一种用于使海底冷泉渗漏气泡均匀破碎装置

摘要

本发明公开了一种用于使海底冷泉渗漏气泡均匀破碎装置，所述均匀破碎装置安装于海底冷泉天然气渗漏流量原位超声波测量系统的气泡破碎通道内，该均匀破碎装置包括至少二个气泡挡板以及气泡挡板，所述至少二个气泡挡板沿均匀破碎装置的高度方向由下至上依次设置，每个气泡挡板上设有用于对上升气泡进行分割的圆孔，每个气泡挡板的圆孔半径相等，沿均匀破碎装置的高度方向圆孔数量递增且半径递减；用于阻止所述上升气泡进行分割后的气泡再次融合的气泡隔板设置于相邻二个气泡挡板之间。本发明通过气泡挡板和气泡挡板的配合将将上升的大气泡分割成大小相等且分布均匀的小气泡，其设计简单且使用方便。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使海底冷泉渗漏气泡均匀破碎装置，其目的是将上升 的气泡分割成大小相等且分布均匀的小气泡，为获得声阻抗分布均匀的气泡-海 水两相流，它是海底冷泉天然气渗漏流量原位超声波测量系统的重要部件。

背景技术

海底冷泉天然气渗漏流量原位测量装置是近十几年国外研究发展的一项新 技术，国际上该领域的研究正在如火如荼的进行着。美国将深海技术作为本国 海洋领域优先资助的高科技项目。1998年路易斯安那州立大学海岸研究所Harry  Roberts教授已经设计制造出海底冷泉流体观测装置，成功地观察了墨西哥湾 Bush Hill的天然气渗漏系统。1999年由墨西哥湾天然气水合物研究联合会组 织了15所高校，5个联邦机构和数家私人公司，由密西西比大学牵头，开展了 海底天然气水合物实时观测系统的研究，对墨西哥湾Mississippi Canyon Block 118进行了地球化学、微生物和地震观测。与此同时，加州大学圣塔芭芭拉分 校采用所设计的海底冷泉观测装置对水合物脊和墨西哥湾等全球典型的天然气 渗漏和天然气水合物发育区进行了观测。渗漏系统发育的水合物（渗漏型水合 物）具有埋藏浅，易开采，价值高等特点。每年通过这种海底冷泉天然气渗漏 释放到海洋水体及大气中的甲烷的数量是非常惊人的，初步的估计为大于10Tg (10¹²g)每年。甲烷是强烈的温室效应气体，其温室效应是相同质量二氧化碳的 20倍以上，如此巨大数量的甲烷是全球气候变化的一个重要的影响因子。因此， 对海底冷泉天然气渗漏速率在线原位探测具有重要的经济价值和科学意义。

目前，国内已经开展了海底冷泉天然气渗漏流量原位测量装置的研究，而 我们自行研制利用透射声波测定海底冷泉渗漏天然气气泡流量，为了获得声阻 抗分布均匀的气泡-海水两相流，研制了一种用于使海底冷泉渗漏气泡均匀破碎 装置。

发明内容

为获得声阻抗分布均匀的气泡-海水两相流，并且能够应用在海底冷泉天然 气渗漏流量原位超声波测量系统上，本发明提供一种用于使海底冷泉渗漏气泡 均匀破碎装置，该装置设计简单且使用方便，其目的是将上升的大气泡分割成 大小相等且分布均匀的小气泡。

为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于使海底冷泉渗漏气泡均匀破碎装置，所述均匀破碎装置安装于海 底冷泉天然气渗漏流量原位超声波测量系统的气泡破碎通道内，该均匀破碎装 置包括至少二个气泡挡板以及气泡挡板，所述至少二个气泡挡板沿均匀破碎装 置的高度方向由下至上依次设置，每个气泡挡板上设有用于对上升气泡进行分 割的圆孔，每个气泡挡板的圆孔半径相等，沿均匀破碎装置的高度方向圆孔数 量递增且半径递减；用于阻止所述上升气泡进行分割后的气泡再次融合的气泡 隔板设置于相邻二个气泡挡板之间。

