一种地质样品带压扫描装置及方法与流程

1.本发明属于地质样品带压扫描装置技术领域，具体涉及一种地质样品带压扫描装置及方法。


背景技术：

2.天然气水合物被普遍认为是21世纪最具潜力的接替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源之一，也是目前尚未开发的储量巨大的一种新能源；因此，调查、评价、开发天然气水合物资源属于国家能源战略计划的重要部分。
3.在天然气水合物资源勘查过程中，为了更好的研究水合物样品的性质，需要在带压环境下对获取的保压样品进行带压扫描探测，第一时间获取样品内部结构数据，为精确评价水合物赋存特征提供宝贵数据；目前国内样品扫描装置都是在常压环境下工作的，不能满足水合物资源勘查需求。
4.基于上述地质样品带压扫描测试中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种地质样品带压扫描装置及方法，旨在解决现有地质样品带压扫描测试的问题。
6.本发明提供一种地质样品带压扫描装置，所述扫描装置包括高压釜、进给机构、旋转机构以及扫描探头；高压釜内沿其轴向形成有高压腔；两个扫描探头对称设置于高压釜上下的外壁上，且位于高压腔径向的两侧；高压釜上位于高压腔的两端分别设有能够拆卸的密封结构；旋转机构能够沿高压腔的轴向穿过密封结构并将样品伸入高压腔内；旋转机构能够带动样品绕高压腔的轴线转动；进给机构设置于高压釜上并能够与旋转机构传动配合，从而能够带动样品沿高压腔的轴向给进，进而使样品位于两个扫描探头之间。
7.进一步地，密封结构为压力调节法兰，压力调节法兰包括法兰盖，法兰盖的侧面上设有压力调节接口，压力调节接口连通至高压腔内，法兰盖的内侧面凸出设有凸台，凸台的轴向上设有第七o型圈，凸台能够内嵌于高压腔的一端口，并且法兰盖的周向边缘通过第六螺栓连接在高压釜的端部。
8.进一步地，高压釜为圆柱形高压釜，圆柱形高压釜内形成沿其轴向形成圆柱状的高压腔；圆柱形高压釜的两端分别形成有第一安装口和第二安装口，高压腔的两端分别通过第一安装口和第二安装口连通外部；压力调节法兰包括第一压力调节法兰和第二压力调节法兰，第一压力调节法兰通过螺栓密封连接在第一安装口，第二压力调节法兰通过螺栓密封连接在第二安装口。
9.进一步地，圆柱形高压釜的侧壁上沿其径向形成有第三安装口和第四安装口，第三安装口和第四安装口分别对称设置于高压釜上下的侧壁上；扫描探头包括第一扫描探头和第二扫描探头，第一扫描探头设置于第三安装口上，第二扫描探头设置于第四安装口上，
从而使第三安装口和第四安装口之间的高压腔形成扫描空间。
10.进一步地，圆柱形高压釜的侧壁上沿其垂直径向形成有第五安装口和第六安装口，第五安装口和第六安装口分别对称设置于高压釜左右的侧壁上；进给机构包括手摇柄、齿轮轴以及第一电机，齿轮轴设置于高压腔内，并且齿轮轴的一端通过连接组件转动设置于第五安装口上，齿轮轴的另一端通过连接组件转动设置于第六安装口上；齿轮轴通过外齿轮与旋转机构上的齿轮套相啮合，从而能够带动样品沿高压腔的轴向水平移动；手摇柄设置于第五安装口外，并与齿轮轴的一端连接，从而能够带动齿轮轴转动；第一电机设置于第六安装口外，并与齿轮轴的另一端连接，从而能够带动齿轮轴转动。
11.进一步地，手摇柄的一端通过紧定螺钉固定连接在齿轮轴的一端；连接组件包括法兰盖和推力轴承，法兰盖通过螺栓分别连接在第五安装口和第六安装口的外侧壁上；两个法兰盖的一端分别内嵌于第五安装口和第六安装口内，并分别通过o型圈与第五安装口和第六安装口的内壁进行密封；推力轴承套设在齿轮轴上，并位于第五安装口和第六安装口的内侧；齿轮轴的一端穿过第五安装口上的法兰盖，并与第五安装口上的法兰盖转动配合；齿轮轴的另一端穿过第六安装口上的法兰盖，并与第六安装口上的法兰盖转动配合；齿轮轴与法兰盖之间设有旋转密封。
12.进一步地，旋转机构包括第二电机、齿条套、转轴以及样品管；齿条套套接在转轴上，并位于高压腔内与进给机构的齿轮轴传动连接；转轴的一端沿高压腔的轴向穿过密封结构，并与第二电机传动连接；转轴的另一端与样品管连接，样品管内能够设置有样品。
13.进一步地，密封结构上设有法兰座，法兰座的周边通过第三螺栓与高压釜的第一安装口外侧壁紧固连接；法兰座的内侧面通过其凸台内嵌于密封结构上，法兰座的凸台与密封结构的连接口之间设有第三o型圈，并且法兰座上设有第三推力轴承；转轴穿过第三推力轴承和法兰座，并与第二电机传动连接；转轴与法兰座之间设有第三旋转密封。
