[发明专利]双体自动耦合式海洋柱状采样器钻头

说明书

本发明公开了一种双体自动耦合式海洋柱状采样器钻头，包括上段离合器、下段离合器以及两个自动张合叶瓣组件，当下段离合器受力向下远离上段离合器时，两个自动张合叶瓣组件闭合，当下段离合器受力向上靠近上段离合器时，两个自动张合叶瓣组件张开。本发明的钻头，通过上段离合器、下段离合器和两个自动张合叶瓣组件的联动，构成封堵柱状沉积物样品的双关卡，能够有效解决现有单体离合钻头或弹簧叶瓣式钻头存在的沉积物样品泄漏问题，采集的样品较完整地保存有原始沉积厚度与微结构等，提高柱状沉积物的采集率和采样工作效率，装卸简单、操作方便，可广泛用于重力采样器或重力活塞采样器中，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及海底沉积物采样设备领域，具体涉及一种双体自动耦合式海洋柱状采样器钻头。

背景技术

目前，国内外已有各式各样的海底沉积物柱状采样器，但无论是重力采样器还是重力活塞采样器(活塞式重力采样器)，采用的钻头都是单体离合钻头或弹簧叶瓣式(爪簧式)钻头。海上实践证明，使用单体离合钻头或弹簧叶瓣式钻头采样器，存在明显缺陷，当从海底沉积层向上提取重力取样管时，单体离合钻头或弹簧叶瓣式钻头不能有效封住充满沉积物的衬管底部，随着绞车从海底不断上升时，衬管内的沉积物发生向下泄漏，影响采样质量，甚至衬管内的沉积物完全漏空，不得不重新进行采样。在海上有风浪的情况下，更显得非常费力、耗时。此外，由于单体离合钻头或弹簧叶瓣式钻头不能有效防止沉积物泄漏，采集的柱状沉积物样品的原始沉积厚度、微结构等遭到破坏，导致采样质量低，影响样品分析和科学问题的揭示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、封堵效果好的双体自动耦合式海洋柱状采样器钻头，能够有效提高海洋柱状沉积物样品的采集质量和采集效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种双体自动耦合式海洋柱状采样器钻头，包括上段离合器、下段离合器以及两个自动张合叶瓣组件，所述上段离合器和下段离合器均为中空柱状结构，其中：

所述上段离合器的外壁由上部的第一圆柱段、中上部的第一倒圆锥段、中下部的第二倒圆锥段以及下部的第三倒圆锥段组成，所述第一倒圆锥段大径等于第一圆柱段外径，小径等于第二倒圆锥段大径，所述第三倒圆锥段大径等于第二倒圆锥段小径；

所述上段离合器的内壁由上部的螺纹孔、中间的过样孔和下部的第一通孔构成，所述第一通孔孔壁沿轴向设有两个第一槽组，所述第一槽组为沿径向均布的多个第一方槽构成；

所述下段离合器的外壁由上部的第二圆柱段、中部的第四倒圆锥段和下部的第五倒圆锥段组成，所述第四倒圆锥段大径大于第二圆柱段外径，在结合部构成一环状凸台，小径等于第五倒圆锥段大径；

所述下段离合器的内壁由上部的第二通孔和下部的第三通孔构成，所述第二通孔孔壁沿轴向设有两个第二槽组，所述第二槽组为沿径向均布的多个第二方槽构成；

所述自动张合叶瓣组件由多个叶瓣构成，所述叶瓣包括摆杆和楔形弹片，所述摆杆一端设有铰接孔，另一端固定在楔形弹片上，所述楔形弹片为扇形，半径略小于第二通孔的半径，圆心角等于第二通孔的圆周除以叶瓣的个数；

所述第一槽组中的第一方槽、第二槽组中的第二方槽和自动张合叶瓣组件中的叶瓣的数量对应设置，所述下段离合器的第二圆柱段套设在上段离合器的第一通孔中，所述第二方槽的长度大于第一方槽的长度，且宽度等于第一方槽的宽度，所述第一方槽和第二方槽的长度方向与所述钻头的轴心平行；

所述楔形弹片安放于第二通孔中，所述摆杆依次穿过第二方槽和第一方槽后，通过铰接孔和安装在第一方槽上的钢丝绳的铰接，以使下段离合器活动安装在上段离合器上，当下段离合器受力向下远离上段离合器时，两个自动张合叶瓣组件闭合，当下段离合器受力向上靠近上段离合器时，两个自动张合叶瓣组件张开，且自动张合叶瓣组件张开的孔径等于第三通孔的内径。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：