CN113281081A

CN113281081A - 一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器

Info

Publication number: CN113281081A
Application number: CN202110545800.1A
Authority: CN
Inventors: 李传顺; 关义立; 杨刚
Original assignee: First Institute of Oceanography MNR
Current assignee: First Institute of Oceanography MNR
Priority date: 2021-05-19
Filing date: 2021-05-19
Publication date: 2021-08-20
Anticipated expiration: 2041-05-19
Also published as: CN113281081B

Abstract

本发明涉及深海地质勘探技术领域，具体涉及一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，包括主体机构，所述主体机构包括起吊块、配重块、铅块、第一连接块、第二连接块、第三连接块、取样管、第四连接块、第五连接块和样品管，所述起吊块的底端固定安装有配重块，且配重块的表面通过螺栓安装有铅块，所述配重块的底端螺纹连接有第一连接块，且第一连接块的底端螺纹连接有第二连接块，所述第二连接块的底端螺纹连接有第三连接块。本发明设置有动力机构和压缩机构，不仅增大了样品管取样的容量，同时还加速了水与空气的流出，通过转轴使破碎机构工作，破碎机构对遇到硬度较大的物质进行破碎，使装置继续取样。

Description

一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器

技术领域

本发明涉及深海地质勘探技术领域，具体为一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器。

背景技术

随着社会的不断发展，在进行深海海洋沉积环境、海底沉积物声学、海洋工程地质、海底地质灾害识别与评价等的研究时，只有获取一定数量的海底沉积物原状样品，才能进行直接的沉积物粒度、结构、成份等的分析以及年代的测定，从而获取相应的地质信息，柱状沉积物原状样的获取是海洋地质学等相关领域研究的重要前提和基础。

现有常用的深海取样器分为重力型和振动型，为了达到更好的取样效果，现在使用重力与振动相结合的复合型取样器，但是样品管的体积一定，样品管在取平流层深海样品时，样品松软使样品管取样时样品流失较多，从而使样品管取样的容量较少，同时取样器依靠重力或者振动向下取样，取样途中遇到硬度较大的物质时，取样装置难以继续取样，从而导致取样失败的情况，影响装置取样的效率，因此亟需一种具有振动机构的深海复合型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振动机构的深海复合型柱状取样器，以解决上述背景技术中提出的样品流失使样品取样容量小和遇到硬度大的物质导致取样难以顺利进行的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，包括主体机构，所述主体机构包括起吊块、配重块、铅块、第一连接块、第二连接块、第三连接块、取样管、第四连接块、第五连接块和样品管，所述起吊块的底端固定安装有配重块，且配重块的表面通过螺栓安装有铅块，所述配重块的底端螺纹连接有第一连接块，且第一连接块的底端螺纹连接有第二连接块，所述第二连接块的底端螺纹连接有第三连接块，且第三连接块的底端螺纹连接有第五连接块，所述第五连接块的底端螺纹连接有取样管，且取样管的底端螺纹连接有第四连接块，所述取样管的内部插设有样品管，所述配重块的表面连接有动力机构，所述动力机构包括涡轮、发电机、蓄电池和振动机，所述涡轮的底端与发电机的输入端相连接，且发电机的输出端与蓄电池的输入端相连接，所述蓄电池的输出端与振动机的输入端相连接；

所述取样管的内部设置有压缩机构，所述压缩机构包括电机、第六连接块、限位杆、固定杆、转轴、第七连接块、伸缩架、第一连接杆、第二连接杆、限位块和半齿轮，所述电机的输出轴螺固定连接有转轴，且转轴的表面套接有半齿轮，所述半齿轮的表面套接有第六连接块，且第六连接块的表面插设有限位杆，所述第六连接块的左侧固定有第一连接杆，且第一连接杆的左侧固定连接有第二连接杆，所述第二连接杆的底端铰接有伸缩架，且伸缩架的底端铰接有第七连接块，所述第二连接杆的表面套接有固定杆，且固定杆的两侧固定有限位块，所述第四连接块的底端连接有破碎机构，所述破碎机构包括第八连接块、齿轮、滑块、固定块、固定环和齿圈，所述第八连接块的内部插设有滑块，且滑块的内侧固定有齿圈，所述齿圈的表面与齿轮的表面相啮合，所述齿圈的底端固定有固定环，且固定环的底端固定连接有固定块。