14.进一步地，样品管的一端插入齿条套的圆轴内，样品管的端部与齿条套的圆形凸台贴合，样品管通过紧定螺钉与齿条套紧固连接，从而实现与齿条套同步旋转；第二电机通过第二联轴器与转轴连接，并能够带动转轴转动；转轴的一端通过其花键结构插入齿条套的花键槽内，配合形成花键机构，从而能够带动齿条套360
°
旋转。
15.相应地，本发明还提供一种地质样品带压扫描方法，能够应用上述的地质样品带压扫描装置；扫描方法包括以下步骤：s1：通过高压釜端部的压力调节接口向高压腔内充入需要的压力；s2：通过进给机构的手摇柄或第一电机转动齿轮轴，带动样品管水平移动，从而将样品管上需要扫描的样品移动至第一扫描探头和第二扫描探头之间；s3：启动旋转机构上的第二电机带动样品360
°
旋转；s4：启动第一扫描探头和第二扫描探头，开始对样品进行360
°
扫描探测s5：关闭第二电机，重复步骤-，可完成对样品其它的位置的扫描探测。
16.本发明提供一种地质样品带压扫描装置及方法，结构可靠、体积小、易操作，能够实现对地质样品带压扫描测试，提高测试精度。
附图说明
17.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
18.以下将结合附图对本发明作进一步说明：图1 为本发明一种地质样品带压扫描装置整体示意图；图2 为本发明高压釜的结构示意图；图3 为本发明进给机构的结构示意图；图4 为本发明旋转机构的结构示意图；图5 为本发明扫描探头的结构示意图；图6 为本发明压力调节打烂的结构示意图。
19.图中：10-高压釜；100高压腔；101-第一安装口；102-第二安装口；103-第三安装口；104-第四安装口；105-第五安装口；106-第六安装口；20-进给系统；201-手摇柄；202-紧定螺钉；203-第一法兰盖；204-第一o型圈；205-第一推力轴承；206-齿轮轴；207-第二推力轴承；208-第二o型圈；209-第二法兰盖；210-第一联轴器；211-第一电机；212-第一螺栓；213-第一旋转密封；214-第二螺栓；215-第二旋转密封；30-旋转机构；301-第二电机；302-第二联轴器；303-第三旋转密封；304—法兰座；305-第三o型圈；306-第三推力轴承；307-齿条套；308-转轴；309-紧定螺钉；310-样品管；311-样品；312-第三螺栓；40-扫描探头；401-第四螺栓；402-第一探头；403-第四o型圈；404-第二探头；405-第五螺栓；406-第六o型圈；50-压力调节法兰；501-压力调节接口；502-第六螺栓；503-第七o型圈；504-法兰盖。
具体实施方式
20.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
21.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.如图 1至图6所示，本发明提供一种地质样品带压扫描装置，用于对地质样品进行带压扫描检测；具体地，该扫描装置包括高压釜10、进给机构20、旋转机构30以及扫描探头
40；其中，高压釜10内沿其轴向形成有高压腔100；两个扫描探头40对称设置于高压釜10上下的外壁上，且位于高压腔100径向的两侧，从而形成扫描空间；进一步地，高压釜10上位于高压腔100的两端分别设有能够拆卸的密封结构，该密封结构优选为压力调节法兰50；进一步地，旋转机构30能够沿高压腔100的轴向穿过压力调节法兰50，并将样品311伸入高压腔100内；并且，旋转机构30能够带动样品311绕高压腔100的轴线360
°
转动，实现对样品的360
°
扫描探测；进一步地，进给机构20设置于高压釜10上并能够与旋转机构30传动配合，从而能够带动样品311沿高压腔100的轴向给进，进而使样品311位于两个扫描探头40之间，进行360
°
扫描；本发明提供的地质样品带压扫描装置，进给机构、旋转机构、扫描探头、压力调节法兰与高压釜连接并形成一个密闭的高压腔，实现在高压环境下对地质样品的带压旋转扫描，结构简单、可靠，测试精度较高。
