CN110095312A - 手持式柱状沉积物取样器 - Google Patents
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Abstract
本发明专利属于深海地质勘探设备领域，具体涉及一种手持式柱状沉积物取样器。其包括分隔橡胶套、采样头、采样外筒、采样内筒、端部封闭头、通水密封盖、解锁滑块和锁定套等，采样外筒和采样内筒采用透明材料制成，锁定套采用高弹性材料制成，下部安装在上安装筒的柱形内侧安装台，上部卡板安装在径向安装缺口中。本发明通过封口机构在采样完毕后实现原位封闭，利用解锁机构可实现二次采样。本发明可以减小采样和转移过程中，样品的流失，二次采样可以保证采样的成功率，提高采样效率，在采集沉积物的同时也可保存底层覆水，便于后续的研究。
Description
技术领域
本发明专利属于深海地质勘探设备领域，具体涉及一种手持式柱状沉积物取样器。
背景技术
现有的潜水器搭载的沉积物取样器结构相对简单，潜水器到达深海采样点后，利用机械手抓住取样器直接插到沉积物中，取得样品后放到样品框中，完成采样。但是取样器插到沉积物中往上提的过程中，取样器里面的沉积物容易脱落(如果是沙子的话，特别容易脱落)，而且在潜水器上升的过程中，如果密封不好的话，容易被海水冲洗，很难保持样品的完整性，很难不被扰动。同时不能保存取样位置的海水样品，并且不具备二次采样能力。
发明内容
本发明旨在解决背景技术中提到的问题，本发明提出了一种手持式柱状沉积物取样器，其采用的技术方案如下：
手持式柱状沉积物取样器，包括分隔橡胶套、采样头、采样外筒、端部封口套、夹持侧板、牵引杆、牵引座、增程杆、上安装筒、采样内筒、端部封闭头、填充套、下安装筒、通水密封盖、密封盖复位弹簧、增程滑块、牵引复位弹簧、解锁压套、解锁滑块、牵引缓冲弹簧和锁定套，以本发明采样端为下端方向，以操作端为上端方向，所述采样外筒采用透明材料制成，上部连接下安装筒，下部连接采样头，所述端部封口套安装固定在上安装筒和下安装筒外侧，所述夹持侧板上下侧布置有支撑板，内侧开有滑槽，外侧为柱形，夹持侧板的支撑板分别安装在上安装筒和下安装筒的径向滑槽中，所述牵引杆为台阶柱形，安装在填充套的安装孔中，下部连接端部封闭头，上部通过螺钉安装在牵引座两侧的滑孔，所述牵引座中央开有滑孔，两侧布置有牵引柱，牵引柱上部开有安装孔，下部开有倒角斜面，相垂直方向的两侧开有滑孔，安装在上安装筒的轴向凸台，上部通过销轴连接增程杆，下部斜面可与锁定套上部外侧斜面接触，所述上安装筒下部为柱形，柱形内侧布置有安装台，安装台上部对称开有径向安装缺口，柱形外侧对称布置有轴向凸台和轴向滑槽，柱形外侧上部布置有铰接座，上安装筒上部为圆盘形，圆盘下侧对称开有径向滑槽，所述采样内筒采用透明材料制成，上部连接下安装筒，下部连接分隔橡胶套，所述增程滑块安装在夹持侧板的内侧滑槽中，并通过销轴连接同侧的两个增程杆，所述牵引复位弹簧分别连接同侧两个增程杆的铰接孔，所述牵引缓冲弹簧安装在牵引杆和牵引座之间，位于牵引杆上部柱形外侧，所述锁定套采用高弹性材料制成，下部为柱形，上部为对称布置的内外带斜面的弹性卡板，下部安装在上安装筒的柱形内侧安装台，上部卡板安装在径向安装缺口中。
