不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，包括加压装置、利用加压装置加压的压力室以及气液收集装置，所述加压装置包括伺服电机、减速器、丝杠、压力传感器，所述压力室设有密封施压部件、密封部件、样品室，样品室设有排水槽、螺纹接头，压力室的侧壁内设有加热室和探测孔口，气液收集装置包括毛细管、气液分离装置、气囊、集气袋、滴定装置与集液瓶。本发明专利技术充分考虑了温度、压力、不同环境因素等实际情况，并集成现代先进的传感、自动化等技术，能较为真实地模拟松散沉积物大时间尺度的埋藏演化过程，可重塑和在线监测松散沉积物在不同温压条件下的压实、固结、脱水和成岩过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，主要运用于地质
，也可以运用于岩土工程、沉积学和环境科学等

技术介绍
松散沉积物是一种在静水或弱动水环境中沉积，经物理化学和生物化学作用形成，未固结的细粒或微粒沉积物，其组成复杂，具有很高的含水量与有机质含量、复杂的矿物组成、丰富的微生物和一定量的气体。在埋藏演化过程中，泥质沉积物不断被新的沉积物覆盖，上覆载荷压力不断增大，孔隙不断被压缩，并释放出大量的孔隙水到相邻含水层中。同时，其孔隙水、矿物、微生物与气体在此过程中不断发生相互作用。此过程的研究，对于天然地下水成因、成岩反应和成矿作用具有重要的指示意义。然而，虽目前有机质生烃模拟、成岩模拟和生物气模拟等方面的实验研究都已从不同角度对淤泥的埋藏进行了室内模拟，但功能单一，不能实现自动化控制与在线监测，对于模拟地层条件下的温度、压力及流体成分等开展得很少或过于简化，并不能对温度与压力实现自动调控的功能，且这些现有的模拟实验装置中，几乎没有涉及对演化过程的研究。因此，有必要提供一种新的模拟实验装置，用于对松散沉积物的埋藏演化全过程的实验研究。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，该实验装置充分考虑了温度、压力、不同环境因素等实际情况，并集成现代先进的传感、自动化等技术，能较为真实的模拟松散沉积物大时间尺度的的埋藏演化过程，可重塑和在线监测松散沉积物在不同温压条件下的压实、固结、脱水和成岩过程。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，包括加压装置、利用加压装置加压的压力室以及气液收集装置，所述加压装置包括安装有减速器的伺服电机，所述减速器通过丝杠与压力传感器连接，所述伺服电机与PC机或单片机连接；所述压力室上端设有与伺服电机连接的密封施压部件，压力室的下端设有密封部件，压力室的内部置有用于填充样品的样品室，样品室的下端设有倒圆台形排水槽，排水头连接有螺纹接头，螺纹接头穿过压力室下端的密封部件与气液收集装置通过毛细管连通，压力室的侧壁内设有用于填充液体介质的通过热电偶加热的加热室，所述热电偶的接线穿过压力室的外壁接出，压力室的侧壁设有连通压力室外和样品室的一组探测孔口，各探测孔口设有安装有样品监测组的密封盖，压力室的外壁设有保温层；所述气液收集装置包括与螺纹接头连接的毛细管，所述毛细管上安装有压力表、流体流量控制器以及气液分离装置，所述气液分离装置的入口与毛细管连通，气液分离装置的出气孔通过气囊与集气袋连通，气液分离装置的出液口通过滴定装置与集液瓶连通，滴定装置上安装有液体流量控制器，所述气囊和集气袋均与气体监测组连接，所述滴定装置和集液瓶均与液体监测组连接；所述压力传感器、压力表、流体流量控制器、液体流量控制器、样品监测组、气体检测组、液体检测组均与PC机连接。所述样品检测组采用电子探针，所述气体检测组和液体检测组采用光谱仪。所述样品室的室壁采用哈氏合金，样品室的内壁和外壁均标有刻度。所述毛细管采用PEEK材料。所述样品室内设有无线温度传感器。所述压力室内设有无线温度传感器。所述无线温度传感器与PC机通过无线接收器连接。所述样品室内从上到下依次放置有滤膜和聚四氟乙烯滤网。所述螺纹接头采用哈氏合金材料。所述压力室腔壁采用保温材料。本专利技术基于其技术方案所具有的有益效果在于：(1)本专利技术的不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，设置有加压装置、利用加压装置加压的压力室以及气液收集装置，还设置有由压力传感器、压力表、流体流量控制器、液体流量控制器、样品监测组、气体检测组、液体检测组与PC机组成的在线监测系统，能够在进行模拟实验的同时进行实时一体化监测和控制；(2)本专利技术的不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，压力室内除了设置用于放置样品的样品室，还设置有加热室和探测孔口，能够完成样品装填和增温增压等一系列过程，能够实现多温压环境控制；并且加压装置的伺服电机安装有压力传感器，压力室内安装有温度传感器，压力传感器和温度传感器均与PC机连接，为自动化控制提供硬件基础；(3)本专利技术的不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，针对泥质沉积物设计，对不同温压作用下的样品采集设置了气液分离系统，该系统通过毛细管将温压作用后的样品导入，进而通过气液分离装置分离采集和检测，能够监测淤泥样品的孔隙结构、矿物化学成分与表面形貌、温度与压力变化情况、含水率、孔隙水的各项指标以及气体的各项指标；(4)本专利技术的不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，能够较为真实的模拟地质演化过程，并能充分考虑泥质沉积物(或土壤)在不同环境因素下的地质演化过程；能够利用PC机对整个过程进行精确控制，能使增温增压实现接近线性的变化趋势；能够保证在长时间下进行试验；能够实时动态监测模拟过程中的物理与化学变化情况；能够测量多项参数：动态监测不同温度不同压力下的沉积物含水率变化、矿物成分变化、孔隙水的各项指标变化以及气体的各项指标变化等。