CN116858618A - 一种深海保压取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了深海取样设备技术领域的一种深海保压取样装置，包括气压驱动装置，气压驱动装置分布式排列于固定框架四角位置，气压驱动装置外部设有椭球形气囊，内部设压力驱动结构，压力驱动结构上部设两个移动块，移动块下部交叉设有两个连杆，交叉处转动设置，连杆交叉处上方设有固定弹簧，下方设有相同弹簧，连杆一下端部转动连接连杆三，连杆二下端部转动连接连杆四，连杆三和连杆四下端部转动连接，连杆三和连杆四下端滑动设滑块，滑块上部设滑块槽，连杆三和连杆四下端转动连接点在滑块槽内，滑块下方设驱动块，驱动块设齿条。本装置用深海不同深度水压的变化转化为取样装置的驱动力，减少了装置在深海出现控制问题的概率。

Description

一种深海保压取样装置

技术领域

本发明涉及深海取样设备技术领域，特别涉及一种深海保压取样装置。

背景技术

深海蕴藏着丰富的资源，为了开展深海资源勘探和深海科学研究，一般需要将深海海底的沉积物、生物、冷泉热液等物质进行探采取样，便于科学家进行样品的分析培养测试。深海海底取样的通常方法是通过船载绞车释放绳索，将深海取样器下放至目标深度并采集所需样品，将其提升到甲板后通过检测分析来研究深海其组分，从而为矿产、生物等资源评估提供依据。

当前科研领域所采用的深海海底取样器大多采用电控装置，或由光电复合缆将海底取样器释放至目标区域，通过船载设备进行监控操作；或将海底取样器搭载于载人/无人潜水器，通过人在回路进行操纵取样。以上方式都会由于电缆折损、以及电控装置在深海高压低温下的故障而造成取样深度不准确，或无法完成取样，影响海洋调查作业效率和科学研究进程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深海保压取样装置，以解决上述背景技术中提出了的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种深海保压取样装置，包括气压驱动装置、动力传递装置和取样装置，所述气压驱动装置分布式排列于固定框架四角位置，其特征在于：所述气压驱动装置外部设有椭球形气囊，内部设置有压力驱动结构，所述压力驱动结构上部两侧位置设有两个移动块，所述移动块下部交叉设置有连杆一和连杆二，所述连杆一和所述连杆二交叉设置，交叉处转动设置，所述连杆一和所述连杆二交叉处上方固定设置有固定弹簧，下方设置有固定弹簧，所述连杆一下端部转动连接连杆三，所述连杆二下端部转动连接连杆四，所述连杆三和所述连杆四下端部转动连接，所述连杆三和所述连杆四下端滑动设置有滑块，所述滑块上部开设有滑块槽，所述连杆三和所述连杆四下端转动连接点位于滑块槽内，可在限度内转动，所述滑块下方设置有驱动块，所述驱动块一侧设有齿条。

优选的，所述动力传递装置设置于所述气压驱动装置侧方，所述动力传递装置内设有齿轮组驱动装置，所述齿轮组驱动装置设有第一级传递结构和第二级传递结构，第一级齿轮传动结构设有半幅齿轮一，所述半幅齿轮一与锥形齿轮块啮合传动，所述第二级传动结构设有齿轮三和半幅齿轮二，所述齿轮三传递动力到半幅齿轮二，所述半幅齿轮二与所述锥形齿轮块啮合传动，所述驱动块一侧所设的齿条在向下运动过程中先与所述半幅齿轮一啮合传动到锥形齿轮块，继续向下与所述半幅齿轮一分离，再与所述齿轮三啮合，将动力经半幅齿轮二传递到锥形齿轮块。

优选的，所述齿轮组传动装置通过皮带传动通过复合带轮换向，通过齿轮换向结构传递动力到达双锥齿轮杆，再经双锥齿轮杆另一端锥齿轮传递动力到所述双锥齿轮杆上下的两个锥齿轮，并传递到所述取样装置上端设置的取样驱动装置，所述取样驱动装置内设有驱动连接机构，所述驱动连接机构与取样装置驱动机构皮带连接并且经取样装置驱动机构传递到中转轮，摆杆转动，所述取样装置上部设有球阀，所述球阀上部固定有球阀固定杆，所述摆杆转动拨动球阀固定杆转动，球阀转动，阀门打开。