优选的，所述第五连接块的为锥形结构，且第五连接块的内壁固定有电机，所述取样管的表面连接有打孔机构，所述打孔机构包括防护壳，所述防护壳的顶端内壁固定安装有微电机，且微电机的输出轴固定连接有皮带轮，所述防护壳的内壁固定有保温板，所述皮带轮的表面套接有皮带，且皮带的底端内部插设有连接轴，所述连接轴的表面固定有连接齿轮，且连接齿轮的下表面与大齿圈的表面相啮合，所述大齿圈的底端固定有第九连接块，且第九连接块的底端固定连接有破碎块。

优选的，所述第六连接块的内壁固定有齿块，且齿块与半齿轮的表面相啮合。

优选的，所述第六连接块的两侧内部开设有凹槽，且凹槽的内部插设有限位杆，所述限位杆固定在第五连接块的内壁上。

优选的，所述固定杆的内部开设有矩形凹槽，且凹槽的内部插设有第二连接杆。

优选的，所述第七连接块为“U”形结构，且第七连接块的直径小于样品管的直径大小。

优选的，所述限位块为“L”形结构，且限位块对称分布在取样管的顶端两侧。

优选的，所述齿轮的表面与齿圈的表面相啮合，所述齿轮的顶端固定有转轴。

优选的，所述固定块等角度均匀固定在固定环的底端，所述固定块为倾斜结构，所述固定块的下表面为圆锥形结构，且固定块的顶端固定有固定环，所述固定环为圆环形结构。

一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器的使用方法：

步骤一：将缆绳固定在起吊块的顶端，将装置扔进深海内，水流带动涡轮旋转，涡轮旋转通过发电机给蓄电池充电；

步骤二：装置到达取样的位置，蓄电池使电机工作，电机经过一系列零件的连接使固定块旋转，固定块能够直接破碎较硬的物质，保证装置顺利下降；

步骤三：振动机工作，样品进入样品管的内部，保证装置顺利取样，半齿轮工作使伸缩架不断处于伸缩的状态，对样品进行压缩。

步骤四：向上拉出装置，并取出样品进行检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该具有振动机构的重力振动复合型深海状取样器设置有动力机构和压缩机构，不仅增大了样品管取样的容量，同时还加速了水与空气的流出，通过转轴使破碎机构工作，破碎机构对遇到硬度较大的物质进行破碎，使装置继续取样。

（1）该装置设置有动力机构和压缩机构，装置急速下降使涡轮运转从而给蓄电池充电，蓄电池给电机供电，压缩机构工作使第七连接块处于不断伸缩的状态，第七连接块不断对样品管内部的样品进行挤压，不仅增大了样品管取样的容量，同时还加速了水与空气的流出，有效提高了装置的取样效率和取样效果。

（2）该装置压缩机构工作的同时，通过转轴使破碎机构工作，固定块和固定环不断旋转将装置取样途中遇到的硬度较大的物质进行破碎，使装置继续取样，有效避免取样失败的情况，保证了装置取样的效率，通过打孔机构进一步保证装置的顺利下降，并且对样品进行保温，避免样品受到外界温度影响而影响样品最终检测的准确度。

