鏢式保溫保壓深水海床取樣系統及其取樣器的製作方法
2023-10-07 17:32:29 1
專利名稱：鏢式保溫保壓深水海床取樣系統及其取樣器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水下沉積物取樣系統，特別是涉及一種鏢式保溫保壓深水海床取樣系統及其取樣器。
背景技術：
目前，世界各國所使用的重力活塞取樣器，是依靠自重，在其離水底一定距離，採用鉛球觸底，利用脫鉤釋放裝置自由下落，利用衝擊力鑽取水下沉積物。現有技術中的取樣器只能適用於水下壓力和溫度變化不大的淺水域，而對於較深水域的海洋海床沉積物的取樣，存在一些有待解決的技術問題，歸納起來有以下三個方面的情況1.在海洋海床淺層的水下沉積物為天然氣水合物樣品，在海洋海床的低溫、高大氣壓力的自然環境下天然氣水合物為固體狀態，當取樣提升到海面的過程中，只有在提升中不斷的維繫樣品在原自然環境下的溫度和大氣壓力，才能夠不破壞樣品樣芯的各個層面，使其具有研究價值。
2.取樣器在海洋海床上取樣時，由於水下沉積物層較厚，要求取樣深度大，則取樣器自由下落到海床的距離將增大，有的可達到幾百米，隨著取樣器自由下落的大量無序鋼纜，將增大取芯阻力影響取樣器的取樣效果，並關係到取樣的成敗。
發明內容
本發明的目的是提供一種鏢式保溫保壓深水海床取樣系統及其取樣器，以彌補現有技術中存在的不足。
本發明涉及的一種鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，包括水下部件、水上部件、控制系統，所述水下部件包括功能架、取芯器和提升纜，水上部件包括收放系統、提升絞車和液壓動力裝置，控制系統包括水下控制、水上控制和輔助部件。
所述取芯器包括由導向頭、重力釋放機構、保壓裝置、保溫裝置、回縮纜裝置構成的功能架和由切割頭、取芯管、活塞和取芯器頭構成的樣品取芯器；所述收放系統包括舷外滑輪、捕捉機械手、再定向系統。
本發明涉及的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，所述保壓裝置分為上保壓機構、下保壓機構；上保壓機構是通過設置在取芯器頭內的取芯管頭中的高壓球形閥閥芯旋轉90°關閉的；下保壓機構是由底部保壓閥重置裝置、底部保壓閥構成，底部保壓閥重置裝置和底部保壓閥設置在功能架的底部向外凸出的存儲倉內，取樣後的樣品取芯器提升到功能架內，通過電控開關對彈簧預製力的釋放，保壓閥重置裝置的剪式機構帶動保壓閥作水平位移到達所需位置，將樣品取芯器的切割頭插入保壓閥中。
本發明涉及的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，所述保溫裝置包括保溫室、頂部封蓋、底部封蓋；所述保溫室垂直設置在功能架內中間，在保溫室外表面設有保溫隔熱層，功能架上設置有防輻隔熱罩，在保溫室的保溫隔熱層與防輻隔熱罩之間形成流通空間；所述保溫室頂部封蓋是由取芯器頭的頂部和橡膠密封墊構成，當樣品取芯器回收到保溫室內後，繼續提升，使取芯器頭的頂部抵壓在橡膠密封墊上，達到密封的效果；所述保溫室底部封蓋通過鉸鏈與功能架相連接，並通過電控開關對彈簧預製力的釋放，彈簧給保溫室底部封蓋。
本發明涉及的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，所述回縮纜裝置包括回縮纜絞盤、回縮纜存儲倉和回縮纜，所述回縮纜絞盤設置在功能架上部，回縮纜存儲倉設置在取芯器頭內，回縮纜的一端固接在回縮纜絞盤上，回縮纜的另一端固接在樣品取芯器中活塞的末端，回縮纜隨樣品取芯器自由下落的大量回縮纜排序後存放在回縮纜存儲倉內。
