仿生井下烴類氣體隨鉆檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿生井下烴類氣體隨鉆檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著煤、石油等化石燃料由于大量使用而日漸枯竭，天然氣水合物由于其可觀的儲(chǔ)量日益受到重視，而氣體檢測(cè)技術(shù)在其開采中起到重要作用。
[0003]現(xiàn)階段，井下氣體隨鉆檢測(cè)由于其即時(shí)、準(zhǔn)確、快速等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的關(guān)注，但仍存在較多問題限制其發(fā)展，其中最主要的問題集中在樣本氣減壓釋放和劇變高壓環(huán)境對(duì)檢測(cè)精度的干擾上。
[0004]從仿生學(xué)角度出發(fā)，通過以自然界中現(xiàn)有生物為原型，提取相關(guān)有價(jià)值的信息，從而仿照其結(jié)構(gòu)或原理并將其運(yùn)用到工程技術(shù)上，為上述問題的解決，提供了一種新的途徑。自然界中蜥蜴為適應(yīng)生存環(huán)境進(jìn)化出適于其感知外界信息的最優(yōu)嗅覺器官包括舌頭、犁鼻器等和嗅覺方式包括變壓吸附、傳遞、感知，其整個(gè)收集、遞送、檢測(cè)外界氣味分子的方式使其具有高效、靈敏、快速的特性，而其采用的基于變壓吸附式嗅覺的多模態(tài)融合檢測(cè)方式進(jìn)行的復(fù)雜環(huán)境中的目標(biāo)識(shí)別，為上述問題的解決提供了仿生參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]自然界中蜥蜴在對(duì)外界氣味分子識(shí)別時(shí)，其嗅覺器官內(nèi)氣體流場(chǎng)的變化促進(jìn)了氣體分子的吸附，而其犁鼻器官內(nèi)的多種嗅覺神經(jīng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣味分子進(jìn)行多種形式的檢測(cè)。
[0006]本實(shí)用新型以蜥蜴的基于變壓吸附式嗅覺特性的多模態(tài)融合檢測(cè)方式為借鑒，以其變壓吸附及多模態(tài)融合檢測(cè)兩個(gè)方面為主要參考對(duì)象，目的是提供一種仿蜥蜴嗅覺特性的井下烴類氣體隨鉆檢測(cè)裝置。
[0007]本實(shí)用新型由檢測(cè)室組A、氣閥組B、吸附室C、減壓儲(chǔ)氣室D、氣液分離室E、氣閥VI和減壓閥2組成，其中:檢測(cè)室組A中檢測(cè)室13的下端經(jīng)氣閥組B的氣閥119與吸附室C的上孔129連接;檢測(cè)室組A中檢測(cè)室Π 4的下端經(jīng)氣閥組B的氣閥Π 20與吸附室C的上孔Π 24連接；檢測(cè)室組A中檢測(cè)室ΙΠ5的下端經(jīng)氣閥組B的氣閥ΙΠ21與吸附室C的上孔ΙΠ30連接;檢測(cè)室組A中檢測(cè)室IV6的下端經(jīng)氣閥組B的氣閥IV22與吸附室C的上孔IV23連接;吸附室C的下孔126經(jīng)氣閥Vl與減壓儲(chǔ)氣室D的上孔V31連接;減壓儲(chǔ)氣室D的下孔Π 35經(jīng)減壓閥2與氣液分離室E的上孔VI38連接。
[0008]所述的檢測(cè)室組A包括檢測(cè)室13、檢測(cè)室Π 4、檢測(cè)室ΙΠ5、檢測(cè)室IV6，其中檢測(cè)室I
3、檢測(cè)室Π 4、檢測(cè)室ΙΠ5和檢測(cè)室IV6的結(jié)構(gòu)完全相同，均包括主體17、上擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組8、傳感器陣列9、下擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組10、導(dǎo)氣管11和惰性氣體閥12，主體17為圓筒狀，導(dǎo)氣管11設(shè)于主體17的下部外側(cè)壁;惰性氣體閥12置于主體17與導(dǎo)氣管11的連接處;主體17的上口至與導(dǎo)氣管11的連接處之間、自上而下順序固接上擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組8、傳感器陣列9、下擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組10;上擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組8由對(duì)稱布置的擾動(dòng)結(jié)構(gòu)113和擾動(dòng)結(jié)構(gòu)Π 14組成、傳感器陣列9由對(duì)稱布置的傳感器115和傳感器Π 16組成、下擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組10由對(duì)稱布置的擾動(dòng)結(jié)構(gòu)ΙΠ17和擾動(dòng)結(jié)構(gòu)IV18組成。
