CN103134708A

CN103134708A - 手持式浅海热液气密采样器

Info

Publication number: CN103134708A
Application number: CN2013100566804A
Authority: CN
Inventors: 吴世军; 李科伟; 孙辉; 杨灿军
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2013-06-05

Abstract

本发明的手持式浅海热液气密采样器包括采样阀、采样腔、活塞、电路腔。该手持式浅海热液气密采样器结构简单，气密性好，不需要提供电源或其它能量，只需要潜水员用手拉动触发环，利用预先压缩的弹簧使活塞移动将热液吸入，采样结束后潜水员将采样阀关闭来保持气密性。通过改变采样腔端部的节流孔的孔径，可以调节采样速度，最大限度地减少热液中的海水夹层，保持原始采集信息。本发明的手持式浅海热液气密采样器集成了温度测量系统，能在采样过程中实时观察并获取热液的温度值。此外，采样器的整体结构紧凑，质量轻，动作可靠性高，适合潜水员在浅海操作。

Description

手持式浅海热液气密采样器

技术领域

本发明涉及一种手持式浅海热液气密采样设备，具体说是一种适合于潜水员手持操作的浅海热液气密采样器。

背景技术

热液口是海底最显著的特征之一，热液口附近有大量的金属硫化物资源，并且在极端环境下，还生长着独特的生物群落，对海底热液的研究，有助于加深对地球演变，生命起源等重大问题的了解。对于热液系统的研究大部分依赖于采样技术，目前国内外都已开展了对深海热液采样器的研究。随着一系列浅海热液口的发现，这些专门为水下深潜设备而设计的采样器便不适用了。目前，浅海热液采样主要是依靠潜水员携带塑料瓶或者注射器来采集样品。尽管这种方法使用简单、成本低廉，但是由于没有温度实时测量系统和不能控制采样速度，所以很难获取纯净的热液样品。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、动作可靠、适合于潜水员操作的手持式浅海热液气密采样器。

本发明的手持式浅海热液气密采样器包括利用第一固定板固定成一体的L形把手、电路腔、采样腔和手柄，采样腔的一端与采样阀的一个端口连接，采样阀的另一个端口连接采样管，采样腔的另一端有端盖，采样腔内设有活塞，与活塞连接的活塞杆穿越端盖，活塞杆伸出端盖的一端固定有弹簧座，弹簧座上套有弹簧，弹簧的一端抵住端盖，另一端抵住弹簧座，在端盖与采样腔的接触面上设有密封垫片，端盖与活塞杆的接触面上设有O形圈，端盖上开有轴向节流孔和一个径向孔，径向孔内有定位销，该定位销的一端抵住活塞杆，另一端抵住垂直于定位销的滑动轴，活塞杆和滑动轴上均有与定位销相抵的凹槽，滑动轴的两端分别装置在第一直线轴承和第二直线轴承内，第一直线轴承和第二直线轴承紧固在与端盖连固的第二固定板上，滑动轴的一端连接有触发环，所说的电路腔内置有电路板和LED显示屏，电路腔的后端有显示窗，电路腔的前端有电路腔端盖，电路腔端盖上安装热电偶。

在活塞上安装包覆了聚四氟乙烯的O形圈可以防止采样过程中对样本的污染，为便于包覆聚四氟乙烯O形圈的安装，通常，活塞包括活塞基体、第一活塞端盖和第二活塞端盖，第一活塞端盖和第二活塞端盖分别固定在活塞基体的两端，沿第一活塞端盖的周向有第一O形圈，在第一活塞端盖与活塞基体的接触面上设有第二O形圈，沿第二活塞端盖的周向有第四O形圈，在第二活塞端盖与活塞基体的接触面上设有第三O形圈，上述的第一O形圈、第二O形圈、第三O形圈和第四O形圈上均包覆有聚四氟乙烯。

本发明的手持式浅海热液气密采样器结构简单，气密性好，不需要提供电源或其他能量，只需要潜水员用手拉动触发环，利用预先压缩的弹簧使活塞移动将热液吸入，采样结束后潜水员将采样阀关闭来保持气密性。通过改变采样腔端部的节流孔的孔径，可以调节采样速度，最大限度地减少热液中的海水夹层，保持原始采集信息。

本发明的手持式浅海热液气密采样器集成了温度测量系统，能在采样过程中实时观察并获取热液的温度值。此外，采样器的整体结构紧凑，质量轻，动作可靠性高，适合潜水员在浅海操作。

