CN101975680A - 深海微生物自动保压采样器 - Google Patents
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Abstract
深海微生物自动保压采样器，涉及一种采样器。提供一种无需电路控制、结构简单、成本低、使用方便的深海微生物自动保压采样器。设有筒体、单向阀、挡水片和锁紧螺母，筒体为一端开口的容器，单向阀一端与筒体开口端螺接，单向阀另一端与锁紧螺母螺接，锁紧螺母设有进水孔，挡水片设于锁紧螺母的进水孔与单向阀的进水孔之间。结构简单、造价便宜、使用方便、适宜推广；无需电路控制，能够实现自动保压采样；采样器的工作无需额外驱动电路和控制电路；采样器无需额外的蓄能装置；可通过调节挡水板的材质、厚度以及支撑块的中心孔径来调节挡水片的破裂压力差，也就是调节控制采样深度；可在套筒内腔中预先置入培养基，有利于特定微生物的培养和筛选。
Description
技术领域
本发明涉及一种采样器，尤其是涉及一种深海微生物自动保压采样器。
背景技术
深海是指水深在1000m以上的海洋，地球70％以上的表面是海洋，海洋中90％以上是深海，因此地球表面60％以上的面积为深海所覆盖。由于深海是一个低温(0～4℃)、高压(超过100个大气压)和低溶解氧的极端环境，其中的深海生物与我们熟知的浅海、陆地生物相比，具有特殊适应机制，并对应特殊的基因资源，其中深海微生物的基因资源最为丰富，研究也最为深入。开展深海微生物资源的研究是开发海洋，利用海洋基因资源的重要组成部分。如何获得高保真的深海微生物样品，已经成为各国研究的重点。由于深海中许多有价值的微生物大都是嗜压微生物，它们在常压下无法生长甚至死亡，因此保压采样是开展深海微生物采样的前提条件。
在世界各国的海洋仪器专家的努力下，现在已经有多种保压采样装置问世并投入使用，如拉普敦采样器、Major pairs采样器和形状记忆合金采样器等，它们大都存在以下缺点：1、结构复杂，制作成本昂贵；2、采样过程大都需要外力驱动，甚至载人深潜器的机械臂操作；3、采样器的驱动依靠电路控制、弹簧或者记忆合金。总之，现有的保压采样器结构复杂，成本昂贵，需要特殊的电路进行驱动或者触发，远远不能满足多站位、多深度采样的要求。特别是在开启、关闭采样器的过程中，无一例外都采用电磁控制，这给采样器的成本及稳定性带来很大的负担。发明一种无需电磁控制的简便高效的保压采样器已经迫在眉睫。
公开号为CN1752732的发明专利申请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，位于启闭装置下方。该发明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，采用该发明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。
公开号为CN1614384的发明专利申请提供一种海底火山热液采样器，主要具有平衡气室、采样缸、卸样截止阀、单向阀以及隔离活塞等。平衡气室内预先灌充氮气与隔离活塞构成氮气弹簧，由采样阀、平衡气室及隔离活塞组成采样器。采样器在海底受热触发形状记忆合金为材料的拉杆驱动采样阀中的外单向阀，使样液进入采样缸。同时利用氮气弹簧技术，使取样结束后保持采样器内部的压力为海底火山口处的压力，维持采样器中微生物的生存条件。该发明的特点是采样阀不使用电驱动，利用形状记忆合金的特性做为动力来驱动采样器，以解决采样器的电能供给。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需电路控制、结构简单、成本低、使用方便的深海微生物自动保压采样器。
本发明设有筒体、单向阀、挡水片和锁紧螺母，筒体为一端开口的容器，单向阀一端与筒体开口端螺接，单向阀另一端与锁紧螺母螺接，锁紧螺母设有进水孔，挡水片设于锁紧螺母的进水孔与单向阀的进水孔之间。
所述筒体内腔底面最好为圆弧形底面，圆弧形底面可减小高压对管壁的应力，筒体壁厚和材质须符合目标海域海水的压力及理化特性要求。
所述单向阀的两端最好均设有外螺纹，所述筒体开口端设有内螺纹，所述锁紧螺母设有内螺纹。
所述挡水片可为玻璃薄层挡水片、钢化玻璃薄层挡水片、PVC薄层挡水片、PPR薄层挡水片等不同材质的薄层挡水片。
所述锁紧螺母的进水孔处最好设有止位端肩，止位端肩用于挡水片的止位。