附图说明图1为不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置分析流程图。图2为加压装置原理图。图3为不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置装配示意图。图中，1-加压装置，1-1-PC机，1-2-伺服电机，1-3减速器，1-4-丝杠，1-5-压力传感器，2-压力室，2-1-密封施压部件，2-2-保温层，2-3-热电偶，2-4-探测孔口，2-5-加热室，2-6-样品室，2-7-滤膜，2-8-密封部件，2-9-排水槽，2-10-螺纹接头，3-气液收集装置，3-1-毛细管，3-2-压力表，3-3-流体流量控制器，3-4-气液分离装置，3-5-气囊，3-6-集气袋，3-7-液体流量控制器，3-8-滴定装置，3-9-集液瓶。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。参照图1、图2和图3，本专利技术提供了一种不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，包括加压装置1、利用加压装置加压的压力室2以及气液收集装置3，所述加压装置包括安装有减速器1-3的伺服电机1-2，所述减速器1-3通过丝杠1-4与压力传感器1-5连接，所述伺服电机1-2与PC机1-1或单片机连接；所述压力室2上端设有与伺服电机1-2连接的密封施压部件2-1，压力室的下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，包括加压装置、利用加压装置加压的压力室以及气液收集装置，其特征在于：所述加压装置包括安装有减速器的伺服电机，所述减速器通过丝杠与压力传感器连接，所述伺服电机与PC机或单片机连接；所述压力室上端设有与伺服电机连接的密封施压部件，压力室的下端设有密封部件，压力室的内部置有用于填充样品的样品室，样品室的下端设有倒圆台形排水槽，排水头连接有螺纹接头，螺纹接头穿过压力室下端的密封部件与气液收集装置通过毛细管连通，压力室的侧壁内设有用于填充液体介质的通过热电偶加热的加热室，所述热电偶的接线穿过压力室的外壁接出，压力室的侧壁设有连通压力室外和样品室的一组探测孔口，各探测孔口设有安装有样品监测组的密封盖，压力室的外壁设有保温层；所述气液收集装置包括与螺纹接头连接的毛细管，所述毛细管上安装有压力表、流体流量控制器以及气液分离装置，所述气液分离装置的入口与毛细管连通，气液分离装置的出气孔通过气囊与集气袋连通，气液分离装置的出液口通过滴定装置与集液瓶连通，滴定装置上安装有液体流量控制器，所述气囊和集气袋均与气体监测组连接，所述滴定装置和集液瓶均与液体监测组连接；所述压力传感器、压力表、流体流量控制器、液体流量控制器、样品监测组、气体检测组、液体检测组均与PC机连接。...

【技术特征摘要】
1.一种不同温压条件下多过程在线监测的一体化土柱模拟装置，包括加压装置、
利用加压装置加压的压力室以及气液收集装置，其特征在于：所述加压装置包括安装有
减速器的伺服电机，所述减速器通过丝杠与压力传感器连接，所述伺服电机与PC机或
单片机连接；所述压力室上端设有与伺服电机连接的密封施压部件，压力室的下端设有
密封部件，压力室的内部置有用于填充样品的样品室，样品室的下端设有倒圆台形排水
槽，排水头连接有螺纹接头，螺纹接头穿过压力室下端的密封部件与气液收集装置通过
毛细管连通，压力室的侧壁内设有用于填充液体介质的通过热电偶加热的加热室，所述
热电偶的接线穿过压力室的外壁接出，压力室的侧壁设有连通压力室外和样品室的一组
探测孔口，各探测孔口设有安装有样品监测组的密封盖，压力室的外壁设有保温层；所
述气液收集装置包括与螺纹接头连接的毛细管，所述毛细管上安装有压力表、流体流量
控制器以及气液分离装置，所述气液分离装置的入口与毛细管连通，气液分离装置的出
气孔通过气囊与集气袋连通，气液分离装置的出液口通过滴定装置与集液瓶连通，滴定
装置上安装有液体流量控制器，所述气囊和集气袋均与气体监测组连接，所述滴定装置
和集液瓶均与液体监测组连接；所述压力传感器、压力表、流体流量控制器、液体流量
控制器、样品监测组、气体检测组、液体检测组均与PC机连接。
2.根据权利要求1所述的不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘妍君，马腾，杜尧，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42