一种低采样阀驱动功率的深海水体采样液压系统的制作方法

文档序号:8540810阅读:245来源:国知局
一种低采样阀驱动功率的深海水体采样液压系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种深海水体采样装置,特别是可降低采样阀驱动功率的深海水体气密保压采样液压系统。
【背景技术】
[0002]深海是地球上最后一块未被人类开发的领域,其富含油气资源、矿产资源和生物资源。深海探测是当今国际研宄的热点和前沿。其中,深海水体气密保压采样器是深海探测的重要技术装备。深海水体气密保压采样器通常利用一套液压系统完成水体的采集、密封和保压。其中,采样阀是该系统中的关键元件。由于深海巨大的静压力,采样阀的阀芯在开启过程中受到较大的液动力作用,因而需要利用液压机械手等装置操控采样阀,以完成采样控制。

【发明内容】

[0003]本发明针对现有技术的不足,提供了一种低采样阀驱动功率的深海水体采样液压系统。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明包括采样筒、活塞、弹簧、蓄能器、采样阀和背压阀。活塞安装在采样筒内腔中,将采样筒内腔分为前、后两个腔;采样筒的前腔内安装有弹簧,弹簧的一端顶在活塞端面上,弹簧的另一端顶在采样筒的前部端面上;采样筒的前腔与采样阀的出口相通,采样阀的进口与外界海水相通;采样筒的后腔与背压阀的进口相通,背压阀的出口与外界海水相通;蓄能器同时与采样筒的后腔、背压阀的进口相通。
[0005]本发明具有的有益效果是:
(I)采样之前,通过调节弹簧的弹簧力和活塞的面积,可以使采样阀进口和出口的压差保持在一个较小的数值,从而降低采样阀阀芯上的液动力,进而降低采样阀驱动机构的功率,便于轻便紧凑的驱动机构研制。
[0006](2 )降低采样阀进口和出口的压差,可以缩短采样阀全开口时间、减小采样阀阀口开启时的节流作用,有利于提高采样水层精度和减少阀口节流对水体特征的破坏。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的液压系统原理图。
[0008]图2是采样装置未放入水中时的工作原理图。
[0009]图3是采样装置下潜至水静压大于蓄能器充气压力后的工作原理图。
[0010]图4是采样装置下潜至采样深度、开始采样时的工作原理图。
[0011]图5是采样装置在采样结束后的工作原理图。
[0012]图中:1、采样阀,2、采样筒,3、蓄能器,4、背压阀,5、弹簧,6、活塞。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0014]如图1所示,本发明由采样阀1、采样筒2、蓄能器3、背压阀4、弹簧5和活塞6构成。活塞6安装在采样筒2的内腔中,将采样筒2的内腔分为前、后两个腔;采样筒2的前腔内安装有弹簧5,弹簧5的一端顶在活塞6的端面上,弹簧5的另一端顶在采样筒I内腔的端面上;采样筒2的前腔与采样阀I的出口相通,采样阀I的进口与外界海水相通;采样筒2的后腔与背压阀4的进口相通,背压阀4的出口与外界海水相通;蓄能器3同时与采样筒2的后腔、背压阀4的进口相通。
[0015]如图2所示,在采样装置还未入水时,采样阀I和背压阀4都工作在下位。将蓄能器3内的空气加压至米样压力的三分之一,并在米样筒2的后腔内充满水。此时,活塞6被压到采样筒2内腔的最左侧,弹簧5被压缩到最小值。采样筒2前腔和后腔的压力差等于弹簧5的弹簧力比上活塞6的面积。
[0016]如图3所示,在采样装置下潜至水静压等于蓄能器3内的空气压力时,采样阀I工作在下位,背压阀4工作在上位。随着水深增加,蓄能器3内的空气、采样筒2前腔和后腔内的水同时被压缩。此时,蓄能器3内的空气压力和采样筒2后腔内的水压力都等于水静压,采样筒2前腔和后腔的压力差等于弹簧5的弹簧力比上活塞6的面积。
[0017]如图4所示,在采样装置下潜至采样深度时,采样阀I和背压阀4工作在上位。此时,采样阀I的进、出口压差等于弹簧5的弹簧力比上活塞6的面积。水体在采样阀I的进、出口压差的作用下进入采样筒2的前腔,并推动活塞6向右移动,弹簧5的压缩量减小,采样筒2后腔内的水被排出。
[0018]如图5所示,当采样筒2前腔内的水压力等于水静压时,采样阀I和背压阀4都工作在下位。此时,采样结束,由蓄能器3保持水体压力不变。
【主权项】
1.一种低采样阀驱动功率的深海水体采样液压系统,包括采样阀(1)、采样筒(2)、蓄能器(3)、背压阀(4)、弹簧(5)和活塞(6),其特征在于: 所述的活塞(6)安装在采样筒(2)的内腔中,将采样筒(2)的内腔分为前、后两个腔;所述的采样筒(2)的前腔内安装有弹簧(5),弹簧(5)的一端顶在活塞6的端面上,弹簧5的另一端顶在采样筒(I)内腔的端面上; 所述的采样筒(2)的前腔与采样阀(I)的出口相通,采样阀(I)的进口与外界海水相通; 所述的采样筒(2)的后腔与背压阀(4)的进口相通,背压阀(4)的出口与外界海水相通; 所述的蓄能器⑶同时与采样筒⑵的后腔、背压阀⑷的进口相通。
【专利摘要】本发明公开了一种低采样阀驱动功率的深海水体采样液压系统。本发明主要由采样筒、活塞、弹簧、蓄能器、采样阀和背压阀组成。通过调节弹簧力和活塞面积,可以使采样阀工作时的进出口压差保持在一个较小的数值,从而降低采样阀阀芯上的液动力、缩短采样阀全开口时间、减小采样阀阀口开启时的节流作用,有利于降低采样阀驱动机构的功率和重量、提高采样水层精度和减少阀口节流对水体特征的破坏。
【IPC分类】G01N1-08, F15B13-02
【公开号】CN104863916
【申请号】CN201510248622
【发明人】宋伟, 朱世强, 陈振纬, 冀大雄
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月17日
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