本發明的鏢式保溫保壓深水海床取樣器，它包括有功能架、導向頭、重力釋放機構、活塞、活塞密封圈、切割頭、高壓球形閥，它還包括有回縮纜絞盤、回縮纜、回縮纜存儲倉、保溫室、密封件、底部封蓋、剪式機構、保壓閥、防輻隔熱罩、取樣器頭和取芯管；所述功能架上設有防輻隔熱罩、重力釋放機構和回縮纜絞盤，在防輻隔熱罩內設有帶有保溫隔熱層的保溫室，在保溫室中的下端設有底部封蓋，在保溫室的下端一側設有剪式機構和抵在其上的保壓閥，在保溫室中設置有由取樣器頭和取芯管組成的樣品取芯器；所述取芯管的下端與切割頭相連接，在取芯管中設有活塞和活塞密封圈，回縮纜的一端與活塞相固接；取芯管與取芯器頭相連，在取芯器頭的上面設有密封件，隨樣品取芯器自由下落的大量回縮纜排序存放在取芯器頭內的回縮纜存儲倉內；回縮纜的另一端固定在回縮纜絞盤上，而樣品取芯器通過重力釋放機構掛裝在保溫室內的中間。
本發明涉及的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，在海上取樣作業時，通過收放系統釋放提升纜將取芯器放入水下，當導向頭觸及海床，提升纜停止下降，同時重力釋放機構與樣品取芯器脫鉤，樣品取芯器落下衝向海床，當設定回縮纜預留長度後，樣品取芯器切割頭接觸到海床時，回縮纜拉緊，取芯管繼續鑽入海床，與回縮纜相固接的活塞下部的取芯管內形成真空，從而將樣品吸入取芯管；樣品取好後，通過回縮纜和回縮纜絞盤將樣品取芯器收回到功能架中，並由控制系統關閉底部封蓋和高壓球形閥，由於電控開關對彈簧預製力的釋放，保壓閥重置裝置的剪式機構帶動保壓閥作水平位移到達所需位置，將樣品取芯器的切割頭插入保壓閥中；回縮纜絞盤帶動回縮纜將取芯器頭上方的橡膠密封墊抵壓在保溫室的上口上，以確保樣品的壓力和溫度與在海床時現同。
本發明鏢式保溫保壓深水海床取樣系統及其取樣器的優點是1.在深水海床取樣操作過程中，能夠通過鏢式保溫保壓深水海床取樣系統及其取樣器實現深水海床的取樣，並可以維繫所取樣品在原自然環境下的溫度和壓力，使樣品在提取後，不改變它的物質狀態，不破壞樣品的各個層面，以保證它的研究價值。
2.本發明的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統及其取樣器，通過回縮纜存儲倉的設置，並將回縮纜隨樣品取芯器自由下落的大量回縮纜排序後存放在回縮纜存儲倉內，降低了取芯阻力解決了樣品取芯器下落時，回縮纜的幹擾纏繞問題，進一步提高了取樣的成功率。
圖1 為本發明取樣器的結構示意圖。
圖2 為圖1的右視圖。
圖3 為本發明中保溫室頂部封蓋的工作狀態示意圖。
圖4 為本發明中保溫室底部封蓋的工作狀態示意圖。
圖5 為本發明中活塞的結構示意圖。
圖6 為本發明的系統方框圖。
圖中1導向頭、2底部封蓋、3保壓閥、4剪式機構、5保溫室、6回縮纜存儲倉、7密封件、8回縮纜絞盤、9功能架、10重力釋放機構、11取樣器頭、12回縮纜、13高壓球形閥、14取芯管、15切割頭、16防輻隔熱罩、17活塞密封圈、18活塞。
下面結合附圖對本發明做進一步說明。
具體實施例方式如圖6中所示，本發明涉及的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，包括水下部件、水上部件、控制系統，所述水下部件包括取芯器和提升纜，水上部件包括收放系統、提升絞車和液壓動力裝置，控制系統包括水下控制、水上控制和輔助部件。