优选的，所述取样装置内部设有滤网，所述滤网下部设有涡轮驱动结构，所述涡轮驱动结构下部设有涡轮搅拌杆，所述涡轮驱动结构受水压力转动，涡轮搅拌杆随之进行转动。

优选的，所述滑块和所述驱动块内部穿插固定有套杆，所述套杆套装在固定轴上，所述套杆可沿着固定轴上下滑动。

优选的，所述固定框架最上端固定设置有绳索牵引杆，最下端固定设置有配重块。

优选的，所述半幅齿轮一上设置有齿轮锁止结构，所述动力传递装置壳体内壁设置有锁止块，所述锁止块通过皮带与所述锥形齿轮块连接并获得动力，当半幅齿轮一旋转时所述齿轮锁止结构和所述锁止块旋转，并在旋转中齿轮锁止结构和锁止块卡接，所述半幅齿轮一停止旋转。所述齿轮三侧面设有转动杆，所述转动杆一侧有齿轮固定块，所述齿轮固定块固定于所述齿轮三，所述转动杆另一侧与所述转动固定结构配合使用，所述转动固定结构内部设有弹簧，使转动杆可推动转动固定结构内部往外滑动，并卡在其中，从而使齿轮三停止转动。

优选的，所述取样装置上表面设置有稳压孔，下表面设置有试样取出口，所述气压驱动装置侧面设有联通取样装置的单向阀通气管，所述单向阀通气管上设置有单向阀解除按钮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过气囊装置将深海深度不同水压不同的特点，通过气囊装置，驱动装置进行深海取样，由于取样位置处在深海，电控装置难以控制，且在深海中受高压低温等恶劣环境影响，极易发生故障，影响取样，此装置采用气囊装置与外部深海压力交互，避免了采用外部电控系统，提高了装置的稳定性。

2.本发明通过采用连杆交叉呈现剪刀状，将气囊受到压力缩小时的位移变化转化为装置运行的动力，经过多个齿轮和皮带传动机构，从而驱动整个装置进行取样。

附图说明

图1为本发明总体结构局部剖视图；

图2为本发明总体结构分布图；

图3为气压驱动结构内部结构图；

图4为驱动块结构图；

图5为齿轮组传动装置内部结构图；

图6为齿轮组传动装置传动结构图；

图7为齿轮组传动装置示意图；

图8为齿轮组传动装置A处放大图；

图9为齿轮锁止结构传动图；

图10为齿轮锁止结构B处放大图；

图11齿轮锁止结构示意图；

图12取样装置示意图；

图13取样装置剖视图。

图例：1、气压驱动装置；10、椭圆外壳；11、压力驱动结构；110、移动块；111、连杆一；112、连杆二；113、连杆三；114、连杆四；12、滑块；120、滑块槽；13、套杆；14、驱动块；15、固定轴；16、固定弹簧1；17、固定弹簧二；2、动力传递装置；20、齿轮组传动装置；201、半幅齿轮一；202、齿轮锁止结构；203、锁止块；204、锥形齿轮块；205、齿轮锁止块；206、半幅齿轮二；207、齿轮三；208、转动固定结构；2080、固定块；209、转动杆；2090、齿轮固定块；21、齿轮换向结构；211、复合带轮；22、双锥齿轮杆；23、齿轮杆；24、单向阀通气管；240、单向阀解除按钮；3、取样装置；30、涡轮驱动结构；31、涡轮搅拌杆；32、取样驱动装置；320、中转轮；321、取样装置驱动机构；322、驱动连接机构；323、摆杆；324、球阀；325、球阀固定杆；4、绳索牵引杆；5、配重块；6、固定框架；7、稳压孔；8、试样取出口。