附图说明

图1为本发明的结构正视示意图；

图2为本发明的结构正视剖面示意图；

图3为本发明图2中A处结构放大示意图；

图4为本发明图2中B处结构放大示意图；

图5为本发明的第六连接块和限位杆结构俯视示意图；

图6为本发明的转轴和齿圈结构仰视剖面示意图；

图7为本发明的转轴和齿圈结构仰视示意图；

图8为本发明图2中C处结构放大示意图。

图中：100、主体机构；110、起吊块；120、配重块；130、铅块；140、第一连接块；150、第二连接块；160、第三连接块；170、取样管；180、第四连接块；190、第五连接块；1100、样品管；200、动力机构；210、涡轮；220、发电机；230、蓄电池；240、振动机；300、压缩机构；310、电机；320、第六连接块；330、限位杆；340、固定杆；350、转轴；360、第七连接块；370、伸缩架；380、第一连接杆；390、第二连接杆；3100、限位块；3110、半齿轮；400、破碎机构；410、第八连接块；420、齿轮；430、滑块；440、固定块；450、固定环；460、齿圈；500、打孔机构；510、防护壳；520、皮带轮；530、微电机；540、皮带；550、保温板；560、第九连接块；570、破碎块；580、连接轴；590、连接齿轮；5100、大齿圈。

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1-8，本发明提供的一种实施例1：

一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，包括主体机构100，主体机构100包括起吊块110、配重块120、铅块130、第一连接块140、第二连接块150、第三连接块160、取样管170、第四连接块180、第五连接块190和样品管1100，起吊块110的底端固定安装有配重块120，且配重块120的表面通过螺栓安装有铅块130，配重块120的底端螺纹连接有第一连接块140，且第一连接块140的底端螺纹连接有第二连接块150，第二连接块150的底端螺纹连接有第三连接块160，且第三连接块160的底端螺纹连接有第五连接块190，第五连接块190的为锥形结构，且第五连接块190的内壁固定有电机310，取样管170的表面连接有打孔机构500，打孔机构500包括防护壳510，防护壳510的顶端内壁固定安装有微电机530，且微电机530的输出轴固定连接有皮带轮520，防护壳510的内壁固定有保温板550，皮带轮520的表面套接有皮带540，且皮带540的底端内部插设有连接轴580，连接轴580的表面固定有连接齿轮590，且连接齿轮590的下表面与大齿圈5100的表面相啮合，大齿圈5100的底端固定有第九连接块560，且第九连接块560的底端固定连接有破碎块570。

第五连接块190的底端螺纹连接有取样管170，且取样管170的底端螺纹连接有第四连接块180，取样管170的内部插设有样品管1100，配重块120的表面连接有动力机构200，动力机构200包括涡轮210、发电机220、蓄电池230和振动机240，涡轮210的底端与发电机220的输入端相连接，且发电机220的输出端与蓄电池230的输入端相连接，蓄电池230的输出端与振动机240的输入端相连接；

取样管170的内部设置有压缩机构300，压缩机构300包括电机310、第六连接块320、限位杆330、固定杆340、转轴350、第七连接块360、伸缩架370、第一连接杆380、第二连接杆390、限位块3100和半齿轮3110，电机310的输出轴螺固定连接有转轴350，且转轴350的表面套接有半齿轮3110，半齿轮3110的表面套接有第六连接块320，且第六连接块320的表面插设有限位杆330，第六连接块320的内壁固定有齿块，且齿块与半齿轮3110的表面相啮合，半齿轮3110旋转带动第六连接块320不断左右移动，从而带动第一连接杆380不断左右移动位置，第六连接块320的两侧内部开设有凹槽，且凹槽的内部插设有限位杆330，限位杆330固定在第五连接块190的内壁上，限位杆330使第六连接块320只能够水平的移动位置，保证了第六连接块320移动的稳定性。

