[发明专利]一种深海沉积物保压取样转移的耐高压切割装置

说明书

技术领域

本发明涉及切割设备技术领域，具体涉及一种深海沉积物保压取样转移的耐高压切割装置。

背景技术

深海沉积物采样是深海环境与资源调查的基本手段之一，经过几十年的发展实践，已形成了多种有效的沉积物采样方式，但是采样之后的保压取样转移设备，一直发展缓慢。

目前，用于采样的装置主要包括以下几类：多管采样器，利用重力采集海底表层沉积物及其上覆水；深海拖曳式采样器，用于采集悬浮颗粒物；电视抓斗式采样器，用于采集沉积物和表层矿物。通过以上采样装置采集的海底沉积物样品，由于压力、温度、光照等条件的变化，易造成气相溶解成分散失、固态成分气化、有机成分分解等问题，使实验数据难以准确反映沉积物的原始成分及状态。

近年来，保真采样越来越受到国际海洋界的重视，尤其是沉积物中的天然气水合物，俗称“可燃冰”，是一种优质高效的燃料，可作为优质能源。天然气水合物的形成需要在一定条件下形成，要求有合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等，在大洋中，天然气水合物在沉积物中稳定在0～1000m深度。中国现有的深海沉积物取样器可以在深海取到沉积物、水、气和天然气水合物等样品并进行保压，为了更好的研究天然气水合物的物理性质，样品在保持深海高压的情况下由原位转移到实验室，需要全程保压，但是国内暂无二次保压取样转移的设备，关键环节的缺乏导致研究效果不理想。因此，研制一套与保压取样装置对接的保压取样转移装置，将推动我国天然气水合物保压取样转移的研究发展。该研究成果不仅可以应用于水合物项目，还可以有效地推广到其他综合性海洋调查项目，是现代海洋调查研究领域向更高、更精确探测的重要手段，具有十分广阔的应用和推广前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种深海沉积物保压取样转移的耐高压切割装置。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种深海沉积物保压取样转移的耐高压切割装置，包括盖箱、压力平衡装置、齿轮杆、齿轮盘、外端盖、连接管、弹簧、螺栓、刀头和内端盖；所述内端盖、外端盖、连接管与盖箱同轴，且外端盖与盖箱之间为螺栓连接，连接管与外端盖之间为螺栓连接，内端盖嵌套于盖箱内；所述压力平衡装置包括平衡盖、压杆和平衡基座，且平衡盖、平衡基座与压杆同轴，平衡盖和平衡基座均设有同轴螺纹孔；所述平衡基座安装在盖箱的螺纹孔中，且平衡基座与盖箱之间为螺纹连接，平衡盖与平衡基座之间为螺纹连接，所述压杆依次贯穿通过平衡盖螺纹孔和平衡基底螺纹孔连接到盖箱内部；

嵌套于盖箱内部的内端盖呈上下两端锥面平行的圆环体结构，且内端盖的上下两端锥面分别与压杆底端、刀头末端滑动接触；所述齿轮盘与外端盖同轴且为螺纹连接，齿轮杆一端位于盖箱的开孔中，另一端位于外端盖的开孔中，从而固定齿轮杆位置，齿轮杆通过其中间的齿轮与齿轮盘相啮合；所述齿轮盘上开设有若干个十字槽，刀头底座轴向嵌于齿轮盘的十字槽中，螺栓贯穿通过齿轮盘的凸缘上的开孔与刀头螺纹连接，且在螺栓与齿轮盘的凸缘之间设有弹簧，处于压缩状态，用于收缩刀头，当外置电机带动齿轮杆旋转时，齿轮盘则会带动刀头轴向旋转，从而切割样品管。

本发明中，所述齿轮盘上开设有四个十字槽，所述四个刀头以齿轮盘的轴心为原点对称，分别嵌于对应的十字槽中。

本发明中，所述平衡基座、齿轮杆、外端盖、连接管分别通过O型圈与盖箱密封连接，压杆、平衡盖分别通过O型圈与平衡基座密封连接，齿轮杆通过O型圈与外端盖密封连接。

本发明中，所述盖箱呈圆柱体中空结构，且盖箱、齿轮盘、外端盖、连接管、内端盖、平衡基座横截面均为圆环形。

本发明中，所述压杆下端开设有导流孔，压杆上端横截面为圆形。

本发明中，所述内端盖的上下两端平行锥面与水平面呈45°角。

本发明的深海沉积物保压取样转移的耐高压切割装置的工作过程如下：

样品管到达耐高压切割装置所在位置且停下时，此时打开外置电机，电机带动齿轮杆旋转，从而齿轮盘旋转并带动四个固定在齿轮盘的十字槽中的刀头旋转；再人工用扳手拧动压杆旋转下压，作用在内端盖的锥面上，使内端盖向刀头方向移动并通过锥面使刀头下压。此时，刀头旋转且下压，作用于样品管上，从而可以轴向切割样品管，随着刀头的不断下压，先切断样品管，再切断其中的深海沉积物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.耐高压切割装置的密封设计能适应密封较高水压，有效的防止切割过程中压力泄露，保证保压二次取样在保压的环境中完成，减少因环境变化对深海沉积物造成的干扰。