实施方式

请参阅图1-图13，本发明提供一种技术方案：一种深海保压取样装置，包括气压驱动装置1、动力传递装置2和取样装置3，所述气压驱动装置1分布式排列于固定框架6四角位置，其特征在于：所述气压驱动装置外部设有椭球形气囊10，内部设置有压力驱动结构11，所述压力驱动结构11上部两侧位置设有两个移动块110，所述移动块110下部交叉设置有连杆一111和连杆二112，所述连杆一111和所述连杆二112交叉设置，交叉处转动设置，所述连杆一111和所述连杆二112交叉处上方固定设置有固定弹簧二17，下方设置有固定弹簧一16，所述连杆一111下端部转动连接连杆三113，所述连杆二112下端部转动连接连杆四114，所述连杆三113和所述连杆四114下端部转动连接，所述连杆三113和所述连杆四114下端滑动设置有滑块12，所述滑块12上部开设有滑块槽13，所述连杆三113和所述连杆四114下端转动连接点位于滑块槽120内，可在限度内转动，所述滑块12下方设置有驱动块14，所述驱动块14一侧设有齿条；

工作时，将该装置放入水中，随着装置在水中慢慢下沉，椭圆形气囊10受到的压力不断增大，内部的气体不断受到挤压，从导管内引出，下沉深度越来越大，椭球形气囊10会受到压力体积越来越小，椭球形气囊10两侧壁会向中央聚拢，两侧的移动块110受到压力向中间移动，连杆一111和连杆二112绕交叉点向内侧进行转动，下方连接的连杆三113和连杆四114会在滑动槽120内绕连接点转动，固定弹簧二17和固定弹簧二16受压向内侧缩紧，并推动下方的滑块12沿轴向下滑动，随之推动驱动块14一同向下滑动，这样设计将深海深度不同的压力变化转化为该装置的动力来源，将压力变化转化为装置运行的动力来进行取样。

作为本发明的进一步方案，所述动力传递装置2设置于所述气压驱动装置侧方，所述动力传递装置2内设有齿轮组驱动装置20，所述齿轮组驱动装置20设有第一级传递结构和第二级传递结构，第一级齿轮传动结构设有半幅齿轮一201，所述半幅齿轮一201与锥形齿轮块204啮合传动，所述第二级传动结构设有齿轮三207和半幅齿轮二206，所述齿轮三207传递动力到半幅齿轮二206，所述半幅齿轮二206与所述锥形齿轮块204啮合传动，所述驱动块14一侧所设的齿条在向下运动过程中先与所述半幅齿轮一201啮合传动到锥形齿轮块204，继续向下与所述半幅齿轮一201分离，再与所述齿轮三207啮合，将动力经半幅齿轮二206传递到锥形齿轮块204；

工作时，动力装置2内设置的齿轮组驱动装置20和所述驱动块14上设置的齿条相配合，当驱动块14向下运动时，齿条先与半幅齿轮一201相啮合，将动力从齿条传递到锥形齿轮块204，锥形齿轮块204将动力向下一级继续进行传递，驱动装置运行；驱动块14继续向下运动，先脱离半幅齿轮一201，再向下与齿轮三207啮合，动力传递到半幅齿轮二206，再到锥形齿轮块204，锥形齿轮块204反转，半幅齿轮二206和半幅齿轮一201传递方向相反。

作为本发明的进一步方案，所述齿轮组传动装置20通过皮带传动通过复合带轮211换向，通过齿轮换向结构21传递动力到达双锥齿轮杆22，再经双锥齿轮杆22另一端锥齿轮传递动力到所述双锥齿轮杆22上下的两个锥齿轮，并传递到所述取样装置3上端设置的取样驱动装置32，所述取样驱动装置32内设有驱动连接机构322，所述驱动连接机构322与取样装置驱动机构321皮带连接并且经取样装置驱动机构321传递到中转轮320，摆杆323转动，所述取样装置3上部设有球阀324，所述球阀324上部固定有球阀固定杆325，所述摆杆323转动拨动球阀固定杆325转动，球阀固定杆325转动，阀门打开；

工作时，齿轮组传动装置20和复合带轮211通过皮带连接传递动力，齿轮换向结构21使动力到达双锥齿轮杆22，双锥齿轮杆再向设置在上下的两个锥齿轮传动，达到动力换向的目的，在经过传动连接到达取样装置3，取样装置3上面的驱动装置32内部设置的驱动连接机构322与中转轮320通过皮带将动力传递到摆杆323，摆杆323带动球阀固定杆325转动，球阀324也进行转动。

