水气混合物及水下浮游微生物采样器制造技术

本发明专利技术公开一种水气混合物及水下浮游微生物采样器，它由换位装置、启闭装置、贮存罐三部分组成，其中换位装置、启闭装置分别与载体安装为一体，贮存罐镶嵌在换位装置内部，于启闭装置下方。本发明专利技术是能够对水下水气混合物、热液硫化物、微悬浮体、水下浮游微生物及沉淀物进行取样的水下取样工具，采用本发明专利技术可以无压力突变采样，保持样品温度和压力，防止采样空间边界扰动，可以对样品起到保真效果，使得分析数据能更准确地反映样品的原始成分与状态，它集样品采集、贮存功能于一体，在同一采样空间可以样品进行多次采样。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水下取样工具，具体地说是一种适用于深海矿产资源和生物资源调查、深海环境监测和极地探索等的水气混合物及水下浮游微生物采样器。
技术介绍
水下采样器的采样机理大致可分为三类一类是依靠采样器的重力冲入水下沉积物层。在采样器冲入沉积物层的过程中，采样器腔内的水合物受到压缩，水合物从采样器的泄压阀处流出。当腔内压力低于泄压阀的阈值时，泄压阀关闭。提起采样器，采样器内沉积物下滑，采样器腔内出现真空度。利用这种真空度吸住沉积物层及部分水气混合物。这类方法结构简单，易于操作。不足之处是对采样环境造成大的扰动，影响二次采样；所取样品的压力小于采样空间的压力。采样器浮起时，样品易受外界环境影响，同时不能有选择地进行取样；样品要借助另外的保温保压容器进行输送；另外，这种抛入式的作业方法很难对同一采样点进行重复取样。另一类是将敞口的采样器置入采样空间，然后将采样器的敞口封闭，水气混合物便密封在采样器内。此类的作业环境达到一定深度时，敞口的封闭性能较差。第三类是用泵将采样器的阀门吸开，使样品被吸入采样器。这类采样器在进行多次采样时，靠链条实现样品的移位，阀门在开启过程耗费能量相对较大，并且链条在转动过程中的跳动也不能保证采样器准确移位。
技术实现思路
本专利技术提供一种能保证样品的品质、不扰动待采集样品的环境、可以对同一采样点进行重复取样的水气混合物及水下浮游微生物采样器。本专利技术技术方案如下由换位装置、启闭装置、贮存罐三部分组成，其中换位装置、启闭装置分别与载体安装为一体，贮存罐镶嵌在换位装置内部，于启闭装置下方；其中贮存罐由单向阀、罐盖、罐体组成，所述罐盖设有两个凹型通孔，单向阀安装在罐盖的凹型通孔下方，并置于罐体内；罐盖与罐体为一体结构；罐体通过其侧壁的凸台安装在换位装置的转盘内，并位于启闭装置定位体的下方；换位装置包括电磁充油码盘、换位装置基座、转盘上盖、转盘、转盘驱动齿轮、减速机、减速机轴承、减速机轴、码盘基座；所述电磁充油码盘安装在码盘基座的顶部，其轴穿过码盘基座与换位装置基座的中心轴固连，码盘基座与转盘上盖连接成一体；装有转盘上盖的转盘上设有多个用于放置贮存罐的孔，转盘通过转盘轴承置于换位装置基座的轴肩上，减速机的减速机轴通过减速机轴承安装在换位装置基座与减速机机座之间，转盘驱动齿轮安装在减速机轴上并与转盘啮合；换位装置基座固定在载体上；所述换位装置基座的边缘向上的突起支撑部分置于转盘下方；启闭装置由吸管、拉簧、凸轮、定位体、叶片泵、启闭装置基座、水下电机、齿轮、连轴器、传动轴、顶头、启闭装置导向杆组成，所述启闭装置基座固定在载体上；水下电机紧固在启闭装置基座的下方，与水下电机相连的传动轴上安装有主动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合，并与凸轮固连；凸轮与定位体的上表面接触；吸管支撑杆与定位体固连为一体；取样吸管与动力吸管的一端分别穿过定位体与顶头相连通；动力吸管的另一端与叶片泵相连接；取样吸管的另一端置于取速空间中；连轴器安装在传动轴上；启闭装置导向杆穿过启闭装置基座下部的横梁安装在定位体上，定位体通过拉簧悬设在启闭装置基座下方。