[发明专利]一种带有观测功能的海底热液喷发模拟装置

摘要

本发明公开了一种带有观测功能的海底热液喷发模拟装置，它主要包括它包括立式高压注射泵、温控系统、调压阀、透明压力容器、高速摄像机、水冷系统、压力表、硫化物收集装置、泄压阀以及截止阀；该装置可模拟海底热液喷发，可根据需求的差异，调节热液喷口不同的温度、速度、化学成分等，并可利用高速摄像机进行观测。本发明基于海底真实喷口环境，根据相似原理在实验室环境下，采用独特的结构设计实现了海底热液模拟喷发观测，基本还原了热液从高温高压环境喷射到相对低温低压环境，并与海水混合反应这一高度复杂的物理化学过程，为进行相关热液活动的研究提供了单纯靠理论分析和数值仿真难以获得的条件和数据。

主权项

1.一种带有观测功能的海底热液喷发模拟装置，其特征在于：它包括立式高压注射泵（1）、温控系统（2）、调压阀（5）、透明压力容器（6）、高速摄像机（7）、水冷系统（8）、压力表（9）、硫化物收集装置（10）、泄压阀（11）以及若干截止阀；所述的透明压力容器（6）底端通过第一截止阀（3）与立式高压注射泵（1）相连，顶端与硫化物收集装置（10）及泄压阀（11）依次相连，所述的调压阀（5）连接透明压力容器（6）底部用于调节透明压力容器（6）内压力，压力表（9）装于透明压力容器（6）顶部，所述的水冷系统（8）用于调节透明压力容器（6）内液体温度以模拟海水环境温度，所述的温控系统（2）用于调控立式高压注射泵（1）泵出液体的温度以模拟海底热液温度，所述的立式高压注射泵（1）通过第二截止阀（4）连接热液样品，所述的高速摄像机（7）设置于透明压力容器（1）外部用于观测记录；所述的立式高压注射泵（1）包括支撑机构，运动转换机构，导向限位机构以及注射机构；所述的支撑机构包括底部支座（1‑1）、下支撑板（1‑2）、上支撑板（1‑8）以及工字梁（1‑3）；所述的下支撑板（1‑2）通过螺钉与底部支座（1‑1）固定，工字梁（1‑3）共四根，每根工字梁（1‑3）两端分别与上支撑板（1‑8）及下支撑板（1‑2）固定连接，上下支撑板同轴线对齐；所述的运动转换机构包括减速电机（1‑18）、联轴器（1‑17）、梯形丝杆（1‑5）、丝杆螺母（1‑12）、推力球轴承（1‑13）、深沟球轴承（1‑14）、弹性挡圈（1‑15），轴承端盖（1‑16）；所述的减速电机（1‑18）置于所述的底部支座（1‑1）同一水平面，其输出轴中心对准机构主轴线，通过所述的联轴器（1‑17）与所述的梯形丝杆（1‑5）的下轴端连接，所述的梯形丝杆（1‑5）下部安装有推力球轴承（1‑13）和深沟球轴承（1‑14）所述的推力球轴承（1‑13）与梯形丝杆（1‑5）阶梯轴处固定，所述的深沟球轴承（1‑14）位于推力球轴承下方，其外圈通过轴承端盖（1‑16）与下支撑板（1‑2）固定，内圈由所述的弹性挡圈（1‑15）固定；所述的梯形丝杆（1‑5）的螺纹部分与所述的丝杆螺母（1‑12）啮合传动；所述的导向限位机构包括移动板（1‑6）、导向轴（1‑4）、直线轴承（1‑11）以及限位开关（1‑7）；所述的丝杆螺母（14）由螺钉固定在所述的移动板（1‑6）上，所述的上、下支撑板的内侧根据移动板（1‑6）的运动范围分别安装有所述的限位开关（1‑7）；所述的移动板（1‑6）上关于梯形丝杆（1‑5）对称安装有两个所述的直线轴承（1‑11），两个直线轴承（1‑11）分别套装在所述的导向轴（1‑4）上，导向轴（1‑4）两端通过螺母固定于上下支撑板；所述的注射机构包括注射缸（1‑10），注射推杆（1‑9）以及若干密封件；所述的注射推杆（1‑9）为回转体，材料为钛合金，下端通过紧定螺钉与所述的丝杆螺母（1‑12）固定，所述的梯形丝杆（1‑5）上端悬空在注射推杆（1‑9）内；所述的注射缸（1‑10）为回转体，材料为钛合金，利用自身下端的外壁突出台阶与上支撑板（1‑8）连接，并通过紧定螺钉固定；所述的注射推杆（1‑9）下端与注射缸（1‑10）之间通过密封件密封，所述的注射缸（1‑10）缸壁外部竖向均匀分布三个非通孔（1‑10‑1），注射缸（1‑10）顶端开有通孔（1‑10‑2）。