所述挡水片设于单向阀的进水孔与锁紧螺母的进水孔之间，最好是在挡水片与单向阀的进水孔端面之间设有支撑块，在挡水片与设于锁紧螺母进水孔处的止位端肩之间设有密封垫片，支撑块触压在单向阀的进水孔端面上和挡水片一端面上，支撑块设有中心通孔，密封垫片触压在挡水片另一端面与锁紧螺母的止位端肩上，密封垫片设有中心通孔。
使用时，将采样器挂在深海缆车的末端并随同其它仪器一起进入深海。由于筒体内腔为常压下的气体，外部为深海水压，因此随着深度的不断加深，挡水片两端的压力差越来越大，压力差达到设定的临界值，挡水片破裂。海水由外部进入并在压力差的作用下开启单向阀并进入套筒腔体内。当套筒内腔充满与目标水层同样压强的海水后，压力差消失，单向阀自然关闭。当采样器随深海缆车的缆绳上升过程中，套筒内腔的压力则大于外部海水的压力，单向阀可保持截止状态，从而实现自动保压。由于微生物存在海水中，因此可实现微生物的自动保压采样。挡水片的破裂阈值是通过改变挡水片的材质，厚度以及支撑块中心通孔的大小来调节，因此通过调节这三个参数可以实现不连续深度的深海保压采样。
与现有技术比较，本发明具有以下突出优点：
结构简单、造价便宜、使用方便、适宜推广；无需电路控制，能够实现自动保压采样；采样器的工作无需额外驱动电路和控制电路；采样器无需额外的蓄能装置；根据实验需要，可以通过调节挡水板的材质、厚度以及支撑块的中心孔径来调节挡水片的破裂压力差，也就是调节控制采样深度；可以在套筒内腔中预先置入培养基，有利于特定微生物的培养和筛选。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为图1的结构分解示意图。
具体实施方式
参见图1和2，本发明实施例设有筒体1、单向阀2、挡水片3和锁紧螺母4，筒体1为右端开口的高压容器，筒体1右端设有内螺纹。单向阀1的两端均设有外螺纹，单向阀2一端与筒体1开口端螺接，锁紧螺母4设有内螺纹，单向阀2另一端与锁紧螺母4螺接，锁紧螺母4设有进水孔41和止位端肩42。在挡水片3与单向阀2的进水孔21端面之间设有支撑块5，支撑块5设有中心通孔51，不同的采样深度，中心通孔51选用不同的孔径。挡水片3与设于锁紧螺母4的止位端肩42之间设有密封垫片6，支撑块5触压在单向阀2的进水孔21端面上和挡水片3左端面上。密封垫片6触压在挡水片3右端面上和锁紧螺母4的止位端肩42上，密封垫片6设有中心通孔61。
筒体1内腔11底面为圆弧形底面，圆弧形底面可减小高压对管壁的应力，筒体1壁厚和材质须符合目标海域海水的压力及理化特性要求。挡水片3为玻璃薄层挡水片(也可以是钢化玻璃薄层挡水片、PVC薄层挡水片、PPR薄层挡水片等不同材质的薄层挡水片)。
当采样器下沉至预定深度时，挡水片3两端的压力差达到设定的临界值，挡水片3破裂，巨大的压力差使单向阀2开启。海水由外部经锁紧螺母4的进水孔41、密封垫片6的中心通孔61、支撑块5的中心通孔51和单向阀2进入套筒1内腔11中。当套筒1的内腔11充满与目标水层同样压强的海水后，内外压力差消失，单向阀2自然关闭。在采样器随深海缆车的缆绳上升过程中，套筒2内腔的压力大于外部海水的压力，单向阀2可保持截止状态，从而实现自动保压。挡水片3的破裂阈值是通过改变挡水片3的材质，厚度以及支撑块5中心通孔51的孔径大小来调节。
Claims (6)
1.深海微生物自动保压采样器，其特征在于设有筒体、单向阀、挡水片和锁紧螺母，筒体为一端开口的高压容器，单向阀一端与筒体开口端螺接，单向阀另一端与锁紧螺母螺接，锁紧螺母设有进水孔，挡水片设于锁紧螺母的进水孔与单向阀的进水孔之间。
2.如权利要求1所述的深海微生物自动保压采样器，其特征在于所述筒体内腔底面为圆弧形底面。
3.如权利要求1所述的深海微生物自动保压采样器，其特征在于所述单向阀的两端均设有外螺纹，所述筒体开口端设有内螺纹，所述锁紧螺母设有内螺纹。
4.如权利要求1所述的深海微生物自动保压采样器，其特征在于所述挡水片为玻璃薄层挡水片、钢化玻璃薄层挡水片、PVC薄层挡水片或PPR薄层挡水片。
5.如权利要求1所述的深海微生物自动保压采样器，其特征在于所述锁紧螺母设有止位端肩。
6.如权利要求1所述的深海微生物自动保压采样器，其特征在于所述挡水片设于单向阀的进水孔与锁紧螺母的进水孔之间，是在挡水片与单向阀的进水孔端面之间设有支撑块，在挡水片与设于锁紧螺母的止位端肩之间设有密封垫片，支撑块触压在单向阀的进水孔端面上和挡水片一端面上，支撑块设有中心通孔，密封垫片触压在挡水片另一端面与锁紧螺母进水孔处的止位端肩上，密封垫片设有中心通孔。
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