机械手持整体式海底沉积物气密取样器及取样方法技术

本发明专利技术公开了一种机械手持整体式海底沉积物气密取样器及取样方法，取样器包括保压筒、回收弹簧、取样管、翻板密封机构及触发机构；保压筒开口处安装有翻板密封机构，翻板密封机构包括翻板阀座及翻板阀，翻板阀靠近阀孔铰接在翻板阀座上，翻板阀与翻板阀座之间设有扭簧；翻板阀座与保压筒密封连接；取样管插装在保压筒内，取样管与翻板阀座上的阀孔同轴；保压筒内孔顶部与取样管顶部之间设有回收弹簧；所述的触发机构安装在保压筒侧壁上，能够使得取样管将在回收弹簧作用下回收至保压筒内。本发明专利技术只需机械手一次触发动作即可实现取样器整体自动动作与自动气密密封功能，操作简单、可靠，且本发明专利技术还具有结构简单、紧凑、操作方便的优点。

Mechanical hand held integral seabed sediment airtight sampler and sampling method

The invention discloses a mechanical hand-held integral seabed sediment air-tight sampler and a sampling method. The sampler comprises a pressure-retaining cylinder, a recovery spring, a sampling tube, a turning plate sealing mechanism and a trigger mechanism; a turning plate sealing mechanism is installed at the opening of the pressure-retaining cylinder; the turning plate sealing mechanism comprises a turning plate valve seat and a turning plate valve; and the turning plate valve is close to the turning plate valve. The valve hole is hinged on the flap valve seat, and a torsion spring is arranged between the flap valve seat and the flap valve seat; the flap valve seat is sealed and connected with the pressure retaining cylinder; the sampling tube is inserted in the pressure retaining cylinder, and the valve hole on the sampling tube and the flap valve seat is coaxial; a recovery spring is arranged between the top of the inner hole of the pressure retaining cylinder and the top of the sampling tube; and the trigger mechanism is installed in the pressure retaining cylinder. On the side wall of the cylinder, the sampling tube can be recovered to the pressure keeping cylinder under the action of the recovery spring. The invention can realize the whole automatic action of the sampler and the automatic air-tight sealing function only by one triggering action of the manipulator, and has the advantages of simple structure, compact structure and convenient operation.

