一种保压取样装置的制作方法

本发明涉及海洋探测，尤其是一种保压取样装置。

背景技术：

1、海洋是人类巨大的资源宝库，蕴藏着丰富的矿产、生物、油气以及其他多种资源。无论是可燃冰成藏开采研究、生命演化研究还是海底环境变化的研究，均需要对原位环境下的沉积物、水体、微生物、宏观生物等进行取样后带回陆地研究，故需要相应的保压取样装置来保证取样后样本的环境压力不变，避免压力变化所带来的影响。

2、现有技术中，深海取样均是通过各类潜水器到达原位环境，通过机械手等作业设备来完成整个取样过程。但目前各类保压取样器存在取样对象单一、结构复杂、不便于机械手操作等问题，部分保压式取样设备还需要蓄能器或是额外动力源来实现取样或保压功能，整个设备组成复杂，结构庞大，不适用于搭载至各类潜水器的机械臂上进行作业。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种保压取样装置，从而简化取样装置的结构，使取样装置适用于多种取样对象，且方便机械手取样操作。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种保压取样装置，包括取样筒体，所述取样筒体的两端分别通过第一端盖和第二端盖密封，所述取样筒体侧壁上设置有取样口，还包括取样筒盖，所述取样筒盖的边沿与所述取样口处的取样筒体内壁铰接，所述取样筒盖与所述取样口密封配合；

4、还包括连杆结构，所述连杆结构的一端与所述取样筒盖的内表面铰接，所述连杆结构的另一端与所述取样口相对的取样筒体内壁铰接；

5、所述取样筒体外壁固定安装有固定手柄，所述取样筒体的外壁设置有伸缩杆，所述伸缩杆的一端为伸入所述取样筒体内部的连接部，所述伸缩杆的另一端为位于所述取样筒体外部的伸缩手柄，所述伸缩杆的中部通过第一密封圈与所述取样筒体滑动并密封配合，所述连接部通过第一连接结构与所述连杆结构中部连接，所述伸缩杆朝向所述取样筒体外侧移动，使所述第一连接结构带动所述连杆结构伸直并将所述取样筒盖与所述取样口密封配合；

6、所述第一端盖上设置有解锁轴，所述解锁轴中部通过第二密封圈与所述第一端盖滑动并密封配合，所述解锁轴位于所述取样筒体内部的一端通过第二连接结构与连杆结构中部连接，所述解锁轴朝向所述第一端盖外侧移动，使所述第二连接结构带动所述连杆结构弯曲并将所述取样筒盖打开。

7、其进一步技术方案在于：

8、所述取样口内侧设置有与所述取样口轴线同心的截顶锥面，所述取样筒盖的结构为：包括板状本体，所述板状本体的一侧平面设置有第三密封圈，所述第三密封圈与所述取样口的端面密封配合，所述第三密封圈内侧的所述板状本体上设置有圆台结构，所述圆台结构的外周面与所述截顶锥面配合，所述圆台结构上设置有第四密封圈，所述第四密封圈用于所述截顶锥面与所述圆台结构的密封。

9、所述连杆结构的结构为包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述取样筒盖的内表面铰接，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述取样筒体的内壁铰接，在所述取样筒体的内壁上设置有与所述第二连杆侧面配合的挡板，所述挡板位于与所述连杆结构弯曲方向相反的一侧。

10、所述取样筒体的内壁上可拆卸固定安装有辅助塞，所述辅助塞的一端为平面并伸入所述取样筒体内部，所述平面安装所述挡板，所述平面与所述第二连杆端部铰接，所述辅助塞与所述取样筒体之间为径向密封。

11、所述第一连杆与所述第二连杆通过铰接轴铰接，所述第一连接结构和第二连接结构均与所述铰接轴连接。

12、所述第一连接结构的结构为：包括设置于所述连接部上的齿条结构，以及转动安装与所述取样筒体上的转轴，所述转轴上传动安装有锁紧齿轮，所述锁紧齿轮与所述转轴同轴设置，所述锁紧齿轮与所述齿条结构啮合，还包括锁紧绳，所述锁紧绳的一端与所述转轴固定连接，所述锁紧绳的另一端与所述连杆结构固定连接，所述伸缩杆相对于取样筒体移动时，齿条结构驱动锁紧齿轮转动，进而改变锁紧绳在转轴上的缠绕状态。

