CN112881067B - 一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及深海探测技术领域，具体为一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，包括取样筒，所述取样筒的底端套接有固定筒，所述固定筒的底端插设有自动闭阀组件，所述自动闭阀组件包括阀筒，且阀筒与固定筒旋合连接，所述阀筒的内部固定有隔板，所述隔板的外表面穿透开设有通液孔，所述取样筒的内部活动连接有阀芯组件，所述阀芯组件包括第一阀片，所述第一阀片的外表面一体化连接有阀杆，且阀杆背离第一阀片的一端贯穿隔板的外表面，所述阀杆的外表面套接有第二阀片与第二限位片，所述第二阀片与第二限位片呈隔板的两侧排布。本发明利用液压差值实现自动闭阀，且能够改变浮力差，利于回收。

Description

一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器

技术领域

本发明涉及深海探测技术领域，具体为一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器。

背景技术

海洋中不仅有丰富的鱼类资源，还有液态天然气与石油等资源，液态天然气与石油等资源可通过深海土壤与深海水中的成分分析，来判断是否存在此类资源。

长柱状取样器是深海取样的一种设备，其取样部件为柱状，因此称为长柱状取样器，根据所用动力可分重力取样管、喷水式取样管、浅钻、振动活塞取样器、爆发式取样管及水压式取样管等。

对此，中国专利申请号：201810046730.3，公开了一种及一种取样器，尤其是一种柱状沉积物取样器，包括上端盖、第一取样筒、第二取样筒、执行机构、套筒、驱动连杆、上密封、下密封、插销，所述第一取样筒上端安装有上端盖，下端与第二取样筒上端螺纹连接，所述第二取样筒下端与执行机构上端螺纹连接，所述套筒上端套装在第一取样筒与第二取样筒的外部，所述套筒的下端安装在执行机构上，所述驱动连杆穿过套筒后与执行机构连接在一起，所述上密封安装在上端盖的上表面，所述下密封安装在上端盖的下表面。有益效果：可以根据取样深度需要通过增减第二取样筒的数量来满足不同取样深度的需要；取样筒可以拆分为两部分，可以保证从取样筒中取出样品时不破坏其形态，得到较为完整的柱状样品，其利用拆分式结构能够将取样筒拆分为两部分，可以保证从取样筒中取出样品时不破坏其形态，但是样品为液态，展开后，样品会流出，无法做到不破坏其形态，且其是通过驱动连杆与执行机构配合来进行闭阀，需要外部电源或内置电源来为执行机构提供电力，再通过远程控制实现闭阀，无法自动进行闭阀，增加了制作成本。

因此亟需设计一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，以解决上述背景技术中提出的无法自动进行闭阀，增加了制作成本的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，包括取样筒，所述取样筒的底端套接有固定筒，所述固定筒的底端插设有自动闭阀组件，所述自动闭阀组件包括阀筒，且阀筒与固定筒旋合连接，所述阀筒的内部固定有隔板，所述隔板的外表面穿透开设有通液孔，所述取样筒的内部活动连接有阀芯组件，所述阀芯组件包括第一阀片，所述第一阀片的外表面一体化连接有阀杆，且阀杆背离第一阀片的一端贯穿隔板的外表面，所述阀杆的外表面套接有第二阀片与第二限位片，所述第二阀片与第二限位片呈隔板的两侧排布，所述第二阀片背离第一阀片的一端外表面一体化连接有阀塞，所述阀塞的外表面形状与通液孔的内腔形状吻合，所述取样筒背离固定筒的一端外表面套接有连接环，所述连接环的外表面贯穿设置有连接螺栓，且连接螺栓背离连接环的一端固定有配重组件。

优选的，所述固定筒的外表面开设有导流孔，所述导流孔的一端穿过固定筒的下表面，所述导流孔的另一端穿透固定筒的外表面，所述导流孔的内腔围绕柱状固定筒内部螺旋开设。

优选的，所述配重组件包括配重筒，所述配重筒的底部一体化连接有连接架，所述连接架呈圆台形，且连接架的下表面通过螺母与连接螺栓连接固定，所述配重筒背离连接架的一端固定有单向阀。

