深海樣品保真轉運器的製作方法
2023-05-09 16:48:36 1
本實用新型屬於壓力設備領域，具體地說是一種深海樣品保真轉運器。
背景技術：
在實際海洋科考、海底取樣作業以及科研試驗中，均需要使用到一些能夠承受深海巨大海水壓力的壓力艙進行取樣；其目的一方面用於維持複雜海底溫壓環境，確保海底採集標本在相同環境下的存活性及完整性，另一方面有益於利用分析儀器分析取得的原位樣品數據，其對於諸多海洋科學研究非常重要。因各種研究目標的實現與沉積物樣品的原位信息密切相關，在樣品採集過程中，由於不能保壓、保溫轉運，造成樣品中化合物以及其他氣體成分散失，沉積物的原始成分與狀態難以得到準確反映；這對於分析具體成因，尋找特徵標誌，圈定分布範圍，並進行資源遠景評價都將造成不利的影響。而此壓力設備可以減少不利因素的影響，為相關海洋科學研究提供樣品層次清晰、物質成分完備的樣品。
目前所使用的該類高壓艙往往是由結構較為複雜、體積及自重較大的壓力設備來實現的，這些設備雖然可以滿足海洋壓力環境作業的需要，但其運行及使用成本較高，不利於長期作業；同時較大的體積和自重也無法利用ROV(無人遙控潛水器)帶入海底進行現場作業，極大的限制了使用範圍。因此迫切開發一種新型結構小巧，可滿足ROV攜帶的深海樣品保真的高壓艙設備。
技術實現要素：
為了滿足在樣品轉運過程中維持複雜海洋壓力環境的要求，本實用新型的目的在於提供一種深海樣品保真轉運器。
本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：
本實用新型包括頂端蓋、艙體、底端蓋、安全閥、排水機構及撥動機構，其中頂端蓋與底端蓋分別密封連接於所述艙體的上下兩端，所述艙體上安裝有洩壓管，該洩壓管的一端與所述艙體內部相連通，另一端通過管路與三通閥的一個接口相連通，所述三通閥的另一個接口通過管路連接有安全閥，第三個接口通過管路與所述排水機構相連通；所述排水機構包括排水基座及轉動環，該排水基座安裝在與三通閥第三個接口相連通的管路上，內部分別開有垂直通艙口A、水平通艙口及垂直通艙口B，所述轉動環的一端可相對轉動地連接於排水基座內，另一端與所述撥動機構相連；所述垂直通艙口A的一端通過管路與三通閥的第三個接口相連通，另一端與所述水平通艙口相連通，所述垂直通艙口B的一端與水平通艙口相連通，所述轉動環通過撥動機構的帶動在排水基座內轉動，使所述垂直通艙口B的另一端與轉動環上開設的洩壓孔在聯通與不聯通之間轉換；
其中：所述撥動機構包括撥片、扭轉彈簧、旋轉杆及連接板，該撥片通過連接板安裝在旋轉杆的一端，所述旋轉杆的另一端與轉動環的另一端相連，在該旋轉杆上套設有扭轉彈簧，該扭轉彈簧的兩端分別與所述連接板及旋轉杆相連；所述頂端蓋內設有用於樣品回收取樣時對艙體內部進行快速減壓的洩壓閥；所述安全閥在艙體內壓力升高至設定值時進行洩壓；所述垂直通艙口A及垂直通艙口B的軸向中心線與水平通艙口的軸向中心線相垂直，且該垂直通艙口A及垂直通艙口B位於所述水平通艙口的兩側；所述垂直通艙口A、水平通艙口、垂直通艙口B及洩壓孔在關蓋排水時相互導通，實現所述艙體內壓力與外部壓力保持平衡；
所述轉動環的一端通過安裝在排水基座頂部的蓋板限定軸向位移；所述頂端蓋與艙體的連接處設有用於高壓受力的剪切鎖緊環，該剪切鎖緊環套設在所述艙體的一端；所述三通閥與洩壓管之間的管路、與安全閥之間的管路以及與排水機構之間的管路的壓力與所述艙體內的壓力一致；所述垂直通艙口B外圍的排水基座與轉動環的接觸面上設有至少一層密封環。
本實用新型的優點與積極效果為：
本實用新型結構小巧緊湊，運行平穩，耐腐蝕性能強，增壓、洩壓靈活，保溫保壓能力穩定，並可快速、有效地在艙體內保持多種深度、溫度及洋流環境下的複雜海底環境，可廣泛應用於樣品保真轉運工作。
附圖說明
圖1為本實用新型的開蓋狀態內部結構示意圖；
圖2為本實用新型的關蓋狀態內部結構示意圖；