26.优选地，结合上述方案，如图 1至图6所示，本实施例中，密封结构为压力调节法兰50，该压力调节法兰50包括法兰盖504，法兰盖504的侧面上设有压力调节接口501，压力调节接口501连通至高压腔100内，从而能够对高压腔100内进行冲压；进一步地，法兰盖504的内侧面凸出设有凸台，凸台的轴向上设有第七o型圈503，凸台能够内嵌于高压腔100的一端口，并且法兰盖504的周向边缘通过第六螺栓502连接在高压釜10的端部，实现压力调节法兰50的密封连接；进一步地，高压腔两端连通高压釜的外部，形成第一安装口101和第二安装口102；具体地，旋转机构30密封连接在第一安装口101，且旋转机构30伸入高压腔内部的一端连接样品管310，样品管310内置有样品311；进给机构20密封连接在第三安装口103和第四安装口104上，且能够带动样品311实现水平自由移动；压力调节法兰50密封连接在第二安装口102，且可以提供高压腔内部的恒定压力。
27.优选地，结合上述方案，如图 1至图6所示，高压釜10为圆柱形高压釜，圆柱形高压釜内形成沿其轴向形成圆柱状的高压腔100；圆柱形高压釜的两端分别形成有第一安装口101和第二安装口102，高压腔100的两端分别通过第一安装口101和第二安装口102连通外部；压力调节法兰50包括第一压力调节法兰和第二压力调节法兰，第一压力调节法兰通过螺栓密封连接在第一安装口101，第二压力调节法兰通过螺栓密封连接在第二安装口102。
28.优选地，结合上述方案，如图 1至图6所示，扫描探头40由上下第一探头402和第二探头404组成，其中，第一探头402通过第四螺栓401垂直密封连接在第五安装口105上，第二探头404通过第五螺栓405垂直密封连接在第六安装口106上，且实现对样品的扫描探测；具体地，第一探头402下端开设有法兰结构，通过第四螺栓401与第五安装口105外侧壁紧固连接，第四o型圈403安装在法第一探头402下端的密封槽内，且其外部与第五安装口105内壁贴合，实现密封；第二探头403下端开设有法兰结构，通过第五螺栓405与第六安装口106外侧壁紧固连接，第六o型圈406安装在第二探头403下端的密封槽内，且其外部与第六安装口106内壁贴合，实现密封；第一探头402与第二探头404上下组成一组扫描机构，可实现对两个探头之间的样品进行扫描探测。
29.优选地，结合上述方案，如图 1至图6所示，圆柱形高压釜的侧壁上沿其径向形成有第三安装口103和第四安装口104，该第三安装口103和第四安装口104分别对称设置于高压釜10上下的侧壁上；扫描探头40包括第一扫描探头和第二扫描探头，第一扫描探头设置于第三安装口103上，第二扫描探头设置于第四安装口104上，从而使第三安装口103和第四安装口104之间的高压腔100形成扫描空间。
30.优选地，结合上述方案，如图 1至图6所示，圆柱形高压釜的侧壁上沿其垂直径向形成有第五安装口105和第六安装口106，第五安装口105和第六安装口106分别对称设置于高压釜10左右的侧壁上；进一步地，进给机构20包括手摇柄201、齿轮轴206以及第一电机211；具体地，齿轮轴206设置于高压腔100内，并且齿轮轴206的一端通过连接组件转动设置于第五安装口105上，齿轮轴206的另一端通过连接组件转动设置于第六安装口105上；同时，齿轮轴206通过外齿轮与旋转机构30上的齿轮套307相啮合，从而能够带动样品沿高压腔100的轴向水平移动；进一步地，手摇柄201设置于第五安装口105外，并与齿轮轴206的一端连接，从而能够带动齿轮轴206转动；进一步地，第一电机211设置于第六安装口106外，并与齿轮轴206的另一端连接，从而能够带动齿轮轴206转动；具体地，第一电机211通过第一联轴器210连接在齿轮轴206另一端，且可以带动齿轮轴206转动；上述方案中，齿轮轴206一端安装手摇柄201，另一端安装有电机211，实现手动或自动旋转，齿轮轴206中间的直齿轮与齿条套307外部齿条槽配合组成齿轮结构，通过转动齿轮轴206可带动齿条套307沿轴向水平自由移动。
31.优选地，结合上述方案，如图 1至图6所示，手摇柄201的一端通过紧定螺钉202固定连接在齿轮轴206的一端；具体地，连接组件包括法兰盖和推力轴承，法兰盖通过螺栓分别连接在第五安装口105和第六安装口106的外侧壁上；两个法兰盖的一端分别内嵌于第五安装口105和第六安装口106内，并分别通过o型圈与第五安装口105和第六安装口106的内壁进行密封；推力轴承套设在齿轮轴206上，并位于第五安装口105和第六安装口106的内侧；齿轮轴206的一端穿过第五安装口105上的法兰盖，并与第五安装口105上的法兰盖转动配合；齿轮轴206的另一端穿过第六安装口106上的法兰盖，并与第六安装口106上的法兰盖转动配合；齿轮轴206与法兰盖之间设有旋转密封；具体地，如图3所示，齿轮轴206位于第五安装口105一端与第一法兰盖203转动配合，且第一法兰盖203与齿轮轴206之间设有第二旋转密封215