[实用新型]一种含天然气水合物土制样设备

说明书

本实用新型公开了一种含天然气水合物土制样设备，包括土‑冰粉混合物，还包括反应釜、冷冻室、液压泵、缓冲容器、气缸、活塞、活塞杆、真空泵、气瓶、盘管、冷浴、法兰、减压阀、球阀、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、三通和四通。本实用新型通过改进冰种子法“先压制成型，再反应生成水合物”的程序，将混合、反应、压制成型和储存集成于一体，解决进气难的问题，避免低温操作，制样过程全部在可控的温度和压力的环境下进行，以减少不可控因素对制样效果的不利影响，能获得均匀的、组分明确的含天然气水合物土试样。

技术领域

本实用新型涉及天然气水合物测试领域，特别涉及一种含天然气水合物土制样设备。

背景技术

对室内人工制备的含天然气水合物土试样进行力学测试是研究含天然气水合物土的力学行为的重要手段，因此，对测试结果有决定性作用的试样制备显得尤为重要。

目前，人工制备含天然气水合物土的方法有非饱和法、溶气法、冰种子法和水合物预混合法，前三者均是在土试样中生成水合物，后者是将水合物粉与土混合压制成样，非饱和法和溶气法存在水合物的分布不均匀和进气(水)困难的问题；冰种子法利用冰粉作反应物，实现水合物的均匀生成，但进气难的问题仍然没有解决，特别是在细粒土中更为突出；水合物预混合法制样过程中水合物极易发生分解，影响制样的效果。

中国科学院力学研究所采用非饱和法制样，通过设置样品中含盐量和温度的梯度来控制水合物在试样不同部位生成的先后顺序，达到生成均匀试样的目的，但如何确定合适的含盐量和温度的梯度是该方法的难点；大连理工大学和青岛海洋地质研究所采用水合物预混合法制样，为了减少水合物的分解，试样的混合和压制过程在-10℃的低温中进行；日本高等产业技术研究院采用冰种子制备试样，在约-10℃的环境下混合和压制土-冰粉混合物，再放入反应釜中生成含水合物土试样；低温环境给操作人员带来了影响，制样效率过低。

在含水合物土的力学测试中，试样的均匀性、水合物含量的确定以及制样的可重复性，直接影响测试结果的可靠性，相对前述的几种制样方法，本实用新型提供一种含水合物土制样设备，改进冰种子法“先压制成型，再反应生成水合物”的程序，将混合、反应、压制成型和储存集成于一体，解决进气难的问题，避免低温操作，最大限度地减少制样过程中的不可控因素的影响。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种含天然气水合物土制样设备，通过改进冰种子法“先压制成型，再反应生成水合物”的程序，将混合、反应、压制成型和储存集成于一体，解决进气难的问题，避免低温操作，最大限度地减少制样过程中的不可控因素的影响，制样过程全部在可控的温度和压力的环境下进行，以减少不可控因素对制样效果的不利影响，能获得均匀的、组分明确的含天然气水合物土试样。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一种含天然气水合物土制样设备，包括土-冰粉混合物，还包括反应釜、冷冻室、液压泵、缓冲容器、气缸、活塞、活塞杆、真空泵、气瓶、盘管、冷浴、法兰、减压阀、球阀、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、三通和四通，所述反应釜和冷冻室通过法兰和球阀相连通，所述气缸和活塞通过活塞杆相连接，所述法兰安装于反应釜的顶端，所述反应釜的底端和三通通过管线相连，所述三通和四通通过管线相连，所述第一截止阀安装于三通和四通之间的管线上，所述真空泵和四通的顶端通过管线相连接，所述第二截止阀安装于真空泵和四通之间的管线上，所述缓冲容器的顶端和四通通过管线相连接，所述气瓶和四通通过管线相连接，所述减压阀和第三截止阀连接于气瓶和四通之间的管线上，所述缓冲容器的右端底部和三通通过管线相连接，所述第四截止阀安装于缓冲容器和三通之间的管线上，所述液压泵和缓冲容器的左端底部通过管线相连接，所述第五截止阀安装于液压泵和缓冲容器之间的管线上，所述盘管缠绕于反应釜的外表面上，且盘管的外侧端部和冷浴连通形成回路。