CN109374336A - 深渊沉积物无扰动保压取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及深渊取样装置领域，更具体涉及一种深渊沉积物无扰动保压取样装置。包括驱动装置，驱动装置与液压管道连接，液压管道的另一端接有液压活塞，液压活塞下部侧壁上设有螺纹，管道内部充满液压油；取样装置包括两端开口的取样筒，取样筒内部装有活塞弹簧，活塞弹簧顶端连接取样活塞，底端连接取样花瓣；取样活塞顶部设有螺纹孔，螺接液压活塞，下部设有外螺纹，与取样筒通过螺纹连接。本发明可以适应于各种起伏不定的地形；减少了取样过程中样品的扰动，使取样产品更加准确；利用步进电机和丝杠传动，可以有效控制取样筒下降的深度和时间，更加准确。

Description

深渊沉积物无扰动保压取样装置

技术领域

本发明涉及深渊取样装置领域，更具体涉及一种深渊沉积物无扰动保压取样装置。

背景技术

在深海生物特性研究以及海洋极端环境下微生物的多样性以及重要基因资源的开发应用都急需保压的样品。因此近年来深海保压取样技术越来越受到海洋学界的重视。通过开展深海保压取样技术的研究与设备研制，可以为相关课题的研究提供高质量的保压样品。同时通过保压转移装置的研制，可以提高样品的利用率以及生物样品培养和分离的效率。

目前国内外沉积物保压取样装置有很多，一般用于深海3000米左右的长柱状沉积物取样，大多数都是利用重力和液压力来实现取样的，取样时扰动很大，取样装置体积尺寸过大，很难在深海10000米进行保压取样，本发明利用丝杠的传动来实现沉积物的取样，可以有效控制取样器下落的距离大小，同时有活塞弹簧可以防止海水进入取样筒中，减少取样器取样过程中样品的扰动，使取样物品更加准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中存在的不足，提供一种深渊沉积物无扰动保压取样装置。

为解决现有技术中存在的问题，本发明是通过如下技术方案实现:

提供一种深渊沉积物无扰动保压取样装置，包括固设于机架上的驱动装置，取样装置和保压装置；

驱动装置包括水下电机、齿轮和丝杠，齿轮有两个，水平设于机架上并相互啮合；水下电机输出轴通过联轴器连接轴，轴与其中一齿轮连接，另一齿轮中心穿过一内部设有螺纹的空心轴，空心轴与丝杠通过螺纹连接；丝杠的上端与呈U形的液压管道连接，液压管道的另一端接有液压活塞，液压活塞下部侧壁上设有螺纹，管道内部充满液压油；

取样装置包括两端开口的取样筒，取样筒内壁设有螺纹；取样筒内部装有活塞弹簧，活塞弹簧顶端连接取样活塞，底端连接取样花瓣；取样活塞顶部设有螺纹孔，螺接液压活塞，下部设有外螺纹，与取样筒通过螺纹连接；

保压装置包括保压筒，保压筒两端开口；保压筒套设于取样筒外部，保压筒顶部设有保压筒端盖，底端连接球阀，侧部通过管路连接蓄能器；球阀底部设有球阀端盖，球阀内部的球体通过键连接涡轮的轴，涡轮与蜗杆相连且通过联轴器连接设于机架上的水下电机；保压筒端盖上设有开孔，开孔的直径与取样活塞的外径相同。

作为一种改进，齿轮为直齿轮，通过轴承固定安装在机架。

作为一种改进，取样活塞包括筒状的阀体，阀体顶部沿竖向开有螺纹孔，螺纹孔内通过蜗簧设有挡块，阀体下部开有竖向开口；下部外壁上设有螺纹，开口底部装设有阀座，开口内顶部设有弹簧；阀座上端面与弹簧间的空间内装设有阀块，阀座中心沿竖向开有通孔。

