本发明专利技术涉及深海沉积物的原位分析检测，旨在提供一种可以自平衡的二次保压沉积物取样器。该种可以自平衡的二次保压沉积物取样器包括二次取样机械结构部分和压力自平衡部分，其中二次取样机械结构部分包括转移部分和取样部分。本发明专利技术能根据实验需要，获取适量的带压的沉积物样品，并克服了检测平台对装置的空间和重量的要求，可直接进行原位检测分析，这样能帮助研究人员准确获取深海沉积物性质的信息，有利于后续海底沉积物的勘测和开发。
Self balancing two pressure holding sediment sampler
The invention relates to an in-situ analysis and detection of deep-sea sediments, in order to provide a self balancing two time pressure sediment sampler. The self balancing two pressure sediment sampler comprises a two sampling mechanical structure part and a pressure self balancing part, wherein the two sampling mechanical structure part comprises a transfer part and a sampling part. The invention can according to the need of experiment, getting the proper pressure of the sediment samples, and overcome the detection platform of the device space and weight requirements, can be directly carried out in situ detection and analysis, it can help researchers to obtain accurate information on the nature of deep sea sediments, and survey for the development of marine sediments.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于深海沉积物的原位分析检测领域，特别涉及一种可以自平衡的二次保压沉积物取样器。
技术介绍
随着天然气水合物重力活塞式保真取样器的成功研制和海试，我国在深海沉积物的获取和保真方面取得了重大突破，但在天然气水合物的后处理技术仍相较落后。为了缩小这块短板，国内科研人员开始这方面的研究，但由于保真取样装置重量、体积过大，不能直接用于分析检测。而为了分析沉积物的特性，国内实验室一般采取的方法是将整个沉积物样品泄压之后，取出一部分进行检测分析。这种做法不利于研究人员准确地获取沉积物的原位性质。而国外专家则是通过制作专用的工具——它的头端部配有钻具和装有专门的传感器，将工具的刀头伸入到高压仓内，在样品管上钻出探测孔，然后将传感器的探头通过钻出的孔伸到保压样品的测试部位，从而在保压的情况下实现沉积物的特性检测。这样虽然可以检测出保压样品的一些原位特性，但是由于需要在取样管上钻孔，会产生钻屑，污染样品，影响检测结果。同时，如果需要对样品全方位进行检测时，则需要多套专用工具或钻多个孔，成本代价高，且不利于维持压力稳定。因此，为克服以上种种缺陷，也为后续保压样品的原位分析提供有力条件和技术支持，使我国的天然气水合物取样技术走向成熟，对于二次保压沉积物取样器的研究显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可以自平衡的二次保压沉积物取样器。