所述气泡隔板成网格状分布，气泡隔板的每个网格与其上侧的气泡挡板上 的圆孔一一对应，且相邻四个网格的交汇点位于其下侧的气泡挡板上的圆孔的 中心。

所述网格为正方形，每个正方形的中心点与其上侧气泡挡板上的圆孔的中 心对应。

所述气泡隔板的下端设有用于插接于其下侧气泡挡板上的圆孔内的插接 部。

相邻二个气泡挡板的间距相等。

所述气泡挡板和气泡隔板的表面均涂覆有防腐蚀或/和防生物附着涂层。

本发明中均匀破碎装置是将上升的大气泡分割成为半径大小相等且分布均 匀的小气泡。向上渗漏的天然气气泡上升进入到气泡破碎通道后，气泡穿过气 泡挡板中的孔洞被分割成4个半径大小相等的气泡，且被隔板分隔开，随后4 个半径大小相等的气泡穿过下一个气泡挡板被分割成16个半径大小相等的气泡 且被隔板分隔开，再后进入到下一个气泡挡板直到被分割成透射声波所需要的 气泡半径为止，通道内则形成了半径大小相等且分布均匀的小气泡，随后便进 入到测量通道。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：对于海底冷泉渗漏气泡流，主要是 气泡上升，而海水并没有随之上升，上升的大气泡受到本发明的结构作用被分 割成为半径大小相等且在水体中分布均匀的小气泡流；此外对直径较小的海底 冷泉渗漏气泡流，经过本发明的结构作用在水体中也可以趋向均匀分布。从而 获得声阻抗分布均匀的气泡-海水两相流，满足了海底冷泉天然气渗漏流量原位 超声波测量系统的声波传感要求。本发明设计简单且使用方便，能够达到把大 气泡破碎和把较小的气泡流在水体中均匀分布的要求。

附图说明

图1为本发明一种用于使海底冷泉渗漏气泡均匀破碎装置实施例一的结构 示意图；

图2为图1的分解结构示意图；

图3为图1的A-A剖视图；

图4为图3的B-B剖视图；

图5为本发明一种用于使海底冷泉渗漏气泡均匀破碎装置实施例二的结构 示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例一：

请参照图1和2所示，一种用于使海底冷泉渗漏气泡均匀破碎装置，其安 装于海底冷泉天然气渗漏流量原位超声波测量系统的气泡破碎通道内，下端与 向上渗漏的天然气气泡上升进入到气泡破碎通道后，通过该均匀破碎装置破碎 成大小相等且分布均匀的满足测量需要的小气泡后进行测量通道。该均匀破碎 装置包括至少二个气泡挡板1、气泡隔板2、外管3，这里以由气泡挡板12、气 泡挡板13、气泡挡板14、气泡挡板15四层气泡挡板组成的气泡挡板1为例， 气泡挡板12、气泡挡板13、气泡挡板14、气泡挡板15沿气泡破碎通道（也可 以是该均匀破碎装置）的高度方向分布，且相邻二个气泡挡板1的间距相等。 气泡隔板2由紧密设置于气泡挡板12和气泡挡板13之间的气泡隔板22、气泡 挡板13和气泡挡板14之间的气泡隔板23、气泡挡板14和气泡挡板15之间的 气泡隔板24组成，气泡挡板1和气泡隔板2通过气泡隔板2的下端设有用于插 接于其下侧气泡挡板1上的圆孔11内的插接部21紧密配合后，再在二者外侧 通过外管3固定。气泡挡板1和气泡隔板2可采用钢化玻璃材料，为防止海水 的侵蚀以及海底微生物的侵入，在二者的表面均涂覆有防腐蚀和防生物附着涂 层。

气泡挡板1的作用是将上升的气泡分成半径大小相等且在水体中分布均匀 的气泡流，其是通过其上设有的圆孔11（为通孔）实现的，每个气泡挡板1上 设有用于对上升气泡进行分割的圆孔11，每个气泡挡板1的圆孔11半径相等， 沿均匀破碎装置的高度方向圆孔11数量递增且半径递减；气泡隔板2用于阻止 上升气泡进行分割后的气泡再次融合。上升的天然气气泡首先通过气泡挡板12 上的圆孔11进行分割后再通过气泡隔板22上的网格传送至气泡挡板13进行再 次分割，如此通过气泡挡板15分割后形成满足测量需要的小气泡。可以理解的 是：圆孔11的半径要小于通过其之前的气泡的半径，否则分割即无法实现。

通过图2可以看出，气泡隔板2成网格状分布，网格可以是正方形，当然 也可以是其它形状。有图3可以看出，气泡隔板22相邻四个网格的交汇点与气 泡挡板11上对应的圆孔11的中心重合。由图4可以看出，气泡隔板24的每个 网格与气泡挡板15上的圆孔11一一对应，且每个正方形网格241的中心点（即 每个气泡隔板24横截面形成的正方形的中心位置）与其上侧气泡挡板15上相 应的圆孔11的中心（即气泡挡板15上相应的圆孔11径向截面的中心位置）对 应。

实施例二

请参照图5所示，实施例二与实施例一的区别在于其无需整体使用外管， 同时也不包含插接部。实施例二实现的方式是在每个气泡隔板2′的外围固定连 接一隔板外壳，隔板外壳的形状与气泡挡板1的形状相匹配，然后通过粘合固 定在一起。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限 制本发明的保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本 案的保护范围中。