所述分隔橡胶套内侧为台阶圆柱形，外侧上部为圆柱形，外侧下部为弧形，外侧上下端面开有倒角，分隔橡胶套安装在采样内筒下端，所述采样头外侧为圆柱形，内侧上部为弧形，内侧下部为锥形，采样头安装在采样外筒下端，所述端部封闭头采用高韧性材料制成，上侧端面开有安装孔，下侧柱面为多分支结构，安装在采样外筒和采样内筒之间，上部连接牵引杆，下部分支结构可插入分隔橡胶套和采样头之间；使用本发明时，待取样深度满足要求后，利用机器手夹持夹持侧板，经增程滑块、增程杆、牵引座、牵引杆，推动端部封闭头下行，端部封闭头与填充套之间，当端部封闭头的分支结构插入分隔橡胶套和采样头之间，端部封闭头的分支结构在采样头内侧弧形的作用下，逐渐弯曲收拢，最终封闭采样内筒下端口，当需要释放样品时，利用解锁滑块或解锁压套挤压锁定套的弹性卡板收拢，直至压缩锁定套的弹性卡板完全收拢到上安装筒径向缺口内，牵引复位弹簧利用弹力拉动牵引座上行，进而带动牵引杆和端部封闭头上行，端部封闭头的分支结构逐渐展开，从而打开采样内筒下端口。
所述增程杆一侧包含两支，下部增程杆一端通过销轴连接牵引座的牵引柱，另一端通过销轴连接另一增程杆一端和增程滑块，上部增程杆的另一端通过销轴安装在上安装筒的铰接座上，所述解锁滑块上部外侧和下部内侧为斜面，安装在上安装筒的轴向滑槽中，上表面与牵引座的牵引柱接触；使用本发明时，需要二次取样时，利用机械手继续夹持夹持侧板，经增程滑块，上部的增程杆挤压解锁滑块上部外侧的斜面，从而推动解锁滑块下行，解锁滑块下部内侧的斜面接触锁定套外侧斜面后，将压缩锁定套的弹性卡板收拢，直至压缩锁定套的弹性卡板完全收拢到上安装筒径向缺口内，牵引复位弹簧利用弹力拉动牵引座上行，进而带动牵引杆和端部封闭头上行，端部封闭头的分支结构逐渐展开，从而打开采样内筒下端口，同时通水密封盖在密封盖复位弹簧的弹力作用下上行，解除下安装筒中部的通水孔的封堵状态，之后，配合机械手抖动本发明即可加快原有样品释放，准备进行二次采样。
所述填充套采用透明材料制成，为圆柱形，沿周向对称开有轴向安装孔和均布的多个轴向通水孔，安装在采样外筒和采样内筒之间，上端面接触下安装筒下表面，所述下安装筒中部开有轴向安装孔，中部周向均布开有多个轴向通水孔，下部外侧凸台均布开有多个径向转轴向的通水孔，安装在上安装筒下部，外侧的通水孔对齐填充套的通水孔；使用本发明时，待取样深度满足要求后，利用机器手夹持夹持侧板，经增程滑块、增程杆、牵引座、牵引杆，推动端部封闭头下行，进入采样内筒的上层覆水经下安装筒外侧的通水孔、填充套的通水孔进入采样外筒和采样内筒之间的环空，端部封闭头与填充套之间。
所述通水密封盖采用弹性材料制成，上部为柱形，下部周向均布有多个封堵柱，安装在上安装筒的下部柱形外侧，上部端面可接触牵引座下端面，所述密封盖复位弹簧安装在上安装筒的下部柱形外侧，上部端面接触通水密封盖下端面，下部端面接触下安装筒上端面；使用本发明时，待取样深度满足要求后，利用机器手夹持夹持侧板，经增程滑块、增程杆、牵引座，推动通水密封盖下行，进而压缩密封盖复位弹簧，通水密封盖下部的封堵柱逐渐进入下安装筒中部的通水孔，最终封堵下安装筒中部的通水孔，当需要释放样品时，利用解锁滑块或解锁压套挤压锁定套的弹性卡板收拢，直至压缩锁定套的弹性卡板完全收拢到上安装筒径向缺口内，牵引复位弹簧利用弹力拉动牵引座上行，通水密封盖在密封盖复位弹簧的弹力作用下上行，解除下安装筒中部的通水孔的封堵状态。