作为本发明的进一步方案，所述取样装置3内部设有滤网33，所述滤网33下部设有涡轮驱动结构30，所述涡轮驱动结构30下部设有涡轮搅拌杆31，所述涡轮驱动结构30受水压力转动，涡轮搅拌杆31随之进行转动；

工作时，深海水流进入取样装置3内，流经滤网33进行过滤较大块的深海杂质，经过滤网33过滤后，水流进入涡轮驱动搅拌结构30，推动涡轮转动，为涡轮搅拌杆31提供动力，涡轮搅拌杆31搅动取样装置3中水流，让内部空气迅速排出。

作为本发明的进一步方案，所述滑块12和所述驱动块14内部穿插固定有套杆13，所述套杆13套装在固定轴15上，所述套杆13可沿着固定轴15上下滑动；

工作时， 滑块12向下滑动，固定的套杆13向下滑动，套杆13上固定的驱动块14同步向下滑动。

作为本发明的进一步方案，所述固定框架6最上端固定设置有绳索牵引杆4，最下端固定设置有配重块5。

工作时，绳索牵引杆4固定有绳索，用于将装置整体拉回水面，配重块5可以根据下沉深度进行改变配重。

作为本发明的进一步方案，所述半幅齿轮一201上设置有齿轮锁止结构202，所述动力传递装置2壳体内壁设置有锁止块203，所述锁止块203通过皮带与所述锥形齿轮块204连接并获得动力，当半幅齿轮一201旋转时所述齿轮锁止结构202和所述锁止块203旋转，并在旋转中齿轮锁止结构202和锁止块203卡接，所述半幅齿轮一201停止旋转，所述齿轮三207侧面设有转动杆209，所述转动杆209一侧有齿轮固定块2090，所述齿轮固定块2090固定于所述齿轮三207，所述转动杆209另一侧与所述转动固定结构208配合使用，所述转动固定结构208内部设有弹簧，使转动杆209可推动转动固定结构208内部往外滑动，并卡在其中，从而使齿轮三207停止转动。

工作时，齿轮锁止块203随着锥形齿轮块204进行转动，齿轮锁止结构202随半幅齿轮一201转动，当齿轮锁止块203和齿轮锁止结构202转动同一位置时，二者卡接，传动装置固定不动，球阀固定在打开位置，可以迅速进水，防止因水流压力过大导致球阀闭合。

作为本发明的进一步方案，所述取样装置3上表面设置有稳压孔7，下表面设置有试样取出口8，所述气压驱动装置1侧面设有联通取样装置3的单向阀通气管24，所述单向阀通气管24上设置有单向阀解除按钮240。

工作时，当取样装置3被拉出水面上，将取样装置3中所取得深海海水取出时，打开稳压孔7，使得深海试样能平稳从试样取出口8排出，打开单向阀通气管24上的单向阀解除按钮240，使得气体进入气囊，气囊装置复原。

Claims (8)

1.一种深海保压取样装置，包括气压驱动装置（1）、动力传递装置（2）和取样装置（3），所述气压驱动装置（1）分布式排列于固定框架（6）四角位置，其特征在于：所述气压驱动装置外部设有椭球形气囊（10），内部设置有压力驱动结构（11），所述压力驱动结构（11）上部两侧位置设有两个移动块（110），所述移动块（110）下部交叉设置有连杆一（111）和连杆二（112），所述连杆一（111）和所述连杆二（112）交叉设置，交叉处转动设置，所述连杆一（111）和所述连杆二（112）交叉处上方固定设置有固定弹簧二（17），下方设置有固定弹簧一（16），所述连杆一（111）下端部转动连接连杆三（113），所述连杆二（112）下端部转动连接连杆四（114），所述连杆三（113）和所述连杆四（114）下端部转动连接，所述连杆三（113）和所述连杆四（114）下端滑动设置有滑块（12），所述滑块（12）上部开设有滑块槽（13），所述连杆三（113）和所述连杆四（114）下端转动连接点位于滑块槽（120）内，可在限度内转动，所述滑块（12）下方设置有驱动块（14），所述驱动块（14）一侧设有齿条。