13、所述取样筒体的侧壁相对设置有两个轴孔，所述转轴的端部伸入轴孔内部，所述转轴的端部外周设置有套筒，所述套筒与所述轴孔内壁面配合，所述套筒由高分子减摩材料制成，所述取样筒体的外壁可拆卸安装有第三端盖，所述第三端盖的内端面伸入轴孔内部并与所述转轴端部配合，用于限制所述转轴的轴向位置。

14、所述第二连接结构为柔性绳索。

15、还包括管状结构的轴套，所述轴套穿过所述第一端盖设置，所述轴套一端位于所述第一端盖外侧并安装所述第二密封圈，所述轴套的另一端位于所述第一端盖内侧并在内壁面设置有导向槽，所述解锁轴的截面为圆形，所述解锁轴与所述轴套的内壁面配合，所述解锁轴的一端外周设置有与所述导向槽配合的凸块，所述解锁轴的另一端设置有与所述轴套端部配合的限位板。

16、所述第二端盖中心的转移孔上安装有密封塞，所述第一端盖上安装有拔塞轴，所述拔塞轴与所述第一端盖滑动并密封配合，拔塞轴伸入所述取样筒体内的一端通过拔塞绳与所述密封塞连接；

17、所述密封塞为圆形块状结构，所述密封塞的一端面与所述拔塞绳固定连接，所述密封塞的另一端面偏心设置有凹槽，所述凹槽内设置有浮力材料。

18、本发明的有益效果如下：

19、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在取样筒体上设置取样口，便于操作设备将所取样本放入取样装置中，使取样装置适用于多种取样对象；通过拉动安装在第一端盖上的解锁轴使连杆结构弯曲后打开取样筒盖，拉动伸缩杆使连杆结构伸直关闭取样筒盖进行保压，无需额外动力，简化取样装置的结构，大大降低了操作难度，且方便机械手取样操作。

20、同时，本发明还存在如下优势：

21、(1)取样装置的易用性好，操作简单，对于搭载设备的能力和操作员的水平要求低，能够有效提高取样保压和提取样本全流程的成功率，能够适配于各类潜水器的机械手等作业设备，无需额外的改造。

22、(2)在取样筒盖和取样口的关键密封位置采用锥面密封和端面密封两道密封，分别应对初始小压差状态密封和大压差状态下的密封，保障了密封的有效性，保压密封方案可靠性高，避免了球阀等机械密封方式，能够适用于深海取样的浊度环境中，使用寿命长。

23、(3)通过设置两节连杆结构形成连杆结构，使连杆结构能够实现弯曲和伸直功能的前提下尽可能减少连接位置的数量，提高连杆结构的稳定性，使连杆结构支撑取样筒盖的效果更稳定，设置挡板使连杆结构伸直后在受到第一连接结构的拉力时限制第二连杆向第一连接结构摆动，通过限制连杆结构整体形状改变，保证连杆结构处于伸直状态支撑取样筒盖。

24、(4)通过在密封塞上设置凹槽并填充浮力材料，从而改变了密封塞的浮心位置，使密封塞被拉出后由于重力作用，转动倾斜，避让样本使其流通。

技术特征：

1.一种保压取样装置，其特征在于：包括取样筒体(1)，所述取样筒体(1)的两端分别通过第一端盖(3)和第二端盖(2)密封，所述取样筒体(1)侧壁上设置有取样口(12)，还包括取样筒盖(4)，所述取样筒盖(4)的边沿与所述取样口(12)处的取样筒体(1)内壁铰接，所述取样筒盖(4)与所述取样口(12)密封配合；

2.如权利要求1所述的一种保压取样装置，其特征在于：所述取样口(12)内侧设置有与所述取样口(12)轴线同心的截顶锥面(121)，所述取样筒盖(4)的结构为：包括板状本体(41)，所述板状本体(41)的一侧平面设置有第三密封圈(411)，所述第三密封圈(411)与所述取样口(12)的端面密封配合，所述第三密封圈(411)内侧的所述板状本体(41)上设置有圆台结构(42)，所述圆台结构(42)的外周面与所述截顶锥面(121)配合，所述圆台结构(42)上设置有第四密封圈(421)，所述第四密封圈(421)用于所述截顶锥面(121)与所述圆台结构(42)的密封。

3.如权利要求1所述的一种保压取样装置，其特征在于：所述连杆结构(5)的结构为包括第一连杆(51)和第二连杆(52)，所述第一连杆(51)的一端与所述取样筒盖(4)的内表面铰接，所述第一连杆(51)的另一端与所述第二连杆(52)的一端铰接，所述第二连杆(52)的另一端与所述取样筒体(1)的内壁铰接，在所述取样筒体(1)的内壁上设置有与所述第二连杆(52)侧面配合的挡板(131)，所述挡板(131)位于与所述连杆结构(5)弯曲方向相反的一侧。