所述解锁压套安装在上安装筒下部柱形的内侧，并可与锁定套的上部外侧接触；完成采样后，需要人工解锁时，只需解锁压套插入到上安装筒下部柱形的内侧，解锁压套挤压锁锁定套的弹性卡板收拢，直至压缩锁定套的弹性卡板完全收拢到上安装筒径向缺口内，牵引复位弹簧利用弹力拉动牵引座上行，进而带动牵引杆和端部封闭头上行，端部封闭头的分支结构逐渐展开，从而打开采样内筒下端口，同时通水密封盖在密封盖复位弹簧的弹力作用下上行，解除下安装筒中部的通水孔的封堵状态。
本发明具有如下优点：在采样完成后，可以封闭采样口，以免在转移的过程中样品损失；采样筒采用透明材料，便于观察采样过程，控制采样量；通水孔开闭可控，便于保留采样点原位海水样品，也便于二次采样时，原样品的释放；内外筒之间可用于单独存储原位海水样品；能保存取样位置的海水样品以及不被扰动破坏的沉积物，为后期生物方面的研究提供很好的海水和沉积物样品。
附图说明
图1：本发明手持式柱状沉积物取样器的未采样状态整体图，
图2：本发明手持式柱状沉积物取样器的未采样状态内部图，
图3：本发明手持式柱状沉积物取样器的未采样状态操纵部分结构图，
图4：本发明手持式柱状沉积物取样器的未采样状态采样头部分结构图，
图5：本发明手持式柱状沉积物取样器的未采样状态整体剖视图，
图6：本发明手持式柱状沉积物取样器的未采样状态操纵部分剖视图，
图7：本发明手持式柱状沉积物取样器的未采样状态采样头部分剖视图，
图8：本发明手持式柱状沉积物取样器的采样后状态整体图，
图9：本发明手持式柱状沉积物取样器的采样后状态内部图，
图10：本发明手持式柱状沉积物取样器的采样后状态操纵部分结构图，
图11：本发明手持式柱状沉积物取样器的采样后状态操纵部分剖视图，
图12：本发明手持式柱状沉积物取样器的采样后状态采样头部分剖视图，
图13：本发明手持式柱状沉积物取样器的夹持解锁状态操纵部分剖视图，
图14：本发明手持式柱状沉积物取样器的套筒解锁状态操纵部分剖视图。
1.分隔橡胶套，2.采样头，3.采样外筒，4.端部封口套，5.夹持侧板，6.牵引杆，7.牵引座，8.增程杆，9.上安装筒，10.采样内筒，11.端部封闭头，12.填充套，13.下安装筒，14.通水密封盖，15.密封盖复位弹簧，16.增程滑块，17.牵引复位弹簧，18.解锁压套，19.解锁滑块，20.牵引缓冲弹簧，21.锁定套。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
如图1-图14所示，本发明的手持式柱状沉积物取样器，包括分隔橡胶套1、采样头2、采样外筒3、端部封口套4、夹持侧板5、牵引杆6、牵引座7、增程杆8、上安装筒9、采样内筒10、端部封闭头11、填充套12、下安装筒13、通水密封盖14、密封盖复位弹簧15、增程滑块16、牵引复位弹簧17、解锁压套18、解锁滑块19、牵引缓冲弹簧20和锁定套21，以本发明采样端为下端方向，以操作端为上端方向，所述分隔橡胶套1内侧为台阶圆柱形，外侧上部为圆柱形，外侧下部为弧形，外侧上下端面开有倒角，分隔橡胶套1安装在采样内筒10下端，所述采样头2外侧为圆柱形，内侧上部为弧形，内侧下部为锥形，采样头2安装在采样外筒3下端，所述采样外筒3采用透明材料制成，上部连接下安装筒13，下部连接采样头2，所述端部封口套4安装固定在上安装筒9和下安装筒13外侧，