一种海底软质泥层沉积物自动采样装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及深海沉积物采样领域，特别是一种海底软质泥层沉积物自动采样装置及方法。包括收集机构和采样执行机构，收集机构设置在基板上，收集机构一端的底部设有采样执行机构；收集机构包括采样管Ⅰ、采样管Ⅱ、采样管Ⅲ，采样管Ⅰ、采样管Ⅲ均为竖直方向设置，采样管Ⅲ的底端呈封闭状，采样管Ⅰ的底部设有采样执行机构和吸入口，采样管Ⅰ、采样管Ⅲ的顶端之间通过采样管Ⅱ连接；所述采样执行机构包括壳体，壳体的顶部与收集机构连接，壳体的底部下方设有进样口，进样口呈喇叭状，壳体内部设有机构舱和样品运移舱，所述机构舱内设有探杆、换向部、连杆部和膨胀密封部。其响应速度快，采样保真度高，结构简单且稳定，体积小，成本低，适应性强。强。强。

【技术实现步骤摘要】
一种海底软质泥层沉积物自动采样装置及方法


[0001]本专利技术涉及深海沉积物采样领域，特别是一种海底软质泥层沉积物自动采样装置及方法。

技术介绍

[0002]海洋底质沉积物是指各种海洋沉积作用所形成的海底沉积物的总称。按照深度可划分为：近岸沉积(0～20m)、浅海沉积(20～200m)、半深海沉积(200～2000m)、和深海沉积(大于 2000m)。其中，深海沉积通常以浮游生物遗体为主，而极少陆源物质，并通常以各种生物软泥为主，有效获取此类生物软泥深海沉积物样品对海洋地质学、海洋生物学、古气候学研究具有极其重要的意义。
[0003]和浅海区沉积物采样相比，深海沉积物采样在困难程度、技术方法、以及技术手段上，存在较大的差异。深海采样具有开展时间晚、技术要求强、操作难度高、经济费用高等特点，同时比浅海采样具有更加广泛的科学研究价值，因此是目前海洋科学研究和环境调查的重点。
[0004]目前，深海沉积物采样工具主要有两种：表层取样器和柱状取样管。现有的采样工具存在以下不足：第一，表层取样器采集收集的样品已经混乱且已受到冲洗，只适合于采集结核、砾石和岩块等，不适合生物软泥此类深海沉积物的采集作业；第二，柱状取样管主要依靠重力下降插入沉积物中，容易出现倾斜，难以完成取样作业；第三，现有的沉积物采样工具主要采用球阀或翻板阀等非主动保压结构，保压效果不理想。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种海底软质泥层沉积物自动采集装置及方法，其响应速度快，采样保真度高，结构简单且稳定，体积小，成本低，适应性强。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种海底软质泥层沉积物自动采集装置，包括基板，其中，还包括收集机构和采样执行机构，收集机构设置在基板上，收集机构一端的底部设有采样执行机构；
[0007]所述收集机构包括采样管Ⅰ、采样管Ⅱ、采样管Ⅲ，采样管Ⅰ、采样管Ⅲ均为竖直方向设置，采样管Ⅲ的底端呈封闭状，采样管Ⅰ的底部设有采样执行机构和吸入口，采样管Ⅰ、采样管Ⅲ的顶端之间通过采样管Ⅱ连接；
[0008]所述采样执行机构包括壳体，壳体的顶部与收集机构连接，壳体的底部下方设有进样口，进样口呈喇叭状，壳体内部设有机构舱和样品运移舱，壳体顶部内侧设有接口环，接口环内形成样品运移舱，接口环与采样管Ⅰ的底部固定连接，机构舱位于样品运移舱的下方，机构舱内部充满润滑油，样品运移通道位于机构舱内，样品运移通道和机构舱之间不连通，样品运移通道的顶部与样品运移舱连通，样品运移通道的底部与进样口连通；
[0009]所述机构舱内设有探杆、换向部、连杆部和膨胀密封部，连杆部包括连杆Ⅰ、齿轮、
