一种含上覆水的深海甲烷渗漏界面沉积物的保真取样器制造技术

本发明专利技术涉及深海取样技术，旨在提供一种含上覆水的深海甲烷渗漏界面沉积物的保真取样器。该取样器包括安装在固定面板上的取样筒结构、保压筒结构、油缸剪应力块机构和蓄能器系统；其中，取样筒结构包括取样筒端盖和两端开口的取样筒；保压筒结构包括保压筒体、球阀本体以及保压筒端盖；油缸剪应力块机构包括液压油缸、连接杆和剪应力块；蓄能器系统包括通过不锈钢管连接蓄能器接口的蓄能器。本发明专利技术能够同时取沉积物和上覆水，将现有技术中由两个采样装置完成的工作集成到一个装置上，提高了采样效率节省了成本同时减小了搭配的水下多功能移动平台的工作量。能移动平台的工作量。能移动平台的工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种含上覆水的深海甲烷渗漏界面沉积物的保真取样器


[0001]本专利技术涉及深海取样技术，特别涉及一种含上覆水的深海甲烷渗漏界面沉积物的保真取样器。

技术介绍

[0002]海底沉积物采样对于认识地球环境变迁、预测未来气候长期変化、寻找海底新能源天然气水合物、研究海洋极端微生物的多样性以及开发应用生物基因资源等方面有着重要意义。为了深海微生物地面实验室的培养研究和沉积物及其上覆海水的化学组分运输研究，需要一套可以实现深海微生物样品保真取样的设备。开发海底保真采样系统及测试技术，从多学科角度研究甲烷渗漏及其对海洋环境的影响及机理也是国家能源和环境重大战略的迫切需求。
[0003]目前业内关于海底沉积物界面的甲烷渗漏研究主要基于定点长期监测，但针对区域性甲烷渗漏的探测相对缺乏，究其原因是该界面的移动探测和高保真采样技术相对匮乏，相关的转移和测试技术也较薄弱。
[0004]目前针对深海甲烷渗漏界面沉积物多以通用型设备进行采样操作。例如，中国专利技术专利申请“一种全地层沉积物取样器”(申请号：CN202011516768.6)、“一种适用于高取样率海底表层沉积物取样器及取样方法”(申请号：CN202011101921.9)、“长岩芯重力活塞取样器”(申请号：CN98245305.1)等公开的取样器。但是，这些常规取样由于不能保压或扰动大或不能获取沉积物上覆水界面或不能够提供沉积物及上覆水转移接口，进而导致样品气相组份散失、微生物死亡、氧化态改变和有机组份分解，极大的限制了甲烷渗漏区界面通量计算和地质环境系统演化的深入研究。
[0005]因此，开发避免压力波效应冲散表层絮凝状沉积物，实现稳定缓慢地取样、现场保真保存、样品原位封装，同时避免取样器内上覆水和沉积物混合扰动的低污染、低扰动的原位保真采样技术将为精确的了解区域甲烷渗漏通量及其对海洋环境的影响机理提供必要的技术手段。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种含上覆水的深海甲烷渗漏界面沉积物的保真取样器。
[0007]为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0008]提供一种含上覆水的深海甲烷渗漏界面沉积物的保真取样器，包括安装在固定面板上的取样筒结构、保压筒结构、油缸剪应力块机构和蓄能器系统；其中，
[0009]所述取样筒结构包括取样筒端盖和两端开口的取样筒；在取样筒端盖中设有上覆水转移通道和弹簧锁舌机构，取样筒端盖通过弹簧锁舌机构可拆卸地嵌套装入取样筒的上侧开口端；在取样筒端盖的顶部设有抓柄；取样筒的内部设有可移动的滤网活塞，下侧开口端处装有取样花瓣；
[0010]所述保压筒结构包括保压筒体、球阀本体以及保压筒端盖；在保压筒体的壁上设有上覆水接口、压力传感器接口和蓄能器接口，球阀本体固定连接至保压筒体的下侧开口端；保压筒端盖的中央设开孔，与保压筒体的上侧开口端相对地安装在固定面板开孔的上下表面；所述取样筒的外径小于保压筒体的内径，取样筒能够从保压筒端盖的开孔竖向插入保压筒体中；在保压筒体底端的内壁上设有台阶或缩口，用于对取样筒进行限位；在保压筒端盖的下表面设有横向的剪应力块滑槽；
[0011]所述油缸剪应力块机构包括液压油缸、连接杆和剪应力块，液压油缸的油杆、连接杆、剪应力块依次连接；剪应力块装在所述剪应力块滑槽中，用于约束取样筒端盖在保压筒中的轴向位移以保持保压筒体的内部压力；
[0012]所述蓄能器系统包括通过不锈钢管连接蓄能器接口的蓄能器，蓄能器通过端盖安装在固定面板上，其内部的活塞将筒体分隔为液体腔室和气体腔室，不锈钢管与液体腔室连通。
[0013]作为本专利技术的优选方案，所述弹簧锁舌机构包括至少一对弹簧锁舌组合，且对称地设于取样筒端盖的径向锁孔中；弹簧位于锁孔的底端，具有限位台阶的锁舌位于弹簧外侧，锁舌挡圈安装在锁孔外侧并对锁舌进行限位；在取样筒的上侧开口端设有与锁舌对应的开口槽。
[0014]作为本专利技术的优选方案，当剪应力块处于封闭固定面板开孔的位置时，取样筒端盖中的上覆水转移通道与保压筒体上的上覆水接口相互连通。