所述罐盖凹型通孔的上表面内凹，凹型通孔的下表面为锥面；所述单向阀由单向阀小球、阀体、预紧力调节螺钉、单向阀弹簧组成，单向阀小球通过预紧力调节螺钉安装在罐盖与阀体之间，并与罐盖凹型通孔的锥面接触，阀体与罐盖旋合；单向阀弹簧安装在阀体的柱状内腔里，并将预紧力作用在单向阀小球的下表面；所述阀体为空心柱状体，其外柱面上方设有螺纹，下方设有一平面；所述预紧力调节螺钉的中心为多边形的内腔。所述转盘上分布的孔的边缘设有凹槽；所述换位装置基座的轴肩内设有卡簧；所述转盘驱动齿轮与转盘的轮缘处为0.25～1模数齿轮副。所述动力吸管与吸管弹簧缠绕在一起，吸管弹簧一端设在吸管支撑杆上；所述取样吸管的另一端穿过吸管套环接近待采集样品；所述在定位体通孔处设置的顶头安装有橡胶密封圈；所述水下电机、传动轴与主动齿轮同轴；从动齿轮的轴线与凸轮的偏心轴同轴；所述安装在定位体上表面安装的启闭装置导向杆数量为多个。本专利技术工作原理如下取样吸管的管口对准待采集样本，转盘将贮存罐转到定位体的下方，此时凸轮由最小偏心半径处向最大偏心半径处转动，定位体在凸轮的挤压下向下运动。定位体为一盆状物，在内凹的盆缘上设有圆角；盆底内预置两段通孔，通孔出口处设有顶头，分别与吸管(取样吸管和动力吸管)相连，与贮存罐相接触的二个吸管端部安装配有橡胶密封圈的顶头；动力吸管的另一端与叶片泵相连接。在定位体向下运动过程中，贮存罐沿定位体的圆角滑入定位体下方，吸管端部的顶头与贮存罐的单向阀小球相接触，顶头为中空的柱状体，其与单向阀小球相接触的端面开有豁口；当顶头与单向阀小球相接触时，流体可以从豁口处流进或流出贮存罐。当吸管端部作用在单向阀小球的压力大于单向阀弹簧向上的预紧力时，单向阀小球被迫离开单向阀的锥面，单向阀开启，取样吸管与叶片泵通过贮存罐的内腔形成回路。叶片泵的转向决定样品的流动方向，从而可以将样品吸入或吹出贮存罐；叶片泵的流量决定了样品的流动状态；在流体紊流的状态下，可以实现对取样空间的无扰动取样作业。在取样过程中，顶头的密封圈将贮存罐与非取样空间隔离，保证了样品的纯度。取样完成后，顶头与单向阀小球分离，在单向阀弹簧预紧力的作用下，单向阀小球贴在贮存罐的锥面上，单向阀关闭，贮存罐与外界隔离。此时，贮存罐的腔内压力为样品在取样空间时的压力。这个压力在贮存罐上浮过程中不会改变。在贮存罐的内胆表面镀抗酸碱腐蚀的镀层；在镀层的内底衬有绝热材料；这种措施可以保持样品的温度、压力、酸碱度等周围环境不会改变。多个贮存罐安装在同一个转盘上，通过转盘的转动来变换贮存罐的位置，这种结构可以实现在一个取样点处采集多个样品。综上所述，本专利技术具有以下优点1.采样效率高。本专利技术在采样过程几乎不扰动待采集样品的周围环境；同时，贮存罐能通过转盘来变换工作位置与非工作位置。因此，可以实现对在一个采样点进行多次样本采集工作。2.保证样品的品质(压力、温度、酸碱度等)。本专利技术所述结构使样品不因压力、温度、酸碱度等周围环境变化而发生品质变化。例如克服了热液硫化物因温度降低而凝固，小颗粒水下冰因压力减小而升华，水下浮游微生物因体内压力大于外部压力而导致爆炸，水下火山口周围的浮游微生物因酸碱度的降低而死亡以及样品的某些化学成份在运输过程中被稀释等困难。3.贮运安全，方便。使用本专利技术时，贮存罐可以从转盘上取下进行单个运送，分别处理。4.