连杆Ⅱ、连杆Ⅲ和连杆Ⅳ，探杆位于壳体的底部，探杆的顶部与位于机构舱内的方形连杆Ⅰ固定连接，探杆的底部位于壳体的下方，连杆Ⅰ与连杆Ⅱ对称设置在齿轮的两侧，齿轮分别与连杆Ⅰ上部的齿条和连杆Ⅱ下部的齿条啮合，连杆Ⅱ的顶部连接有连杆Ⅲ，连杆Ⅲ的顶部连接有连杆Ⅳ，连杆Ⅳ的顶部与换向部连接；
[0010]所述换向部包括换向轮和压缩弹簧，换向轮的中部通过中心轴与机构舱的舱壁转动连接，换向轮上沿其径向对称固定有两条T型滑槽，滚动滚轮滑动设置在T型滑槽内，两滚动滚轮的中心分别与连杆Ⅳ的顶部转动连接，换向轮的两端分别连接有连杆Ⅳ，一侧连杆Ⅳ的底部与连杆Ⅲ连接，另一侧连杆Ⅳ的底部与弹簧杆连接，弹簧杆的下部位于导向筒Ⅲ内，导向筒Ⅲ的顶部设有压板Ⅰ，导向筒Ⅲ内设有压缩弹簧，压缩弹簧缠绕在弹簧杆的环形外侧，压缩弹簧的顶端与压板Ⅰ固定连接，压缩弹簧的底端与弹簧杆连接，弹簧杆的下端穿过导向筒Ⅲ的底部，并与导向筒Ⅲ下方的膨胀密封部连接；
[0011]所述进样口的上方设有进样管，进样管与样品运移通道连通，膨胀密封部位于进样管内，膨胀密封部包括压板Ⅱ、遇水膨胀橡胶和活塞环，压板Ⅱ、遇水膨胀橡胶和活塞环均固定在弹簧杆的底部，活塞环位于压板Ⅱ的下方，遇水膨胀橡胶位于压板Ⅱ和活塞环之间。
[0012]本专利技术中，所述收集机构包括采样管Ⅰ、采样管Ⅱ、采样管Ⅲ，采样管Ⅰ、采样管Ⅲ均为竖直方向设置，采样管Ⅲ的底端呈封闭状，采样管Ⅰ的底部设有采样执行机构和吸入口(1)，采样管Ⅰ、采样管Ⅲ的顶端之间通过采样管Ⅱ连接；
[0013]所述采样管Ⅰ与采样管Ⅱ的连接处设有弯管接头Ⅰ，采样管Ⅲ与采样管Ⅱ的连接处设有弯管接头Ⅱ，弯管接头Ⅱ内设有止逆凸起，防止采集到采样管Ⅲ内的样品产生倒流。
[0014]所述基板的底部表面设有数个支撑板，基板的下方设有配重，配重通过保持架与基板的底部表面连接。
[0015]所述探杆的底部固定有托盘，托盘对探杆起到了支撑作用，防止探杆插入海底沉积物过程中产生折断的现象。
[0016]所述壳体顶部的环形外侧设有止位环。
[0017]所述连杆Ⅰ的外侧设有导向筒Ⅰ，连杆Ⅱ的外侧设有导向筒Ⅱ，导向筒Ⅰ和导向筒Ⅱ的底部与机构舱的底壁固定连接。
[0018]所述进样管的内壁固定有限位环，限位环对活塞环起到了限位作用，防止膨胀密封部过度下降。
[0019]所述T型滑槽的端部固定有挡块，挡块对滚动滚轮起到了限位作用。
[0020]本专利技术还包括利用上述海底软质泥层沉积物自动采集装置进行采样的方法，包括以下步骤：
[0021]S1.安装装置，对取样机构预先抽真空，使三个采样管内形成负压，当该装置处于初始状态时，压缩弹簧处于原始长度，换向轮的两侧在杠杆原理的作用下，两T型槽处于水平状态，膨胀密封部位于样品运移通道的下方，整个装置处于平衡状态；
[0022]S2.将装置投入深海，当接近海底的过程中，探杆首先插入到海底沉积物泥层中，探杆在插入的过程中，海底沉积物对探杆产生阻力，阻力使探杆产生向上的运动，探杆插入海底沉积物泥层一定深度后,整个装置完全触底，喇叭状的吸入口与海底沉积物密切接触，吸入口将待取样样品限制在吸入口内；
[0023]探杆向上运动的过程中，与探杆连接的连杆Ⅰ上的齿条通过与齿轮之间的啮合，带动齿轮转动，通过齿轮与连杆Ⅱ的齿条之间的啮合，带动连杆Ⅱ向下运动，连杆Ⅱ依次通过连杆Ⅲ、连杆Ⅳ和与连杆Ⅳ，使与连杆Ⅳ连接的滑动滚轮拉动换向轮逆时针转动，此时另一端的连杆Ⅳ上升，并带动与该端的连杆Ⅳ连接的弹簧杆向上移动，弹簧杆底部的膨胀密封部被向上拉动，当膨胀密封部被拉动至样品运移通道底部接口的上方时，在采样管内的负压吸取作用下，被进料口倒扣住的海底表面沉积物样品被吸入，沉积物被吸入进样管内，并通过样品运移通道进入样品运移舱内，并依次通过采样管Ⅰ、采样管Ⅱ，最终汇聚至采样管Ⅲ中；
[0024]弹簧杆被向上拉动的过程中，导向筒Ⅲ内的压缩弹簧被压缩，压缩弹簧内具有向外的张力；
