CN107907361B - 一种水下沉积物取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水下沉积物取样装置，包括装有电源和控制器的耐压腔体(1)、与所述耐压腔体(1)通过水密电缆(10)连接的电机密封体(4)、与所述电机密封体(4)内的齿轮泵通过管路连接的液压缸(6)、与所述液压缸(6)的活塞杆固定连接的推进导向架(7)，以及与所述推进导向架(7)远离所述液压缸(6)的一端固定连接的取样筒(9)，所述取样筒(9)沿所述活塞杆的伸缩方向布置；所述电机密封体(4)内设置有电机，且所述电机密封体(4)内填充有液压油。人们使用本发明提供的水下沉积物取样装置可以主动地对取样深度和区域进行选择，从而有利于提高沉积物采样作业的安全性和采样成功率。
Description
技术领域
本发明涉及深海沉积物采样技术领域，特别是涉及一种水下沉积物取样装置。
背景技术
深渊科学研究中，对于深海沉积物的研究一直占有相对较大的比重，对沉积物的研究一方面能够揭示过去的沉积作用下的物质积累，另一方面能够揭示微生物作用下的物质转化。
传统的取样方式基本都是依靠船舶地质绞车释放取样器，取样器利用自身的重力作用贯入海底，获取近似于贯入深度的沉积物样品，贯入深度取决于海底沉积物的硬度、取样器的结构形状及取样器总重。由于取样器是依靠重力作用完成触底及贯入海底的，贯入过程无法主动控制，所以安全性较差，且采样成功率较低，因此，如何提供一种具有主动控制功能的取样器，以提高安全性和采样成功率，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种水下沉积物取样装置，人们使用该水下沉积物取样装置可以主动地对取样深度和区域进行选择，从而有利于提高沉积物采样作业的安全性和采样成功率。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水下沉积物取样装置，包括：
装有电源和控制器的耐压腔体；
与所述耐压腔体通过水密电缆连接的电机密封体，所述电机密封体内设置有电机和齿轮泵，且所述电机密封体内填充有液压油；
与所述齿轮泵通过管路连接的液压缸，所述液压缸的缸体固定安装在运载器上；
与所述液压缸的活塞杆固定连接的推进导向架；
与所述推进导向架远离所述液压缸的一端固定连接的取样筒，所述取样筒沿所述活塞杆的伸缩方向布置。
优选地，在上述水下沉积物取样装置中，还包括位于所述取样筒远离所述推进导向架的一端的自动封口器，所述自动封口器包括：
固定安装在所述运载器上的安装底板，所述安装底板与所述取样筒的轴线垂直，且所述安装底板上开设有用于所述取样筒穿过的通孔；
与所述安装底板可滑动连接的插板；
用于使所述插板复位移动到所述通孔位置的弹性件。
优选地，在上述水下沉积物取样装置中，所述弹性件为拉伸弹簧。
优选地，在上述水下沉积物取样装置中，还包括与所述电机密封体通过管路连接的压力补偿囊，所述压力补偿囊内填充有液压油。
优选地，在上述水下沉积物取样装置中，所述压力补偿囊的材质为橡胶、金属或塑料。
优选地，在上述水下沉积物取样装置中，所述推进导向架上设置有用于夹持所述取样筒的管夹合页。
优选地，在上述水下沉积物取样装置中，所述推进导向架上设置有与所述推进导向架铰接的压杆，所述压杆的末端安装有用于盖住所述取样筒的端口的盖子，所述压杆与所述推进导向架的连接处设置有用于使所述压杆复位的扭簧。
优选地，在上述水下沉积物取样装置中，所述盖子与所述取样筒接触的一侧设置有密封橡胶垫。
优选地，在上述水下沉积物取样装置中，所述电机为无刷直流电机。
优选地，在上述水下沉积物取样装置中，所述齿轮泵为双向齿轮泵。
根据上述技术方案可知，本发明提供的水下沉积物取样装置中，取样筒与推进导向架的一端固定连接，推进导向架的另一端与液压缸的活塞杆固定连接，而液压缸通过管路与电机密封体内的齿轮泵连接，电机密封体内设置有用于驱动齿轮泵的电机，而且，电机密封体通过水密电缆与装有电源和控制器的耐压腔体连接。使用时，将该水下沉积物取样装置安装到运载器上，液压缸的缸体与运载器固定连接，而取样筒则可以在液压缸的活塞杆的推拉作用下移动，人们通过耐压腔体内的控制器来操控液压缸便可实现对取样筒的主动控制，从而有利于提高沉积物采样作业的安全性和采样成功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种水下沉积物取样装置的示意图；