优选的，所述配重筒的内部活动连接有活塞，所述活塞的外表面与配重筒的内壁抵触，所述活塞的外周与配重筒的内壁抵触，所述活塞的外表面旋合连接有连杆，所述连杆背离活塞的一端一体化连接有第一限位片。

优选的，所述配重筒背离连接架的一端一体化连接有缆绳连接鼻，所述缆绳连接鼻的外表面穿透开设有通孔。

优选的，所述连杆的两侧皆活动连接有限位组件，所述限位组件包括连接桩与连接轴，所述连接桩的一端与配重筒的下表面焊接固定，且连接桩的另一端通过连接轴转动连接有限位杆，所述连接轴的外表面套设有扭簧，所述扭簧的一端与连接轴连接固定，且扭簧的另一端与限位杆连接固定。

优选的，所述连杆的两侧外表面皆开设有卡槽，所述限位杆的一端与卡槽卡合，且限位杆的另一端缠绕固定有导索，所述导索背离限位杆的一端通过铆钉与第一阀片连接固定。

优选的，所述单向阀包括阀身，所述阀身贯穿配重筒的上表面，所述阀身的顶端穿透开设有排水孔，所述阀身的底端穿透开设有进水孔，所述阀身的内部活动连接有弹簧与阀球，且阀球背离弹簧的一端抵接有固定环，所述固定环通过螺纹与阀身连接固定，所述阀球背离弹簧的一端贯穿固定环的外表面。

优选的，所述排水孔的内径小于进水孔的内径，所述排水孔的内腔呈圆台形。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器利用液压差值实现自动闭阀，且能够改变浮力差，利于回收。

通过在取样筒的内部活动连接有阀芯组件，并将阀芯组件与自动闭阀组件配合，取样筒投入海中后，受到重力影响，取样筒会自然下沉，水流推力能够直接推动阀芯组件从取样筒内伸开，使水流始终通过取样筒内部流动，保持取样筒内外压差平衡，也保持取样筒能够垂直下落，当取样筒落到海洋深处底部时，自动闭阀组件能够插入海底土壤中，使自动闭阀组件底部失去海水的压力，此时第一阀片受到海水压力大于第二限位片受到的海水压力，压力会推动第一阀片压入取样筒内封住取样筒的顶端，同时能够推动第二阀片带动阀塞塞住通液孔，保持取样筒内呈封闭状态，实现自动闭阀，且第一阀片被压下的同时能够拉动导索，使导索拉动限位杆以连接轴为圆心转动，使限位杆远离卡槽，即可解除连杆的限位，海水压力会顶动第一限位片通过连杆带动活塞向缆绳连接鼻处移动，将配重筒内存储的水通过单向阀推出配重筒内，使配重筒浮力增大，即可带动取样筒上浮，直至浮出水面，利于回收。

附图说明

图1为本发明的结构整体示意图；

图2为本发明的结构正视剖视示意图；

图3为本发明的图2中固定筒与自动闭阀组件的结构正视剖视示意图；

图4为本发明的图2中配重组件与单向阀的结构局部正视剖视示意图；

图5为本发明的图2中限位组件的结构局部正视剖视示意图；

图6为本发明的图2中隔板的结构俯视示意图；

图7为本发明的图3中第二阀片与阀塞的结构仰视示意图。

图中：1、取样筒；2、固定筒；3、自动闭阀组件；301、阀筒；302、隔板；303、通液孔；4、连接环；5、连接螺栓；6、配重组件；601、配重筒；602、连接架；603、缆绳连接鼻；7、连杆；8、第一限位片；9、阀芯组件；901、第一阀片；902、阀杆；903、第二阀片；904、阀塞；905、第二限位片；10、活塞；11、单向阀；111、阀身；112、进水孔；113、排水孔；114、固定环；115、阀球；116、弹簧；12、导索；13、限位组件；131、连接桩；132、连接轴；133、限位杆；134、扭簧；135、卡槽；14、导流孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供的实施例一：