【技术实现步骤摘要】
机械手持整体式海底沉积物气密取样器及取样方法
本专利技术涉及一种海底取样装置，尤其是涉及一种机械手持整体式海底沉积物气密取样器及取样方法。
技术介绍
海洋是人类巨大的共同资源宝库，蕴藏着丰富的矿产、生物、油气以及其他多种资源。海底沉积物中蕴藏着大量的微生物等生命群落，这些微生物群落是人类认识和研究深渊生命演化及海底环境变化的重要途径。由于海底特殊的高压环境条件，在海底沉积物采集过程中必须尽可能减小微生物的外部环境压力的波动，避免外部压力的变化对嗜压微生物生命特征的影响。然而，目前如“蛟龙号”载人潜水器、“海马号”ROV等使用的机械手持式海底沉积物取样器均为非气密保压取样器，这将对嗜压微生物生命特征的研究产生较大影响，因此，必须研制机械手持式海底沉积物气密取样器，从而为海底微生物群落生命演化等科学研究提供高质量海底保压样品。同时，受机械手操控能力的影响，所研制的机械手持式海底沉积物气密取样器的操作性应尽可能简单、方便。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构简单、紧凑，操作方便、可靠的机械手持整体式海底沉积物气密取样器及取样方法。本专利技术采用的技术方案是：一种机械手持整体式海底沉积物气密取样器，包括保压筒、回收弹簧、取样管、翻板密封机构及触发机构；保压筒下端开口处安装有翻板密封机构，翻板密封机构包括翻板阀座及翻板阀，翻板阀靠近阀孔铰接在翻板阀座上，翻板阀与翻板阀座之间设有扭簧；翻板阀座与保压筒密封连接；取样管插装在保压筒内，取样管与翻板阀座上的阀孔同轴；保压筒内孔顶部与取样管顶部之间设有回收弹簧；所述的触发机构安装在保压筒侧壁上，能够通过机械手触发使得取样管将在回收弹簧作用下回收至保压筒内。上述的机械手持整体式海底沉积物气密取样器中，所述保压筒的顶部开设有大于回收弹簧外径的通孔；弹簧收纳筒焊接在保压筒顶部，弹簧收纳筒与通孔同轴；所述回收弹簧的一端固定在弹簧收纳筒内顶部，另一端固定在取样管的顶部；保压筒外壁上固定安装有T型手柄；保压筒上还设有用于连接高压管的高压管连接孔。上述的机械手持整体式海底沉积物气密取样器中，取样管顶部设有圆锥形凸台，保压筒内顶部设有与圆锥形凸台配合的圆锥形凸台收纳孔，圆锥形凸台收纳孔通过耐高压管与卸样阀连接；圆锥形凸台的锥面上开设有密封槽，密封槽内安装有O形密封圈；取样管侧面上开设有导向槽，保压筒内孔下端处设有取样管导向环Ⅰ，取样管导向环Ⅰ内壁上对应于导向槽设有凸台，凸台嵌装在相对应的导向槽内，取样管导向环Ⅰ内壁上还设有多个用于支撑取样管外壁的支撑台；所述取样管底部内壁上固定有环形花瓣刀头。上述的机械手持整体式海底沉积物气密取样器中，所述翻板密封机构通过螺栓固定在保压筒的底部；所述翻板密封机构的翻板阀座通过O形密封圈与保压筒内壁进行密封；翻板阀座上阀孔的底部设有取样管导向环Ⅱ，取样管导向环Ⅱ与取样管导向环Ⅰ结构尺寸相同，并与取样管导向环Ⅰ同轴。上述的机械手持整体式海底沉积物气密取样器中，所述触发机构包括固定杆、连杆、触发杆及设置在取样管顶部侧壁上的环形卡槽；所述的固定杆固定在保压筒外壁上，沿着保压筒径向设置，连杆中部与固定杆铰接，连杆呈“7”字形；连杆下端固定有销，销套装在触发杆端部的腰形槽内；触发杆的另一端穿过保压筒侧壁上的触发杆安装孔卡在环形卡槽内，触发杆与触发杆安装孔之间通过O形密封圈进行密封；保压筒和连杆之间设有复位弹簧。上述的机械手持整体式海底沉积物气密取样器中，所述压力补偿器包括耐压缸体、活塞、补偿器端盖及充气阀；所述补偿器端盖密封安装在耐压缸体顶部开口处；补偿器端盖上设有通孔，并通过耐压管与充气阀连接；活塞置于耐压缸体内，耐压缸体底部设有高压管连接孔，通过高压管与保压筒连通。一种利用上述的机械手持整体式海底沉积物气密取样器的取样方法，具体操作步骤如下：1）先将取样管从保压筒向外拔出，直至触发机构将取样管锁紧，然后将机械手持整体式海底沉积物气密取样器下放至海底；2）利用机械手抓取机械手持整体式海底沉积物气密取样器，将机械手持整体式海底沉积物气密取样器移动到垂直于海底沉积物表面的位置；3）利用机械手将机械手持整体式海底沉积物气密取样器垂直压入海底沉积物中，直到取样管全部压入海底沉积物为止；4）利用机械手将机械手持整体式海底沉积物气密取样器从海底沉积物中拔出；5）利用机械手推动触发机构，使得取样管在回收弹簧带动下回收至保压筒内，翻板阀在扭簧的作用下完成翻板阀密封；6）将机械手持整体式海底沉积物气密取样器从海底回收至海面。上述的机械手持整体式海底沉积物气密取样器的取样方法中，在将机械手持整体式海底沉积物气密取样器下放至海底之前，通过充气阀向压力补偿器的活塞与补偿器端盖之间的腔隙内预充惰性气体，使得活塞移动至耐压缸体顶部位置。与现有技术相比，本专利技术的技术效果是：（1）本专利技术结构紧凑，外形尺寸小，特别适合于如载人潜水器、无人潜水器、ROV等水下作业装备的机械手操控。（2）本专利技术只需机械手一次触发动作即可实现取样器整体自动动作与自动气密密封功能，操控十分便利，可靠。附图说明图1是本专利技术的机械手持整体式海底沉积物气密取样器的结构示意图。图2是本专利技术的机械手持整体式海底沉积物气密取样器的保压筒的结构示意图。图3是本专利技术的机械手持整体式海底沉积物气密取样器的取样管导向环的结构示意图。图4是本专利技术的机械手持整体式海底沉积物气密取样器的取样管的结构示意图。图5是本专利技术的机械手持整体式海底沉积物气密取样器的取样管俯视图的结构示意图。图6是本专利技术的机械手持整体式海底沉积物气密取样器的翻板密封机构的结构示意图。图7是本专利技术的机械手持整体式海底沉积物气密取样器的触发机构的结构示意图。图8是本专利技术的机械手持整体式海底沉积物气密取样器的压力补偿器的结构示意图。图9是本专利技术的机械手持整体式海底沉积物气密取样器利用机械手触发后的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本专利技术的机械手持整体式海底沉积物气密取样器包括保压筒1、回收弹簧2、取样管3、翻板密封机构4、触发机构5及压力补偿器6。如图2、3所示，所述保压筒1的顶部开设有略大于回收弹簧2外径的通孔101。弹簧收纳筒102焊接在保压筒1顶部，弹簧收纳筒102与通孔101同轴。所述回收弹簧2的一端固定在弹簧收纳筒101的内筒顶部，回收弹簧2的另一端固定在取样管3的顶部。所述保压筒1的顶部开设有圆锥形凸台收纳孔112，圆锥形凸台收纳孔112通过耐高压管111与卸样阀110连接。T型手柄103固定在所述保压筒1外壁上。保压筒1下端开口处用于安装翻板密封机构4，保压筒1下端的直径大于上部直径；触发杆挡块106安装在保压筒1的台阶处，触发杆挡块106上开设有触发杆导向孔107。所述保压筒1上还开设有用于连接高压管7的高压管连接孔113。如图4、5所示，所述取样管3插装在保压筒1内，取样管3顶部设有圆锥形凸台302，圆锥形凸台302对应于圆锥形凸台收纳孔112设置，并能够与圆锥形凸台收纳孔112配合。圆锥形凸台302的锥面上开设有密封槽303，密封槽303内安装有O形密封圈304；所述取样管侧面上开设有导向槽305，保压筒1内设有取样管导向环Ⅰ109，取样管导向环Ⅰ109内壁上设有凸台1091，凸台1091与所述取样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械手持整体式海底沉积物气密取样器,其特征在于：包括保压筒（1）、回收弹簧（2）、取样管（3）、翻板密封机构（4）及触发机构（5）；保压筒（1）下端开口处安装有翻板密封机构（4），翻板密封机构（4）包括翻板阀座（404）及翻板阀（401），翻板阀（401）靠近阀孔铰接在翻板阀座（404）上，翻板阀（401）与翻板阀座（404）之间设有扭簧；翻板阀座（404）与保压筒（1）密封连接；取样管（3）插装在保压筒（1）内，取样管（3）与翻板阀座（404）上的阀孔同轴；保压筒（1）内孔顶部与取样管（3）顶部之间设有回收弹簧（2）；所述的触发机构（5）安装在保压筒（1）侧壁上，能够通过机械手（9）触发使得取样管（3）将在回收弹簧（2）作用下回收至保压筒（1）内。

