[发明专利]一种低采样阀驱动功率的深海水体采样液压系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种深海水体采样装置，特别是可降低采样阀驱动功率的深海水体气密保压采样液压系统。

背景技术

深海是地球上最后一块未被人类开发的领域，其富含油气资源、矿产资源和生物资源。深海探测是当今国际研究的热点和前沿。其中，深海水体气密保压采样器是深海探测的重要技术装备。深海水体气密保压采样器通常利用一套液压系统完成水体的采集、密封和保压。其中，采样阀是该系统中的关键元件。由于深海巨大的静压力，采样阀的阀芯在开启过程中受到较大的液动力作用，因而需要利用液压机械手等装置操控采样阀，以完成采样控制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种低采样阀驱动功率的深海水体采样液压系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明包括采样筒、活塞、弹簧、蓄能器、采样阀和背压阀。活塞安装在采样筒内腔中，将采样筒内腔分为前、后两个腔；采样筒的前腔内安装有弹簧，弹簧的一端顶在活塞端面上，弹簧的另一端顶在采样筒的前部端面上；采样筒的前腔与采样阀的出口相通，采样阀的进口与外界海水相通；采样筒的后腔与背压阀的进口相通，背压阀的出口与外界海水相通；蓄能器同时与采样筒的后腔、背压阀的进口相通。

本发明具有的有益效果是：

（1）采样之前，通过调节弹簧的弹簧力和活塞的面积，可以使采样阀进口和出口的压差保持在一个较小的数值，从而降低采样阀阀芯上的液动力，进而降低采样阀驱动机构的功率，便于轻便紧凑的驱动机构研制。

（2）降低采样阀进口和出口的压差，可以缩短采样阀全开口时间、减小采样阀阀口开启时的节流作用，有利于提高采样水层精度和减少阀口节流对水体特征的破坏。

附图说明

图1是本发明的液压系统原理图。

图2是采样装置未放入水中时的工作原理图。

图3是采样装置下潜至水静压大于蓄能器充气压力后的工作原理图。

图4是采样装置下潜至采样深度、开始采样时的工作原理图。

图5是采样装置在采样结束后的工作原理图。

图中：1、采样阀，2、采样筒，3、蓄能器，4、背压阀，5、弹簧，6、活塞。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明由采样阀1、采样筒2、蓄能器3、背压阀4、弹簧5和活塞6构成。活塞6安装在采样筒2的内腔中，将采样筒2的内腔分为前、后两个腔；采样筒2的前腔内安装有弹簧5，弹簧5的一端顶在活塞6的端面上，弹簧5的另一端顶在采样筒1内腔的端面上；采样筒2的前腔与采样阀1的出口相通，采样阀1的进口与外界海水相通；采样筒2的后腔与背压阀4的进口相通，背压阀4的出口与外界海水相通；蓄能器3同时与采样筒2的后腔、背压阀4的进口相通。

如图2所示，在采样装置还未入水时，采样阀1和背压阀4都工作在下位。将蓄能器3内的空气加压至采样压力的三分之一，并在采样筒2的后腔内充满水。此时，活塞6被压到采样筒2内腔的最左侧，弹簧5被压缩到最小值。采样筒2前腔和后腔的压力差等于弹簧5的弹簧力比上活塞6的面积。

如图3所示，在采样装置下潜至水静压等于蓄能器3内的空气压力时，采样阀1工作在下位，背压阀4工作在上位。随着水深增加，蓄能器3内的空气、采样筒2前腔和后腔内的水同时被压缩。此时，蓄能器3内的空气压力和采样筒2后腔内的水压力都等于水静压，采样筒2前腔和后腔的压力差等于弹簧5的弹簧力比上活塞6的面积。

如图4所示，在采样装置下潜至采样深度时，采样阀1和背压阀4工作在上位。此时，采样阀1的进、出口压差等于弹簧5的弹簧力比上活塞6的面积。水体在采样阀1的进、出口压差的作用下进入采样筒2的前腔，并推动活塞6向右移动，弹簧5的压缩量减小，采样筒2后腔内的水被排出。

如图5所示，当采样筒2前腔内的水压力等于水静压时，采样阀1和背压阀4都工作在下位。此时，采样结束，由蓄能器3保持水体压力不变。