[其他]安全重力活塞取樣器

無效

• 申請號: 87209127
• 申請日: 1987-06-11
• 公開（公告）號: CN87209127U
• 公開（公告）日: 1988-02-17
• 發明（設計）人: 宋歡齡
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所技術開發公司
• 主分類號: G01N1/02
• 分類號: G01N1/02
• 代理公司: 山東海洋學院專利事務所
• 代理人: 紀明義

本實用新型屬於水下柱狀取樣機械。主要用於水下沉積物取樣。

目前，世界各國所使用的重力活塞取樣器，是依靠自重，在其離水底一定距離，采用鉛球觸底，使失衡定高桿失去平衡，造成活動吊掛從掛鉤上脫落而獲得沖力，導致取樣管在沖力作用下鉆進水下沉積物中。由于取樣器活塞受到鋼纜牽引而在取樣管內向上相對移動的同時，形成一定的真空，從而對進入取樣管內的樣芯產生抽吸作用，在取樣管從沉積物中撥出和提升過程中，使樣芯基本保持原狀，且能防止樣芯的脫落。

該類取樣機械存在的主要問題可歸納為如下幾個方面：

一、抗衡脫鉤釋放裝置是重力活塞取樣器的關鍵部件，歐美各國均采用失衡定高桿釋放裝置。該裝置的特點是，任何投放速度的急劇變化和障礙物鉤碰失衡定高桿，都會引起取樣器主體脫鉤，自由下落的積能沖擊力相當大。在水中不僅會瞬間掙斷鋼纜，有時也會危及其它。

二、在取樣器主體脫鉤自由下落過程中，全部重量皆起積能配重作用。如遇松軟沉積物，當鉆樣完成后，剩余動能往往將鋼纜掙斷，造成重力活塞取樣器沉入水底。

三、取樣器主體脫鉤后，在開始自由降瞬間，因鋼纜由重荷減為近于空載。因而，鋼纜迅速回縮一定長度。該時活塞將從取樣管內上升一定距離，造成取樣率低，明顯地降低了取樣效果。

基於上述原因，本設計從三個方面對重力活塞取樣器進行改進。一、采用氣缸活塞式安全銷取代原釋放裝置中的安全銷。利用氣缸活塞式安全銷入水后，自由活塞在氣缸體內的位移取決於水體對氣缸內氣體的壓縮力，從而使氣缸活塞式安全銷產生橫向位移。不同體積的氣缸體可在不同深度的水中將氣缸活塞式安全銷拔出。因此，設計時可保證在一定水深之上，取樣器主體不會脫鉤。

二、在取樣器主體中部采用緩沖器總成結構。當取樣器主體脫鉤下落時，緩沖器總成仍起積能配重作用，當鉆樣完成后，當有剩余能量時，緩沖器提桿已被活塞卡住，其余部件繼續下沖，緩沖器彈簧被壓縮，吸收了部分能量。同時，較粗的緩沖器總成濺入沉積物中則消耗了大部分剩余能量。這種帶緩沖器總成的重力活塞取樣器，既完全保留了常規重力活塞取樣器的優點，又具備了近似智能化的緩沖作用。

三、用力定位活塞取代原取樣管活塞，使力定位活塞在鋼纜迅速回縮力作用下不產生上滑，而只有當取樣管已到位，沖擊力將力定位銷切斷后，力定位活塞才開始上滑。避免了取樣管活塞提前上滑而使取樣管內充水，造成取樣率低或取不到樣的現象發生。

本實用新型的構成如下：

一、氣缸活塞式安全銷：

由固定底座、氣缸體和活塞式安全銷等組成。靠固定底座安裝在固定底板上。活塞與安全銷為一體，故稱為活塞式安全銷。當置於水中后，因水中的壓力使活塞式安全銷在氣缸體內移動，即使之產生橫向位移，以此作為失衡定高桿釋放裝置的安全銷，防止了障礙物鉤碰失衡定高桿而造成的取樣器主體脫鉤現象發生。只有當達到一定水深，產生一定的壓力使活塞式安全銷產生一定的橫向位移，相當于安全銷拔出，取樣器主體才具備脫鉤條件。使釋放裝置的安全可靠性大大提高。