作为一种改进，球阀的上端通过螺钉与保压筒的下端通过螺纹连接，球阀下端通过螺钉与球阀下端端盖连接。

作为一种改进，保压筒端盖与取样活塞间通过O型圈进行密封。

作为一种改进，保压筒端盖与保压筒通过六角头螺钉相连。

作为一种改进，连接球阀的水下电机为充油电机。

作为一种改进，蓄能器为皮囊式的蓄能器，内部充有氮气，与保压筒之间的管路上设有截止阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)适用于深海万米的柱状沉积物保压取样器，从无到有；

(2)在取样的过程中，该装置事先安装在着陆器上，待着陆器平稳降落后开始进行取样，可以适应于各种起伏不定的地形；

(3)液压活塞前端与取样活塞之间通过涡簧挡块连接，在取样时螺纹连接越来越紧，在回收时涡簧挡块挡住液压活塞，使得液压活塞和取样活塞之间不会脱开；

(4)利用取样筒内部的活塞阻止下放过程中海水的进入，减少了取样过程中样品的扰动，使取样产品更加准确；

(5)利用步进电机和丝杠传动，可以有效控制取样筒下降的深度和时间，更加准确。

附图说明

图1、图2是本发明的轴剖图；

图3是本发明的整体效果图；

图4是本发明的活塞的剖视图。

图中：1—机架，2、27—电机，3—轴，4、6—齿轮，5、9—轴承，7—空心轴，8—丝杠，10—液压管道，11—液压活塞，12、13—六角头螺栓螺母，14、22—六角头螺钉，15—保压筒端盖，16—取样活塞，17—保压筒，18—取样筒，19—活塞弹簧，21—取样花瓣，23—球阀，24—球阀下端端盖，25、26—蜗轮蜗杆，28—蓄能器，29—阀座，30—阀块，31—阀体，32—蜗簧，33—挡块，34—弹簧。

具体实施方式

结合附图，下面通过具体的实施方案对本发明进行详细说明。

如图1和图2所示，本发明一种深渊沉积物无扰动保压取样装置，包括固设于机架1上的驱动装置，取样装置和保压装置。

驱动装置包括水下电机2、齿轮4、6和丝杠8，齿轮4、6有两个，齿轮4、6为直齿轮，通过轴承5、9水平设于机架1上并相互啮合。

水下电机2输出轴通过联轴器连接轴3，轴3与其中一齿轮4连接，另一齿轮6中心穿过一内部设有螺纹的空心轴7，空心轴7与丝杠8通过螺纹连接。丝杠8的上端与呈U形的液压管道10的一端连接，液压管道10的另一端接有液压活塞11，液压活塞11下部侧壁上设有螺纹，管道内部充满液压油。

取样装置包括两端开口的取样筒18，取样筒18内壁设有螺纹。取样筒18内部装有活塞弹簧19，活塞弹簧19顶端连接取样活塞16，底端连接取样花瓣21。取样活塞16顶部设有螺纹孔，螺接液压活塞11，下部设有外螺纹，与取样筒18通过螺纹连接。取样活塞16包括筒状的阀体31，阀体31顶部沿竖向开有螺纹孔，螺纹孔内通过蜗簧32设有挡块33，阀体31下部开有竖向开口。下部外壁上设有螺纹，开口底部装设有阀座29，开口内顶部设有弹簧34。阀座29上端面与弹簧34间的空间内装设有阀块30，阀座29中心沿竖向开有通孔。

保压装置包括保压筒17，保压筒17两端开口。保压筒17套设于取样筒18外部，保压筒17顶部设有保压筒端盖15，保压筒端盖15与保压筒17通过六角头螺钉14相连。底端连接球阀23，侧部通过管路连接蓄能器28。蓄能器28为皮囊式的蓄能器，内部充有氮气，与保压筒17之间的管路上设有截止阀。球阀23的上端通过六角头螺钉22与保压筒的下端通过连接，球阀23下端通过螺钉与球阀下端端盖24连接。

球阀23内部的球体通过键连接涡轮25的轴，涡轮25与蜗杆26相连且通过联轴器连接设于机架1上的水下电机27,连接球阀23的水下电机27为充油电机。保压筒端盖15上设有开孔，开孔的直径与取样活塞20的外径相同。保压筒端盖15与取样活塞20间通过O型圈进行密封。