第六连接块320的左侧固定有第一连接杆380，且第一连接杆380的左侧固定连接有第二连接杆390，第二连接杆390的底端铰接有伸缩架370，且伸缩架370的底端铰接有第七连接块360，第七连接块360为“U”形结构，且第七连接块360的直径小于样品管1100的直径大小，样品中的水流和气体通过第七连接块360与样品管1100之间的缝隙流出，同时第七连接块360能够挤压样品，使取样的样品容量增多，提高了取样效果，第二连接杆390的表面套接有固定杆340，固定杆340的内部开设有矩形凹槽，且凹槽的内部插设有第二连接杆390，第二连接杆390左右移动使伸缩架370处于不断伸缩的状态，从而使第七连接块360的位置不断上下移动。

固定杆340的两侧固定有限位块3100，限位块3100为“L”形结构，且限位块3100对称分布在取样管170的顶端两侧，限位块3100卡在取样管170的顶端位置处，方便压缩机构300装置取出和更换，第四连接块180的底端连接有破碎机构400，破碎机构400包括第八连接块410、齿轮420、滑块430、固定块440、固定环450和齿圈460，第八连接块410的内部插设有滑块430，且滑块430的内侧固定有齿圈460。

齿圈460的表面与齿轮420的表面相啮合，齿轮420的表面与齿圈460的表面相啮合，齿轮420的顶端固定有转轴350，齿轮420旋转使滑块430能够旋转，从而带动固定环450和固定块440旋转，达到固定块440破碎硬质物质的效果，齿圈460的底端固定有固定环450，且固定环450的底端固定连接有固定块440，固定块440等角度均匀固定在固定环450的底端，固定块440为倾斜结构，固定块440的下表面为圆锥形结构，且固定块440的顶端固定有固定环450，固定环450为圆环形结构，固定块440破碎效果好，加快装置取样速度。

实施例2：一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，包括主体机构100，主体机构100包括起吊块110、配重块120、铅块130、第一连接块140、第二连接块150、第三连接块160、取样管170、第四连接块180、第五连接块190和样品管1100，起吊块110的底端固定安装有配重块120，起吊块110为圆锥形结构，起吊块110的内部方便固定缆绳，配重块120的表面通过螺栓安装有铅块130，铅块130的重量能够根据使用的场合通过螺栓进行拆装，使装置使用的范围较广，配重块120的底端螺纹连接有第一连接块140，第一连接块140的内部安装有涡轮210和发电机220，第一连接块140的底端螺纹连接有第二连接块150，第二连接块150的底端螺纹连接有第三连接块160，第三连接块160的内部安装有活塞，方便排水或者排气体，为现有技术，第三连接块160的底端螺纹连接有第五连接块190，第五连接块190的为锥形结构，第五连接块190减小装置下降的阻力，第五连接块190的内壁固定有电机310。

第五连接块190的底端螺纹连接有取样管170，且取样管170的底端螺纹连接有第四连接块180，第四连接块180的内部安装有单向旋转的挡板，避免样品流失，为现有技术，取样管170的内部插设有样品管1100，配重块120的表面连接有动力机构200，动力机构200包括涡轮210、发电机220、蓄电池230和振动机240，涡轮210的底端与发电机220的输入端相连接，且发电机220的输出端与蓄电池230的输入端相连接，蓄电池230的输出端与振动机240的输入端相连接；

固定杆340的两侧固定有限位块3100，限位块3100为“L”形结构，且限位块3100对称分布在取样管170的顶端两侧，限位块3100卡在取样管170的顶端位置处，方便压缩机构300装置取出和更换，第四连接块180的底端连接有破碎机构400，破碎机构400包括第八连接块410、齿轮420、滑块430、固定块440、固定环450和齿圈460，第八连接块410的内部插设有滑块430，且滑块430的内侧固定有齿圈460，齿圈460的表面与齿轮420的表面相啮合。