，第二旋转密封215嵌套在齿轮轴206密封槽内，且与第一法兰盖203内壁配合形成旋转密封；具体地，第一法兰盖203的外壁密封面插入第三安装口103内，并通过第一螺栓固定在第三安装口上，第一o型圈204嵌套在第一法兰盖203外壁密封槽内，与第三安装口103内壁形成密封；齿轮轴206上位于第一法兰盖203内侧套接有第一推力轴承205，第一推力轴承205的一端顶紧齿轮轴206的圆形凸台上，另一端顶在第一法兰盖203上；第一法兰盖203的内侧凸台内嵌于第五安装口105内，且与第五安装口105内壁通过第一o型圈204密封；第一法兰盖203的外缘通过第二螺栓214固定连接在第五安装口105的外壁上；进一步地，齿轮轴206位于第六安装口106一端与第二法兰盖209转动配合，且第二法兰盖209与齿轮轴206之间设有第一旋转密封213，第一旋转密封213嵌套在齿轮轴206密封槽内，且与第二法兰盖209内壁配合形成旋转密封；齿轮轴206上位于第二法兰盖209内侧套接有第二推力轴承207，第二推力轴承207的一端顶紧齿轮轴206的圆形凸台上，另一端顶在第二法兰盖209上；第二法兰盖209的内侧凸台内嵌于第六安装口106内，且与第六安装口106内壁通过第二o型圈208密封；进一步地，第二法兰盖209的外缘通过第一螺栓212固定连接在第六安装口106的外壁上；具体地，第二法兰盖209的外壁密封面插入第六安装口106内，并通过第二螺栓固定在第六安装口106上；第二o型圈208嵌套在第二法兰盖209的外壁密封槽内，与第六安装口106的内壁形成密封；第二旋转密封嵌套在齿轮轴密封槽内，且与第二法兰盖内壁配合形成旋转密封；第一电机通过第一联轴器与齿轮轴连接，可以带动齿轮轴360
°
转动；进一
步地，齿轮轴206中间为直齿轮结构，两端对称为圆轴，直齿轮结构设有外齿轮。
32.优选地，结合上述方案，如图 1至图6所示，旋转机构30包括第二电机301、齿条套307、转轴308以及样品管310；齿条套307套接在转轴308上，并位于高压腔100内与进给机构20的齿轮轴206传动连接；转轴308的一端沿高压腔100的轴向穿过密封结构，并与第二电机301传动连接；转轴308的另一端与样品管310连接，样品管310内能够设置有样品311；具体地，转轴308中间为圆形凸台相隔，一端为圆轴结构，连接有第二联轴器302；第二电机301通过第二联轴器302与转轴308连接，且可带动转轴308转动。
33.优选地，结合上述方案，如图 1至图6所示，密封结构上设有法兰座304，法兰座304的周边通过第三螺栓312与高压釜10的第一安装口101外侧壁紧固连接；法兰座304的内侧面通过其凸台内嵌于密封结构上，法兰座304的凸台与密封结构的连接口之间设有第三o型圈305，并且法兰座304上设有第三推力轴承306；转轴308穿过第三推力轴承306和法兰座304，并与第二电机301传动连接；转轴308与法兰座304之间设有第三旋转密封303。
34.优选地，结合上述方案，如图 1至图6所示，样品管310的一端插入齿条套307的圆轴内，样品管310的端部与齿条套307的圆形凸台贴合，样品管310通过紧定螺钉309与齿条套307紧固连接，从而实现与齿条套307同步旋转；第二电机301通过第二联轴器302与转轴308连接，并能够带动转轴308转动；转轴308的一端通过其花键结构插入齿条套307的花键槽内，配合形成花键机构，从而能够带动齿条套307进行360
°
旋转。
35.相应地，结合上述方案，如图 1至图6所示，本发明还提供一种地质样品带压扫描方法，能够应用上述的地质样品带压扫描装置；所述扫描方法包括以下步骤：s1：通过高压釜10端部的压力调节接口501向高压腔100内充入需要的压力，从而保证整个高压腔100内带压检测，提高测试精度；s2：通过进给机构20的手摇柄201或第一电机211转动齿轮轴206，带动样品管310水平移动，从而将样品管310上需要扫描的样品311移动至第一扫描探头和第二扫描探头之间；s3：启动旋转机构30上的第二电机301带动样品360
°
旋转；s4：启动第一扫描探头和第二扫描探头，开始对样品进行360
°
扫描探测s5：关闭第二电机301，重复步骤2-4，可完成对样品其它的位置的扫描探测。
36.本发明提供一种地质样品带压扫描装置及方法，结构可靠、体积小、易操作，能够实现对地质样品带压扫描测试，提高测试精度。
37.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。