海底管状采样器抗污染抗压密封组件.pdf

本发明涉及密封组件，旨在提供一种海底管状采样器抗污染抗压密封组件。该组件包括一个圆管状的采样管，采样管外部套设一个保压筒体，保压筒体的一个末端法兰与球阀的阀体相连；球阀的阀体通过阀杆与阀杆驱动装置连接；阀杆驱动装置由双齿条齿轮机构组成：提供动力的液压缸与齿条相连接，齿轮与阀杆共轴，齿条与齿轮相互啮合。本发明提出了具有多个球体的阀门并分别设置驱动机构，实现了抗压抗污染的作用，并且改善了两个球体相互之间的重力影响，对于样品的保压起到了双保险的作用；由衬筒活塞作为保压筒体的一端密封件，节约了空间和机构设置，同时取样完毕后可使样品直接进去保压筒进行保压；还可以解决取样后样品受震动脱落的情况。

1、  一种海底管状采样器抗污染抗压密封组件，包括一个圆管状的采样管，其特征在于，采样管外部套设一个保压筒体，保压筒体的一个末端法兰与球阀的阀体相连；球阀的阀体通过阀杆与阀杆驱动装置连接；阀杆驱动装置由双齿条齿轮机构组成：提供动力的液压缸与齿条相连接，齿轮与阀杆共轴，齿条与齿轮相互啮合。

2、  根据权利要求1所述的海底管状采样器抗污染抗压密封组件，其特征在于，所述球阀阀体与阀杆驱动装置之间设置一个框架结构，框架结构分别与阀体、阀杆驱动装置连接用于加强固定。

3、  根据权利要求1或2所述的任意一种海底管状采样器抗污染抗压密封组件，其特征在于，所述球阀采用以下形式中的任意一种：
(1)球阀的阀体是两个或两个以上，阀体的相邻端面之间相互连接，每个球阀均具有独立的阀杆驱动装置；
(2)球阀的阀体是一个，阀体内设置两个或两个以上球阀阀芯，每个球阀阀芯均具有独立的阀杆和阀杆驱动装置。

4、  根据权利要求3所述的海底管状采样器抗污染抗压密封组件，其特征在于，所述球阀的阀杆按照其各自的轴线呈异面布置，阀杆驱动装置也根据对应阀杆的轴线呈异面布置。

5、  根据权利要求3所述的海底管状采样器抗污染抗压密封组件，其特征在于，所述保压筒体与一个蓄能器连通。

6、  根据权利要求3所述的海底管状采样器抗污染抗压密封组件，其特征在于，在远离球阀方向的采样管末端，连接有一个衬筒活塞；所述衬筒活塞呈“凸”字形，中部的平台表面与保压筒体末端法兰的内壁贴合实现密封，其前端位于保压筒体末端法兰中心的开孔内。

7、  根据权利要求6所述的海底管状采样器抗污染抗压密封组件，其特征在于，所述衬筒活塞由衬筒活塞本体、单向阀座、单向阀阀块和单向阀弹簧组成；所述衬筒活塞本体呈“凸”字形，其凸出的上部的圆周上环设内置密封圈的密封槽，其顶端设带有螺纹的凹孔用于螺接液压缸的活塞头部；所述单向阀座安装在衬筒活塞本体下部且两者轴线相重合；所述单向阀阀块安装在单向阀座内部，单向阀块与衬筒活塞本体之间安装单向阀弹簧；衬筒活塞本体的下部侧边设贯通的孔，使得单向阀块所处空间与衬筒活塞本体外部相通。

