[發明專利]利用靜水壓力驅動的沉積物取樣器

無效

• 申請號: 200910098770.3
• 申請日: 2009-05-14
• 公開（公告）號: CN101551303A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 秦華偉;王建軍;葉葳;陳鷹;劉敬彪;王杭州;杜加友
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 杜 軍

技術領域

本發明屬于機械設備技術領域，涉及一種適合于海底各類軟巖層的鉆探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰，尤其適合于沉積物鉆探取芯的利用靜水壓驅動的取樣器。

技術背景

海洋占地球總面積的70.78％，對大洋深處廣泛覆蓋的海底沉積物進行取樣研究具有重要的科學意義。對于深海沉積物取樣器，其理想狀況是：軟、硬沉積物均可被采集，能適應海底復雜工況和設備輕量化，而傳統的重力取樣器和振動取樣器均有其劣勢存在。重力取樣器優點在于操作簡便和取樣管較長，但只能用于較松軟的沉積物取樣，在用于較硬沉積物取樣時，插入深度有限，并且該類取樣器頭重腳輕和長度較長，在各種因素影響下很難垂直插入海底沉積物(如：CN02150917.4；CN02156223.7；CN200420044638.7)；對于振動取樣器，其非常適合在較硬的沉積物區取樣，但其劣勢在于支撐框架大且笨重，需要從母船供能來驅動電機或液壓馬達動作，當工作深度較大時，能量供應比較麻煩。因此，有必要設計一種新的深海沉積物取樣器能夠結合上述兩大取樣器的優點，摒棄其缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種適合于海底各類軟巖層鉆探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰，尤其適合于沉積物鉆探取芯的靜水壓力驅動的取樣器，它能適應海底復雜工況和實現設備輕量化。

本發明的利用靜水壓力驅動的沉積物取樣器包括配流部件、驅動部件、沖擊部件、取樣管裝置。

所述的沖擊部件包括上端蓋、筒體、下端蓋、導向套、沖擊活塞缸、滑動活塞、活塞擋圈。上端蓋和下端蓋分別固定在筒體的兩個端面上，上端蓋中心開有支撐筒安裝孔，上端蓋的頂面對應支撐筒安裝孔位置固定設置有起吊塊，起吊塊上開有與支撐筒安裝孔連通的進水孔，起吊塊上固定設置有吊環；下端蓋沿軸向開有活塞桿孔和筒體排水孔，其中活塞桿孔位于下端蓋的中心；導向套的縱截面為T形，包括水平的安裝板部分和豎直的活塞桿導向管部分，安裝板部分固定連接在下端蓋的底部，活塞桿導向管部分與下端蓋的活塞桿孔緊密配合；沖擊活塞缸為圓筒形，其頂部與導向套固定連接，底部同軸固定設置有活塞擋圈，沖擊活塞缸的上部側壁開有活塞缸排水孔；所述的活塞擋圈為圓環形，其內徑小于沖擊活塞缸的內徑；滑動活塞的縱截面為T形，其上部為寬徑圓柱部分、下部為窄徑圓柱部分，寬徑圓柱部分的外徑與沖擊活塞缸的內徑匹配，窄徑圓柱部分的外徑與活塞擋圈的內徑匹配，滑動活塞可以沿沖擊活塞缸內腔滑動，同時通過活塞擋圈限位；沿滑動活塞的中心軸開有取樣管滑動孔，取樣管滑動孔一端封閉、另一端開口于滑動活塞的底部，滑動活塞的頂部開有漏水通孔；滑動活塞底部同軸固定設置有取樣管擋圈，所述的取樣管擋圈為圓環形，其內徑小于取樣管滑動孔的內徑；

配流部件包括支撐筒、法蘭、配流閥、擋板、壓縮彈簧、支撐板、配流塊、上活塞桿。

配流閥的頂部與法蘭固定連接，底部與擋板固定連接，法蘭和擋板均沿支撐筒內壁圓周與支撐筒固定連接；所述的法蘭的縱截面為T形，包括上蓋部分和套筒部分，其中上蓋部分沿軸向開有法蘭通水口，擋板上沿軸向對應法蘭通水口位置開有擋板通水口；配流閥包括配流閥芯和套置于配流閥芯外的配流閥體；

配流閥體為圓柱筒形，外徑與支撐筒內徑匹配，配流閥體的內壁中部沿圓周開有兩條平行的環形溝槽；配流閥體的側壁沿同一軸線分別開有上通水管和下通水管，上通水管的一端與法蘭通水口連通、另一端開口于上部環形溝槽的底部；下通水管的一端與擋板通水口連通、另一端開口于下部環形溝槽的底部；配流閥體側壁的上部沿徑向開有上通水孔、下部沿徑向開有下通水孔、中部沿徑向開有排水孔，上通水孔、下通水孔和排水孔分別與支撐筒側壁的開孔位置對應；法蘭的套筒部分設置在配流閥體內，套筒部分的側壁與上通水孔對應位置開有上通孔；支撐板和配流塊設置在配流閥體內，配流塊設置在支撐板和擋板之間，所述的配流塊為圓柱筒形，配流塊的側壁與下通水孔對應位置開有下通孔；

配流閥芯包括三段圓柱體，上、下兩段的直徑與配流閥體的內徑匹配，中間段的直徑小于上、下兩段的直徑，配流閥芯整體的縱截面為工字形，其中中部內凹成圓環形通水槽；配流閥芯的頂部通過壓縮彈簧與法蘭配合連接；

上活塞桿依次穿過法蘭、配流閥芯、支撐板、配流塊和擋板設置，沿上活塞桿的圓周開有上環形槽、中環形槽和下環形槽，上活塞桿17內沿中心軸開有中心孔，中心孔的一端開口于上活塞桿的底部，另一端與上環形槽底部開口連通，下環形槽底部開口與中心孔相連通。