所述夹持侧板5上下侧布置有支撑板，内侧开有滑槽，外侧为柱形，夹持侧板5的支撑板分别安装在上安装筒9和下安装筒13的径向滑槽中，所述牵引杆6为台阶柱形，安装在填充套12的安装孔中，下部连接端部封闭头11，上部通过螺钉安装在牵引座7两侧的滑孔，所述牵引座7中央开有滑孔，两侧布置有牵引柱，牵引柱上部开有安装孔，下部开有倒角斜面，相垂直方向的两侧开有滑孔，安装在上安装筒9的轴向凸台，上部通过销轴连接增程杆8，下部斜面可与锁定套21上部外侧斜面接触，所述增程杆8一侧包含两支，下部增程杆8一端通过销轴连接牵引座7的牵引柱，另一端通过销轴连接另一增程杆8一端和增程滑块16，上部增程杆8的另一端通过销轴安装在上安装筒9的铰接座上，所述上安装筒9下部为柱形，柱形内侧布置有安装台，安装台上部对称开有径向安装缺口，柱形外侧对称布置有轴向凸台和轴向滑槽，柱形外侧上部布置有铰接座，上安装筒9上部为圆盘形，圆盘下侧对称开有径向滑槽，所述采样内筒10采用透明材料制成，上部连接下安装筒13，下部连接分隔橡胶套1，所述端部封闭头11采用高韧性材料制成，上侧端面开有安装孔，下侧柱面为多分支结构，安装在采样外筒3和采样内筒10之间，上部连接牵引杆6，下部分支结构可插入分隔橡胶套1和采样头2之间，所述填充套12采用透明材料制成，为圆柱形，沿周向对称开有轴向安装孔和均布的多个轴向通水孔，安装在采样外筒3和采样内筒10之间，上端面接触下安装筒13下表面，所述下安装筒13中部开有轴向安装孔，中部周向均布开有多个轴向通水孔，下部外侧凸台均布开有多个径向转轴向的通水孔，安装在上安装筒9下部，外侧的通水孔对齐填充套12的通水孔，所述通水密封盖14采用弹性材料制成，上部为柱形，下部周向均布有多个封堵柱，安装在上安装筒9的下部柱形外侧，上部端面可接触牵引座7下端面，所述密封盖复位弹簧15安装在上安装筒9的下部柱形外侧，上部端面接触通水密封盖14下端面，下部端面接触下安装筒13上端面，所述增程滑块16安装在夹持侧板5的内侧滑槽中，并通过销轴连接同侧的两个增程杆8，所述牵引复位弹簧17分别连接同侧两个增程杆8的铰接孔，所述解锁压套18安装在上安装筒9下部柱形的内侧，并可与锁定套21的上部外侧接触，所述解锁滑块19上部外侧和下部内侧为斜面，安装在上安装筒9的轴向滑槽中，上表面与牵引座7的牵引柱接触，所述牵引缓冲弹簧20安装在牵引杆6和牵引座7之间，位于牵引杆6上部柱形外侧，所述锁定套21采用高弹性材料制成，下部为柱形，上部为对称布置的内外带斜面的弹性卡板，下部安装在上安装筒9的柱形内侧安装台，上部卡板安装在径向安装缺口中。
在使用本发明时，首先利用机械手夹持夹持侧板5，将本发明抓取提起，找准采样点，将本发明插入采样沉积物中，机械手下压端部封口套4，推动分隔橡胶套1、采样头2、采样外筒3和采样内筒10逐渐插入沉积物，透过采样外筒3、采样内筒10和填充套12观察确定取样的深度，在插入的过程中，沉积物经采样头2和分隔橡胶套1逐渐进入采样内筒10，底层覆水经采样头2和分隔橡胶套1逐渐进入采样内筒10，部分底层覆水经下安装筒13中部的轴向通水孔排出，待取样深度满足要求后，利用机器手夹持夹持侧板5带动增程滑块16产生径向运动，进而通过增程杆8带动牵引座7向下运动，同时拉伸牵引复位弹簧17，牵引座7下部斜面接触锁定套21外侧斜面后，将压缩锁定套21的