齿轮420的表面与齿圈460的表面相啮合，齿轮420的顶端固定有转轴350，齿轮420旋转使滑块430能够旋转，从而带动固定环450和固定块440旋转，达到固定块440破碎硬质物质的效果，齿圈460的底端固定有固定环450，且固定环450的底端固定连接有固定块440，固定块440等角度均匀固定在固定环450的底端，固定块440为倾斜结构，固定块440的下表面为圆锥形结构，且固定块440的顶端固定有固定环450，固定环450为圆环形结构，固定块440破碎效果好，加快装置取样速度。

工作原理：本装置使用时，将缆绳固定在起吊块110的顶端，将装置扔进深海内，装置在急速下降时，水流带动涡轮210旋转，涡轮210旋转通过发电机220给蓄电池230充电，蓄电池230给装置供电，蓄电池230的电量足够带动装置运转，装置下降到取样位置，蓄电池230使电机310工作，电机310通过输出轴带动半齿轮3110和转轴350同时旋转，转轴350旋转带动齿轮420旋转从而带动滑块430旋转，滑块430通过固定环450的连接带动固定块440旋转，微电机530工作带动皮带轮520旋转，皮带轮520旋转带动皮带540旋转，从而带动连接轴580旋转，连接轴580旋转带动连接齿轮590旋转，连接齿轮590带动大齿圈5100旋转，大齿圈5100带动第九连接块560旋转从而带动破碎块570旋转，固定块440和破碎块570旋转能够破碎取样表面，便于装置顺利下降并取样。

振动机240同时工作，样品依次通过第八连接块410、第四连接块180和取样管170进入样品管1100的内部，对样品进行取样，振动机240与固定块440配合使用，固定块440旋转加快了装置取样的速度。

半齿轮3110旋转带动第六连接块320不断左右移动，从而使第六连接块320带动第一连接杆380左右移动，第一连接杆380左右移动带动第二连接杆390左右移动，第二连接杆390移动位置使伸缩架370不断处于伸缩的状态，第七连接块360不断上下移动对样品进行压缩，加快了样品中空气和水的排出速度，空气和水通，第七连接块360与样品管1100之间的缝隙，再通过第五连接块190和第三连接块160从第三连接块160表面的通孔流出，第七连接块360对样品压缩增加了样品取样的容量，提高了样品的取样效果。

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

1.一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，包括主体机构（100），其特征在于：所述主体机构（100）包括起吊块（110）、配重块（120）、铅块（130）、第一连接块（140）、第二连接块（150）、第三连接块（160）、取样管（170）、第四连接块（180）、第五连接块（190）和样品管（1100），所述起吊块（110）的底端固定安装有配重块（120），且配重块（120）的表面通过螺栓安装有铅块（130），所述配重块（120）的底端螺纹连接有第一连接块（140），且第一连接块（140）的底端螺纹连接有第二连接块（150），所述第二连接块（150）的底端螺纹连接有第三连接块（160），且第三连接块（160）的底端螺纹连接有第五连接块（190），所述第五连接块（190）的底端螺纹连接有取样管（170），且取样管（170）的底端螺纹连接有第四连接块（180），所述取样管（170）的内部插设有样品管（1100），所述配重块（120）的表面连接有动力机构（200），所述动力机构（200）包括涡轮（210）、发电机（220）、蓄电池（230）和振动机（240），所述涡轮（210）的底端与发电机（220）的输入端相连接，且发电机（220）的输出端与蓄电池（230）的输入端相连接，所述蓄电池（230）的输出端与振动机（240）的输入端相连接；

