[发明专利]一种液压触发的深海热液气密采样器

说明书

技术领域

本发明涉及一种深海热液采样设备，具体说是涉及一种利用液压驱动方式来控制采样阀的深海热液气密采样器。

背景技术

深海热液口是海底最显著的特征之一，热液口附近不但蕴藏有大量的金属硫化物等矿产资源，而且孕育了极端环境下独特的生物群落，具有重要的深海资源勘查和科学研究价值。获取样品是研究深海热液的必要手段，目前国内外已开展了对深海热液采样器的研究，但目前已有的采样器有的不具备气密性，不能用于定量分析热液中气体组分，而有的气密采样器使用的驱动机构比较复杂，增加了采样器的重量和体积，不利于深海使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、动作可靠、适合于深海热液采集并具有保压性能的液压触发的深海热液气密采样器。

本发明的液压触发的深海热液气密采样器包括：采样阀，采样腔，蓄能腔，电路腔和与采样阀同轴相连的液压触发机构；采样阀的一个端口连接采样管，另一个端口连接采样腔，采样腔和蓄能腔分别固定在连接器的两端，连接器内设有连通采样腔和蓄能腔的节流器，在采样腔和蓄能腔内分别设有采样活塞和蓄能活塞，蓄能腔的端部接有充气阀；所说的液压触发机构包括：同一轴线装置的第一液压腔和第二液压腔，第一液压腔和第二液压腔由螺纹连接器连接固定，第二液压腔的内径大于第一液压腔的内径，第一液压腔内设有第一活塞，第一活塞的活塞杆伸出第一液压腔的轴向中心孔，在活塞杆的末端固定有触发螺钉，活塞杆的外部套有弹簧，弹簧的一端抵住触发螺钉，另一端抵住第一液压腔的内台阶面，第二液压腔的腔体和第一液压腔的轴向中心孔连通，第二液压腔内设有第二活塞，第二液压腔的端部具有轴向通孔，轴向通孔内设有顶杆，第二液压腔的壁上开有液体出流口；电路腔的一端连接有温度探头和电磁耦合线圈，所说的液压触发机构、采样腔以及电路腔由固定板连接固定成一体。

为方便机械手夹持，通常在固定板上安装手柄。

本发明的液压触发的深海热液气密采样器采用液压驱动方式来开启和关闭采样阀，触发机构结构简单，动作可靠性高，由于液压触发机构具有力放大作用，因此可大大减小打开采样阀所需要的推力。本发明的采样器利用蓄能腔内的压缩氮气补偿压力，具有良好的保压性能。采样器集成了温度测量系统，能在采样过程中实时获取热液的温度值。此外，采样器的整体结构紧凑，外形尺寸小，适合于深潜器机械手的操作。

附图说明

图1是液压触发的深海热液气密采样器的结构示意图；

图2是液压触发机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

参照图1和图2，本发明的液压触发的深海热液气密采样器包括：采样阀2，采样腔12，蓄能腔7，电路腔15和与采样阀2同轴相连的液压触发机构3；采样阀2的一个端口连接采样管1，另一个端口连接采样腔12，采样腔12和蓄能腔7分别固定在连接器10的两端，连接器10内设有连通采样腔12和蓄能腔7的节流器11，在采样腔12和蓄能腔7内分别设有采样活塞13和蓄能活塞6，蓄能腔7的端部接有充气阀9；所说的液压触发机构3包括：同一轴线装置的第一液压腔24和第二液压腔21，第一液压腔24和第二液压腔21由螺纹连接器23连接固定，第二液压腔21的内径大于第一液压腔24的内径，第一液压腔24内设有第一活塞25，第一活塞25的活塞杆27伸出第一液压腔24的轴向中心孔29，在活塞杆27的末端固定有触发螺钉28，活塞杆27的外部套有弹簧26，弹簧26的一端抵住触发螺钉28，另一端抵住第一液压腔24的内台阶面，第二液压腔21的腔体和第一液压腔24的轴向中心孔29连通，第二液压腔21内设有第二活塞22，第二液压腔21的端部具有轴向通孔，轴向通孔内设有顶杆20，第二液压腔21的壁上开有液体出流口30；电路腔15的一端连接有温度探头14和电磁耦合线圈8。所说的液压触发机构3、采样腔12以及电路腔15由固定板5连接固定成一体。图例中，固定板5上安装有手柄4。

为了准确测量采样点的温度，可将温度探头14与采样管1固定在一起。

采样器使用前，液压触发机构的第一活塞25和第二活塞22分别位于各自腔体内的最右端，第一活塞25与第二活塞22之间的腔体内充满液压油。由于第二液压腔21的内部直径比第一液压腔24的内部直径大，液压触发机构具有推力放大的作用，可大大减小开启采样阀所需要的外部推力。采样腔和蓄能腔的采样活塞13和蓄能活塞6分别处于各腔的左端，在采样活塞13和蓄能活塞6之间的腔体内以及采样管1内都充满过滤后的海水，通过充气阀9向蓄能腔7内充入氮气，使氮气的压力达到预采样热液压力的10％并关闭充气阀9。

当需要采样的时候，深潜器上的机械手夹持住采样器的手柄4，把采样管1和温度探头14插入热液喷口中，所测得的温度数据通过电磁耦合线圈8实时地传给深潜器供操作员和科学家参考，当温度值满足采样要求时，操作员控制机械手上的液压缸，施加一定大小的推力在触发螺钉28上，并推动第一活塞25向左运动，通过液压油施加推力在第二活塞22上，并通过顶杆20传递放大后的推力来打开采样阀2。在压力差的作用下，热液由采样管1经过采样阀2进入采样腔12，热液推动采样活塞13向右运动，采样腔12内的预充海水经过节流器11进入蓄能腔7，并推动蓄能活塞6向右运动，蓄能腔7内的预充氮气被压缩，从而压力增高，当压力达到平衡时采样停止。采样停止后，操作员撤消施加在触发螺钉28上的触发力，液压触发机构的第一活塞25和第二活塞22在弹簧26的作用下回复原位，采样阀2关闭，完成整个采样过程。