专利名称：海底沉积物保气采样器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种借助于测定材料的物理或化学性质来测试或分析材料的装置，具体地说涉及一种采样装置，更具体地说，涉及一种液体或流体的采样装置。
背景技术：
海洋在地球上已存在40亿年了。在这漫长的地质年代里，由陆地河流和大气输入海洋的物质以及人类活动中落入海底的东西，包括软泥沙、灰尘、动植物的遗骸、宇宙尘埃等无以计数。科学上把这些东西统称为海底沉积物。海底沉积物像一本厚厚的历史书，忠实地记录了地球气候每一个阶段的变化，并蕴藏着丰富的能源资源。其中天然气水合物是由天然气和水在低温、高压下形成的似冰状的白色固体物质，广泛分布于海洋大陆坡沉积物中和陆地永久冻土地带中，被视为是重要的后续能源资源，可能在中长期成为重要的替代能源。国土资源部广州海洋地质调查局等从资源的角度对我国天然气水合物进行了调查，初步探明在南海西沙海底沉积物中存在天然气水合物。开展天然气水合物的前期研究对了解其资源的成藏分布、勘探开采和利用至关重要。对海底沉积物采样分析是了解天然气水合物资源成藏分布的较好途径，目前国内外多采用重力采样器进行海底沉积物取样。但现有的采样器多采用固定衬管的方式，在上提至甲板的过程中，由于压力降低，样品中的气体成分会随压力减小而析出逃逸，不能保证采样样品中气体成分保留在沉积物样品中。这就影响到样品气体分析的有效性和准确性。所以要使采样能真实地反映海底沉积物中气体的成分含量，就必须解决保气取样的问题，而现有技术中的海底沉积物采样器大部分没有解决这类问题。

发明内容
本发明提供了一种能实现分段保真取样的海底沉积物保气采样器。
本发明的技术方案是这样的其包括释放装置和采样装置，其中采样装置包括下端开口的套管和位于套管内的衬管，套管的下端设置刀头，衬管与套管之间为活动连接，衬管的上端固定活塞，活塞上端通过钢丝绳与释放装置连接，在衬管上设置分割衬管腔室的锁闭机构，在套管上设置对应的触发机构，锁闭机构为铰接在衬管壁上的合页，合页至少有三个，均匀环绕在衬管内壁上，其铰接端突出于衬管外壁，锁闭机构的合页为梅花瓣形，触发机构为套管的内径由下而上由大而小的突变阶梯，套管为分段式，其两段之间连接球阀衬管和与其固定的球阀体，球阀衬管的内径略小于其下方的套管内径，形成触发机构的突变阶梯，球阀体与套管通过法兰固定，锁闭机构和触发机构至少设置两对，衬管下端口设置封闭机构，封闭机构设置为两块或者两块以上的弧形片，弧形片上端与衬管铰接并在上端设置挡片，在邻近套管端口的法兰上设置用于阻挡衬管下落的定位销，该定位销通过弹簧可以径向插入套管腔室内。
套管的上端螺纹联结带有中空腔的上提块，衬管的上端口处设置与衬管螺纹连接的挡块，活塞插入衬管的一端由挡块限位，活塞的另一端为n形，其位于上提块的中空腔内通过钢丝绳与释放装置连接，圆柱形挡块上面设置滑块行程调节螺母，螺母上设置滑块，滑块和滑块行程调节螺母固定在活塞露出衬管的部分。
本发明的浅层沉积物保气采样器，其衬管可以从中间分开，可以对指定深度的海底沉积物。


图1是本发明的结构图；图2是本发明的分离点处的锁闭机构的A向结构示意图；图3是本发明的分离点处的锁闭机构的剖视图。
具体实施例方式
本发明的沉积物采样器包括释放装置和采样装置，其中采样装置包括下端开口的套管4和位于套管4内的衬管7，套管4的下端设置刀头1，衬管7与套管4之间为活动连接，衬管4的上端固定活塞14，活塞14上端通过钢丝绳10与释放装置13连接，在衬管7上设置分割衬管7腔室的锁闭机构，在套管4上设置对应的触发机构，锁闭机构为铰接在衬管壁上的合页15，合页15至少有三个，合页通过合页轴16与衬管7连接，合页15均匀环绕在衬管7内壁上，并且其上部外径大于衬管形成一突起11，合页铰接端突出于衬管7外壁，锁闭机构的合页15为梅花瓣形，触发机构为套管4的内径由下而上由大而小的突变阶梯，套管4为分段式，其两段之间连接球阀衬管和与其固定的球阀体18，球阀衬管的内径略小于其下方的套管内径，形成触发机构的突变阶梯，球阀体18与套管4通过法兰5固定，锁闭机构和触发机构至少设置两对，衬管7下端口设置封闭机构，封闭机构设置为两块或者两块以上的弧形片2，弧形片2上端与衬管7铰接并在上端设置挡片3，在邻近套管4端口的法兰上设置用于阻挡衬管下落的定位销6，该定位销6通过弹簧可以插入套管腔室内。
套管4的上端螺纹联结带有中空腔的上提块12，衬管7的上端口处设置与衬管螺纹连接的挡块11，活塞14插入衬管7的一端由挡块11限位，活塞14的另一端为n形，其位于上提块12的中空腔内通过钢丝绳与释放装置13连接，圆柱形挡块11上面设置滑块行程调节螺母9，螺母9上设置滑块，滑块和滑块行程调节螺母固定在活塞露出衬管的部分。