二、緩沖器總成：

由緩沖器外殼、緩沖器彈簧、緩沖器提桿、緩沖器固定套筒環以及彈簧固定套筒等構成。

在結構上，將緩沖器彈簧置于緩沖器外殼和緩沖器提桿之間。緩沖器提桿可相對緩沖器外殼沿軸向向上滑動。緩沖器彈簧安放在彈簧固定套筒底部的凸環上。當緩沖器外殼下降，而緩沖器提桿被活塞卡住時，緩沖器彈簧亦停止，因而被緩沖器外殼，下降的力所壓縮，從而吸收了取樣器主體的部分剩余能量。

緩沖器總成的外徑較粗，可在濺入沉積物中時消耗大部分剩余能量。

如圖五所示，緩沖器外殼和配重鉛塊及取樣管繼續下降，而緩沖器提桿則停止下降，它相對緩沖器外殼向上伸出，緩沖器彈簧則被壓縮。

三、力定位活塞：

在活塞的下端固定一帶環槽的定位圓盤，兩只力定位銷對稱穿過鉆頭中部的兩個圓孔而插入定位圓盤的環槽內，以活塞芯桿將定位圓盤和活塞連結為一體。活塞芯桿上部系鋼纜。

力定位活塞由定位圓盤、力定位銷、活塞以及活塞芯桿等組成。

附圖說明如下：

圖1為重力活塞取樣器結構圖。

圖2為安全重力活塞取樣器結構圖。

圖3為氣缸活塞式安全銷結構圖。

圖4為力定位活塞結構圖。

圖5為安全重力活塞取樣器水下取樣及緩沖器總成工作原理圖。其中a圖為力定位銷理想切斷位，取樣器工作狀態圖。b圖為鉆樣完成時，取樣器狀態圖。c圖為緩沖器總成工作原理圖。

其中，1－鉆頭，用以強化頂端，以利鉆進，2－逆止股，鉆樣易采入，不易漏出。3－力定位活塞，在活塞下方用活塞芯桿固定定位圓盤，當重力活塞取樣器主體向下的力與活塞相對力達到設計值時，力定位銷被切斷。繼續下沖時，力定位活塞相對上滑，在取樣管中造成一定真空，以利樣品的進入。4－鋼纜，用以吊掛重力活塞取樣器，它通過鋼纜絞車投放和提升重力活塞取樣器。5－聯接法蘭，用于在緩沖器外殼下端固定取樣管。6－配重鉛塊，作為取樣器主體總重調節件。7－彈簧固定套筒，用螺紋固定于緩沖器提桿下端，壓緊彈簧并承受彈簧力。8－緩沖器外殼，是緩沖器總成的運動部件，與導向翼、配重鉛塊和取樣管固定為一體。9－緩沖器彈簧，在取樣完成后，緩沖器彈簧被壓縮，吸收部分動能。10－緩沖器提桿，作為緩沖器總成的承力件，取樣器主體吊掛件。11－緩沖器固定套筒環，用於系掛緩沖器提桿，壓緊彈簧。在取樣時，緩沖器提桿的動能傳遞給緩沖器外殼。12－導向翼，保持取樣器主體的正常工作方向。13－失衡定高桿，鉛球降到海底時，被沉積物托起，當氣缸活塞式安全銷拔出的前提下，使取樣器主體脫鉤，開始在水中自由下墜。14－鋼纜夾板，將取樣器主體夾掛于一定高度上，留出取樣器主體自由行程長度，并將取樣器主體掛在失衡定桿的短臂鉤上。15－氣缸活塞式安全銷，用螺釘通過固定底座安裝在固定底板上，氣缸體與固定底座間用螺紋聯結。當取樣器主體組裝完后，擰上適合該水深的氣缸活塞式安全銷，銷入銷孔后即可起吊投放。16－聯接環，用于吊掛重力活塞取樣器主體，即其以下部分為取樣器主體。17－鉛球，用鐵鏈掛于失衡定高桿外端。18－取樣管活塞，與取樣管呈滑動配合。19－頂桿。20－定位圓盤，當作用在其上的力達到一定值后，自動切斷定位銷。21－力定位銷，一端有螺紋的圓柱體。20、21、29和30構成力定位活塞3。22－取樣管，用于采裝樣品，本附圖為單節取樣管，根據深度需要可裝成多節。23－固定底座，用以固定氣缸體。24－氣缸體。25－活塞式安全銷，23、24、25構成氣缸活塞式安全銷15。26－固定底板，用以安裝固定底座23和失衡定高桿13。27－緩沖器總成，由7、8、9、10、11等構成。