所述取芯器包括由導向頭、重力釋放機構、保壓裝置、保溫裝置、回縮纜裝置構成的功能架和由切割頭、取芯管、活塞和取芯器頭構成的樣品取芯器；所述收放系統包括舷外滑輪、捕捉機械手、再定向系統。
本發明涉及的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，所述保壓裝置分為上保壓機構、下保壓機構；上保壓機構是通過設置在取芯器頭內的取芯管頭中的高壓球形閥閥芯旋轉90°關閉的；下保壓機構是由底部保壓閥重置裝置、底部保壓閥構成，底部保壓閥重置裝置和底部保壓閥設置在功能架的底部向外凸出的存儲倉內，取樣後的樣品取芯器提升到功能架內，通過電控開關對彈簧預製力的釋放，保壓閥重置裝置的剪式機構帶動保壓閥作水平位移到達所需位置，將樣品取芯器的切割頭插入保壓閥中。
本發明涉及的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，所述保溫裝置包括保溫室、頂部封蓋、底部封蓋；所述保溫室垂直設置在功能架內中間，在保溫室外表面設有保溫隔熱層，功能架上設置有防輻隔熱罩，在保溫室的保溫隔熱層與防輻隔熱罩之間形成流通空間；所述保溫室頂部封蓋是由取芯器頭的頂部和橡膠密封墊構成，當樣品取芯器回收到保溫室內後，繼續提升，使取芯器頭的頂部抵壓在橡膠密封墊上，達到密封的效果；所述保溫室底部封蓋通過鉸鏈與功能架相連接，並通過電控開關對彈簧預製力的釋放，彈簧給保溫室底部封蓋。
本發明涉及的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，所述回縮纜裝置包括回縮纜絞盤、回縮纜存儲倉和回縮纜，所述回縮纜絞盤設置在功能架上部，回縮纜存儲倉設置在取芯器頭內，回縮纜的一端固接在回縮纜絞盤上，回縮纜的另一端固接在樣品取芯器中活塞的末端，回縮纜隨樣品取芯器自由下落的大量回縮纜排序後存放在回縮纜存儲倉內。
如圖1-圖5所示，本發明的鏢式保溫保壓深水海床取樣器，它包括有功能架9、導向頭1、重力釋放機構10、活塞18、活塞密封圈17、切割頭15、高壓球形閥13，它還包括有回縮纜絞盤8、回縮纜12、回縮纜存儲倉6、保溫室5、密封件7、底部封蓋2、剪式機構4、保壓閥3、防輻隔熱罩16、取樣器頭11和取芯管14；所述功能架9上設有防輻隔熱罩16、重力釋放機構10和回縮纜絞盤8，在防輻隔熱罩16內設有帶有保溫隔熱層的保溫室5，在保溫室5中的下端設有底部封蓋2，在保溫室的下端一側設有剪式機構4和抵在其上的保壓閥3，在保溫室5中設置有由取樣器頭.11和取芯管14組成的樣品取芯器；所述取芯管14的下端與切割頭15相連接，在取芯管14中設有活塞18和活塞密封圈17，回縮纜12的一端與活塞18相固接；取芯管14與取芯器頭11相連，在取芯器頭11的上面設有密封件7，隨樣品取芯器自由下落的大量回縮纜12排序存放在取芯器頭11內的回縮纜存儲倉6內；回縮纜12的另一端固定在回縮纜絞盤8上，而樣品取芯器通過重力釋放機構10掛裝在保溫室5內的中間。
權利要求
1.一種鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，包括水下部件、水上部件、控制系統，所述水下部件包括取芯器和提升纜，水上部件包括收放系統、提升絞車和液壓動力裝置，控制系統包括水下控制、水上控制和輔助部件，其特徵在於所述取芯器包括由導向頭、重力釋放機構、保壓裝置、保溫裝置、回縮纜裝置構成的功能架和由切割頭、取芯管、活塞和取芯器頭構成的樣品取芯器；所述收放系統包括舷外滑輪、捕捉機械手、再定向系統。