[0025]S3.采样结束后，将该装置捞起，当探针脱离海底沉积物表层后，在装置的重力作用和压缩弹簧的弹力作用下，膨胀密封部复位，复位过程中，膨胀密封部中的遇水膨胀橡胶与进样管内的海水接触后膨胀，当膨胀密封部下移至限位环处时停止继续下移，膨胀后的遇水膨胀橡胶对进样口进行密封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底软质泥层沉积物自动采集装置，包括基板(7)，其特征在于，还包括收集机构和采样执行机构(12)，收集机构设置在基板(7)上，收集机构一端的底部设有采样执行机构(12)；所述采样执行机构(12)包括壳体(14)，壳体(14)的顶部与收集机构连接，壳体(14)的底部下方设有进样口(1)，进样口(1)呈喇叭状，壳体(14)内部设有机构舱(25)和样品运移舱(27)，壳体(14)顶部内侧设有接口环(26)，接口环(26)内形成样品运移舱(27)，接口环(26)与采样管Ⅰ(2)的底部固定连接，机构舱(25)位于样品运移舱(27)的下方，机构舱(25)内部充满润滑油，样品运移通道(31)位于机构舱(25)内，样品运移通道(31)与机构舱(25)之间不连通，样品运移通道(31)的顶部与样品运移舱(27)连通，样品运移通道(31)的底部与进样口(1)连通；所述机构舱(25)内设有探杆(15)、换向部、连杆部和膨胀密封部，连杆部包括连杆Ⅰ(18)、齿轮(19)、连杆Ⅱ(20)、连杆Ⅲ(21)和连杆Ⅳ(22)，探杆(15)位于壳体(14)的底部，探杆(15)的顶部与位于机构舱(25)内的方形连杆Ⅰ(18)固定连接，探杆(15)的底部位于壳体(14)的下方，连杆Ⅰ(18)与连杆Ⅱ(20)对称设置在齿轮(19)的两侧，齿轮(19)分别与连杆Ⅰ(18)上部的齿条和连杆Ⅱ(20)下部的齿条啮合，连杆Ⅱ(20)的顶部连接有连杆Ⅲ(21)，连杆Ⅲ(21)的顶部连接有连杆Ⅳ(22)，连杆Ⅳ(22)的顶部与换向部连接；所述换向部包括换向轮(24)和压缩弹簧(34)，换向轮(24)的中部通过中心轴(28)与机构舱(25)的舱壁转动连接，换向轮(24)上沿其径向对称固定有两条T型滑槽(29)，滚动滚轮(30)滑动设置在T型滑槽(29)内，两滚动滚轮(30)的中心分别与连杆Ⅳ(22)的顶部转动连接，换向轮(24)的两端分别连接有连杆Ⅳ(22)，一侧连杆Ⅳ(22)的底部与连杆Ⅲ(21)连接，另一侧连杆Ⅳ(22)的底部与弹簧杆(40)连接，弹簧杆(40)的下部位于导向筒Ⅲ(33)内，导向筒Ⅲ(33)的顶部设有压板Ⅰ(32)，导向筒Ⅲ(33)内设有压缩弹簧(34)，压缩弹簧(34)缠绕在弹簧杆(40)的环形外侧，压缩弹簧(34)的顶端与压板Ⅰ(32)固定连接，压缩弹簧(34)的底端与弹簧杆(40)连接，弹簧杆(40)的下端穿过导向筒Ⅲ(33)的底部，并与导向筒Ⅲ(33)下方的膨胀密封部连接；所述进样口(1)的上方设有进样管，进样管与样品运移通道(31)连通，膨胀密封部位于进样管内，膨胀密封部包括压板Ⅱ(35)、遇水膨胀橡胶(36)和活塞环(37)，压板Ⅱ(35)、遇水膨胀橡胶(36)和活塞环(37)均固定在弹簧杆(40)的底部，活塞环(37)位于压板Ⅱ(35)的下方，遇水膨胀橡胶(36)位于压板Ⅱ(35)和活塞环(37)之间。2.根据权利要求1所述的一种海底软质泥层沉积物自动采集装置，其特征在于：所述收集机构包括采样管Ⅰ(2)、采样管Ⅱ(4)、采样管Ⅲ(9)，采样管Ⅰ(2)、采样管Ⅲ(9)均为竖直方向设置，采样管Ⅲ(9)的底端呈封闭状，采样管Ⅰ(2)的底部设有采样执行机构(12)和吸入口(1)，采样管Ⅰ...

【专利技术属性】
技术研发人员：尉建功，吴刚，谢志远，程怀，李文静，张云山，郭旭东，陆天启，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：