所述取样管（170）的内部设置有压缩机构（300），所述压缩机构（300）包括电机（310）、第六连接块（320）、限位杆（330）、固定杆（340）、转轴（350）、第七连接块（360）、伸缩架（370）、第一连接杆（380）、第二连接杆（390）、限位块（3100）和半齿轮（3110），所述电机（310）的输出轴螺固定连接有转轴（350），且转轴（350）的表面套接有半齿轮（3110），所述半齿轮（3110）的表面套接有第六连接块（320），且第六连接块（320）的表面插设有限位杆（330），所述第六连接块（320）的左侧固定有第一连接杆（380），且第一连接杆（380）的左侧固定连接有第二连接杆（390），所述第二连接杆（390）的底端铰接有伸缩架（370），且伸缩架（370）的底端铰接有第七连接块（360），所述第二连接杆（390）的表面套接有固定杆（340），且固定杆（340）的两侧固定有限位块（3100），所述第四连接块（180）的底端连接有破碎机构（400），所述破碎机构（400）包括第八连接块（410）、齿轮（420）、滑块（430）、固定块（440）、固定环（450）和齿圈（460），所述第八连接块（410）的内部插设有滑块（430），且滑块（430）的内侧固定有齿圈（460），所述齿圈（460）的表面与齿轮（420）的表面相啮合，所述齿圈（460）的底端固定有固定环（450），且固定环（450）的底端固定连接有固定块（440）。

2.根据权利要求1所述的一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，其特征在于：所述第五连接块（190）的为锥形结构，且第五连接块（190）的内壁固定有电机（310），所述取样管（170）的表面连接有打孔机构（500），所述打孔机构（500）包括防护壳（510），所述防护壳（510）的顶端内壁固定安装有微电机（530），且微电机（530）的输出轴固定连接有皮带轮（520），所述防护壳（510）的内壁固定有保温板（550），所述皮带轮（520）的表面套接有皮带（540），且皮带（540）的底端内部插设有连接轴（580），所述连接轴（580）的表面固定有连接齿轮（590），且连接齿轮（590）的下表面与大齿圈（5100）的表面相啮合，所述大齿圈（5100）的底端固定有第九连接块（560），且第九连接块（560）的底端固定连接有破碎块（570）。

3.根据权利要求1所述的一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，其特征在于：所述第六连接块（320）的内壁固定有齿块，且齿块与半齿轮（3110）的表面相啮合。

4.根据权利要求1所述的一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，其特征在于：所述第六连接块（320）的两侧内部开设有凹槽，且凹槽的内部插设有限位杆（330），所述限位杆（330）固定在第五连接块（190）的内壁上。

5.根据权利要求1所述的一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，其特征在于：所述固定杆（340）的内部开设有矩形凹槽，且凹槽的内部插设有第二连接杆（390）。

6.根据权利要求1所述的一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，其特征在于：所述第七连接块（360）为“U”形结构，且第七连接块（360）的直径小于样品管（1100）的直径大小。

7.根据权利要求1所述的一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，其特征在于：所述限位块（3100）为“L”形结构，且限位块（3100）对称分布在取样管（170）的顶端两侧。

8.根据权利要求1所述的一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，其特征在于：所述齿轮（420）的表面与齿圈（460）的表面相啮合，所述齿轮（420）的顶端固定有转轴（350）。

9.根据权利要求1所述的一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器，其特征在于：所述固定块（440）等角度均匀固定在固定环（450）的底端，所述固定块（440）为倾斜结构，所述固定块（440）的下表面为圆锥形结构，且固定块（440）的顶端固定有固定环（450），所述固定环（450）为圆环形结构。

10.根据权利要求1所述的一种具有振动机构的深海复合型柱状取样器的使用方法，方法如下：

步骤一：将缆绳固定在起吊块（110）的顶端，将装置扔进深海内，水流带动涡轮（210）旋转，涡轮（210）旋转通过发电机（220）给蓄电池（230）充电；

步骤二：装置到达取样的位置，蓄电池（230）使电机（310）工作，电机（310）经过一系列零件的连接使固定块（440）旋转，固定块（440）能够直接破碎较硬的物质，保证装置顺利下降；

步骤三：振动机（240）工作，样品进入样品管（1100）的内部，保证装置顺利取样，半齿轮（3110）工作使伸缩架（370）不断处于伸缩的状态，对样品进行压缩；

步骤四：向上拉出装置，并取出样品进行检测。