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一种自适应再压缩的深海保压采水器

阅读：440发布：2024-01-17

专利汇可以提供一种自适应再压缩的深海保压采水器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种自适应再压缩的深海保压采水器，本采水器基于常规蓄能器被动保压结构而改进，主要包括带有变截面活塞的保压腔机构和球阀开启机构。其中，保压机构包括一个带有取样阀的采样腔体和一个带有预充气体阀的蓄能腔体，以及一个带有变截面的活塞杆和一个两端攻有外螺纹且带有溢流阀和节流通孔的连接块，其中采样腔活塞内嵌有一个单向阀；本实用新型可实现深海海水样品的原位保压，即由蓄能器通过一个带有变截面的活塞杆补偿由于腔体体积变形导致的压力下降量。由于变截面活塞的作用，使本采水器能够提供比传统保压装置更好的保压性能。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种自适应再压缩的深海保压采水器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自适应再压缩的深海保压采水器，其特征在于，包括保压机构和球阀开启机构，所述保压机构包括取样腔体、连接块、蓄能腔体、采样腔活塞、蓄能腔活塞、活塞杆、单向阀、取样阀、预充气体阀、溢流阀、节流螺钉、节流通孔、活塞杆孔，
取样腔体和蓄能腔体通过连接块固定连接，取样腔体内设置有采样腔活塞，蓄能腔体内设置有蓄能腔活塞，连接块上开有活塞杆孔，活塞杆穿设在活塞杆孔中，活塞杆的一端与采样腔活塞固定连接，活塞杆的另一端与蓄能腔活塞固定连接，取样腔体的无杆腔与取样阀相连通，蓄能腔体的无杆腔与预充气体阀相连通，连接块内安装有溢流阀，溢流阀的入口与蓄能腔体的有杆端相连通，溢流阀的出口与外界相连通，连接块上开有节流通孔，节流通孔的两端均安装有节流螺钉，一节流螺钉与取样腔体的有杆腔相连通，另一节流螺钉与蓄能腔体的有杆腔相连通；
所述球阀开启机构包括电动球阀和压力平衡容器，电动球阀的电机设置在压力平衡容器内，电动球阀的球阀出口与取样腔体的有杆腔相连通，电动球阀的球阀入口与取液口相连通；
所述采样腔活塞内装有单向阀，单向阀连通取样腔体的有杆腔和无杆腔，使中间腔室的有杆腔只能流向取样腔室的无杆腔。
2.根据权利要求1所述的一种自适应再压缩的深海保压采水器，其特征在于，所述采样腔活塞的截面积小于蓄能腔活塞的截面积。
3.根据权利要求2所述的一种自适应再压缩的深海保压采水器，其特征在于，所述压力平衡容器包括壳体和压力平衡钛合金膜，压力平衡钛合金膜固定在壳体上，从而形成密闭的容器，电动球阀的电机设置在壳体内，壳体内填充油液。
4.根据权利要求3所述的一种自适应再压缩的深海保压采水器，其特征在于，所述压力平衡容器通过连接支架与保压机构固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种自适应再压缩的深海保压采水器，其特征在于，所述连接支架上具有手柄，可使深潜器机械手抓握采水器。
6.根据权利要求5所述的一种自适应再压缩的深海保压采水器，其特征在于，活塞杆孔与活塞杆之间通过O型密封圈进行密封。
7.根据权利要求6所述的一种自适应再压缩的深海保压采水器，其特征在于，所述采样腔活塞和蓄能腔活塞上均安装有组合式密封圈；取样腔体与连接块的连接处、蓄能腔体与连接块的连接处也均通过组合式密封圈进行密封。
8.根据权利要求7所述的一种自适应再压缩的深海保压采水器，其特征在于，取样腔体的无杆腔通过第一卡套式管接头与取样阀相连通，蓄能腔体通过另一第一卡套式管接头与预充气体阀相连通，电动球阀的球阀出口通过第二卡套式管接头与取样腔体的有杆腔相连通。

说明书全文

一种自适应再压缩的深海保压采水器

技术领域

[0001] 本实用新型涉及深海资源探索领域，尤其涉及一种自适应再压缩的深海保压采水器。

背景技术

[0002] 随着陆地资源的枯竭，人们对未知的深海领域的探索越加急切与渴望。开展深海水样的物理、化学量的分析，是海洋资源探测的主要任务之一。然而，深海低温、高压的恶劣环境对水样样品的原位保真采集工作带来极大的考验。如果样品的压力发生变化，将会造成溶解于水样中的挥发性与半挥发性气体发生过饱和而溢出，造成取出的样品失真，不能反映海水原位的成分组成信息。