能耗低。采用本专利技术时，作业环境中的压力大于贮存罐的腔内压力。在外压作用下，凸轮可以节省大量能量来打开单向阀。此时，贮存罐腔内压力与采样空间的压力平衡。因此，叶片泵可以用少量能源来造成贮存罐内腔与外腔的压差。5.封闭性能好。实施本专利技术时，随着采样器浮出水面，贮存罐腔内压力与外界压力的压力差变大；单向阀小球与贮存罐内壁之间的作用力随之增大。这种结果导致单向阀小球与贮存罐接触更越紧密，封闭性能更好。6.可以实现无边界扰动、无压力差采样。在本专利技术所述中，叶片泵控制样品的流动状态，使样品保持紊流状态，可实现在采样过程中对采样空间的无边界扰动。7.定位准确。与现有技术靠链条实现样品移位、在转动过程中链条出现的跳动问题相比，本专利技术采用转盘驱动齿轮与转盘的轮缘处构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水气混合物及水下浮游微生物采样装置，其特征在于：由换位装置、启闭装置、贮存罐三部分组成，其中换位装置、启闭装置分别与载体安装为一体，贮存罐镶嵌在换位装置内部，于启闭装置下方；其中：贮存罐（８）由单向阀、罐盖（２３）、罐体（２６） 组成，所述罐盖（２３）设有两个凹型通孔，单向阀安装在罐盖（２３）的凹型通孔下方，并置于罐体（２６）内；罐盖（２３）与罐体（２６）为一体结构；罐体（２６）通过其侧壁的凸台安装在换位装置的转盘７内，并位于启闭装置定位体（４）的下方；换位 装置包括电磁充油码盘（２２）、换位装置基座（１２）、转盘上盖（３６）、转盘（７）、转盘驱动齿轮（３５）、减速机（１７）、减速机轴承（３７）、减速机轴（３８）、码盘基座（３９），所述电磁充油码盘（２２）安装在码盘基座（３９）的顶部，其轴穿过码盘基座（３９）与换位装置基座（１２）的中心轴固连，码盘基座（３９）与转盘上盖（３６）连接成一体；装有转盘上盖（３６）的转盘（７）上分布有多个用于放置贮存罐（８）的孔，转盘（７）通过转盘轴承（２７）置于换位装置基座（１２）的轴肩上，减速机（１７）的减速机轴（３８）通过减速机轴承（３７）安装在换位装置基座（１２）与减速机机座（１６）之间，转盘驱动齿轮（３５）安装在减速机轴（３８）上并与转盘（７）啮合；换位装置基座（１２）固定在载体上；所述换位装置基座（１２）的边缘向上设有突起的支撑部分，位于转盘（７）下方；启闭装置由吸管、拉簧（２）、凸轮（３）、定位体（４）、叶片泵（６）、启闭装置基座（１４）、水下电机（１５）、齿轮、连轴器（２０）、传动轴（２１）、顶头（３０）、启闭装置导向杆（３４）组成，所述启闭装置基座 （１４）固定在载体上；水下电机（１５）紧固在启闭装置基座（１４）的下方，与水下电机（１５）相连的传动轴（２１）上安装有主动齿轮（１８），从动齿轮（１９）与主动齿轮（１８）啮合，并与凸轮（３）固连；凸轮（３）与定位体（４）的上表面接触安装；吸管支撑杆（１３）与定位体（４）固为一体；取样吸管（１）与动力吸管（５）的一端分别穿过定位体（４）与顶头（３０）相连通；动力吸管（５）的另一端与叶片泵（６）相连接；取样吸管（１）的另一端接近待采集样品；连轴器（２０）安装在传动轴（２１）上；启闭装置导向杆（３４）穿过启闭装置基座（１４）下部的横梁（４０）安装在定位体（４）上，定位体（４）通过拉簧（２）悬设在启闭装置基...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张银亮，胡克，燕奎臣，王棣棠，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]