2.根据权利要求1所述的一种深海保压取样装置，其特征在于：所述动力传递装置（2）设置于所述气压驱动装置侧方，所述动力传递装置（2）内设有齿轮组驱动装置（20），所述齿轮组驱动装置（20）设有第一级传递结构和第二级传递结构，第一级齿轮传动结构设有半幅齿轮一（201），所述半幅齿轮一（201）与锥形齿轮块（204）啮合传动，所述第二级传动结构设有齿轮三（207）和半幅齿轮二（206），所述齿轮三（207）传递动力到半幅齿轮二（206），所述半幅齿轮二（206）与所述锥形齿轮块（204）啮合传动，所述驱动块（14）一侧所设的齿条在向下运动过程中先与所述半幅齿轮一（201）啮合传动到锥形齿轮块（204），继续向下与所述半幅齿轮一（201）分离，再与所述齿轮三（207）啮合，将动力经半幅齿轮二（206）传递到锥形齿轮块（204）。

3.根据权利要求2所述的一种深海保压取样装置，其特征在于：所述齿轮组传动装置（20）通过皮带传动通过复合带轮（211）换向，通过齿轮换向结构（21）传递动力到达双锥齿轮杆（22），再经双锥齿轮杆（22）另一端锥齿轮传递动力到所述双锥齿轮杆（22）上下的两个锥齿轮，并传递到所述取样装置（3）上端设置的取样驱动装置（32），所述取样驱动装置（32）内设有驱动连接机构（322），所述驱动连接机构（322）与取样装置驱动机构（321）皮带连接并且经取样装置驱动机构（321）传递到中转轮（320），摆杆（323）转动，所述取样装置（3）上部设有球阀（324），所述球阀（324）上部固定有球阀固定杆（325），所述摆杆（323）转动拨动球阀固定杆（325）转动，球阀（324）转动，阀门打开。

4.根据权利要求1所述的一种深海保压取样装置，其特征在于：所述取样装置（3）内部设有滤网（33），所述滤网（33）下部设有涡轮驱动结构（30），所述涡轮驱动结构（30）下部设有涡轮搅拌杆（31），所述涡轮驱动结构（30）受水压力转动，涡轮搅拌杆（31）随之进行转动。

5.根据权利要求1所述的一种深海保压取样装置，其特征在于：所述滑块（12）和所述驱动块（14）内部穿插固定有套杆（13），所述套杆（13）套装在固定轴（15）上，所述套杆（13）可沿着固定轴（15）上下滑动。

6.根据权利要求1所述的一种深海保压取样装置，其特征在于：所述固定框架（6）最上端固定设置有绳索牵引杆（4），最下端固定设置有配重块（5）。

7.根据权利要求2所述的一种深海保压取样装置，其特征在于：所述半幅齿轮一（201）上设置有齿轮锁止结构（202），所述动力传递装置（2）壳体内壁设置有锁止块（203），所述锁止块（203）通过皮带与所述锥形齿轮块（204）连接并获得动力，当半幅齿轮一（201）旋转时所述齿轮锁止结构（202）和所述锁止块（203）旋转，并在旋转中齿轮锁止结构（202）和锁止块（203）卡接，所述半幅齿轮一（201）停止旋转。所述齿轮三（207）侧面设有转动杆（209），所述转动杆（209）一侧有齿轮固定块（2090），所述齿轮固定块（2090）固定于所述齿轮三（207），所述转动杆（209）另一侧与所述转动固定结构（208）配合使用，所述转动固定结构（208）内部设有弹簧，使转动杆（209）可推动转动固定结构（208）内部往外滑动，并卡在其中，从而使齿轮三（207）停止转动。

8.根据权利要求2所述的一种深海保压取样装置，其特征在于：所述取样装置（3）上表面设置有稳压孔（7），下表面设置有试样取出口（8），所述气压驱动装置（1）侧面设有联通取样装置（3）的单向阀通气管（24），所述单向阀通气管（24）上设置有单向阀解除按钮（240）。