海底管状采样器抗污染抗压密封组件
技术领域
本发明涉及一种密封组件，更具体的说是涉及海底管状采样器抗污染抗压密封组件。
背景技术
对于海底生物的研究，最常用的方法还是从海底取回样本到科学考察船上进行研究。机械释放机构驱动取样管进行采样的方式，就是利用设备的机械结构设计让取样筒在重力作用下直接插入沉积物进行采样，即属于被动取样。
目前我国的船载沉积物采样设备中，能获取较高质量沉积物样品的设备是多管采样器和沉积物保真取样器。因为多管采样器不能保真，所以沉积物保真取样器可作借鉴。
采样结束后，保压取样筒会在缆绳的作用下随框架一起被提回海平面，而在这个上升的过程中，保压筒外面的压力在不断降低，每上升100m则会降1MPa，最终当保压筒提到海平面后，保压筒外面的压力降为零，但其内部仍然保持了取样点的原位压力。保压筒体在内压的作用会由于弹性变形产生体积膨胀，再加上其他弹性体(如密封件等)的变形，系统很难达到预期的保压效果，因此还需要通过增加压力补偿装置来实现半主动保压。
以球体作为关闭件的阀门，称为球阀。全通径球阀具有流体阻力小、节省能源、流向不受限制和启动快等优点。其综合性比相同用途的闸阀、截止阀、旋塞阀和蝶阀等均优越，管路上采用高参数球阀作为启闭阀门来替代传动阀已经使近年来的发展趋势。
机械结构在拉动沉积物样品在进入保压舱体和密封时不可避免地产生的强烈冲撞，结果振动了沉积物样品，甚至有时样品会脱落。如何实现海底多管柱状样品在采用后的抗污染抗压，以最大限度的保证采样结果与采样原点的真实度是一个新的课题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种海底管状采样器抗污染抗压密封组件。
为了解决以上问题，本发明是通过如下技术方案实现：
提供一种海底管状采样器抗污染抗压密封组件，包括一个圆管状的采样管，采样管外部套设一个保压筒体，保压筒体的一个末端法兰与球阀的阀体相连；球阀的阀体通过阀杆与阀杆驱动装置连接；阀杆驱动装置由双齿条齿轮机构组成：提供动力的液压缸与齿条相连接，齿轮与阀杆共轴，齿条与齿轮相互啮合。
作为一种改进，所述球阀阀体与阀杆驱动装置之间设置一个框架结构，框架结构分别与阀体、阀杆驱动装置连接用于加强固定。
作为一种改进，所述球阀采用以下形式中的任意一种：
(1)球阀的阀体是两个或两个以上，阀体的相邻端面之间相互连接，每个球阀均具有独立的阀杆驱动装置；
(2)球阀的阀体是一个，阀体内设置两个或两个以上球阀阀芯，每个球阀阀芯均具有独立的阀杆和阀杆驱动装置。
作为一种改进，所述球阀的阀杆按照其各自的轴线呈异面布置，阀杆驱动装置也根据对应阀杆的轴线呈异面布置。
作为一种改进，所述保压筒体与一个蓄能器连通。
作为一种改进，在远离球阀方向的采样管末端，连接有一个衬筒活塞；所述衬筒活塞呈“凸”字形，中部的平台表面与保压筒体末端法兰的内壁贴合实现密封，其前端位于保压筒体末端法兰中心的开孔内。
作为一种改进，所述衬筒活塞由衬筒活塞本体、单向阀座、单向阀阀块和单向阀弹簧组成；所述衬筒活塞本体呈“凸”字形，其凸出的上部的圆周上环设内置密封圈的密封槽，其顶端设带有螺纹的凹孔用于螺接液压缸的活塞头部；所述单向阀座安装在衬筒活塞本体下部且两者轴线相重合；所述单向阀阀块安装在单向阀座内部，单向阀块与衬筒活塞本体之间安装单向阀弹簧；衬筒活塞本体的下部侧边设贯通的孔，使得单向阀块所处空间与衬筒活塞本体外部相通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提出了具有多个球体的阀门，并分别设置驱动机构，实现了抗压抗污染的作用，并且改善了两个球体相互之间的重力影响，对于样品的保压起到了双保险的作用。
