CN207717416U - 基于rov的深海流体保真取样器的多通阀体机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构，动力源的输出端通过多层连杆带动棘轮转动，棘爪的一端与多层连杆连接，另一端与棘轮抵接；旋转刚体转动安装在固定刚体内，并通过贯穿刚体轴与棘轮连动，旋转刚体上开设有直角通孔；固定刚体的侧壁上沿圆周方向均布有多个平行大口径开孔，每个平行大口径开孔均连通一流体取样钢瓶；动力源通过多层连杆带动棘轮转动，进而带动旋转刚体转动，直角通孔的一端与固定刚体上开设的垂直大口径开孔相连通，另一端在旋转刚体的转动过程中，依次与各个平行大口径开孔相连通。本实用新型可在单动力源供给的条件下完成多通路联通取样的功能，降低了动力源多输入输出的控制数量，避免高精度协同作业，减少出错几率。

Description

基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构

技术领域

本实用新型涉及深海大洋海底流体的取样设备，具体地说是一种基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构。

背景技术

目前，正在使用的用于深海的流体保真取样器多通路阀体最大通路为五通路阀体，其驱动方式是利用手动完成的，使用水下ROV(遥控水下机器人)操作及其困难；同时，其阀体的通路太少，无法在海底单点位进行多次采样。其他在陆上使用的多通路流体或气体阀体，在工作过程中都是内压大于外压，其驱动方式一般为手动或者电机转动完成，但用于海底则内外压力颠倒、驱动电机需要水下防水耐压，那样设备体积就会成倍增加。总起来说，水下用多通路阀体的使用环境和使用方式非常特殊，多通路阀体在使用过程中要经历环境压力缓慢变化的过程，且外部压力远远大于内部压力，在此过程中需要致密性、保压性能完成；使用方式也需要改变，从传统的驱动方式改变为可用于深海海底的ROV驱动方式，同时考虑到样品的清洁性，在样品的获取过程中不能使用油类润滑等等。以上情况特性决定了在深海压力复杂变化环境下，其操作难度和取样效率都需要开发一种全新的流体保真取样器多通路阀体机构，以克服当前在驱动方式和取样效率方面的不足。

实用新型内容

针对上述深海用多通路阀体机构所存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种在深海压力复杂变化环境下使用的基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括动力源、多层连杆、棘轮、贯穿刚体轴、旋转刚体、固定刚体、流体取样钢瓶、取样器固定板及棘爪，其中动力源、固定刚体及流体取样钢瓶分别安装在取样器固定板上，该动力源的输出端通过所述多层连杆带动棘轮转动，所述棘爪的一端与多层连杆连接，另一端与所述棘轮抵接；所述旋转刚体转动安装在固定刚体内，并通过所述贯穿刚体轴与棘轮连动，该旋转刚体上开设有直角通孔；所述固定刚体的侧壁上沿圆周方向均布有多个平行大口径开孔，每个平行大口径开孔均连通一流体取样钢瓶；所述动力源通过多层连杆带动棘轮转动，进而带动所述旋转刚体转动，所述直角通孔的一端与固定刚体上开设的垂直大口径开孔相连通，另一端在所述旋转刚体的转动过程中，依次与各个所述平行大口径开孔相连通，气流体经过垂直大口径开孔、直角通孔、与直角通孔相连通的平行大口径开孔后进入所述流体取样钢瓶中，完成一次取样；

其中：所述多层连杆包括动力源连杆、棘轮连杆及连接轴，该动力源连杆的一端与所述动力源的输出端连接，另一端通过所述连接轴与棘轮连杆的一端相连，该棘轮连杆的另一端连接于所述棘轮上，所述棘爪位于动力源连杆与棘轮连杆的中间，一端连接于连接轴上，另一端与所述棘轮抵接；所述动力源连杆、棘爪及棘轮连杆分别与连接轴转动连接，该棘轮连杆的另一端连接于所述棘轮的一个齿上；

每个所述平行大口径开孔内均密封连接有快速连接接头，每个所述快速连接接头分别通过管路与一个所述流体取样钢瓶上的快速连接接头相连；

所述垂直大口径开孔与各平行大口径开孔之间通过旋转刚体上开设的直角通孔转向相连，该垂直大口径开孔开设在所述固定刚体的底面，所述垂直大口径开孔及各平行大口径开孔均通过密封圈完成气流体密闭性流通；

所述取样器固定板上开设有多个供动力源固定的固定板孔；

所述固定刚体的上部连接有固定在取样器固定板上的上盖，所述贯穿刚体轴的一端固定在旋转刚体的中心，另一端分别由所述上盖、取样器固定板穿出，连接于所述棘轮的中心。

本实用新型的优点与积极效果为：

本实用新型结构简单，设计合理，可在单油缸动力源供给的条件下完成八路深海流体保真取样瓶的取样工作，从而一方面有助于降低动力源多输入输出的控制数量，减少外力供给油缸的能耗；另一方面，也有助于在高压环境下顺利平稳的运行，避免高精度协同作业，减少出错几率，避免因协同不佳无法完成阀体通断导致作业失败的风险。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型多通阀体的内部结构示意图；

