CN103115792A - 一种深海气动往复式夯击装置 - Google Patents

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本发明涉及气锤装置，具体地说是一种深海气动往复式夯击装置，适用于在深海环境下进行超长柱状沉积物采样作业，包括深水电机、深水耐压舱及安装在深水耐压舱内部的锤头、开合螺母、锥销、压缩气缸、丝杠、弹簧和顶杆，丝杠的一端与深水电机的输出端相连，另一端套设有锤头，开合螺母位于锤头内，开合螺母上连接有使其与丝杠螺纹连接的弹簧，在锤头上表面与深水耐压舱上端盖底面之间设有套在丝杠外部的压缩气缸；锤头上插设有顶杆，在顶杆上设有将开合螺母打开的锥销。本发明可以实现采样系统多次往复贯入深海沉积物的作业，大大增加现有重力式深海沉积物取样系统的采样长度，采样长度可达20～30米，以利于科学家获得深海超长沉积物样品。

Description

一种深海气动往复式夯击装置
技术领域
本发明涉及气锤装置，具体地说是一种深海气动往复式夯击装置，适用于在深海环境下进行超长柱状沉积物采样作业。
背景技术
深海柱状沉积物样品在全球气候及环境变化研究、海洋沉积学研究、碳循环及其构造-气候联系研究、海洋地质普查、海底矿产资源勘探、深海地层中微生物生命过程及其地质意义研究、古海洋学研究、深海热液产物的成矿机理与分布规律研究、深海海洋工程地质勘察、军事海洋学等众多研究领域都具有重要意义。普通的深海沉积物取样方式主要是重力式取样系统，作业方式是利用调查船只将取样器沉入海底，取样器靠自身重力垂直贯入海底沉积物中，完成一次取样。但是这种取样方式只能依靠取样器自身重力一次贯入的方式采样，存在取样长度较短，可控性差等缺点。
发明内容
为了解决现有取样方式一次贯入、取样长度短的问题，本发明的目的在于提供一种深海气动往复式夯击装置。该夯击装置利用往复式压缩气缸产生的气压力，实现采样系统对深海沉积地层的多次贯入作业，实现超长深海沉积物样品的采集作业。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括深水电机、深水耐压舱及安装在深水耐压舱内部的锤头、开合螺母、锥销、压缩气缸、丝杠、弹簧和顶杆，其中丝杠的一端与深水电机的输出端相连，另一端套设有锤头，所述开合螺母位于锤头内，开合螺母上连接有使其与丝杠螺纹连接的弹簧，在锤头上表面与深水耐压舱上端盖底面之间设有套在丝杠外部的压缩气缸；所述锤头上插设有顶杆，在顶杆上设有将开合螺母打开的锥销。
其中：所述锤头内设有空腔，开合螺母沿径向往复滑动地容置于该空腔内；所述弹簧一端连接在开合螺母上，另一端抵接于所述空腔的内壁；所述开合螺母上沿轴向设有与锥销相对应的孔，锥销通过所述孔与开合螺母相对滑动；所述压缩气缸的一端与深水耐压舱上端盖底面密封连接，另一端与锤头的上表面密封连接，压缩气缸内的气体通过锤头的提升被压缩；所述锤头、顶杆及锥销随开合螺母提升，顶杆运行的上限位为与深水耐压舱上端盖底面抵接；所述顶杆与丝杠平行。
本发明的优点与积极效果为：
本发明可以实现采样系统的多次往复贯入深海沉积物的作业，可以大大增加现有重力式深海沉积物取样系统的采样长度，采样长度可达20～30米，以利于科学家获得深海超长沉积物样品。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图之一(开合螺母为关闭状态)；
图2为本发明的内部结构示意图之二(开合螺母为打开状态)；
图3为图2中的A-A剖视图；
其中：1为锤头，2为开合螺母，3为锥销，4为压缩气缸，5为深水电机，6为深水耐压舱，7为丝杠，8为弹簧，9为顶杆，10为空腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～3所示，本发明包括锤头1、开合螺母2、锥销3、压缩气缸4、深水电机5、深水耐压舱6、丝杠7、弹簧8及顶杆9，其中深水电机5位于深水耐压舱6的舱外、固定在深水耐压舱6的上端盖上，开合螺母2、锥销3、压缩气缸4、丝杠7、弹簧8及顶杆9均位于深水耐压舱6内；丝杠7的一端(顶端)通过深水耐压舱6上端盖上的通孔与深水电机5的输出端相连，该通孔与深水电机5之间密封，丝杠7的另一端(底端)由锤头1穿过、转动连接于深水耐压舱6的下端盖。锤头1相对于丝杠7可升降，锤头1的顶部开有空腔10，开合螺母2容置于该空腔10内；开合螺母2为现有技术，其由形状结构相同的两部分组成，每一部分均设有一弹簧8，弹簧8的一端与开合螺母2连接，另一端抵接于空腔10的内壁；开合螺母2在空腔10内可沿径向左右往复滑动，通过弹簧8的弹力保持正常的闭合状态、与丝杠7螺纹连接；丝杠7在深水电机5的驱动下旋转，通过与开合螺母2的螺纹副转变成开合螺母2带动锤头1的上下移动副。
在锤头1上表面与深水耐压舱6上端盖底面之间设有压缩气缸4，该压缩气缸4套设在丝杠7的外围，一端(顶端)与深水耐压舱6上端盖底面密封连接，另一端与锤头1的上表面密封连接，压缩气缸4内的气体通过锤头1的提升被压缩。
锤头1上插设有顶杆9，顶杆9与丝杠7相平行；在顶杆9上设有将开合螺母2打开的锥销3，该锥销3与顶杆9钢性连接；开合螺母2上沿轴向设有与锥销3相对应的孔，锥销3通过所述孔与开合螺母2相对滑动；当锤头1、顶杆9及锥销3随开合螺母2提升时，顶杆9运行的上限位为与深水耐压舱6上端盖底面抵接。
本发明的工作原理为：
在如图1所示位置状态下，开合螺母2与丝杠7处于咬合状态，丝杠7在深水电机5的带动下，将通过开合螺母2使锤头1提升到如图2所示状态，在这个过程中压缩气缸4内的气体将被压缩，产生巨大的气动压力。在如图2所示状态下，顶杆9的顶端抵接深水耐压舱6的上端盖底面(顶杆9运行到上限位)，与顶杆9相连的锥销3将在顶杆9的作用下插入开合螺母2内，将开合螺母打开。锤头1将在自身重量和压缩气缸4的压缩气动压力共同作用下，向下快速运动，打击深水耐压舱6的下端盖，从而产生向下的巨大冲击力，将深海沉积物取样系统等类型的设备插入深海海底。在锤头1到达深水耐压舱6的下端盖位置，即如图1所示位置时，顶杆9的下端又与深水耐压舱6的下端盖抵接(顶杆9运行到下限位)，推动与顶杆9相连的锥销3脱离开合螺母2，从而完成开合螺母2与丝杠7的二次咬合。从而重复以上的动作过程，最终实现气动式的往复夯击作业。
本发明可布放于深海4000米的水深范围内，适用于超长深海沉积物柱状样取样系统，可以弥补单纯的重力取样装置贯入深度的不足的缺点，完成超长深海沉积物柱状样品的采集。并且该装置可以和单纯的重力取样装置配合使用，共同完成深海沉积物取样作业过程。