本发明的作用过程是这样的，如图1所示，当需要对一个地方的海底沉积物进行采样时，可以利用船等运载工具将本采样器运输到相应的位置，然后将其投放到海里，当本发明的重力保气采样器释放前，利用船载钢丝绳将释放装置13和采样器一起缓慢下放，当释放装置13的势能定高平衡块触及海底时，释放装置13的平衡杆失衡，重力采样器从释放系统脱落，采样器以设定的高度自由落体下沉，直至采样器前段插入海底沉积层，沉积物进入到套管内的采样衬管7。然后，船上人员利用钢丝绳10上拉活塞14，活塞14带动衬管7一起上提，在上提过程中，由于触发机构为套管4的内径由下而上由大而小的突变阶梯，套管4为分段式，其两段之间联接球阀衬管和与其固定的球阀体18，球阀衬管的内径略小于其下方的套管内径，形成触发机构的突变阶梯，球阀外设置连接法兰，衬管下端的封闭机构的弧形片2的挡片3被刀头1的梯形处一挡，弧形片2就关闭采样内衬管下端口，同时衬管7分离点处的锁闭机构由于中间部位的锁闭机构的合页15均匀环绕在衬管内壁上，其铰接端突出于衬管外壁，在上提的过程中突出在衬管外壁的部分被球阀的阶梯一挡，整个锁闭机构其就向内翻，其下部正好合拢，关闭分离点处衬管的下部，从而衬管分离为两段或者两段以上，当采样衬管下端上提到下密封阀以上时，设置在临近套管端口的法兰上的定位销6弹出，衬管就不会再重新下落，继续上提上段内衬管，使上段内衬管下端升到上密封球阀以上，由于套管4的上端螺纹联结带有中空腔的上提块12，衬管7的上端口处设置与衬管螺纹连接的挡块11，活塞14插入衬管的一端由挡块限位，活塞14的另一端为n形，其位于上提块的中空腔内通过钢丝绳与释放装置连接，所以上提衬管的同时活塞上端挡块推动上提块上行，上提块通过钢丝绳将两密封球阀同时关闭，实现采样段密封保气。最后，将整个采样器一起拉出水面，完成采样操作。
衬管下端的封闭机构也可以设置成为弹性梅花瓣结构，这样在刀头处就需要设置插筒，采样前，梅花瓣撑开包裹在插筒上，当采样完毕上提衬管时，弹性梅花瓣自动关闭衬管的下端口。
以上所述采样器的零部件都是采用耐耐酸性腐蚀的材料制作而成，本发明的海底沉积物保真采样器可广泛应用于海底沉积物的采样领域。
权利要求
1.一种海底沉积物保气采样器，其包括释放装置和采样装置，其中采样装置包括下端开口的套管和位于套管内的衬管，套管的下端设置刀头，其特征在于衬管与套管之间为活动连接，衬管的上端固定活塞，活塞上端通过钢丝绳与释放装置连接，在衬管上设置分割衬管腔室的锁闭机构，在套管上设置对应的触发机构。
2.根据权利要求1所述的海底沉积物保气采样器，其特征在于锁闭机构为铰接在衬管壁上的合页，合页至少有三个，均匀环绕在衬管内壁上，其铰接端突出于衬管外壁。
3.根据权利要求2所述的海底沉积物保气采样器，其特征在于锁闭机构的合页为梅花瓣形。
4.根据权利要求3所述的海底沉积物保气采样器，其特征在于触发机构为套管的内径由下而上由大而小的突变阶梯。
5.根据权利要求4所述的海底沉积物保气采样器，其特征在于套管为分段式，其两段之间连接球阀衬管和与其固定的球阀体，球阀衬管的内径略小于其下方的套管内径，形成触发机构的突变阶梯，球阀体与套管通过法兰固定。
6.根据权利要求5所述的海底沉积物保气采样器，其特征在于锁闭机构和触发机构至少设置两对。
7.根据权利要求6所述的海底沉积物保气采样器，其特征在于衬管下端口设置封闭机构，封闭机构设置为两块或者两块以上的弧形片，弧形片上端与衬管铰接并在上端设置挡片。
8.根据权利要求7所述的海底沉积物保气采样器，其特征在于在邻近套管端口的法兰上设置用于阻挡衬管下落的定位销，该定位销通过弹簧可以径向插入套管腔室内。
9.根据权利要求8所述的海底沉积物保气采样器，其特征在于套管的上端螺纹联结带有中空腔的上提块，衬管的上端口处设置与衬管螺纹连接的挡块，活塞插入衬管的一端由挡块限位，活塞的另一端为n形，其位于上提块的中空腔内通过钢丝绳与释放装置连接。
10.根据权利要求9所述的海底沉积物保气采样器，其特征在于圆柱形挡块上面设置滑块行程调节螺母，螺母上设置滑块，滑块和滑块行程调节螺母固定在活塞露出衬管的部分。
全文摘要
本发明涉及一种借助于测定材料的物理或化学性质来测试或分析材料的装置，具体地说涉及一种采样装置，更具体地说，涉及一种液体或流体的采样装置，本发明提供了一种能实现分段保真取样的海底沉积物保气采样器，其包括释放装置和采样装置，其中采样装置包括下端开口的套管和位于套管内的衬管，套管的下端设置刀头，衬管与套管之间为活动连接，衬管的上端固定活塞，活塞上端通过钢丝绳与释放装置连接，在衬管上设置分割衬管腔室的锁闭机构，在套管上设置对应的触发机构，本发明的浅层沉积物保气采样器，其衬管可以从中间分开，可以对指定深度的海底沉积物。
文档编号G01N1/12GK1693871SQ200410035660
公开日2005年11月9日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者周东辉, 刘贵杰, 李巍然, 莫成孝, 姜瑞林 申请人:中国海洋大学, 中海油田服务股份有限公司