[0015]作为本专利技术的优选方案，球阀本体与保压筒体之间、保压筒体与保压筒端盖之间、保压筒体与固定面板之间，分别通过螺钉实现固定连接；球阀本体与保压筒体之间、保压筒体与保压筒端盖之间分别通过O型密封圈实现端面密封。
[0016]作为本专利技术的优选方案，所述抓柄与取样筒端盖之间为螺纹方式连接，抓柄的末端设球形抓手。
[0017]作为本专利技术的优选方案，所述球阀本体上设有阀门手柄，其末端设球形抓手。
[0018]作为本专利技术的优选方案，取样花瓣通过螺钉固定在取样筒的内侧壁上。
[0019]作为本专利技术的优选方案，所述压力传感器接口通过水密接插件连接至压力传感器。
[0020]作为本专利技术的优选方案，上覆水转移通道的外侧与上覆水针阀相接；所述蓄能器的气体腔室与蓄能器针阀相接。
[0021]作为本专利技术的优选方案，还包括至少一组用于备用的相同结构的取样筒组合，包括取样筒、取样筒端盖和抓柄，抓柄的末端设球形抓手；所述取样筒竖向插入在安装于固定面板上的存放筒中，存放导向环与存放筒的上侧开口端相对地安装在固定面板开孔的上下表面。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023](1)本专利技术的采样器能够同时取沉积物和上覆水，将现有技术中由两个采样装置完成的工作集成到一个装置上，提高了采样效率节省了成本同时减小了搭配的水下多功能移动平台的工作量。
[0024](2)取样筒端盖中设置的上覆水转移通道，能够保证取样器取到的上覆水里不含有提前注入的去离子水或者非采样位置的海水，能够进一步保证取样纯度。
[0025](3)能够通过滤网活塞减小沉积物和上覆水之间的掺混，同时又能保证沉积物和上覆海水之间的明显的界面，对后面甲烷渗漏区沉积物界面的化学组分运输研究提供样品。
[0026](4)能够保证大重量的采样器整体不插入土中，而是将既轻又薄的取样管通过机械臂间接插入沉积物进行取样，这样减轻了水下多功能移动平台和液压油缸的压力。
[0027](5)采样器最下部的球阀不参与实际采样操作，能够为后续的保压转移工作提供快速的对接和转移，并在转移之后对采样器进行再次密封。由于球阀不参与实际采样操作，能够始终处于在泥面以上，能够方便机械臂对其进行开关操作，也防止出现球阀在泥面以下被卡住而不能完全密封的问题。
附图说明
[0028]图1是本专利技术取样器的外部整体结构示意图；
[0029]图2是图1中取样器的后侧方向视图；
[0030]图3是保压筒端盖的结构示意图；
[0031]图4是图1中取样器的剖面示意图；
[0032]图5是取样筒端盖剖面示意图；
[0033]图6
‑
9是取样过程中A、B、C、D四个步骤的示意图。
[0034]图中：1抓柄；2取样筒端盖；3(PC材质)取样筒；4存放导向环；5固定面板；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含上覆水的深海甲烷渗漏界面沉积物的保真取样器，其特征在于，包括安装在固定面板上的取样筒结构、保压筒结构、油缸剪应力块机构和蓄能器系统；其中，所述取样筒结构包括取样筒端盖和两端开口的取样筒；在取样筒端盖中设有上覆水转移通道和弹簧锁舌机构，取样筒端盖通过弹簧锁舌机构可拆卸地嵌套装入取样筒的上侧开口端；在取样筒端盖的顶部设有抓柄；取样筒的内部设有可移动的滤网活塞，下侧开口端处装有取样花瓣；所述保压筒结构包括保压筒体、球阀本体以及保压筒端盖；在保压筒体的壁上设有上覆水接口、压力传感器接口和蓄能器接口，球阀本体固定连接至保压筒体的下侧开口端；保压筒端盖的中央设开孔，与保压筒体的上侧开口端相对地安装在固定面板开孔的上下表面；所述取样筒的外径小于保压筒体的内径，取样筒能够从保压筒端盖的开孔竖向插入保压筒体中；在保压筒体底端的内壁上设有台阶或缩口，用于对取样筒进行限位；在保压筒端盖的下表面设有横向的剪应力块滑槽；所述油缸剪应力块机构包括液压油缸、连接杆和剪应力块，液压油缸的油杆、连接杆、剪应力块依次连接；剪应力块装在所述剪应力块滑槽中，用于约束取样筒端盖在保压筒中的轴向位移以保持保压筒体的内部压力；所述蓄能器系统包括通过不锈钢管连接蓄能器接口的蓄能器，蓄能器通过端盖安装在固定面板上，其内部的活塞将筒体分隔为液体腔室和气体腔室，不锈钢管与液体腔室连通。2.根据权利要求1所述的保真取样器，其特征在于，所述弹簧锁舌机构包括至少一对弹簧锁舌组合，且对称地设于取样筒端盖的径向锁孔中；弹簧位于锁孔的底...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，郭进，葛勇强，邓义楠，陈道华，朱海，田烈余，耿雪樵，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室广州广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：