专利名称：海水等静压驱动次表层海底沉积物保真采样器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的装置，具体 地说是一种利用深海压力作为驱动力的海底沉积物提取工具。
背景技术：
现有的海底沉积物取样器分为保真采样器和不保真采样器两种。不保真采样器最为典型 的是重力管采样器，这种采样器不能实现保真采样，采样过程中不可避免气相溶液组分的散 失、变价离子氧化态改变以及有机组分分解；公开号为CN2814314，名称为"新型次表层海 底沉积物保真采样器"的实用新型专利公开了一种能够在原位采集次表层海底沉积物的保真 采样器，克服了目前的保真采样器只能用关于表层沉积物保真采样，无法实现次表面沉积物 保真取样的缺陷。本技术方案中的动力设备为固定在装置上的蓄能罐，蓄能罐中一般盛装有 高压油，蓄能罐与采样器中的液压部件连接，通过油路开关使高压油驱动液压缸动作，采用 蓄能罐存在的缺陷是在使用过程中需要随时观察高压油的压力情况，当蓄能罐中的压力较 小时，必须及时向蓄能罐中补充高压油，耗能大，并增加了采样工作量。 发明内容
本实用新型的目的克服了次表层海底沉积物保真采样器中动力提供较复杂，耗能大的缺 陷，提出了一种利用海水的压力作为驱动力的次表层海底沉积物保真采样器，因此该装置无 需采用附加的能量储存设备，耗能小，达到了节能的目的。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的 一种海水等静压次表层海底沉积物保证采样 器，包括释放装置和采样装置，其中采样装置包括连接管和提管，连接管和提管通过法兰联 接，提管上部通过尾部提块与释放装置联接，连接管的下端口设置刀头，连接管的中部设置 密封取样装置，密封取样装置包括密封舱，连接管分为上、下连接管，且上、下连接管分别 与密封舱贯通，在密封舱内设置与上、下连接管对应的样品管，密封舱的一侧设置平移样品 管的驱动装置即平移液压缸，另一侧设置密封样品管的驱动装置即密封液压缸，其中，所述 的提管上设置海水等静压装置，该装置通过高速开关阀分别与平移液压缸和密封液压缸连通， 所述的平移液压缸和密封液压缸分别通过高速单向阀与耐压装置连通。
所述的海水等静压装置为海水压力流量控制阀块，使用时海水不断进入该阀块中，或者 是油囊，海水压力流量控制阀块或者油囊的个数可以为一个或者多个，为了简化采样器的结 构和减少重量， 一般在采样器上安装1一2个海水压力流量控制阀块或油囊。平移液压缸的上
3方或者下方设置高速开关阀，高速开关阔的一端与液压缸的右侧腔体连通，另一端与等静压 装置连通，对应的液压缸的下方或上方设置高速单向阀，高速单向阀的输入端与液压缸的左 侧腔体连通，输出端与耐压装置连通；或者使高速开关阀的一端与液压缸的左侧腔体连通， 此时高速单向阀的输入端与液压缸的右侧腔体连通。高速开关阀和高速单向阀的位置并不限 于上述所述情况，可以根据具体的工作情况设置。
密封液压缸的左边或者右边设置高速开关阀，高速开关阀的一端与液压缸的上侧腔体连 通，另一端与等静压装置连通，对应的液压缸的右边或者左边设置高速单向阀，高速单向阀 的输入端与液压缸的下侧腔体连通，输出端与耐压装置连通；或者使高速开关阀的一端与液 压缸的下侧腔体连通，此时高速单向阀的输入端与液压缸的上侧腔体连通。高速开关阀和高 速单向阀的位置并不限于上述所述情况，可以根据具体的工作情况设置。
耐压容器的容积根据具体的工作需要来确定，采样器释放前耐压容器内处于常压状态。 本实用新型的有益效果是该采样器利用深海环境与耐压容器之间的压差，并通过对高 速开关阀和高速单向阔的控制，为液压缸作直线运动提供了驱动力，使样品管的平移及密封 过程都在原位完成，既实现了原位保真采样，又无需如蓄能罐等的能量储存设备，耗能小， 达到了节能的目的。