【技术特征摘要】
1.一种机械手持整体式海底沉积物气密取样器,其特征在于：包括保压筒（1）、回收弹簧（2）、取样管（3）、翻板密封机构（4）及触发机构（5）；保压筒（1）下端开口处安装有翻板密封机构（4），翻板密封机构（4）包括翻板阀座（404）及翻板阀（401），翻板阀（401）靠近阀孔铰接在翻板阀座（404）上，翻板阀（401）与翻板阀座（404）之间设有扭簧；翻板阀座（404）与保压筒（1）密封连接；取样管（3）插装在保压筒（1）内，取样管（3）与翻板阀座（404）上的阀孔同轴；保压筒（1）内孔顶部与取样管（3）顶部之间设有回收弹簧（2）；所述的触发机构（5）安装在保压筒（1）侧壁上，能够通过机械手（9）触发使得取样管（3）将在回收弹簧（2）作用下回收至保压筒（1）内。2.根据权利要求1所述的机械手持整体式海底沉积物气密取样器，其特征是：所述保压筒（1）的顶部开设有大于回收弹簧（2）外径的通孔（101）；弹簧收纳筒（102）焊接在保压筒（1）顶部，弹簧收纳筒（102）与通孔（101）同轴；所述回收弹簧（2）的一端固定在弹簧收纳筒（101）内顶部，另一端固定在取样管（3）的顶部；保压筒（1）外壁上固定安装有T型手柄（103）；保压筒（1）上还设有用于连接高压管（7）的高压管连接孔（113）。3.根据权利要求2所述的机械手持整体式海底沉积物气密取样器，其特征是：取样管（3）顶部设有圆锥形凸台（302），保压筒（1）内顶部设有与圆锥形凸台（302）配合的圆锥形凸台收纳孔（112），圆锥形凸台收纳孔（112）通过耐高压管（111）与卸样阀（110）连接；圆锥形凸台（302）的锥面上开设有密封槽（303），密封槽（303）内安装有O形密封圈（304）；取样管（3）侧面上开设有导向槽（305），保压筒（1）内孔下端处设有取样管导向环Ⅰ（109），取样管导向环Ⅰ（109）内壁上对应于导向槽（305）设有凸台（1091），凸台（1091）嵌装在相对应的导向槽（305）内，取样管导向环Ⅰ（109）内壁上还设有多个用于支撑取样管（3）外壁的支撑台（1092）；所述取样管（3）底部内壁上固定有环形花瓣刀头（306）。4.根据权利要求1所述的机械手持整体式海底沉积物气密取样器，其特征是：所述翻板密封机构（4）通过螺栓（8）固定在保压筒（1）的底部；所述翻板密封机构（4）的翻板阀座（404）通过O形密封圈（403）与保压筒（1）内壁进行密封；翻板阀座（404）上阀孔的底部设有取样管导向环Ⅱ（406），取样管导向环Ⅱ（406）与取样...

【专利技术属性】
技术研发人员：万步炎，金永平，彭佑多，黄筱军，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43