CN211292063U - 搭载式箱式取样器 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述搭载式箱式取样器，采取搭载式整体结构以简化与优化与上层主机、驱动机构的安装对接，以提高适应更多种底质环境与取样效率的设计目的。主要包括一上下开口的箱体和设置于箱体侧部并用于封闭其底部开口的一组铲刀机构。铲刀机构包括用于向上连接驱动机构的横梁和垂向的拉杆，拉杆底端通过枢轴连接一组拉板，拉板的端部通过枢轴连接一铲刀；在箱体的侧部连接上机架，上机架包括侧支架和导管，拉杆垂向地穿过导管。中间箱体用于取样后储存样品，铲刀机构的横梁可用于连接安装驱动机构，铲刀的张合通过上方驱动机构(如油缸)拉动连杆来实现，通过拉杆依次连动拉板与铲刀，从而实现了铲刀可多次往复开合箱体底部开口，即实现单一行程、多次取样操作。

Description

搭载式箱式取样器

技术领域

本实用新型是一种应用于深海沉积物取样操作的新型搭载式箱式取样器，属于海洋观测技术领域。

背景技术

目前在海洋观测与研究领域，普遍地采用各类取样装置进行海底沉积物和岩石样品的采集。取样后，根据对样品的物质成分、结构、构造等进行初步观测与试验以辅助研究海底地质分布等情况。

取样装置常见有箱式取样器，即采样管或采样筒呈方形或长方箱式结构。当箱式取样器到达海底时，靠自身重力使采样筒插入海底沉积物中，通过闭合铲刀以转动切取沉积物并存入筒内。

如以下在先申请专利，申请号CN201620102781.X，名称海洋便携式箱式取样器，其取样箱底部设有开口，架体至少包括一支撑杆，支撑杆末端设有闭合铲，所述闭合铲包括连杆机构与铲刀架，所述铲刀架位于所述开口处，且所述连杆机构包括固定端和活动端，活动端与取样箱相连；套筒套设于支撑杆上，且套筒靠近取样箱一端设有一连接部件，连接部件与取样箱连接；曲柄机构与套筒相连，曲柄机构控制所述套筒在支撑杆上的位置。

如上述在先申请所述的现有箱式取样器具有以下缺点与不足：1、虽然整体上实现了便携，但仅能独立工作而无法实现与其他深海观测平台或设备进行搭载、联合作业。2、依靠机械式触发机构完成取样，由于海底环境的不确定性，所以无法实现可控触发，导致取样率并不高；同时取到样品的质量也难受控制，难以取到理想的样品。3、现有箱式取样器，其铲斗仅可一次性开合，即通过自重触底后触发机构以实现驱动铲斗合拢，合拢后无法打开。无法实现单个行程中的多次取样操作，作业效率与准确性有待进一步提高。4、现有箱式取样器，由于密封效果较差，难以实现对液态样品的取样；而且，铲斗合拢过程中，需为铲斗与箱体之间有一定间距，否则易刮到箱体，铲斗与箱体密封性能较低、样品易漏出。5、存在着深海底质环境适应性差、取样环境单一、取样容量小，成功率较低等问题。

有鉴于此，特提出本专利申请。

实用新型内容

本实用新型所述的搭载式箱式取样器，在于解决上述现有技术存在的问题而采取搭载式整体结构以简化与优化与上层主机、驱动机构的安装对接，以提高适应更多种底质环境与取样效率的设计目的。

另一设计目的是，根据深海取样特性，改进铲刀开合操控结构，以实现单一行程的多次取样，提高作业效率与取样容量、适应取样环境的能力。

设计目的还在于，提高取样后的箱体密封性能，能够实现液态样品的取样。

另外，实现在低扰动条件下的保真取样。

为实现上述设计目的，本申请所述搭载式箱式取样器，主要包括一上下开口的箱体和设置于箱体侧部并用于封闭其底部开口的一组铲刀机构。

其中，铲刀机构包括用于向上连接驱动机构的横梁和垂向的拉杆，拉杆底端通过枢轴连接一组拉板，拉板的端部通过枢轴连接一铲刀；

在箱体的侧部连接上机架，上机架包括侧支架和导管，拉杆垂向地穿过导管。

如上述基本设计构思，中间箱体用于取样后储存样品，铲刀机构的横梁可用于连接安装驱动机构，铲刀的张合通过上方驱动机构(如油缸)拉动连杆来实现，通过拉杆依次连动拉板与铲刀，从而实现了铲刀可多次往复开合箱体底部开口，即实现单一行程、多次取样操作。