附图1为本实施例1中本实用新型的整体结构示意附图2为设置在平移液压缸上的驱动装置的第一种结构示意附图3为设置在平移液压缸上的驱动装置的第二种结构示意附图4为设置在密封液压缸上的驱动装置的第一种结构示意附图5为设置在密封液压缸上的驱动装置的第二种结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实用新型的整体结构如图1所示，它包括密封舱3，密封舱3内设置可以沿滑道平移 的样品管7和辅助管5，样品管和辅助管用具有弹性的钢条连接在一起，其中，样品管为半 连，钢条与平移液压缸4的活塞杆端部相连，密封液压缸8安装在密封舱的上下舱板上，当 采有样品的管被液压缸4推至密封位置后，上下密封液压缸8动作，将橡胶塞及弹簧夹压下， 形成密封；密封舱下端与下连接管2相连，下连接管下端装有刀头；密封舱上部与上连接管 9相连，上连接管通过法兰10与提管12相连，并将铅配重块11固定在法兰10上。在密封 舱3内壁上设置实现样品管和辅助管平移的轨道，在密封舱的外部设置保护罩，保护罩设置为箭头形状。
提管12上固定有驱动装置，该装置包括如图2所示的耐压容器121，高速单向阀122， 高速开关阀124，和等静压装置即海水压力流量控制阀块123，该阀块与海水连通，该图中的 液压缸为平移液压缸4。其中海水压力流量控制阀块123通过钢带固定在提管12上，其通过 高速开关阀124与液压缸4的右侧腔体连通；液压缸4的左侧腔体通过高速单向阀122与设 置在液压缸4下部的耐压容器121连通。高速开关阀124设置在液压缸4的上部，其一端与 海水压力流量控制阀块123连通，另一端与液压缸4的右侧腔体连通。高速单向阀122设置 在液压缸4的下部，其输入端与液压缸4的左侧腔体连通，输出端与耐压容器121连通。耐 压容器121的容积可以根据具体的工作要求进行设计，采样器释放时耐压容器121内部的压 强为常压。与密封液压缸8连接的驱动装置如图4所示，其中海水压力流量控制阀块123设 在液压缸8的右侧，通过高速开关阀124'与液压缸8的上侧腔体连通；耐压装置121设在 液压缸8的左侧，通过高速单向阀122'与液压缸8的下侧腔体连通。
实际使用时，先利用船等运载工具将本采样器运输到指定海域，然后，利用起吊装置将 其投放到海里，释放前，采样器挂在释放装置上，与释放装置一起缓慢下放，释放时采样器 从释放装置17脱落，由于刀头为尖的，保护罩为箭头形，设备快速插入海底沉积物层，所以 沉积物从刀头1进入下连接管2、样品管7和上连接管9内，然后利用船载绞车上拉钢丝绳 16;上拉过程中，图2中的高速开关阀124和高速单向阀122打开，高压海水进入海水压力 流量控制阀块123中后，经高速开关阀124流入平移液压缸4的右侧，由于液压缸4的左侧 腔体为空气且与耐压装置121连通，即处于常压状态，所以液压缸4中的活塞杆在高压海水 的推动作用下向左动作，将样品管7推至密封位置，此时辅助管占据样品管原来位置；继续 上拉，图4中的高压开关阀124'和高压单向阀122'打开，密封液压缸8的活塞杆在高压海 水的推动下向下动作，将橡胶塞压下实现密封保真，随后关闭高速开关阀124'和高速单向 阀122';继续上拉，主钢丝绳将采样器整体拉出，在继续上拉过程中，由于辅助管5的存 在，海水就会将管内其余沉积物冲刷掉，实现采样器的自清理；最后，将整个采样器吊到船 上，将高速开关阀124'和高速单向阀122'打开，活塞杆复原，打开侧面舱门取出样品管， 将空样品管推入，关闭舱门，高速开关阀124和高速单向阀122始终处于打开状态，将平移 液压缸复原，即可进行下一次采样。
本实用新型中，海水压力流量控制阀块、高速开关阀、高速单向阀及耐压容器的位置并 不受本实用新型的限制，其位置和与液压缸的连接方式根据具体的工作情况和液压缸的安装 位置有关。如图3所示，高速开关阀124与平移液压缸4的左侧腔体连通，高速单向阀122的输入端与平移液压缸4的右侧腔体连通。如图5所示，高速丌关阔124'与密封液压缸8 的下侧腔体连通，高速单向阀122'的输入端与液压缸8的上侧腔体连通。高速开关阀、高 速单向阀相对于液压缸的位置并不局限于如图所示的几种方式，只要能达到与本实用新型相 同的技术效果，都在本实用新型的保护范围内。
上述采样器的零部件均采用耐腐蚀材料制成。高速单向阀122和122'、高速开关阀124 和124'的打开与关闭通过计算机发出的电信号进行控制。 实施例2