图2是图1中的件4的剖视图；
图3是图1中的件2处的放大图；
图4是图1中的件7处的放大图。
图中标记为：
1、耐压腔体；2、自动封口器；21、安装底板；22、弹性件；23、插板；24、固定销；3、压力补偿囊；4、电机密封体；41、前舱体；42、后舱体；43、电机；44、中间法兰；45、齿轮泵；46、单向阀；47、阀组集成块；51、第一油管；52、第二油管；6、液压缸；7、推进导向架；71、压杆；72、盖子；8、管夹合页；9、取样筒；10、水密电缆。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
参见图1～图4，图1是本发明实施例提供的一种水下沉积物取样装置的示意图；图2是图1中的件4的剖视图；图3是图1中的件2处的放大图；图4是图1中的件7处的放大图。
本发明实施例提供的水下沉积物取样装置包括耐压腔体1、电机密封体4、液压缸6、推进导向架7和取样筒9。
其中，耐压腔体1内装有电源和控制器；电机密封体4通过水密电缆10与耐压腔体1连接，电机密封体4内设置有电机43和齿轮泵45，且电机密封体4内填充有液压油，齿轮泵45通过管路与液压缸6连接，液压缸6的缸体固定安装在运载器(图中未示出)上；推进导向架7与液压缸6的活塞杆固定连接；取样筒9与推进导向架7远离液压缸6的一端固定连接，而且，取样筒9沿液压缸6的活塞杆的伸缩方向布置。
使用时，将本发明提供的水下沉积物取样装置安装到运载器(运载器为现有技术，是指可以在水下移动的设备)上，液压缸6的缸体与运载器固定连接，而取样筒9则可以在液压缸6的活塞杆的推拉作用下移动，人们通过耐压腔体1内的控制器来操控液压缸6便可实现对取样筒9的主动控制，从而有利于提高沉积物采样作业的安全性和采样成功率。
如图1和图2所示，电机密封体4的前舱体41和后舱体42之间设置有中间法兰44，电机43和齿轮泵45分别安装在中间法兰44的两侧，并通过中间法兰44内的联轴器(图中未标记)连接，前舱体41内设置有单向阀46和阀组集成块47，用于实现齿轮泵45与液压缸6之间的液压控制管路设计，第一油管51和第二油管52与阀组集成块47连接，其中，第一油管51连通液压缸6的有杆腔，第二油管52连通液压缸6的无杆腔。
具体实际应用中，电机43可以采用无刷直流电机，齿轮泵45可以采用双向齿轮泵，双向齿轮泵可以使系统不再需要体积较大的换向阀，从而减小系统体积，使整体结构更加简单可靠，功耗更小。
为了提高安全性，可以在液压工作回路中设置起安全保护作用的溢流阀，例如，在阀组集成块47上安装溢流阀，当取样筒9下插过程中遇到阻碍物导致无法下插时，液压系统内油压持续升高，一旦油压到达阀值，溢流阀自动泄压，取样筒9停止下插，从而保护系统整体和部件不至于压力过高而损坏。
如图1和图3所示，为了在取样以后将取样筒9的下端口封住，本实施例中，取样筒9远离推进导向架7的一端设有自动封口器2，自动封口器2包括安装底板21、与安装底板21可滑动连接的插板23，以及弹性件22。
其中，安装底板21固定安装在运载器上，安装底板21与取样筒9的轴线垂直，且安装底板21上开设有用于取样筒9穿过的通孔(图中未标记)；弹性件22用于使插板23复位移动到通孔位置，从而利用插板23封住取样筒9的下端口。
在预先准备阶段，插板23需要离开安装底板21的通孔位置，等取样筒9穿过通孔后，插板23在弹性件22的恢复力的作用下抵在取样筒9的外壁上。为了使插板23在离开通孔位置后能保持固定，本实施例中，自动封口器2还包括固定销24，如图3所示，安装底板21和插板23开设有销孔(图中未示出)，当插板23离开安装底板21的通孔位置到一定距离时，插板23上的销孔与安装底板21上的销孔对准，将固定销24插入销孔即可使插板23保持固定。等取样筒9穿过通孔后，拔掉固定销24，插板23即可在弹性件22的恢复力的作用下抵住取样筒9的外壁。
具体实际应用中，弹性件22可以为拉伸弹簧。