[0009]所述的氣閥組B由氣閥119、氣閥Π 20、氣閥ΙΠ21和氣閥IV22組成，且呈正方形排列。
[0010]所述的吸附室C由上孔IV23、上孔Π 24、吸附塊125、下孔126、吸附塊Π 27、主體Π
28、上孔129和上孔ΙΠ30組成，其中主體Π 28為圓筒狀，上孔129、上孔Π 24、上孔ΙΠ30、上孔IV23設(shè)于主體Π 28頂部，下孔126設(shè)于主體Π 28底部，吸附塊125和吸附塊Π 27對(duì)稱固接于主體Π 28內(nèi)壁兩側(cè)。
[0011]所述的減壓儲(chǔ)氣室D由上孔V31、排氣管132、氣閥VI33、主體ΙΠ34、下孔Π35、氣閥W36和排氣管1137組成，其中主體ΙΠ34為圓筒狀，排氣管132和排氣管1137對(duì)稱設(shè)于主體ΙΠ34的上部側(cè)壁，氣閥VI33置于主體ΙΠ34與排氣管132的連接處，氣閥VII36置于主體ΙΠ34與排氣管1137的連接處，上孔V31設(shè)于主體ΙΠ34頂部，下孔Π 35設(shè)于主體ΙΠ34底部。
[0012]所述的氣液分離室E為圓臺(tái)狀，由上孔VI38、主體IV39、分離隔板40、氣液分離網(wǎng)41和分離室底板42組成，其中上孔VI38設(shè)于主體IV39頂部，分離隔板40設(shè)于主體IV39的近下部，分離室底板42固接于主體IV39底部，氣液分離網(wǎng)41置于分離隔板40和分離室底板42之間。
[0013]所述的分離隔板40和分離室底板42上所設(shè)圓孔47、圓孔的直徑e和排布完全相同，均包括中心孔43、環(huán)形孔陣列144、環(huán)形孔陣列1145和環(huán)形孔陣列III46;環(huán)形孔陣列144、環(huán)形孔陣列1145和環(huán)形孔陣列ΙΠ46與中心孔43為同心圓，其中環(huán)形孔陣列144以半徑h為8mm的圓周上均布4個(gè)圓孔47 ;環(huán)形孔陣列1145以半徑hi為16mm的圓周上均布8個(gè)圓孔47;環(huán)形孔陣列ΙΠ46以半徑h2為24mm的圓周上均布12個(gè)圓孔47 ；圓孔直徑e為6mm。
[0014]本實(shí)用新型的工作過程和原理為:高壓的氣液混合體通過分離室底板42和分離隔板40上的中心孔43、環(huán)形孔陣列144、環(huán)形孔陣列1145、環(huán)形孔陣列III46及氣液分離網(wǎng)41將氣體分離至氣液分離室E，打開減壓閥2、氣閥VI33、氣閥W36，其余各閥均關(guān)閉，混合氣體從氣液分離室E經(jīng)減壓閥2以合適的壓力進(jìn)入到減壓儲(chǔ)氣室D，同時(shí)將氣液分離室E和減壓儲(chǔ)氣室D內(nèi)的原有氣體排走，防止原有氣體干擾檢測(cè)精度，減壓閥2及氣閥VI33、氣閥VII36開啟一段時(shí)間后同時(shí)關(guān)閉，此時(shí)減壓儲(chǔ)氣室D內(nèi)充滿待測(cè)烴類氣體，只打開氣閥Vl，氣體擴(kuò)散至吸附室C，并由吸附塊125、吸附塊Π 27吸附待測(cè)氣體，待吸附完畢并且減壓儲(chǔ)氣室D和吸附室C內(nèi)氣壓穩(wěn)定時(shí)，關(guān)閉氣閥VI，調(diào)節(jié)吸附室C內(nèi)的氣壓至合適值，吸附塊125、吸附塊Π 27開始釋放氣體，此時(shí)將氣閥119、氣閥Π 20、氣閥ΙΠ21、氣閥IV22同時(shí)打開，其余各閥依舊保持關(guān)閉狀態(tài)，氣體進(jìn)入檢測(cè)室13、檢測(cè)室Π 4、檢測(cè)室ΙΠ5、檢測(cè)室IV6，在上擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組8及下擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組10的作用下，檢測(cè)室組A內(nèi)的氣體流場(chǎng)發(fā)生變化，擾動(dòng)后的氣流與傳感器陣列9充分接觸，從而提高傳感器的檢測(cè)精度，待傳感器陣列9得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)穩(wěn)定后，關(guān)閉氣閥I19、氣閥Π 20、氣閥ΙΠ21、氣閥IV22并打開惰性氣體閥12，向?qū)夤?1中通入惰性氣體，從而將檢測(cè)室組A內(nèi)的殘余氣體排走，完成檢測(cè)室組A的清洗，整個(gè)檢測(cè)過程結(jié)束。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)比，本實(shí)用新型具備的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為:
[0016]1.檢測(cè)思想仿照蜥蜴變壓吸附式嗅覺特性的多模態(tài)融合檢測(cè)方式，其中吸附室C內(nèi)的吸附塊125、吸附塊Π 27在適當(dāng)?shù)膲毫l件下起到混合氣體的變壓吸附及釋放的作用，傳感器陣列9中兩種不同種類的傳感器及其組合方式可實(shí)現(xiàn)多模態(tài)融合檢測(cè)。