在取样器下落至沉积物表面开始采取沉积物时，拉伸的弹簧34恢复到自由状态，同时将取样器内部的水排出，内部的水会打开阀块30，使内部的水通过阀体31内部的孔排出，完全排出水后，在弹簧34的作用下阀块又回到原来的位置。

在液压活塞11向下运动过程中，液压活塞11会推动挡块33压缩蜗簧32，但向上运动的过程中，挡块33挡住丝杠，使液压活塞11与取样活塞20同步向上运动。

下面结合附图介绍本实施方案的工作步骤：

(1)取样过程：在水下电机2启动时，通过联轴器的作用将力矩传递到齿轮4的作用轴3上，通过齿轮6传动将力矩传递到空心轴7上。空心轴7转动时，与之相连接的丝杠8向上运动，在液压管道10的液压力作用下推动液压活塞11和取样筒18同步向下运动，直至取样完成。

(2)取样装置提升过程：取样完成后，水下电机2反转，通过齿轮4、6的运动，将力矩传递到空心轴7上，在螺纹连接的作用下，丝杠8向下运动，在液压管道10的作用下，液压活塞11向上运动，因液压活塞11被取样活塞16内部的挡块33挡住，液压活塞11会带动取样活塞16和取样筒18同步向上运动，直至取样活塞16与保压筒完全接触。

(3)密封过程：保压筒端盖15的通孔与取样活塞16的上端轴直径大小相同，通过密封圈的作用实现上端的密封。在水下电机27的作用下，通过联轴器带动蜗轮蜗杆25、26的运动，实现球阀23的转动，实现保压筒17下端的密封。

(4)保压过程：在取样装置回收上升的过程中，因保压筒17内外压差过大会导致体积膨胀，压强减小，在蓄能器28的作用下，可实现一定的压力补偿，使保压筒17内部的压力变化不会过大。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种深渊沉积物无扰动保压取样装置，其特征在于，包括固设于机架上的驱动装置，取样装置和保压装置；

所述驱动装置包括水下电机、齿轮和丝杠，所述齿轮有两个，水平设于机架上并相互啮合；水下电机输出轴通过联轴器连接轴，轴与其中一齿轮连接，另一齿轮中心穿过一内部设有螺纹的空心轴，所述空心轴与丝杠通过螺纹连接；

丝杠的上端与呈U形的液压管道一端连接，液压管道的另一端接有液压活塞，液压活塞下部侧壁上设有螺纹，管道内部充满液压油；

所述取样装置包括两端开口的取样筒，取样筒内壁设有螺纹，内部装有活塞弹簧，活塞弹簧顶端连接取样活塞，底端连接取样花瓣；所述取样活塞顶部设有螺纹孔，螺接液压活塞，下部设有外螺纹，与取样筒通过螺纹连接；

所述保压装置包括保压筒，保压筒两端开口；保压筒套设于取样筒外部，保压筒顶部设有保压筒端盖，底端连接球阀，侧部通过管路连接蓄能器；球阀底部设有球阀端盖，球阀内部的球体通过键连接涡轮的轴，涡轮与蜗杆相连且通过联轴器连接设于机架上的水下电机；保压筒端盖上设有开孔，开孔的直径与取样活塞的外径相同。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述齿轮为直齿轮，通过轴承固定安装在机架。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述取样活塞包括筒状的阀体，阀体顶部沿竖向开有螺纹孔，螺纹孔内通过蜗簧设有挡块，阀体下部开有竖向开口；下部外壁上设有螺纹，开口底部装设有阀座，开口内顶部设有弹簧；阀座上端面与弹簧间的空间内装设有阀块，阀座中心沿竖向开有通孔。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述球阀的上端通过螺钉与保压筒的下端通过螺纹连接，球阀下端通过螺钉与球阀下端端盖连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保压筒端盖与取样活塞间通过O型圈进行密封。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保压筒端盖与保压筒通过六角头螺钉相连。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接球阀的水下电机为充油电机。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蓄能器为皮囊式的蓄能器，内部充有氮气，与保压筒之间的管路上设有截止阀。