图4为本实用新型多通阀体的结构俯视图；

其中：1为动力源，2为动力源连杆，3为棘轮，4为贯穿刚体轴， 5为旋转刚体，6为直角通孔，7为平行大口径开孔，8为固定刚体，9为垂直大口径开孔，10为密封圈，11为固定螺栓，12为快速连接接头，13为流体取样钢瓶，14为样品瓶固定件，15为固定板孔，16 为取样器固定板，17为棘轮连杆，18为棘爪，19为连接轴，20为上盖。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～4所示，本实用新型包括包括动力源1、多层连杆、棘轮3、贯穿刚体轴4、旋转刚体5、固定刚体8、流体取样钢瓶13、取样器固定板16及棘爪18，其中动力源1、固定刚体8及流体取样钢瓶13分别安装在取样器固定板16上，使用ROV进行操作；动力源 1作为主要的动力机构，使用固定螺栓固定于取样器固定板16的上表面，取样器固定板16上开设有多个固定板孔15，动力源1可根据需要选择不同的固定位置；固定刚体8及流体取样钢瓶13固定在取样器固定板16的下表面。

动力源1的输出端通过多层连杆带动棘轮3转动，多层连杆包括动力源连杆2、棘轮连杆17及连接轴19，该动力源连杆2的一端与动力源1的输出端连接，另一端通过连接轴19与棘轮连杆17的一端相连，该棘轮连杆17的另一端连接于棘轮3的一个齿上，动力源连杆2与棘轮连杆17上下设置，棘爪18位于动力源连杆2与棘轮连杆 17的中间，一端连接于连接轴19上，另一端与用于固定转向的棘轮3抵接。动力源连杆2、棘爪18及棘轮连杆17分别与连接轴19转动连接。

固定刚体8的上部连接有固定在取样器固定板16下表面的上盖 20，该上盖20通过固定螺栓11与固定刚体8固接，旋转刚体5转动安装在固定刚体8内；贯穿刚体轴4的一端固定在旋转刚体5的垂直中心点上，另一端分别由上盖20、取样器固定板16穿出，连接于棘轮3的中心。旋转刚体5上开设有直角通孔6。固定刚体8的侧壁上沿圆周方向均布有多个平行大口径开孔7，每个平行大口径开孔7内均密封连接有快速连接接头12，每个快速连接接头12分别通过管路与一个流体取样钢瓶13上的快速连接接头12相连。每个流体取样钢瓶13均通过样品瓶固定件14固定于取样器固定板16的下表面。固定刚体8底面的中央开设有垂直大口径开孔9，垂直大口径开孔9与各平行大口径开孔7之间通过旋转刚体5上开设的直角通孔6转向相连，垂直大口径开孔9及各平行大口径开孔7均通过密封圈10完成气流体密闭性流通。动力源1通过多层连杆带动棘轮3转动，进而带动旋转刚体5转动，直角通孔6的一端与固定刚体8上开设的垂直大口径开孔9相连通，另一端在旋转刚体5的转动过程中，依次与各个平行大口径开孔7相连通，气流体经过垂直大口径开孔9、直角通孔 6、与直角通孔6相连通的平行大口径开孔7后进入流体取样钢瓶13 中，完成一次深海气流体取样。

本实施例的固定刚体8上沿圆周方向均匀开设了八个平行大口径开孔7，每个平行大口径开孔7连接一个流体取样钢瓶13；本实施例的棘轮3为十六齿棘轮。本实用新型通过ROV对动力源1提供油压动力，假设此时流体取样钢瓶13处于关闭状态进行正常作业，首先驱动动力源1往返一次运动，动力源1利用多层连杆作用到十六齿棘轮的齿轮，转动一个齿轮位置；棘轮3的转动带动贯穿刚体轴4的转动，作用到旋转刚体5的转动，此时直角通孔6由与平行大口径开孔 7关断状态到联通状态，使得垂直大口径开孔9通过直角通孔6与一个平行大口径开孔7处于联通状态。此时，外部气流体依次通过垂直大口径开孔9、直角通孔6、平行大口径开孔7、快速连接接头12进入流体取样钢瓶13，进行一次取样；然后，再次驱动动力源1往返一次运动，过程如同以上流程，完成该流体取样钢瓶13由联通状态到关闭状态过程，到此完成一次取样。进行十七次同样驱动流程，完成八个流体取样钢瓶13取样工作。