一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，包括取样筒1，取样筒1的底端套接有固定筒2，固定筒2的底端插设有自动闭阀组件3，自动闭阀组件3包括阀筒301，且阀筒301与固定筒2旋合连接，阀筒301的内部固定有隔板302，隔板302的外表面穿透开设有通液孔303，取样筒1的内部活动连接有阀芯组件9，阀芯组件9包括第一阀片901，第一阀片901的外表面一体化连接有阀杆902，且阀杆902背离第一阀片901的一端贯穿隔板302的外表面，阀杆902的外表面套接有第二阀片903与第二限位片905，第二阀片903与第二限位片905呈隔板302的两侧排布，第二阀片903背离第一阀片901的一端外表面一体化连接有阀塞904，阀塞904的外表面形状与通液孔303的内腔形状吻合，如图3所示，当第一阀片901下压嵌入取样筒1内后，能够对取样筒1顶端进行封口，同时第二阀片903能够带动阀塞904插入通液孔303内，使取样筒1的底端进行封口，使取样筒1整体封闭，保存样品。

取样筒1背离固定筒2的一端外表面套接有连接环4，连接环4的外表面贯穿设置有连接螺栓5，且连接螺栓5背离连接环4的一端固定有配重组件6，通过配重组件6配重，使取样筒1能够正常下沉。

进一步的，如图1-2所示，固定筒2的外表面开设有导流孔14，导流孔14的一端穿过固定筒2的下表面，导流孔14的另一端穿透固定筒2的外表面，导流孔14的内腔围绕柱状固定筒2内部螺旋开设，水流通过固定筒2底部进入导流孔14内，再螺旋导流到固定筒2表面的导流孔14排出，使固定筒2被水流推动螺旋转动，即可使取样筒1螺旋下沉，提高下沉速度与稳定性。

进一步的，如图1-2所示，配重组件6包括配重筒601，配重筒601的底部一体化连接有连接架602，连接架602呈圆台形，且连接架602的下表面通过螺母与连接螺栓5连接固定，配重筒601背离连接架602的一端固定有单向阀11，配重筒601能够增加取样筒1的整体重量，使取样筒1能够利用重力下沉。

进一步的，如图1-2所示，配重筒601的内部活动连接有活塞10，活塞10的外表面与配重筒601的内壁抵触，活塞10的外周与配重筒601的内壁抵触，活塞10的外表面旋合连接有连杆7，连杆7背离活塞10的一端一体化连接有第一限位片8，当水压推动第一限位片8时，第一限位片8能够带动连杆7推动活塞10。

进一步的，如图1所示，配重筒601背离连接架602的一端一体化连接有缆绳连接鼻603，缆绳连接鼻603的外表面穿透开设有通孔，方便外部牵引缆绳通过缆绳连接鼻603与配重筒601连接固定。

进一步的，如图5所示，连杆7的两侧皆活动连接有限位组件13，限位组件13包括连接桩131与连接轴132，连接桩131的一端与配重筒601的下表面焊接固定，且连接桩131的另一端通过连接轴132转动连接有限位杆133，连接轴132的外表面套设有扭簧134，扭簧134的一端与连接轴132连接固定，且扭簧134的另一端与限位杆133连接固定，扭簧134起到为限位杆133提供弹力的作用，使限位杆133在无外力施加时能够始终保持如图5所示状态，通过限位杆133与卡槽135卡合，能够对连杆7进行限位。

进一步的，如图2与图5所示，连杆7的两侧外表面皆开设有卡槽135，限位杆133的一端与卡槽135卡合，且限位杆133的另一端缠绕固定有导索12，导索12背离限位杆133的一端通过铆钉与第一阀片901连接固定，使第一阀片901能够通过导索12带动限位杆133在连接桩131上转动。