2.根據權利要求1所述的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，其特徵在於所述保壓裝置分為上保壓機構、下保壓機構；上保壓機構是通過設置在取芯器頭內的取芯管頭中的高壓球形閥閥芯旋轉90°關閉的；下保壓機構是由底部保壓閥重置裝置、底部保壓閥構成，底部保壓閥重置裝置和底部保壓閥設置在功能架的底部向外凸出的存儲倉內，取樣後的樣品取芯器提升到功能架內，通過電控開關對彈簧預製力的釋放，保壓閥重置裝置的剪式機構帶動保壓閥作水平位移到達所需位置，將樣品取芯器的切割頭插入保壓閥中。
3.根據權利要求1所述的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，其特徵在於所述保溫裝置包括保溫室、頂部封蓋、底部封蓋；所述保溫室垂直設置在功能架內中間，在保溫室外表面設有保溫隔熱層，功能架上設置有防輻隔熱罩，在保溫室的保溫隔熱層與防輻隔熱罩之間形成流通空間；所述保溫室頂部封蓋是由取芯器頭的頂部和橡膠密封墊構成，當樣品取芯器回收到保溫室內後，繼續提升，使取芯器頭的頂部抵壓在橡膠密封墊上，達到密封的效果；所述保溫室底部封蓋通過鉸鏈與功能架相連接，並通過電控開關對彈簧預製力的釋放，彈簧給保溫室底部封蓋。
4.根據權利要求1所述的鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，其特徵在於所述回縮纜裝置包括回縮纜絞盤、回縮纜存儲倉和回縮纜，所述回縮纜絞盤設置在功能架上部，回縮纜存儲倉設置在取芯器頭內，回縮纜的一端固接在回縮纜絞盤上，回縮纜的另一端固接在樣品取芯器中活塞的末端，回縮纜隨樣品取芯器自由下落的大量回縮纜排序後存放在回縮纜存儲倉內。
5.一種鏢式保溫保壓深水海床取樣裝置，它包括有功能架、導向頭、重力釋放機構、活塞、活塞密封圈、切割頭，其特徵在於它還包括有回縮纜絞盤、回縮纜、回縮纜存儲倉、保溫室、密封件、底部封蓋、剪式機構、保壓閥、防輻隔熱罩、取樣器頭和取芯管；所述功能架上設有防輻隔熱罩、重力釋放機構和回縮纜絞盤，在防輻隔熱罩內設有帶有保溫隔熱層的保溫室，在保溫室中的下端設有底部封蓋，在保溫室的下端一側設有剪式機構和抵在其上的保壓閥，在保溫室中設置有由取樣器頭和取芯管組成的樣品取芯器；所述取芯管的下端與切割頭相連接，在取芯管中設有活塞和活塞密封圈，回縮纜的一端與活塞相固接；取芯管與取芯器頭相連，在取芯器頭的上面設有密封件，隨樣品取芯器自由下落的大量回縮纜排序存放在取芯器頭內的回縮纜存儲倉內；回縮纜的另一端固定在回縮纜絞盤上，而樣品取芯器通過重力釋放機構掛裝在保溫室的中間。
全文摘要
本發明涉及的一種鏢式保溫保壓深水海床取樣系統，包括水下部件、水上部件、控制系統，所述水下部件包括取芯器和提升纜，水上部件包括收放系統、提升絞車和液壓動力裝置，控制系統包括水下控制、水上控制和輔助部件；所述取芯器包括由導向頭、重力釋放機構、保壓裝置、保溫裝置、回縮纜裝置構成的功能架和由切割頭、取芯管、活塞和取芯器頭構成的樣品取芯器；所述收放系統包括舷外滑輪、捕捉機械手、再定向系統。本發明能夠通過鏢式保溫保壓深水海床取樣系統及其取樣器實現深水海床的取樣，並可以維繫所取樣品在原自然環境下的溫度和壓力，使樣品在提取後，不改變它的物質狀態，不破壞樣品的各個層面，以保證它的研究價值。
文檔編號G01N1/16GK1609585SQ20031010045
公開日2005年4月27日 申請日期2003年10月17日 優先權日2003年10月17日
發明者欒剛 申請人:欒剛