Claims (6)

1.一种深海气动往复式夯击装置，其特征在于：包括深水电机(5)、深水耐压舱(6)及安装在深水耐压舱(6)内部的锤头(1)、开合螺母(2)、锥销(3)、压缩气缸(4)、丝杠(7)、弹簧(8)和顶杆(9)，其中丝杠(7)的一端与深水电机(5)的输出端相连，另一端套设有锤头(1)，所述开合螺母(2)位于锤头(1)内，开合螺母(2)上连接有使其与丝杠(7)螺纹连接的弹簧(8)，在锤头(1)上表面与深水耐压舱(6)上端盖底面之间设有套在丝杠(7)外部的压缩气缸(4)；所述锤头(1)上插设有顶杆(9)，在顶杆(9)上设有将开合螺母(2)打开的锥销(3)。
2.按权利要求1所述的深海气动往复式夯击装置，其特征在于：所述锤头(1)内设有空腔(10)，开合螺母(2)沿径向往复滑动地容置于该空腔(10)内；所述弹簧(8)一端连接在开合螺母(2)上，另一端抵接于所述空腔(10)的内壁。
3.按权利要求1或2所述的深海气动往复式夯击装置，其特征在于：所述开合螺母(2)上沿轴向设有与锥销(3)相对应的孔，锥销(3)通过所述孔与开合螺母(2)相对滑动。
4.按权利要求1所述的深海气动往复式夯击装置，其特征在于：所述压缩气缸(4)的一端与深水耐压舱(6)上端盖底面密封连接，另一端与锤头(1)的上表面密封连接，压缩气缸(4)内的气体通过锤头(1)的提升被压缩。
5.按权利要求1所述的深海气动往复式夯击装置，其特征在于：所述锤头(1)、顶杆(9)及锥销(3)随开合螺母(2)提升，顶杆(9)运行的上限位为与深水耐压舱(6)上端盖底面抵接。
6.按权利要求1所述的深海气动往复式夯击装置，其特征在于：所述顶杆(9)与丝杠(7)平行。
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