为解决上述技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种可以自平衡的二次保压沉积物取样器，包括二次取样机械结构部分和压力自平衡部分，二次取样机械结构部分包括转移部分和取样部分；所述转移部分包括转移筒、转移筒端盖、转移筒盖帽、法兰A、球阀A、蓄能器A、压力表A、压环、压帽、压力表抱箍、蓄能器抱箍；所述转移筒的一端通过转移筒盖帽与转移筒端盖锁紧固定，转移筒与转移筒盖帽通过螺纹固定连接；转移筒的另一端通过法兰A与球阀A相连接，并利用螺钉固定法兰A和球阀A；所述蓄能器A和压力表A分别通过蓄能器抱箍和压力表抱箍与转移筒相连接，并利用螺栓、螺母实现固定；转移筒分别通过毛细管与压力表A、蓄能器A相连接，且毛细管与蓄能器连接块、压力表连接块的连接处均利用毛细管压环、毛细管压帽密封，蓄能器连接块通过螺纹与蓄能器A固定连接，压力表连接块通过螺纹与压力表A固定连接；所述取样部分包括法兰B、抱箍、球阀B、保压筒、小样品管、法兰C、连接套、液压缸；保压筒通过法兰C和液压缸的法兰端面配合连接并利用螺栓固定，且保压筒和法兰C之间通过螺纹固定连接；所述小样品管和液压缸的活塞杆通过连接套相连接，且小样品管和连接套之间通过螺纹固定连接，液压缸的活塞杆和连接套通过螺纹固定连接；所述保压筒通过螺纹连接有球阀B，球阀B和转移部分的球阀A能通过法兰B连接，用于实现转移部分和取样部分的对接；且球阀A和法兰B之间通过螺钉固定连接，球阀B和法兰B之间通过抱箍连接，并利用螺钉锁紧固定；所述压力自平衡部分主要包括高压泵组、单向阀A、单向阀B、单向阀C、过滤器A、过滤器B、截止阀A、截止阀B、冷却器、压力继电器、二位二通电磁换向阀、定压减压阀、定比减压阀、溢流阀A、溢流阀B、水箱、蓄能器B；压力自平衡部分的连接关系为：所述截止阀B、压力继电器、(压力表B)、溢流阀A、单向阀B、单向阀A、二位二通电磁换向阀、定压减压阀、单向阀C、溢流阀B依次连接，且截止阀B的另一端与二次取样机械结构部分的法兰B连接，溢流阀B的另一端与二次取样机械结构部分的液压缸连接；所述蓄能器B、截止阀A依次连接，且截止阀A的另一端连接在单向阀B与单向阀A之间；所述水箱、过滤器A、高压泵组、冷却器依次连接，且冷却器的另一端连接在截止阀A与单向阀A之间；所述定比减压阀、过滤器B依次连接，且定比减压阀的另一端连接在单向阀C与溢流阀B之间，过滤器B的另一端连接在截止阀B与二次取样机械结构部分的法兰B之间；所述高压泵组用于作为压力自平衡部分的动力部分，并为二次取样提供动力；所述单向阀A和单向阀B作为压力自平衡部分的方向控制阀，用于防止高压水回流到高压泵组内，对高压泵组造成损伤；所述单向阀C用于防止泄压时高压水回流；所述溢流阀A作为压力自平衡部分的压力控制阀，用于将样品压力限制在工作压力范围以内；所述溢流阀B作为压力自平衡部分的压力控制阀，用于将液压缸的工作压力限制在一定范围内；所述压力继电器作为压力自平衡部分的压力控制阀，当压力继电器的压力达到一定值时，二位二通电磁换向阀换向到右位；所述截止阀作为压力自平衡部分的压力开关，截止阀A用于开闭蓄能器B和管路的连通，截止阀B用于开闭管路与二次取样机械结构部分的连通；所述蓄能器B作为压力自平衡部分的辅助元件，用于消除高压泵组的出口的压力波动；所述定压减压阀作为压力自平衡部分的压力控制阀，用于为液压缸提供适当的压力；所述定比减压阀作为压力自平衡部分的压力控制阀，用于和溢流阀A共同维持样品压力的稳定；所述冷却器作为压力自平衡部分的辅助元件，用于将高压海水进行冷却；所述过滤器A和过滤器B作为压力自平衡部分的辅助元件，用于将压力自平衡部分的介质进行过滤，防止样品被污染。作为进一步的改进，所述转移筒和转移筒端盖之间、转移筒和法兰A之间、球阀A和法兰B之间、球阀B和法兰B之间、保压筒和球阀B、保压筒和法兰C之间的静密封均采用O型圈密封。作为进一步的改进，所述连接套的右端为锥面，用于和保压筒内壁的锥面形成配合，并设有O型圈实现径向密封。