[0003] 我国现有的深海保压采水设备与发达国家相比还有不小差距，主要表现在于保压性能弱、易发生泄露问题等，而且现有的比较成熟的保压采水器还没有适用于海深一万一千米，设备只能单次使用，无法实现多次、大批量采集，造成了资源的浪费。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种自适应再压缩的深海保压采水器，蓄能腔体通过变活塞面的活塞杆补偿采水器因体积膨胀造成的压力损失，且具有加压强度事先可调，加压强度随着损失量的加大而加大的特性，可实现一次加工多次循环使用，安装简便、高保真、安全可靠。该装置可采集到保持有深海原位压力的海水，为研究其异常的气体含量信息，去寻找海底矿产资源指明方向。

[0005] 为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种自适应再压缩的深海保压采水器，其特征在于，包括保压机构和球阀开启机构，所述保压机构包括取样腔体、连接块、蓄能腔体、采样腔活塞、蓄能腔活塞、活塞杆、单向阀、取样阀、预充气体阀、溢流阀、节流螺钉、节流通孔、活塞杆孔，取样腔体和蓄能腔体通过连接块固定连接，取样腔体内设置有采样腔活塞，蓄能腔体内设置有蓄能腔活塞，连接块上开有活塞杆孔，活塞杆穿设在活塞杆孔中，活塞杆的一端与采样腔活塞固定连接，活塞杆的另一端与蓄能腔活塞固定连接，取样腔体的无杆腔与取样阀相连通，蓄能腔体的无杆腔与预充气体阀相连通，连接块内安装有溢流阀，溢流阀的入口与蓄能腔体的有杆端相连通，溢流阀的出口与外界相连通，连接块上开有节流通孔，节流通孔的两端均安装有节流螺钉，一节流螺钉与取样腔体的有杆腔相连通，另一节流螺钉与蓄能腔体的有杆腔相连通；

[0006] 所述球阀开启机构包括电动球阀和压力平衡容器，电动球阀的电机设置在压力平衡容器内，电动球阀的球阀出口与取样腔体的有杆腔相连通，电动球阀的球阀入口与取液口相连通；

[0007] 所述采样腔活塞内装有单向阀，单向阀连通取样腔体的有杆腔和无杆腔，使中间腔室的有杆腔只能流向取样腔室的无杆腔。

[0008] 进一步的，所述采样腔活塞的截面积小于蓄能腔活塞的截面积。

[0009] 进一步的，所述压力平衡容器包括壳体和压力平衡钛合金膜，压力平衡钛合金膜固定在壳体上，从而形成密闭的容器，电动球阀的电机设置在壳体内，壳体内填充油液。

[0010] 进一步的，所述压力平衡容器通过连接支架与保压机构固定连接。

[0011] 进一步的，所述连接支架上具有手柄，可使深潜器机械手抓握采水器。

[0012] 进一步的，活塞杆孔与活塞杆之间通过O型密封圈进行密封。

[0013] 进一步的，所述采样腔活塞和蓄能腔活塞上均安装有组合式密封圈；取样腔体与连接块的连接处、蓄能腔体与连接块的连接处也均通过组合式密封圈进行密封。

[0014] 进一步的，取样腔体的无杆腔通过第一卡套式管接头与取样阀相连通，蓄能腔体通过另一第一卡套式管接头与预充气体阀相连通，电动球阀的球阀出口通过第二卡套式管接头与取样腔体的有杆腔相连通。

[0015] 本实用新型的有益效果如下：本实用新型的装置采用氮气蓄能器，通过预先调定压力的溢流阀，可以调节变截面活塞杆的压力补偿范围，通过变截面活塞补偿样品因腔体变形产生的压力下降，维持了样品压力，从而实现保压，且实现了一次采集，可同时分析样品中的气体及液体含量。相对于通常的保压措施，如采用带缓冲液传递压力的保压采水器，通过氮气补偿掉液体体积膨胀量，但是由于通过缓冲液体传递压力，传递的压力相等，而气体状态方程在高压时，随体积变化很大，实践证明此方法不适用于高压海水保真。本实用新型依靠变截面活塞杆，设置压力中间腔，起到控制取样速度及放大加压强度的作用。本深海取样装置整体结构较为紧凑，深海条件下易操作，具有较好的保压性能，且装置可实现重复使用，可以广泛的运用于深海矿产资源的探寻工作中，为开发利用海洋资源奠定基础，具有很好的发展前景。附图说明

[0016] 图1是本实用新型结构示意图；

[0017] 图中：保压机构1、取样腔体101、连接块102、蓄能腔体103、采样腔活塞104、蓄能腔活塞105、活塞杆106、单向阀107、取样阀108、预充气体阀109、溢流阀110、节流螺钉111、节流通孔112、活塞杆孔113、O型密封圈114、组合式密封圈115、第一卡套式管接头116、第二卡套式管接头117、球阀开启机构2、电动球阀201、压力平衡容器202、电机203、球阀204、取液口205、壳体206、压力平衡钛合金膜207、油液208、连接支架209、手柄210。

具体实施方式

[0018] 为了能够更清楚地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0019] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面具体实施例的限制。

