[發明專利]一種自供能的深海礦物取樣器

有效

• 申請號: 201410490104.5
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104215470B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 謝雅;黃中華
• 申請（專利權）人: 湖南工程學院
• 主分類號: G01N1/04
• 分類號: G01N1/04
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)43213
• 代理人: 楊斌

技術領域

本發明涉及一種海底固體礦產資源取樣器，具體涉及一種自供能的深海礦物(特別是多金屬硫化物)取樣器。

背景技術

深海多金屬硫化物是一種新近發現的深海固體礦產資源，它富含銅、鋅、銀、金等貴金屬，具有很高的經濟開采價值。

深海多金屬硫化物取樣器是獲取深海多金屬硫化物樣品的必需裝備。傳統的深海多金屬硫化物取樣器通常由深海潛水器的機械手操作，取樣器在取樣過程中所需消耗的能量由外部提供，潛水器需要參與整個取樣過程。由于深海潛水器數量少，下潛工作費用高，傳統的深海多金屬硫化物取樣器在實際使用中受到了諸多限制，不利于深海多金屬硫化物取樣工作的順利開展。因此，研制可自主提供工作耗能、能自主獨立控制取樣過程的深海多金屬硫化物取樣器具有現實意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種結構簡單、工作可靠、使用方便、能自主供能、自主控制的深海礦物取樣器。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種自供能的深海礦物取樣器，所述深海礦物取樣器包括蓄能器、觸發裝置和支架，所述支架上裝設有可沿豎直方向運動的取樣頭，所述取樣頭連接有一液壓驅動裝置，且該液壓驅動裝置的液壓能主要由所述蓄能器供給，所述蓄能器向液壓驅動裝置供給液壓能的動作是由所述觸發裝置引發。

上述本發明的技術方案提供了一種自主供能、結構簡單的深海礦物取樣器。上述的自供能的深海礦物取樣器中，優選的，所述蓄能器為一壓力罐，該壓力罐中通過一隔板被分隔成上部的氣體容腔和下部的液體容腔，所述氣體容腔中預充有根據深海礦物取樣器取樣深度設定的一定壓強數值的氣體。該蓄能器的結構也非常簡單，而且使用方便，可回收利用。

作為進一步的改進，上述的自供能的深海礦物取樣器中，所述觸發裝置為一換向閥，且換向閥的一端連接至所述蓄能器的液體容腔，另一端連接至所述液壓驅動裝置，所述換向閥的通斷由一控制部件按以下方式控制，即：

當深海礦物取樣器下沉時換向閥處于截斷狀態，當深海礦物取樣器抵達深海底部礦床時則使換向閥處于導通狀態。

上述的自供能的深海礦物取樣器中，能實現上述控制方式的控制部件優選為一重錘平衡機構。

上述的自供能的深海礦物取樣器中，更優選的，所述換向閥為一二位二通手動換向閥，所述換向閥的控制部件主要是指其手柄端上吊接的重力錘，且使重力錘的設置滿足以下條件：

當所述深海礦物取樣器在水中下沉時，在豎直方向上所述重力錘的水平高度比所述支架底部的水平高度要更低。

上述優選的方案中，以一種重力錘式的觸發機構實現了觸發裝置自動產生觸發信號，進而實現了深海礦物取樣器取樣的自主控制。該觸發裝置同樣是一種結構簡單、設計巧妙、成本低廉的結構部件，能與上述本發明的蓄能器形成很好地配合。

上述的自供能的深海礦物取樣器中，優選的，所述液壓驅動裝置包括一固接于取樣頭頂部的第一液壓馬達。更優選的，所述液壓驅動裝置還包括與所述觸發裝置連通的第二液壓馬達，且第一液壓馬達的頂部通過一穿設于支架的絲桿與所述第二液壓馬達連接。通過選用液壓馬達便能夠與上述優選的觸發裝置進行很好的配合，且成本較低，通過控制液壓馬達的運動可實現取樣頭的上下運動和旋轉運動；而雙液壓馬達的結構設計能夠使其更好地適應海底復雜的地形條件，延長取樣頭的行程，保證取樣工作的順利進行。

上述的自供能的深海礦物取樣器中，優選的，所述取樣頭裝設在支架的支腿圍成的空腔中，且取樣頭的底部高于支架的底部。所述支架的支腿可以為一連續環狀圓筒或呈梳齒狀。

作為進一步的改進，上述的自供能的深海礦物取樣器中，所述取樣頭的一種結構形式為包括螺旋芯軸和設于螺旋芯軸外的螺旋式刀片，且取樣頭的外邊緣靠近所述支腿的內側。

作為進一步的改進，上述的自供能的深海礦物取樣器中，所述取樣頭的另一種結構形式為一底部開口的類似圓筒狀結構，且取樣頭的外表面呈一倒錐面，外表面上固接有螺旋切削刃，內表面上開設有內螺紋。該優選的取樣頭設計方案中，通過設計帶有錐度的取樣頭，避免取樣回收過程中取樣頭被“卡死”；再通過在取樣頭的內表面設計螺紋，以便于取樣結束時可以折斷樣品，確保進入取樣頭的礦物樣品在回收過程中不會自行下落。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

(1)本發明的技術方案巧妙地利用蓄能器存儲能量，為深海取樣過程中的執行機構提供能量，以實現自供能取樣，解決了取樣器工作過程中供能難的問題；