[0017]2.分離室底板42、氣液分離網(wǎng)41、分離隔板40及減壓閥2將高壓氣液混合體轉(zhuǎn)換為可控的低壓氣體，實(shí)現(xiàn)在氣液分離的同時(shí)控制進(jìn)入混合氣體的壓力，能解決氣液分離和高壓環(huán)境的問題。
[0018]3.吸附室C及其內(nèi)部吸附塊1、吸附塊Π起到待測(cè)烴類氣體變壓吸附及釋放的作用，從而實(shí)現(xiàn)氣體的減壓且穩(wěn)壓釋放，并保證檢測(cè)室組A內(nèi)的傳感器陣列9在穩(wěn)定的壓力條件下進(jìn)行正常檢測(cè)，能解決樣本氣的減壓釋放和劇變高壓環(huán)境對(duì)檢測(cè)精度的干擾。
[0019]4.檢測(cè)室組A內(nèi)部的上擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組8、下擾動(dòng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組10使得進(jìn)入檢測(cè)室組A內(nèi)的混合氣體的流場(chǎng)發(fā)生變化，經(jīng)擾動(dòng)的待測(cè)氣體與傳感器陣列9充分接觸，能提高傳感器陣列9的檢測(cè)精度。
[0020]5.傳感器陣列9的排布采用非對(duì)稱原則，檢測(cè)室組A內(nèi)部布有四種不同的傳感器組合，綜合各個(gè)組合得出的各種檢測(cè)數(shù)據(jù)，可避免檢測(cè)中的偶然性，同時(shí)也能提高傳感器陣列9的檢測(cè)精度。
[0021 ]本實(shí)用新型檢測(cè)精度和檢測(cè)效率高，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)施和推廣。
【附圖說明】
[0022]圖1為仿生井下烴類氣體隨鉆檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖2為檢測(cè)室組的俯視圖
[0024]圖3為檢測(cè)室的結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖4為圖3中的a-a截面視圖
[0026]圖5為圖3中的b-b截面視圖
[0027]圖6為圖3中的c_c截面視圖
[0028]圖7為氣閥組的截面視圖
[0029]圖8為吸附室的主視圖
[0030]圖9為吸附室的俯視圖
[0031]圖10為減壓儲(chǔ)氣室的主視圖
[0032]圖11為減壓儲(chǔ)氣室的俯視圖
[0033]圖12為氣液分離室的主視圖
[0034]圖13為分離室底板的主視圖
[0035]其中:A.檢測(cè)室組B.氣閥組C.吸附室D.減壓儲(chǔ)氣室E.氣液分離室1.氣閥V
2.減壓閥3.檢測(cè)室I 4.檢測(cè)室Π 5.檢測(cè)室ΙΠ 6.檢測(cè)室IV 7.主體I 8.上擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組9.傳感器陣列10.下擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組11.導(dǎo)氣管12.惰性氣體閥13.擾動(dòng)結(jié)構(gòu)I 14.擾動(dòng)結(jié)構(gòu)Π15.傳感器I 16.傳感器Π 17.擾動(dòng)結(jié)構(gòu)ΙΠ 18.擾動(dòng)結(jié)構(gòu)IV 19.氣閥I 20.氣閥Π 21.氣閥m 22.氣閥IV 23.上孔IV 24.上孔Π 25.吸附塊I 26.下孔I 27.吸附塊Π 28.主體Π29.上孔I 30.上孔m 31.上孔V 32.排氣管I 33.氣閥VI 34.主體ΙΠ 35.下孔Π 36.氣閥VH 37.排氣管Π 38.上孔VI 39.主體IV 40.分離隔板41.氣液分離網(wǎng)42.分離室底板43.中心孔44.環(huán)形孔陣列I 45.環(huán)形孔陣列Π 46.環(huán)形孔陣列ΙΠ 47.圓孔e_圓孔直徑h_環(huán)形孔陣列I的圓半徑In-環(huán)形孔陣列Π的圓半徑h2-環(huán)形孔陣列m的圓半徑
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施過程及方式做進(jìn)一步說明。
[0037]本實(shí)用新型全長330mm，外壁直徑最大處為90mm，包括檢測(cè)室組A、氣閥組B、吸附室C、減壓儲(chǔ)氣室D、氣液分離室E、氣閥V1、減壓閥2，其中檢測(cè)室組A由檢測(cè)室13、檢測(cè)室Π 4、檢測(cè)室ΙΠ5、檢測(cè)室IV6組成，檢測(cè)室13、檢測(cè)室Π4、檢測(cè)室ΙΠ5、檢測(cè)室IV6的結(jié)構(gòu)完全相同，均由主體17、上擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組8、傳感器陣列9、下擾動(dòng)結(jié)構(gòu)組10、導(dǎo)氣管11、惰性氣體閥12組成，其中主體17為圓筒狀，主體17外壁直徑為26mm，內(nèi)孔直