[0020] 如图1所示，本实用新型提供一种自适应再压缩的深海保压采水器，包括保压机构1和球阀开启机构2，所述保压机构1包括取样腔体101、连接块102、蓄能腔体103、采样腔活塞104、蓄能腔活塞105、活塞杆106、单向阀107、取样阀108、预充气体阀109、溢流阀110、节流螺钉111、节流通孔112、活塞杆孔113、O型密封圈114、组合式密封圈115、第一卡套式管接头116、第二卡套式管接头117，取样腔体101和蓄能腔体103通过连接块102固定连接，取样腔体101内设置有采样腔活塞104，蓄能腔体103内设置有蓄能腔活塞105，连接块102上开有活塞杆孔113，活塞杆106穿设在活塞杆孔113中，活塞杆106的一端与采样腔活塞104 螺纹固定连接，活塞杆106的另一端与蓄能腔活塞105螺纹固定连接，取样腔体101的无杆腔与取样阀108相连通，蓄能腔体103的无杆腔与预充气体阀109相连通，由于蓄能腔的体积大于采样腔体积，保压过程中，需要向外界排出多余缓冲液体积，因此在连接块102内安装有溢流阀
110，溢流阀110的入口与蓄能腔体103的有杆端相连通，溢流阀110的出口与外界相连通排出多余缓冲液，连接块102上开有节流通孔112，节流通孔112的两端均安装有节流螺钉111，一节流螺钉111与取样腔体101的有杆腔相连通，另一节流螺钉111与蓄能腔体103的有杆腔相连通，通过节流螺钉延缓样品进入采样腔的速率，保证了样品纯度的同时，也保证了蓄能腔的气体压缩处于等温变化过程，减少气体能量损失；

[0021] 所述球阀开启机构2包括电动球阀201和压力平衡容器202，电动球阀201的电机203设置在压力平衡容器202内，电动球阀201的球阀出口与取样腔体101的有杆腔相连通，电动球阀201的球阀204入口与取液口205相连通；所述采样腔活塞104内装有单向阀107，单向阀107连通取样腔体101的有杆腔和无杆腔，使中间腔室的有杆腔只能流向取样腔室的无杆腔。

[0022] 所述采样腔活塞104的截面积小于蓄能腔活塞105的截面积，利用面积的差值，放大了由蓄能腔传递到采样腔样品的压力值，且此放大值随着采水器的上升缓慢增加，逐渐补偿由外压的减小而造成的样品压力损失量。

[0023] 所述压力平衡容器202包括壳体206和压力平衡钛合金膜207，压力平衡钛合金膜207固定在壳体206上，从而形成密闭的容器，电动球阀201的电机203设置在壳体206内，壳体206内填充油液208，通过钛合金膜始终保持内外压力相等。

[0024] 所述压力平衡容器202通过连接支架209与保压机构1固定连接。

[0025] 所述连接支架209上具有手柄210，可使深潜器机械手抓握采水器。

[0026] 活塞杆孔113与活塞杆106之间通过O型密封圈114进行密封。

[0027] 所述采样腔活塞104和蓄能腔活塞105上均安装有组合式密封圈115；取样腔体101与连接块102的连接处、蓄能腔体103与连接块102的连接处也均通过组合式密封圈115进行密封。

[0028] 取样腔体101的无杆腔通过第一卡套式管接头116与取样阀108相连通，蓄能腔体103通过另一第一卡套式管接头116与预充气体阀109相连通，电动球阀201的球阀出口通过第二卡套式管接头117与取样腔体101的有杆腔相连通。

[0029] 本实用新型的工作原理如下：

[0030] 准备阶段：先将将活塞杆106推至采样腔活塞104靠近连接块102的位置，打开球阀204及取样阀108，从预充气体阀109通入预定压力氮气，此时，蓄能腔活塞105被推至靠近连接块102处，关闭预充气体阀109。在取样阀108和取液口205接一个泵机，把取样腔体101抽成真空。随后，关闭取样阀108及球阀204；此时，完成准备阶段。

[0031] 采样阶段：至设定深度后，电机203打开球阀204，使之处于打开状态。海水样品从取液口205通过球阀204流入取样腔体101的有杆腔，经过单向阀107流入取样腔体101的无杆腔，同时，推动活塞杆106向右移动，压缩蓄能腔体103的无杆腔中的蓄能气体，直至作用在活塞杆106上的力平衡，关闭球阀204。

[0032] 保压上升阶段：随着本实用新型的深海保压采水器装置的提升，取样腔体101的有杆腔的液体压力逐渐下降与外界海水压力相同，蓄能腔体103的无杆腔中的蓄能气体推动活塞杆106补偿取样腔体101的无杆腔的压力下降，多余的液体则通过溢流阀110流出。

[0033] 样品转移阶段：打开取样阀108，将压力维持装置接入预充气体阀109维持蓄能腔体103的无杆腔中的蓄能气体的压力，从而推动活塞杆106向左运动，使样品从取样阀108流出，完成样品转移。

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