本实施例中，等静压装置中为固定在提管上的油囊，油囊的个数为]一2个，随着海水深 度的不断增加，海水施加给油囊中油的压力越大，使油囊中的油成为高压油，打开高压开关 阀和高压单向阀，高压油推动平移液压缸和密封液压缸中的活塞杆动作，从而实现样品管的 原位平移和密封。
其他同实施例1。
权利要求1、一种海水等静压驱动次表层海底沉积物保真采样器，包括释放装置和采样装置，其中采样装置包括连接管和提管，连接管和提管通过法兰联接，提管上部通过尾部提块与释放装置联接，连接管的下端口设置刀头，连接管的中部设置密封取样装置，密封取样装置包括密封舱，连接管分为上、下连接管，且上、下连接管分别与密封舱贯通，在密封舱内设置与上、下连接管对应的样品管，密封舱的一侧设置平移样品管的驱动装置即平移液压缸，另一侧设置密封样品管的驱动装置即密封液压缸，其特征在于所述的提管上设置海水等静压装置，该装置通过高速开关阀分别与平移液压缸和密封液压缸连通，所述的平移液压缸和密封液压缸分别通过高速单向阀与耐压装置连通。
2、 根据权利要求l所述的海水等静压驱动次表面海底沉积物保真采样器，其特征在于 所述的海水等静压装置为海水压力流量控制阀块。
3、 根据权利要求1所述的海水等静压驱动次表面海底沉积物保真采样器，其特征在于 所述的海水等静压装置为油囊，油囊的个数为1一2个。
4、 根据权利要求1至3任一项所述的海水等静压驱动次表面海底沉积物保真采样器，其 特征在于平移液压缸的一侧设置高速开关阀，高速开关阀的一端与液压缸的右侧腔体连通，另一端与等静压装置连通；对应的液压缸的另一侧设置高速单向阀，高速单向阀的输入端与液压缸的左侧腔体连通，输出端与耐压装置连通。
5、 根据权利要求1至3任一项所述的海水等静压驱动次表面海底沉积物保真采样器，其特征在于平移液压缸的一侧设置高速开关阀，高速开关阀的一端与液压缸的左侧腔体连通，另一端与等静压装置连通；对应的液压缸的另一侧设置高速单向阀，高速单向阀的输入端与液压缸的右侧腔体连通，输出端与耐压装置连通。
6、 根据权利要求1至3任一项所述的海水等静压驱动次表面海底沉积物保真采样器，其特征在于密封液压缸的一侧设置高速开关阀，高速开关阀的一端与液压缸的上侧腔体连通，另一端与等静压装置连通；对应的液压缸的另一侧设置高速单向阀，高速单向阀的输入端与液压缸的下侧腔体连通，输出端与耐压装置连通。
7、 根据权利要求1至3任一项所述的海水等静压驱动次表面海底沉积物保真采样器，其特征在于密封液压缸的一侧设置高速开关阀，高速开关阀的一端与液压缸的下侧腔体连通，另一端与等静压装置连通；对应的液压缸的另一侧设置高速单向阀，高速单向阀的输入端与液压缸的上侧腔体连通，输出端与耐压装置连通。
专利摘要本实用新型涉及一种借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的装置，具体地说是一种利用深海压力作为驱动力的海底沉积物提取工具。其克服了次表层海底沉积物保真采样器中动力提供较复杂，耗能大的缺陷，提出了一种利用海水的压力作为驱动力的次表层海底沉积物保真采样器。本实用新型包括释放装置和采样装置，其中采样装置包括连接管和提管，连接管和提管通过法兰联接，提管上部通过尾部提块与释放装置联接，连接管的下端口设置刀头，连接管的中部设置密封取样装置，密封取样装置包括密封舱，连接管分为上、下连接管，且上、下连接管分别与密封舱贯通，在密封舱内设置与上、下连接管对应的样品管，密封舱的一侧设置平移样品管的驱动装置即平移液压缸，另一侧设置密封样品管的驱动装置即密封液压缸，其中，所述的提管上设置海水等静压装置，该装置通过高速开关阀分别与平移液压缸和密封液压缸连通，所述的平移液压缸和密封液压缸分别通过高速单向阀与耐压装置连通。该装置无需采用附加的能量储存设备，耗能小，既实现了原位保真采样，又达到了节能的目的。
文档编号G01N1/12GK201302527SQ200820173878
公开日2009年9月2日 申请日期2008年10月23日 优先权日2008年10月23日
发明者刘贵杰 申请人:中国海洋大学