[发明专利]一种浅表层球阀式保真深海沉积物取样器

说明书

技术领域

本发明是关于地表钻进取样设备领域，特别涉及一种浅表层球阀式保真深海沉积物取样器。

背景技术

由于天然气水合物独特的物理性质，其勘探与开采一直是国际难题，国外已经进入商业开采阶段，而我国刚刚起步，尚处于勘探初期。在以往的取样过程中，水合物样品在到达水面之前已经部分或者全部分解。为对取回的水合物样品进行保存或者实验，在收集过程中，样品需保持取样处的温度和压力状态。为了满足以上保存条件，用于取样的设备和保存工具需要满足保温保压功能，即保真功能，因此对取样器的密封方式、密封强度、结构等提出了较高要求。

目前国内外常用保真取样技术主要包括：国际深海钻探计划的保压取样筒PCB、国际大洋钻探计划的保压取芯器PCS以及一体式深海沉积物取样器，现有取样器存在结构复杂，可操作性差等问题，不能满足我国海洋勘探工作的需要，因此设计一种适用于我国海洋勘探工作需要的深海沉积物取样器，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种将取样、密封、保真功能集中到一个筒体中，能解决实际取样要求，无需配置电机等机构，利用机械原理实现密封，非常适合取样深度较大工况的取样器。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种浅表层球阀式保真深海沉积物取样器，用于获取样品并进行保压，所述浅表层球阀式保真深海沉积物取样器包括重力取样机构、密封机构、缓冲机构；

所述重力取样机构包括保压筒机构、锁舌机构、气体补偿筒机构；所述保压筒机构包括外支撑筒、保压筒、样品管、卡爪机构、样品管通水盖、弹簧上座、阀座、档栅、框架支架、框架支脚、球阀托板、阀球；外支撑筒为周向开孔的圆柱筒，外支撑筒固定在弹簧上座与阀座之间，并在外支撑筒的两侧通过螺钉固定有左右档栅，档栅与设置在外部的框架支架相连；框架支脚与框架支架连接；

保压筒为空心圆柱筒，上端设有O型圈密封槽，下端设有用于设置锁舌机构的凹槽；保压筒固定在外支撑筒壁的内侧，且保压筒的下端固定在阀座上；所述阀座固定在球阀托板上，阀座内设有阀球；

样品管的上端设有样品管通水盖，用于和锁舌机构相连，样品管的下端设有台阶，用于固定卡爪机构；卡爪机构的主体为卡爪，卡爪固定在样品管下端的台阶上，取样时，样品能通过卡爪进入样品管，取样完毕，卡爪能切断样品并阻止样品回流；样品管设置在保压筒的下端，且与保压筒轴向固定，能实现竖直运动；

弹簧上座是四角为圆角的正方形板状结构，弹簧上座固定在保压筒的上端，弹簧上座的左右两端都设有突出圆环，用于固定弹簧的上端；

所述锁舌机构设置在保压筒下端的凹槽内，锁舌机构包括锁舌、锁舌推块，锁舌通过螺钉固定在保压筒的下端，锁舌推块固定在样品管通水盖的凹槽内侧，突出的锁舌能在取样时防止样品管上移，且在取样后，锁舌能通过锁舌推块顶开，使样品管通过上移；

所述气体补偿筒机构的主体为气体补偿筒，气体补偿筒固定在外支撑筒壁上，并与保压筒的内部相连，用于对样品管实现保压；

所述密封机构包括上封口密封机构、下球阀密封机构；

上封口密封机构包括密封圆柱体、O型圈、O型圈密封槽，密封圆柱体为锁舌推块的圆柱体部分，O型圈密封槽设在保压筒上端，O型圈置于O型圈密封槽内；上封口密封机构能实现轴向密封(利用锁舌推块的密封圆柱体作为封口，在样品管上升推力作用下，插入保压筒中心孔，通过O型圈密封)；

下球阀密封机构包括拔销顶托、拔销、弹簧、插销上块、球阀、阀球固定槽；拔销顶托为板状结构，拔销顶托的中心处设有中心通孔，中心通孔与保压筒的上端相连，拔销顶托的左右两端也分别设有侧通孔；拔销为长直圆柱体，拔销的上端固定于拔销顶托的侧通孔内，下端插入阀球支架上的凹槽中，其中阀球支架为阀球延伸部分；阀球的左右两端固定有排杆，弹簧的下端固定于排杆一端，弹簧的上端固定在弹簧上座的突出圆环上；阀球固定槽为中空的长方体固定槽，阀球固定槽的左右两侧分别设有通孔，用于固定阀球支架，阀球固定槽的下端固定于阀球托板，阀球固定槽的上端固定保压筒；下球阀密封机构能实现阀球触发密封(取样前，拔销底端插入阀球支架中，阀球支架两端排杆另一端与弹簧相连，弹簧上端固定在弹簧上座中，待样品进入样品管后，样品管通过锁舌进入保压筒中，待样品进入位置达到指定位置时，样品管下部锁舌关闭，阻止样品管向下滑落；同时样品管上端将拔销顶托顶出一定距离，拔销随拔销顶托上移，拔销下端脱离阀球支架，在弹簧预紧力作用下，阀球支架带动阀球翻转90度，实现下端密封)；