弹性卡板收拢，直至牵引座7完全通过锁定套21，锁定套21的卡板弹起以阻止牵引座7返回，牵引座7下行的同时通过牵引缓冲弹簧20推动牵引杆6进一步带动端部封闭头11下行，端部封闭头11下行的同时，进入采样内筒10的上层覆水经下安装筒13外侧的通水孔、填充套12的通水孔进入采样外筒3和采样内筒10之间的环空，端部封闭头11与填充套12之间，当端部封闭头11的分支结构插入分隔橡胶套1和采样头2之间，端部封闭头11的分支结构在采样头2内侧弧形的作用下，逐渐弯曲收拢，最终封闭采样内筒10下端口，牵引座7下行的同时牵引座7压迫通水密封盖14下行，进而压缩密封盖复位弹簧15，通水密封盖14下部的封堵柱逐渐进入下安装筒13中部的通水孔，最终封堵下安装筒13中部的通水孔，之后，利用机械手将本发明从沉积物中提起，将本发明放到采样框中，完成采样；当需要二次取样时，利用机械手继续夹持夹持侧板5，带动增程滑块16进一步产生径向运动，进而通过增程杆8带动牵引座7继续向下运动，继续拉伸牵引复位弹簧17，此时，牵引杆6不能再继续下行，牵引座7进一步压缩牵引缓冲弹簧20，同时上部的增程杆8挤压解锁滑块19上部外侧的斜面，从而推动解锁滑块19下行，解锁滑块19下部内侧的斜面接触锁定套21外侧斜面后，将压缩锁定套21的弹性卡板收拢，直至压缩锁定套21的弹性卡板完全收拢到上安装筒9径向缺口内，牵引复位弹簧17利用弹力拉动牵引座7上行，进而带动牵引杆6和端部封闭头1上行，端部封闭头11的分支结构逐渐展开，从而打开采样内筒10下端口，同时通水密封盖14在密封盖复位弹簧15的弹力作用下上行，解除下安装筒13中部的通水孔的封堵状态，之后，配合机械手抖动本发明即可加快原有样品释放，准备进行二次采样；完成采样后，需要人工解锁时，只需解锁压套1插入到上安装筒9下部柱形的内侧，当解锁压套1与锁定套21的上部外侧接触时，将压缩锁定套21的弹性卡板收拢，直至压缩锁定套21的弹性卡板完全收拢到上安装筒9径向缺口内，牵引复位弹簧17利用弹力拉动牵引座7上行，进而带动牵引杆6和端部封闭头1上行，端部封闭头11的分支结构逐渐展开，从而打开采样内筒10下端口，同时通水密封盖14在密封盖复位弹簧15的弹力作用下上行，解除下安装筒13中部的通水孔的封堵状态。
Claims (6)
1.手持式柱状沉积物取样器，其特征在于：包括分隔橡胶套(1)、采样头(2)、采样外筒(3)、端部封口套(4)、夹持侧板(5)、牵引杆(6)、牵引座(7)、增程杆(8)、上安装筒(9)、采样内筒(10)、端部封闭头(11)、填充套(12)、下安装筒(13)、通水密封盖(14)、密封盖复位弹簧(15)、增程滑块(16)、牵引复位弹簧(17)、解锁压套(18)、解锁滑块(19)、牵引缓冲弹簧(20)和锁定套(21)，以本发明采样端为下端方向，以操作端为上端方向，所述采样外筒(3)采用透明材料制成，上部连接下安装筒(13)，下部连接采样头(2)，所述端部封口套(4)安装固定在上安装筒(9)和下安装筒(13)外侧，所述夹持侧板(5)上下侧布置有支撑板，内侧开有滑槽，外侧为柱形，夹持侧板(5)的支撑板分别安装在上安装筒(9)和下安装筒(13)的径向滑槽中，所述牵引杆(6)为台阶柱形，安装在填充套(12)的安装孔中，下部连接端部封闭头(11)，上部通过螺钉安装在牵引座(7)两侧的滑孔，所