进一步的，如图4所示，单向阀11包括阀身111，阀身111贯穿配重筒601的上表面，阀身111的顶端穿透开设有排水孔113，阀身111的底端穿透开设有进水孔112，阀身111的内部活动连接有弹簧116与阀球115，且阀球115背离弹簧116的一端抵接有固定环114，固定环114通过螺纹与阀身111连接固定，阀球115背离弹簧116的一端贯穿固定环114的外表面，弹簧116起到为阀球115提供弹力的作用，使阀球115在无外力施加时，能够始终保持如图4所示状态，使阀球115能够抵住固定环114，避免水从排水孔113流入配重筒601内，配重筒601内水向外排放时能够顶动阀球115远离固定环114，水能够通过阀球115与阀身111的缝隙处排出。

进一步的，如图4所示，排水孔113的内径小于进水孔112的内径，排水孔113的内腔呈圆台形，使配重筒601内的水更易于通过进水孔112向排水孔113排出。

请参阅图1-7，本发明提供的实施例二：

一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，包括取样筒1，取样筒1的底端套接有固定筒2，固定筒2通过螺纹与取样筒1连接，方便取样筒1拆装取样，固定筒2的底端插设有自动闭阀组件3，自动闭阀组件3包括阀筒301，且阀筒301与固定筒2旋合连接，方便阀筒301从固定筒2上拆除，阀筒301与固定筒2之间夹装有密封圈，提高阀筒301与固定筒2连接处密封性。

阀筒301的内部固定有隔板302，隔板302的外表面穿透开设有通液孔303，取样筒1的内部活动连接有阀芯组件9，阀芯组件9包括第一阀片901，第一阀片901的外表面一体化连接有阀杆902，且阀杆902背离第一阀片901的一端贯穿隔板302的外表面，阀杆902的外表面套接有第二阀片903与第二限位片905，第二阀片903与第二限位片905呈隔板302的两侧排布，第二阀片903背离第一阀片901的一端外表面一体化连接有阀塞904，阀塞904的外表面形状与通液孔303的内腔形状吻合，阀塞904外表面包裹有橡胶套，提高阀塞904与通液孔303连接处密封性。

取样筒1背离固定筒2的一端外表面套接有连接环4，连接环4的外表面贯穿设置有连接螺栓5，且连接螺栓5背离连接环4的一端固定有配重组件6，通过配重组件6配重，使取样筒1能够正常下沉。

进一步的，如图1-2所示，配重组件6包括配重筒601，配重筒601的底部一体化连接有连接架602，连接架602呈圆台形，且连接架602的下表面通过螺母与连接螺栓5连接固定，配重筒601背离连接架602的一端固定有单向阀11，配重筒601能够增加取样筒1的整体重量，使取样筒1能够利用重力下沉，配重筒601的顶端内部装有GPS定位器与电池，能够被穿上通讯系统定位，方便找回，配重筒601的上表面装有双向阀，方便向配重筒601内注水与抽真空，通常状态是闭合的，需要借助外部工具开启。

工作原理：使用时，将该具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器垂直投入海中，使自动闭阀组件3朝着海底下沉，受到重力影响，取样筒1会自然下沉，水流推力能够推动第二限位片905，使第二限位片905带动阀杆902上升，使阀杆902推动第一阀片901远离取样筒1的顶端，即可使取样筒1的上下处于贯通状态。

让水流能够始终通过取样筒1内部流动，保持取样筒1内外压差平衡，也保持取样筒1能够垂直下落，当取样筒1落到海洋深处底部时，自动闭阀组件3能够插入海底土壤中，使自动闭阀组件3底部失去海水的压力，此时第一阀片901受到海水压力大于第二限位片905受到的海水压力，压力会推动第一阀片901压入取样筒1内封住取样筒1的顶端，同时能够推动第二阀片903带动阀塞904塞住通液孔303，保持取样筒1内呈封闭状态，实现自动闭阀。