其中：1為洩壓閥，2為頂端蓋，3為艙體，4為底端蓋，5為洩壓管，6為三通閥，7為安全閥，8為垂直通艙口A，9為轉動環，10為洩壓孔，11為迴旋彈簧，12為撥片，13為排水基座，14為剪切鎖緊環，15為水平通艙口，16為蓋板，17為垂直通艙口B，18為密封環，19為旋轉杆，20為連接板。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型作進一步詳述。
如圖1、圖2所示，本實用新型包括頂端蓋2、艙體3、底端蓋4、安全閥7、排水機構及撥動機構，其中頂端蓋2與底端蓋4分別密封連接於艙體3的上下兩端，頂端蓋2與艙體3的接觸面處設有至少一層密封環，底端蓋4與艙體3的接觸面處同樣也設有至少一層密封環，頂端蓋2及底端蓋4分別通過密封環與艙體3上下兩端的內表面實現密封。頂端蓋2與艙體3的連接處設有剪切鎖緊環14，該剪切鎖緊環14套設在艙體3的一端，用於高壓受力。洩壓閥1嵌於頂端蓋2上，並與艙體3的內部相連通，用於樣品回收取樣時對艙體3內部進行快速減壓。
洩壓管5安裝在艙體3的外表面，一端與艙體3內部相連通，另一端通過管路與三通閥6的一個接口相連通，三通閥6的另一個接口通過管路連接有安全閥7，第三個接口通過管路與排水機構相連通。三通閥6與洩壓管5之間的管路、與安全閥7之間的管路以及與排水機構之間的管路的壓力與艙體3內的壓力一致。排水機構包括排水基座13及轉動環9，該排水基座13安裝在與三通閥6第三個接口相連通的管路上，內部分別開有垂直通艙口A8、水平通艙口15及垂直通艙口B17，垂直通艙口A8及垂直通艙口B17的軸向中心線與水平通艙口15的軸向中心線相垂直，且垂直通艙口A8及垂直通艙口B17位於水平通艙口15的兩側。垂直通艙口A8的一端通過管路與三通閥6的第三個接口相連通，另一端與水平通艙口15相連通，垂直通艙口B17的一端與水平通艙口15相連通。轉動環9的一端與排水基座13可相對轉動地連接，另一端與撥動機構相連；即，轉動環9的軸向截面呈倒置的「T」形，該「T」形的橫邊與排水基座13可相對轉動，且「T」形橫邊的兩端通過固接在排水基座13頂部兩側的蓋板16限定軸向位移。「T」形的豎邊通過撥動機構的帶動在排水基座13內轉動，使垂直通艙口B17的另一端與轉動環9上開設的洩壓孔10在聯通與不聯通之間轉換。要垂直通艙口B17外圍的排水基座13與轉動環9的接觸面上設有至少一層密封環18，轉動環9的底面通過密封環18與排水基座13的接觸面實現密封。當轉動環9轉動方向時，只有在一個設定角度，洩壓孔10與排水基座13導通；即，垂直通艙口A8、水平通艙口15、垂直通艙口B17及洩壓孔10在關蓋排水時相互導通，實現艙體3內壓力與外部壓力保持平衡，其他方向都處於密封階段。
撥動機構包括撥片12、扭轉彈簧11、旋轉杆19及連接板20，該撥片12通過連接板20安裝在旋轉杆19的一端，旋轉杆19的另一端與轉動環9的另一端相連，在該旋轉杆19上套設有扭轉彈簧11，該扭轉彈簧11的兩端分別與連接板20及旋轉杆19相連。當ROV機械手在海底進行取樣作業時，其力度無法精確有效控制，可利用扭轉彈簧11的彈簧彈力減少撥動硬力對撥動機構的影響。
本實用新型的工作原理為：
如圖1、圖2所示，頂端蓋2與艙體3的有開關蓋兩個動作。
艙體3裝入樣品從開蓋狀態進入關蓋狀態的過程中，頂端蓋2擠壓艙體3內部的海水進行關蓋，多餘的海水通過艙體3外表面安裝的洩壓管5、三通閥6，流入排水基座13內部的垂直通艙口A8和水平通艙口15，再通過垂直通艙口B17及轉動環9上面的洩壓孔10流入外界，隨之頂端蓋2下降到剪切鎖緊環14作用於頂端蓋2的上端即關蓋成功。
利用ROV機械手在海底轉動撥片12，通過旋轉杆19帶動轉動環9進行旋轉動作，使得轉動環9上面的洩壓孔10與水平通艙口15不聯通，並利用排水基座13的上層接觸面的密封環18進行內外密封，此時完成取樣作業。
當艙體3在轉運氣液混合樣品時，在ROV上升過程中，艙內液體容易出現氣化現象將導致的艙體3的壓力突然升高，當壓力高於40Mpa時，利用連接於三通閥6一端的安全閥7進行安全洩壓。
本實用新型可廣泛應用於深海環境的保真取樣轉運，對深海生物的保溫保壓樣品獲取，深海天然氣水合物原始取樣，進一步對其形成過程、穩定性、消亡過程，以及溫度和壓力對熱液噴口流體化學特性等研究，提供了真實、有效的樣品實物。