述牵引座(7)中央开有滑孔，两侧布置有牵引柱，牵引柱上部开有安装孔，下部开有倒角斜面，相垂直方向的两侧开有滑孔，安装在上安装筒(9)的轴向凸台，上部通过销轴连接增程杆(8)，下部斜面可与锁定套(21)上部外侧斜面接触，所述上安装筒(9)下部为柱形，柱形内侧布置有安装台，安装台上部对称开有径向安装缺口，柱形外侧对称布置有轴向凸台和轴向滑槽，柱形外侧上部布置有铰接座，上安装筒(9)上部为圆盘形，圆盘下侧对称开有径向滑槽，所述采样内筒(10)采用透明材料制成，上部连接下安装筒(13)，下部连接分隔橡胶套(1)，所述增程滑块(16)安装在夹持侧板(5)的内侧滑槽中，并通过销轴连接同侧的两个增程杆(8)，所述牵引复位弹簧(17)分别连接同侧两个增程杆(8)的铰接孔，所述牵引缓冲弹簧(20)安装在牵引杆(6)和牵引座(7)之间，位于牵引杆(6)上部柱形外侧，所述锁定套(21)采用高弹性材料制成，下部为柱形，上部为对称布置的内外带斜面的弹性卡板，下部安装在上安装筒(9)的柱形内侧安装台，上部卡板安装在径向安装缺口中。
2.根据权利要求1所述的手持式柱状沉积物取样器，其特征在于：所述分隔橡胶套(1)内侧为台阶圆柱形，外侧上部为圆柱形，外侧下部为弧形，外侧上下端面开有倒角，分隔橡胶套(1)安装在采样内筒(10)下端，所述采样头(2)外侧为圆柱形，内侧上部为弧形，内侧下部为锥形，采样头(2)安装在采样外筒(3)下端，所述端部封闭头(11)采用高韧性材料制成，上侧端面开有安装孔，下侧柱面为多分支结构，安装在采样外筒(3)和采样内筒(10)之间，上部连接牵引杆(6)，下部分支结构可插入分隔橡胶套(1)和采样头(2)之间。
3.根据权利要求1所述的手持式柱状沉积物取样器，其特征在于：所述增程杆(8)一侧包含两支，下部增程杆(8)一端通过销轴连接牵引座(7)的牵引柱，另一端通过销轴连接另一增程杆(8)一端和增程滑块(16)，上部增程杆(8)的另一端通过销轴安装在上安装筒(9)的铰接座上，所述解锁滑块(19)上部外侧和下部内侧为斜面，安装在上安装筒(9)的轴向滑槽中，上表面与牵引座(7)的牵引柱接触。
4.根据权利要求1所述的手持式柱状沉积物取样器，其特征在于：所述填充套(12)采用透明材料制成，为圆柱形，沿周向对称开有轴向安装孔和均布的多个轴向通水孔，安装在采样外筒(3)和采样内筒(10)之间，上端面接触下安装筒(13)下表面，所述下安装筒(13)中部开有轴向安装孔，中部周向均布开有多个轴向通水孔，下部外侧凸台均布开有多个径向转轴向的通水孔，安装在上安装筒(9)下部，外侧的通水孔对齐填充套(12)的通水孔。
5.根据权利要求1所述的手持式柱状沉积物取样器，其特征在于：所述通水密封盖(14)采用弹性材料制成，上部为柱形，下部周向均布有多个封堵柱，安装在上安装筒(9)的下部柱形外侧，上部端面可接触牵引座(7)下端面，所述密封盖复位弹簧(15)安装在上安装筒(9)的下部柱形外侧，上部端面接触通水密封盖(14)下端面，下部端面接触下安装筒(13)上端面。
6.根据权利要求1所述的手持式柱状沉积物取样器，其特征在于：所述解锁压套(18)安装在上安装筒(9)下部柱形的内侧，并可与锁定套(21)的上部外侧接触。
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