当第一阀片901被压下的同时，能够通过导索12拉动限位杆133以连接轴132为圆心顺时针转动，使限位杆133远离卡槽135，即可解除连杆7的限位，海水压力会顶动第一限位片8通过连杆7带动活塞10向缆绳连接鼻603处移动，将配重筒601内存储的水通过单向阀11推出配重筒601内，使配重筒601浮力增大，即可带动取样筒1上浮，直至浮出水面，利于回收。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，包括取样筒(1)，其特征在于：所述取样筒(1)的底端套接有固定筒(2)，所述固定筒(2)的底端插设有自动闭阀组件(3)，所述自动闭阀组件(3)包括阀筒(301)，且阀筒(301)与固定筒(2)旋合连接，所述阀筒(301)的内部固定有隔板(302)，所述隔板(302)的外表面穿透开设有通液孔(303)，所述取样筒(1)的内部活动连接有阀芯组件(9)，所述阀芯组件(9)包括第一阀片(901)，所述第一阀片(901)的外表面一体化连接有阀杆(902)，且阀杆(902)背离第一阀片(901)的一端贯穿隔板(302)的外表面，所述阀杆(902)的外表面套接有第二阀片(903)与第二限位片(905)，所述第二阀片(903)与第二限位片(905)呈隔板(302)的两侧排布，所述第二阀片(903)背离第一阀片(901)的一端外表面一体化连接有阀塞(904)，所述阀塞(904)的外表面形状与通液孔(303)的内腔形状吻合，所述取样筒(1)背离固定筒(2)的一端外表面套接有连接环(4)，所述连接环(4)的外表面贯穿设置有连接螺栓(5)，且连接螺栓(5)背离连接环(4)的一端固定有配重组件(6)，所述配重组件(6)包括配重筒(601)，所述配重筒(601)的底部一体化连接有连接架(602)，所述连接架(602)呈圆台形，且连接架(602)的下表面通过螺母与连接螺栓(5)连接固定，所述配重筒(601)背离连接架(602)的一端固定有单向阀(11)；

所述配重筒(601)的内部活动连接有活塞(10)，所述活塞(10)的外表面与配重筒(601)的内壁抵触，所述活塞(10)的外周与配重筒(601)的内壁抵触，所述活塞(10)的外表面旋合连接有连杆(7)，所述连杆(7)背离活塞(10)的一端一体化连接有第一限位片(8)；

所述配重筒(601)背离连接架(602)的一端一体化连接有缆绳连接鼻(603)，所述缆绳连接鼻(603)的外表面穿透开设有通孔。

2.根据权利要求1所述的一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，其特征在于：所述固定筒(2)的外表面开设有导流孔(14)，所述导流孔(14)的一端穿过固定筒(2)的下表面，所述导流孔(14)的另一端穿透固定筒(2)的外表面，所述导流孔(14)的内腔围绕柱状固定筒(2)内部螺旋开设。

3.根据权利要求1所述的一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，其特征在于：所述连杆(7)的两侧皆活动连接有限位组件(13)，所述限位组件(13)包括连接桩(131)与连接轴(132)，所述连接桩(131)的一端与配重筒(601)的下表面焊接固定，且连接桩(131)的另一端通过连接轴(132)转动连接有限位杆(133)，所述连接轴(132)的外表面套设有扭簧(134)，所述扭簧(134)的一端与连接轴(132)连接固定，且扭簧(134)的另一端与限位杆(133)连接固定。

4.根据权利要求3所述的一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，其特征在于：所述连杆(7)的两侧外表面皆开设有卡槽(135)，所述限位杆(133)的一端与卡槽(135)卡合，且限位杆(133)的另一端缠绕固定有导索(12)，所述导索(12)背离限位杆(133)的一端通过铆钉与第一阀片(901)连接固定。

5.根据权利要求1所述的一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，其特征在于：所述单向阀(11)包括阀身(111)，所述阀身(111)贯穿配重筒(601)的上表面，所述阀身(111)的顶端穿透开设有排水孔(113)，所述阀身(111)的底端穿透开设有进水孔(112)，所述阀身(111)的内部活动连接有弹簧(116)与阀球(115)，且阀球(115)背离弹簧(116)的一端抵接有固定环(114)，所述固定环(114)通过螺纹与阀身(111)连接固定，所述阀球(115)背离弹簧(116)的一端贯穿固定环(114)的外表面。

6.根据权利要求5所述的一种具有自动闭阀机构的深海长柱状取样器，其特征在于：所述排水孔(113)的内径小于进水孔(112)的内径，所述排水孔(113)的内腔呈圆台形。

Images