为提高铲刀取样、样品存入箱体动作的连贯性、闭合箱体的到位率，所述的铲刀机构，在铲刀侧部设置有竖挡条，在铲刀底部铲底的边缘设置有底挡条。也可在铲刀内侧安装有橡胶皮，提高箱体密封效果和能够采集到更多种类的底质样品。

为进一步地提高箱体密封性能，可在箱体的侧部安装有销耳朵，销耳朵设置有垂向的长圆孔；两铲刀的交叉部通过螺栓连接，螺栓插设于长圆孔中。

上述螺栓即是铲刀的中心转轴，其连接于箱体两侧的长圆孔中而具有垂向位移的余量。在驱动机构沿垂向提升横杆以带动铲刀闭合时，铲刀在垂向上有一定的活动量而便于铲底与箱底底部开口之间的密封，即样品封存时也不易于刮到箱体底部。既可保护箱体、又可提高铲刀密封面与箱体的贴合度，防止样品漏出。

为提高箱体自身的取样容量和适应更多种取样环境，所述的箱体，在其顶部开口处安装有一组箱门，在每一箱门上设置有至少一个挂环，对应地在箱体侧部设置有钩环，挂环与钩环之间连接有弹性伸缩绳。通过弹性伸缩绳绳拉紧箱体顶部开口处的两个箱门，在箱体下放过程中，箱门可被水流冲开以减小下放阻力，在向上取回装置时箱门可依靠绳子的回弹力而保持密封状态，防止样品漏出。

所述的箱体，在其侧部设置有多个支撑块，以用于方便拆卸取样器。

进一步地，本申请搭载式箱式取样器还包括，由竖杆和横杆连接组成的外框架，在外框架上安装有一组安装板；侧支架连接于安装板。

另外，在竖杆顶端设置有连接法兰，竖杆的底端为锥状结构。

采取上述搭载式结构，可通过连接法兰直接与上层主机或设备进行对应性安装，也可搭载其他观测与取样设备。基于主机的可移动功能够实现定点取样，且在低扰动条件下实施多次取样，取样成功率较高。

综上所述，本申请搭载式箱式取样器具有以下优点与有益效果：

1、可实现深海环境下的取样工作，适应更多的底质环境，工作性能更稳定，取样效率更高；

2、能够适应深海取样的特殊性，取样环境多样，取样容量大，取样成功率高。

3、实现了搭载式取样，通过油缸控制和预留主机安装位便可实现对接，取样作业效率较高；

4、控制铲斗开合可实现多次取样，直至取到理想的样品为止，提高了工作效率。

5、可实现低扰动取样。取样过程为设备触底后，由自身重量下压将箱体缓慢插入海底沉积物中，待设备坐底稳定后，驱动油缸合拢铲刀，实现低扰动取样，实现保真取样。

附图说明

图1是所述搭载式箱式取样器的结构示意图；

图2是单个铲刀的示意图；

图3是两个铲刀的连接示意图；

图4是图1的正向示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1，如图1至图4所示，所述搭载式箱式取样器主要包括有外框架1、铲刀机构2、上机架3和箱体4。

所述的外框架1，是由4根竖杆11和4根横杆12相互焊接加工而成，在其中2根横杆12的中心处分别安装有用于安装箱体4的安装板13；在竖杆11的顶端焊接有连接法兰10，连接法兰10通过螺丝可与上层主机或设备实施安装对接；竖杆11的底端为锥状结构，以减少取样器下降阻力，当取样装置整体灌入软底质环境后可更加稳固地定位。

所述的铲刀机构2，包括用于向上连接驱动机构的横梁20和垂向的拉杆21；在铲刀机构2顶部的横梁20中心处预留有圆孔，以便于实现上层设备的油缸与取样器对接；横梁20两侧的两根垂向拉杆21从导管30中穿过，拉杆21底部与拉板22通过螺栓加垫片和插销的方式进行连接，拉板22与铲刀23通过螺栓加垫片和插销的方式进行连接，在铲刀23侧部设置有竖挡条230，在铲刀23底部铲底24的边缘设置有底挡条240。