本专利技术的工作原理：本专利技术的整体结构分为二次取样机械结构部分和压力自平衡部分，在二次取样的过程中，由于活塞杆向左运动，保压筒内部液体体积被压缩，压力会升高；取完样后，活塞杆向右运动，保压筒内部压力会降低。压力自平衡系统中的溢流阀能有效调节工作压力和定比减压阀能减小样品压力变化速率以及蓄能器能消除系统较大压力波动。当压力高于工作压力时，溢流阀泄压直至工作压力，当压力低于工作压力时，高压泵组对压力筒体内进行补压，直至压力升高到工作压力，有效防止二次取样过程中压力的较大波动。且在压力变化的过程中，定比减压阀和蓄能器均能减缓压力波动速率。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术能根据实验需要，获取适量的带压的沉积物样品，并克服了检测平台对装置的空间和重量的要求，可直接进行原位检测分析，这样能帮助研究人员准确获取深海沉积物性质的信息，有利于后续海底沉积物的勘测和开发。附图说明图1为装载沉积物样品的转移筒结构图。图2为液压缸活塞杆驱动小样品管的取样机械结构图。图3为转移筒与取样部分对接图。图4为取样机械结构局部剖面图。图5为液压系统原理。图6为取样过程示意图。图中的附图标记为：1蓄能器A；2蓄能器连接块；3毛细管；4毛细管压环；5毛细管压帽；6转移筒端盖；7转移筒盖帽；8压力表连接块；9固定螺钉；10压力表抱箍；11压力表A；12蓄能器抱箍；13转移筒；14法兰A；15螺钉；16球阀A；17法兰B；18抱箍；19球阀B；20保压筒；21法兰C；22液压缸；23O型圈；24小样品管；25连接套；26活塞杆；27溢流阀B；28定压减压阀；29二位二通电磁换向阀；30单向阀A；31冷却器；32高压泵组；33过滤器A；34水箱；35溢流阀A；36单向阀B；37截止阀A；38蓄能器B；39压力表B；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可以自平衡的二次保压沉积物取样器，包括二次取样机械结构部分和压力自平衡部分，其特征在于，二次取样机械结构部分包括转移部分和取样部分；所述转移部分包括转移筒、转移筒端盖、转移筒盖帽、法兰A、球阀A、蓄能器A、压力表A、压环、压帽、压力表抱箍、蓄能器抱箍；所述转移筒的一端通过转移筒盖帽与转移筒端盖锁紧固定，转移筒与转移筒盖帽通过螺纹固定连接；转移筒的另一端通过法兰A与球阀A相连接，并利用螺钉固定法兰A和球阀A；所述蓄能器A和压力表A分别通过蓄能器抱箍和压力表抱箍与转移筒相连接，并利用螺栓、螺母实现固定；转移筒分别通过毛细管与压力表A、蓄能器A相连接，且毛细管与蓄能器连接块、压力表连接块的连接处均利用毛细管压环、毛细管压帽密封，蓄能器连接块通过螺纹与蓄能器A固定连接，压力表连接块通过螺纹与压力表A固定连接；所述取样部分包括法兰B、抱箍、球阀B、保压筒、小样品管、法兰C、连接套、液压缸；保压筒通过法兰C和液压缸的法兰端面配合连接并利用螺栓固定，且保压筒和法兰C之间通过螺纹固定连接；所述小样品管和液压缸的活塞杆通过连接套相连接，且小样品管和连接套之间通过螺纹固定连接，液压缸的活塞杆和连接套通过螺纹固定连接；所述保压筒通过螺纹连接有球阀B，球阀B和转移部分的球阀A能通过法兰B连接，用于实现转移部分和取样部分的对接；且球阀A和法兰B之间通过螺钉固定连接，球阀B和法兰B之间通过抱箍连接，并利用螺钉锁紧固定；所述压力自平衡部分主要包括高压泵组、单向阀A、单向阀B、单向阀C、过滤器A、过滤器B、截止阀A、截止阀B、冷却器、压力继电器、二位二通电磁换向阀、定压减压阀、定比减压阀、溢流阀A、溢流阀B、水箱、蓄能器B；压力自平衡部分的连接关系为：所述截止阀B、压力继电器、溢流阀A、单向阀B、单向阀A、二位二通电磁换向阀、定压减压阀、单向阀C、溢流阀B依次连接，且截止阀B的另一端与二次取样机械结构部分的法兰B连接，溢流阀B的另一端与二次取样机械结构部分的液压缸连接；所述蓄能器B、截止阀A依次