本实用新型的工作原理为：

动力源1、动力源连杆2、棘轮连杆17、快速连接接头12、流体取样钢瓶13、样品瓶固定件14、取样器固定板16为本实用新型的外围部件，其中动力源1利用ROV提供动力，并利用取样器固定板16 进行取样。十六齿棘轮3、贯穿刚体轴4、旋转刚体5和直角通孔6 是本实用新型的转动模块，平行大口径开孔7、固定刚体8、垂直大口径开孔9、密封圈10以及固定螺栓11是本实用新型的固定模块。

在动力源1往返运动时，通过动力源连杆2、棘轮连杆17使得十六齿棘轮顺时针转动方向，转化为贯穿刚体轴4和旋转刚体5转动，使得直角通孔6与平行大口径开孔7之间在通断之间转换。假设动力源1动作前，直角通孔6与平行大口径开孔7处于关断阶段，当其动力源1往返一次后，直角通孔6与平行大口径开孔7处于联通阶段，这样外部气流体通过垂直大口径开孔9、直角通孔6、平行大口径开孔7、快速连接接头12进入流体取样钢瓶13，完成一次取样。以此类推进行十七次往返后，完成所有流体取样钢瓶样品的获取。

本实用新型结构小巧紧凑，耐腐蚀性能强，转动平稳运行误差小，并可适用于多种深度、温度及洋流环境下的复杂海底环境，可广泛应用于只能提供单油缸动力源，需要进行多自由度运动的深海设备，从而一方面有助于降低液压系统能耗；另一方面，避免因液压系统输入输出控制单元不足而造成设备无法进行多轴向运行的限制。

Claims (7)

1.一种基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构，其特征在于：包括动力源(1)、多层连杆、棘轮(3)、贯穿刚体轴(4)、旋转刚体(5)、固定刚体(8)、流体取样钢瓶(13)、取样器固定板(16)及棘爪(18)，其中动力源(1)、固定刚体(8)及流体取样钢瓶(13)分别安装在取样器固定板(16)上，该动力源(1)的输出端通过所述多层连杆带动棘轮(3)转动，所述棘爪(18)的一端与多层连杆连接，另一端与所述棘轮(3)抵接；所述旋转刚体(5)转动安装在固定刚体(8)内，并通过所述贯穿刚体轴(4)与棘轮(3)连动，该旋转刚体(5)上开设有直角通孔(6)；所述固定刚体(8)的侧壁上沿圆周方向均布有多个平行大口径开孔(7)，每个平行大口径开孔(7)均连通一流体取样钢瓶(13)；所述动力源(1)通过多层连杆带动棘轮(3)转动，进而带动所述旋转刚体(5)转动，所述直角通孔(6)的一端与固定刚体(8)上开设的垂直大口径开孔(9)相连通，另一端在所述旋转刚体(5)的转动过程中，依次与各个所述平行大口径开孔(7)相连通。

2.根据权利要求1所述基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构，其特征在于：所述多层连杆包括动力源连杆(2)、棘轮连杆(17)及连接轴(19)，该动力源连杆(2)的一端与所述动力源(1)的输出端连接，另一端通过所述连接轴(19)与棘轮连杆(17)的一端相连，该棘轮连杆(17)的另一端连接于所述棘轮(3)上，所述棘爪(18)位于动力源连杆(2)与棘轮连杆(17)的中间，一端连接于连接轴(19)上，另一端与所述棘轮(3)抵接。

3.根据权利要求2所述基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构，其特征在于：所述动力源连杆(2)、棘爪(18)及棘轮连杆(17)分别与连接轴(19)转动连接，该棘轮连杆(17)的另一端连接于所述棘轮(3)的一个齿上。

4.根据权利要求1所述基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构，其特征在于：每个所述平行大口径开孔(7)内均密封连接有快速连接接头(12)，每个所述快速连接接头(12)分别通过管路与一个所述流体取样钢瓶(13)上的快速连接接头(12)相连。

5.根据权利要求1所述基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构，其特征在于：所述垂直大口径开孔(9)与各平行大口径开孔(7)之间通过旋转刚体(5)上开设的直角通孔(6)转向相连，该垂直大口径开孔(9)开设在所述固定刚体(8)的底面，所述垂直大口径开孔(9)及各平行大口径开孔(7)均通过密封圈(10)完成气流体密闭性流通。

6.根据权利要求1所述基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构，其特征在于：所述取样器固定板(16)上开设有多个供动力源(1)固定的固定板孔(15)。

7.根据权利要求1所述基于ROV的深海流体保真取样器的多通阀体机构，其特征在于：所述固定刚体(8)的上部连接有固定在取样器固定板(16)上的上盖(20)，所述贯穿刚体轴(4)的一端固定在旋转刚体(5)的中心，另一端分别由所述上盖(20)、取样器固定板(16)穿出，连接于所述棘轮(3)的中心。