所述的上机架3，包括侧支架31和导管30，拉杆21垂向地穿过导管30。

在箱体4的侧部安装有销耳朵42，销耳朵42设置有垂向的长圆孔45，两铲刀23的交叉部通过螺栓25连接，螺栓25插设于长圆孔45中。

铲刀机构2的工作原理是：拉板22和铲刀23组成一个平行四边形，提升横梁20使得拉杆21带动拉板22上移，两侧的两个拉板22的夹角变小。由于平行四边形的几何特性，两个铲刀23的夹角变小，直至两个铲刀23完全闭合，由于铲刀23边沿焊接有竖挡条230起到限位作用，两个铲刀23不再发生相对运动。完全闭合时，铲底24边缘的底挡条240完全啮合，达到密封效果；销耳朵42中间设置的长圆孔45，在两个铲刀23完全闭合后，可促使螺栓25继续提升以实现横梁20带动整个铲刀机构2相对于箱体4继续上移一段高度，此时铲底24与箱体4底部开口原有的一定间隙在这一提升过程中，被铲底24内表面的橡胶皮与箱体4底部边缘接触而完全地进行封闭。若逐渐增加相对作用力，导致橡胶皮产生形变，则可达到最佳的密封效果。

在箱体4顶部开口处通过合页安装有一组箱门43，在每一箱门43上设置有一个拉手431和两个挂环432；对应地，在箱体4侧部设置有相同数量的钩环44，挂环432与钩环44之间连接有弹性伸缩绳；弹性伸缩绳拉紧后可以使两个箱门43闭合并且具有一定的预紧力。设备入水下降过程中，受到水流冲击，两个箱门43将张开并导流；设备回收过程中，箱门43紧闭而实施密封，保证样品不流失。在箱体4两侧分别设置有两个支撑块41，支撑块41为完成取箱工作提供支撑点。

如上所述，结合附图和描述给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案，均仍属于本实用新型技术方案的权利范围。

Claims (7)

1.一种搭载式箱式取样器，包括一上下开口的箱体(4)和设置于箱体(4)侧部并用于封闭其底部开口的一组铲刀机构(2)，其特征在于：

铲刀机构(2)包括用于向上连接驱动机构的横梁(20)和垂向的拉杆(21)，拉杆(21)底端通过枢轴连接一组拉板(22)，拉板(22)的端部通过枢轴连接一铲刀(23)；

在箱体(4)的侧部连接上机架(3)，上机架(3)包括侧支架(31)和导管(30)，拉杆(21)垂向地穿过导管(30)。

2.根据权利要求1所述的搭载式箱式取样器，其特征在于：所述的铲刀机构(2)，在铲刀(23)侧部设置有竖挡条(230)，在铲刀(23)底部铲底(24)的边缘设置有底挡条(240)。

3.根据权利要求1或2所述的搭载式箱式取样器，其特征在于：在箱体(4)的侧部安装有销耳朵(42)，销耳朵(42)设置有垂向的长圆孔(45)；

两铲刀(23)的交叉部通过螺栓(25)连接，螺栓(25)插设于长圆孔(45)中。

4.根据权利要求1所述的搭载式箱式取样器，其特征在于：所述的箱体(4)，在其顶部开口处安装有一组箱门(43)，在每一箱门(43)上设置有至少一个挂环(432)，对应地在箱体(4)侧部设置有钩环(44)，挂环(432)与钩环(44)之间连接有弹性伸缩绳。

5.根据权利要求4所述的搭载式箱式取样器，其特征在于：所述的箱体(4)，在其侧部设置有多个支撑块(41)。

6.根据权利要求1所述的搭载式箱式取样器，其特征在于：还包括由竖杆(11)和横杆(12)连接组成的外框架(1)，在外框架(1)上安装有一组安装板(13)；

侧支架(31)连接于安装板(13)。

7.根据权利要求6所述的搭载式箱式取样器，其特征在于：所述的外框架(1)，其竖杆(11)顶端设置有连接法兰(10)，竖杆(11)的底端为锥状结构。

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