(2)本发明提出了由衬筒活塞作为保压筒体的一端密封件，节约了空间和机构设置，同时取样完毕后可使样品直接进去保压筒进行保压。
(3)本发明可以解决取样后样品受震动脱落的情况。
附图说明
图1是本发明阀门密封组件的结构示意图。
图2是衬筒活塞的结构及装配示意图。
具体实施方式
结合附图，下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
本具体实施例中海底管状采样器抗污染抗压密封组件，包括一个圆管状的采样管101，采样管101外部套设一个保压筒体1，保压筒体1与一个蓄能器连通。
保压筒体1的一个末端法兰通过螺栓与球阀的阀体2相连；阀体2内设置两个球阀阀芯3，每个球阀阀芯3均具有独立的阀杆4和阀杆驱动装置5。球阀的阀体2通过阀杆4与阀杆驱动装置5连接。球阀阀体2与阀杆驱动装置5之间设置一个框架结构6，框架结构6分别与阀体2、阀杆驱动装置5连接用于加强固定。
阀杆驱动装置5由双齿条齿轮机构组成：提供动力的液压缸与齿条相连接，齿轮与阀杆4共轴，齿条与齿轮相互啮合。液压缸带动齿条做直线运动，通过齿条齿轮的啮合，转化成了阀杆4的旋转运动，进而带动阀芯3的旋转；两套阀杆4、阀芯3、阀杆驱动装置5的连接与驱动方式均相同。
为了平衡重力影响，两个球阀的阀杆4按照其各自的轴线呈异面布置，阀杆驱动装置5也根据对应阀杆4的轴线呈异面布置。图1中的球阀的阀杆4呈90度角布置。
在远离球阀方向的采样管末端，连接有一个衬筒活塞；所述衬筒活塞呈“凸”字形，中部的平台表面与保压筒体1末端法兰的内壁贴合实现密封，其前端位于保压筒体1末端法兰中心的开孔内。
衬筒活塞由衬筒活塞本体7、单向阀座8、单向阀阀块9和单向阀弹簧10组成；所述衬筒活塞本体7呈“凸”字形，其凸出的上部的圆周上环设内置密封圈的密封槽，其顶端设带有螺纹的凹孔用于螺接液压缸的活塞头部102；所述单向阀座8安装在衬筒活塞本体7下部且两者轴线相重合；所述单向阀阀块9安装在单向阀座8内部，单向阀块8与衬筒活塞本体7之间安装单向阀弹簧10；衬筒活塞本体7的下部侧边设贯通的孔，使得单向阀块8所处空间与衬筒活塞本体7外部相通。
衬筒活塞的设置基于以下考虑：
采样管101向下伸出采样时，由于空气的存在，即便采样管101插入采样区域的淤泥内，样品也无法进入管内。因此，需要设置能够排除气体但同时又可以在采样后继续保持样品采集地压力的部件。
在采样时，螺接于衬筒活塞本体7的液压缸的活塞头部102向下推动衬筒活塞和采样管101下行。此时单向阀阀块9受力向上推动单向阀弹簧10压缩，采样管101内空气及多余的海水自单向阀阀块9与单向阀座8之间的缝隙、衬筒活塞本体7的下部侧边设贯通的孔、衬筒活塞与保压筒体1之间的缝隙、液压缸底端法兰盖上贯设的通孔一路排出，直至采样管101停止下行。
当液压缸的活塞头部102向上带动衬筒活塞和采样管101上行时，单向阀阀块9受单向阀弹簧10伸展的力向下封闭住单向阀座8的通孔，留存在排气通道中的海水自单向阀阀块9与单向阀座8之间的缝隙、衬筒活塞本体7的下部侧边设贯通的孔、衬筒活塞与保压筒体1之间的缝隙、液压缸底端法兰盖上贯设的通孔一路排出。液压缸向上的行程至终点时，衬筒活塞本体7的凸台边缘贴合保压筒体1末端法兰，实现上端密封和保压。然后保压筒体1下端的球阀关闭，实现下端的密封和保压。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。例如球阀的阀体可以是两个或两个以上，阀体的相邻端面之间相互连接，每个球阀均具有独立的阀杆驱动装置。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。