其特征在于:所述第二流道的出口安装有控制阀,所述控制阀上有流道控制孔,控制阀与所述阀体可拆卸连接。
10.包括权利要求1-9中任一项所述的取芯器用组合阀的保压取芯器,其特征在于:它还包括钻机外筒和中心杆,钻机外筒的筒壁中设有药品舱;所述阀体同轴装在钻机外筒的内壁上,所述第二流道的出口与所述药品舱相通;
所述中心杆上有用于触发所述活塞的凸起部,当向上提升中心杆至一定高度,所述凸起部可推动所述活塞从所述第一位置移动至所述第二位置。
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