4.如权利要求3所述的一种保压取样装置，其特征在于：所述取样筒体(1)的内壁上可拆卸固定安装有辅助塞(13)，所述辅助塞(13)的一端为平面并伸入所述取样筒体(1)内部，所述平面安装所述挡板(131)，所述平面与所述第二连杆(52)端部铰接，所述辅助塞(13)与所述取样筒体(1)之间为径向密封。

5.如权利要求3所述的一种保压取样装置，其特征在于：所述第一连杆(51)与所述第二连杆(52)通过铰接轴铰接，所述第一连接结构(6)和第二连接结构(92)均与所述铰接轴连接。

6.如权利要求1所述的一种保压取样装置，其特征在于：所述第一连接结构(6)的结构为：包括设置于所述连接部上的齿条结构(63)，以及转动安装与所述取样筒体(1)上的转轴(62)，所述转轴(62)上传动安装有锁紧齿轮(61)，所述锁紧齿轮(61)与所述转轴(62)同轴设置，所述锁紧齿轮(61)与所述齿条结构(63)啮合，还包括锁紧绳(64)，所述锁紧绳(64)的一端与所述转轴(62)固定连接，所述锁紧绳(64)的另一端与所述连杆结构(5)固定连接，所述伸缩杆(14)相对于取样筒体(1)移动时，齿条结构(63)驱动锁紧齿轮(61)转动，进而改变锁紧绳(64)在转轴(62)上的缠绕状态。

7.如权利要求6所述的一种保压取样装置，其特征在于：所述取样筒体(1)的侧壁相对设置有两个轴孔，所述转轴(62)的端部伸入轴孔内部，所述转轴(62)的端部外周设置有套筒(622)，所述套筒(622)与所述轴孔内壁面配合，所述套筒(622)由高分子减摩材料制成，所述取样筒体(1)的外壁可拆卸安装有第三端盖(621)，所述第三端盖(621)的内端面伸入轴孔内部并与所述转轴(62)端部配合，用于限制所述转轴(62)的轴向位置。

8.如权利要求1所述的一种保压取样装置，其特征在于：所述第二连接结构(92)为柔性绳索。

9.如权利要求1所述的一种保压取样装置，其特征在于：还包括管状结构的轴套(31)，所述轴套(31)穿过所述第一端盖(3)设置，所述轴套(31)一端位于所述第一端盖(3)外侧并安装所述第二密封圈(311)，所述轴套(31)的另一端位于所述第一端盖(3)内侧并在内壁面设置有导向槽(312)，所述解锁轴(9)的截面为圆形，所述解锁轴(9)与所述轴套(31)的内壁面配合，所述解锁轴(9)的一端外周设置有与所述导向槽(312)配合的凸块(91)，所述解锁轴(9)的另一端设置有与所述轴套(31)端部配合的限位板(93)。

10.如权利要求1所述的一种保压取样装置，其特征在于：所述第二端盖(2)中心的转移孔(201)上安装有密封塞(21)，所述第一端盖(3)上安装有拔塞轴(7)，所述拔塞轴(7)与所述第一端盖(3)滑动并密封配合，拔塞轴(7)伸入所述取样筒体(1)内的一端通过拔塞绳(71)与所述密封塞(21)连接；

技术总结
一种保压取样装置，其侧壁取样口配装取样筒盖，取样筒盖与取样筒体内壁铰接；还包括连杆结构，连杆结构一端与取样筒盖内表面铰接，连杆结构另一端与取样口相对的取样筒体内壁铰接；取样筒体外壁设置有伸缩杆，伸缩杆一端为位于取样筒体外部的伸缩手柄，伸缩杆一端为伸入取样筒体内部的连接部并通过第一连接结构与连杆结构中部连接，伸缩杆向取样筒体外侧移动，使第一连接结构带动连杆结构伸直并将取样筒盖与取样口密封配合；第一端盖上解锁轴位于取样筒体内部的一端通过第二连接结构与连杆结构中部连接，拉动解锁轴使第二连接结构带动连杆结构弯曲并将取样筒盖打开，简化取样装置结构，使取样装置适用于多种取样对象，且方便机械手取样操作。

技术研发人员：许锋炜,宫鹏,张浩,葛沈瑜,吴世海,张震,从曙光,刘水清,张东京
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15