为了使电机密封体4的密封元件处内、外两侧压力平衡，保证良好的密封效果，本实施例中，电机密封体4通过管路连接有压力补偿囊3，压力补偿囊3内填充有液压油，通过压力补偿囊3的弹性变形把外部海水的压力传递给电机密封体4内的液压油。压力补偿囊3的材质可以为橡胶、塑料或金属，具体实际应用中，橡胶材质优选变形及恢复能力强、耐冲击的橡胶，塑料材质和金属材质一般需要选用薄的塑料和金属，以保证压力补偿囊3能够发生弹性变形。
如图1和图4所示，为了将取样筒9可拆卸地连接到推进导向架7上，本实施例中，推进导向架7上设置有用于夹持取样筒9的管夹合页8。为了遮盖取样筒9的上端口，本实施例中，推进导向架7上设置有与推进导向架7铰接的压杆71，压杆71的末端安装有用于盖住取样筒9的上端口的盖子72，压杆71与推进导向架7的连接处设置有用于使压杆71复位的扭簧(图中未示出)，扭簧可以保证压杆71始终处于下压状态，而由于压杆71的一端与推进导向架7铰接，所以盖子72是可以活动的，即在取样筒9贯入海底的过程中，取样筒9内部的压力增大，盖子72可以被沉积物的上覆水顶开，从而释放取样筒9内部的压力，保证取样筒9能够非常顺利地向下贯入。
等取样筒9完成贯入以后，盖子72对取样筒9内的沉积物样品起到保护作用，为了提高盖子72的密封效果，可以在盖子72与取样筒9接触的一侧设置密封橡胶垫。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种水下沉积物取样装置，其特征在于，包括：
装有电源和控制器的耐压腔体(1)；
与所述耐压腔体(1)通过水密电缆(10)连接的电机密封体(4)，所述电机密封体(4)内设置有电机(43)和齿轮泵(45)，且所述电机密封体(4)内填充有液压油；
与所述电机密封体(4)通过管路连接的压力补偿囊(3)，所述压力补偿囊(3)内填充有液压油；
与所述齿轮泵(45)通过管路连接的液压缸(6)，所述液压缸(6)的缸体固定安装在运载器上；
与所述液压缸(6)的活塞杆固定连接的推进导向架(7)；
与所述推进导向架(7)远离所述液压缸(6)的一端固定连接的取样筒(9)，所述取样筒(9)沿所述活塞杆的伸缩方向布置；以及
位于所述取样筒(9)远离所述推进导向架(7)的一端的自动封口器(2)；
其中，所述自动封口器(2)包括：
固定安装在所述运载器上的安装底板(21)，所述安装底板(21)与所述取样筒(9)的轴线垂直，且所述安装底板(21)上开设有用于所述取样筒(9)穿过的通孔；
与所述安装底板(21)可滑动连接的插板(23)；
用于使所述插板(23)复位移动到所述通孔位置的弹性件(22)。
2.根据权利要求1所述的水下沉积物取样装置，其特征在于，所述弹性件(22)为拉伸弹簧。
3.根据权利要求1所述的水下沉积物取样装置，其特征在于，所述压力补偿囊(3)的材质为橡胶、金属或塑料。
4.根据权利要求1所述的水下沉积物取样装置，其特征在于，所述推进导向架(7)上设置有用于夹持所述取样筒(9)的管夹合页(8)。
5.根据权利要求1所述的水下沉积物取样装置，其特征在于，所述推进导向架(7)上设置有与所述推进导向架(7)铰接的压杆(71)，所述压杆(71)的末端安装有用于盖住所述取样筒(9)的端口的盖子(72)，所述压杆(71)与所述推进导向架(7)的连接处设置有用于使所述压杆(71)复位的扭簧。
6.根据权利要求5所述的水下沉积物取样装置，其特征在于，所述盖子(72)与所述取样筒(9)接触的一侧设置有密封橡胶垫。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的水下沉积物取样装置，其特征在于，所述电机(43)为无刷直流电机。
8.根据权利要求7所述的水下沉积物取样装置，其特征在于，所述齿轮泵(45)为双向齿轮泵。
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| 搭载于ROV的深海半自动沉积物保压取样器设计;庄广胶;王彪;吴超;葛彤;;舰船科学技术(第17期);第108-111页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107907361A (zh) | 2018-04-13 |
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