连接，且截止阀A的另一端连接在单向阀B与单向阀A之间；所述水箱、过滤器A、高压泵组、冷却器依次连接，且冷却器的另一端连接在截止阀A与单向阀A之间；所述定比减压阀、过滤器B依次连接，且定比减压阀的另一端连接在单向阀C与溢流阀B之间，过滤器B的另一端连接在截止阀B与二次取样机械结构部分的法兰B之间；所述高压泵组用于作为压力自平衡部分的动力部分，并为二次取样提供动力；所述单向阀A和单向阀B作为压力自平衡部分的方向控制阀，用于防止高压水回流到高压泵组内，对高压泵组造成损伤；所述单向阀C用于防止泄压时高压水回流；所述溢流阀A作为压力自平衡部分的压力控制阀，用于将样品压力限制在工作压力范围以内；所述溢流阀B作为压力自平衡部分的压力控制阀，用于将液压缸的工作压力限制在一定范围内；所述压力继电器作为压力自平衡部分的压力控制阀，当压力继电器的压力达到一定值时，二位二通电磁换向阀换向到右位；所述截止阀作为压力自平衡部分的压力开关，截止阀A用于开闭蓄能器B和管路的连通，截止阀B用于开闭管路与二次取样机械结构部分的连通；所述蓄能器B作为压力自平衡部分的辅助元件，用于消除高压泵组的出口的压力波动；所述定压减压阀作为压力自平衡部分的压力控制阀，用于为液压缸提供适当的压力；所述定比减压阀作为压力自平衡部分的压力控制阀，用于和溢流阀A共同维持样品压力的稳定；所述冷却器作为压力自平衡部分的辅助元件，用于将高压海水进行冷却；所述过滤器A和过滤器B作为压力自平衡部分的辅助元件，用于将压力自平衡部分的介质进行过滤，防止样品被污染。...
【技术特征摘要】
1.一种可以自平衡的二次保压沉积物取样器，包括二次取样机械结构部分和压力自平衡部分，其特征在于，二次取样机械结构部分包括转移部分和取样部分；所述转移部分包括转移筒、转移筒端盖、转移筒盖帽、法兰A、球阀A、蓄能器A、压力表A、压环、压帽、压力表抱箍、蓄能器抱箍；所述转移筒的一端通过转移筒盖帽与转移筒端盖锁紧固定，转移筒与转移筒盖帽通过螺纹固定连接；转移筒的另一端通过法兰A与球阀A相连接，并利用螺钉固定法兰A和球阀A；所述蓄能器A和压力表A分别通过蓄能器抱箍和压力表抱箍与转移筒相连接，并利用螺栓、螺母实现固定；转移筒分别通过毛细管与压力表A、蓄能器A相连接，且毛细管与蓄能器连接块、压力表连接块的连接处均利用毛细管压环、毛细管压帽密封，蓄能器连接块通过螺纹与蓄能器A固定连接，压力表连接块通过螺纹与压力表A固定连接；所述取样部分包括法兰B、抱箍、球阀B、保压筒、小样品管、法兰C、连接套、液压缸；保压筒通过法兰C和液压缸的法兰端面配合连接并利用螺栓固定，且保压筒和法兰C之间通过螺纹固定连接；所述小样品管和液压缸的活塞杆通过连接套相连接，且小样品管和连接套之间通过螺纹固定连接，液压缸的活塞杆和连接套通过螺纹固定连接；所述保压筒通过螺纹连接有球阀B，球阀B和转移部分的球阀A能通过法兰B连接，用于实现转移部分和取样部分的对接；且球阀A和法兰B之间通过螺钉固定连接，球阀B和法兰B之间通过抱箍连接，并利用螺钉锁紧固定；所述压力自平衡部分主要包括高压泵组、单向阀A、单向阀B、单向阀C、过滤器A、过滤器B、截止阀A、截止阀B、冷却器、压力继电器、二位二通电磁换向阀、定压减压阀、定比减压阀、溢流阀A、溢流阀B、水箱、蓄能器B；压力自平衡部分的连接关系为：所述截止阀B、压力继电器、溢流阀A、单向阀B、单向阀A、二位二通电磁换向阀、定压减压阀、单向阀C、溢流阀B依次连接，且截止阀B的另一端与二次取样机械结构部分的法兰B连接，溢流阀B的另一端与二次取样机械结构部分的液压缸连接；所述蓄能器B、截止阀...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，张永雷，孙瑜霞，郦炳杰，朱黄超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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