附图说明

图1是手持式浅海热液气密采样器的结构示意图；

图2是电路腔的结构示意图；

图3是活塞的结构示意图。

图中：1.采样管，2.热电偶，3.第一固定板，4. L形把手，5.活塞杆，6.电路腔，7. 密封垫片，8.节流孔，9. O形圈，10.端盖，12.弹簧，13.弹簧座，14.螺母，15. 第二固定板，16.手柄，17.触发环，18.第二直线轴承，19.滑动轴，20.定位销，21.第一直线轴承，22.采样腔，23.活塞， 25.采样阀，30.电路腔端盖，31.电路板，33.LED显示屏，34.显示窗， 41.活塞基体，42.第四O形圈，44.第三O形圈，45.第二活塞端盖，48.第一活塞端盖，49.第二O形圈。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

参照图1，图2，图3，本发明的手持式浅海热液气密采样器包括利用第一固定板3固定成一体的L形把手4、电路腔6、采样腔22和手柄16，采样腔22的一端与采样阀25的一个端口连接，采样阀25的另一个端口连接采样管1，采样腔22的另一端有端盖10，采样腔22内设有活塞23，与活塞23连接的活塞杆5穿越端盖10，活塞杆5伸出端盖10的一端利用螺母14拧紧固定有弹簧座13，弹簧座13上套有弹簧12，弹簧12的一端抵住端盖10，另一端抵住弹簧座13，在端盖10与采样腔22的接触面上设有密封垫片7，端盖10与活塞杆5的接触面上设有O形圈9，端盖10上开有轴向节流孔8和一个径向孔，径向孔内有定位销20，该定位销20的一端抵住活塞杆5，另一端抵住垂直于定位销20的滑动轴19，活塞杆5和滑动轴19上均有与定位销20相抵的凹槽，滑动轴19的两端分别装置在第一直线轴承21和第二直线轴承18内，第一直线轴承21和第二直线轴承18紧固在与端盖10连固的第二固定板15上，滑动轴19的一端连接有触发环17，所说的电路腔6内置有电路板31和LED显示屏33，电路腔6的后端有显示窗34，电路腔6的前端有电路腔端盖30，电路腔端盖30上安装热电偶2。

为保护热电偶，可将热电偶2封装在钛管内。为了准确测量采样点的温度，可将热电偶2与采样管1固定在一起。

活塞结构如图3所示，包括活塞基体41、第一活塞端盖48和第二活塞端盖45，第一活塞端盖48和第二活塞端盖45分别固定在活塞基体41的两端，沿第一活塞端盖48的周向有第一O形圈40，在第一活塞端盖48与活塞基体41的接触面上设有第二O形圈49，沿第二活塞端盖45的周向有第四O形圈42，在第二活塞端盖45与活塞基体41的接触面上设有第三O形圈44，上述的第一O形圈40、第二O形圈49、第三O形圈44和第四O形圈42上均包覆有聚四氟乙烯。

上述的采样腔22、电路腔6和采样阀25可由TC4钛合金材料制成，显示窗34可以为有机玻璃。

手持式浅海热液气密采样器的工作原理：

使用前采样阀25处于开启状态，采样管1和采样阀25内的死区容积充满超纯水，可以最大限度地防止周围海水对样品的污染。把螺母14拧紧，使弹簧12处于预压缩状态。把活塞23和滑动轴19推到最左端，使弹簧12处于压缩状态，使定位销20一端抵住活塞杆5上的凹槽，另一端抵住滑动轴19。

当需要采样的时候，潜水员握住手柄16，把采样管1和热电偶2插入热液喷口中，所测得的温度数据会实时的显示在电路腔6内部的LED显示屏33上，潜水员可以通过显示窗34来观察LED显示屏33上显示的温度的变化，当温度值达到最大值时，潜水员将触发环17向外拉动，当滑动轴19上的凹槽刚好在定位销20下方时，由于活塞杆5上的弹簧力的作用而使定位销20向下移动，活塞杆5由于失去了定位销20的支撑将在弹簧力的作用下向右移动，同时带动活塞23向右移动，将热液吸入到采样腔22内。当活塞23停止移动后，关闭采样阀25，完成整个采样过程。

Claims

1.手持式浅海热液气密采样器，其特征在于它包括利用第一固定板（3）固定成一体的L形把手（4）、电路腔（6）、采样腔（22）和手柄（16），采样腔（22）的一端与采样阀（25）的一个端口连接，采样阀（25）的另一个端口连接采样管（1），采样腔（22）的另一端有端盖（10），采样腔（22）内设有活塞（23），与活塞（23）连接的活塞杆（5）穿越端盖（10），活塞杆（5）伸出端盖（10）的一端固定有弹簧座（13），弹簧座（13）上套有弹簧（12），弹簧（12）的一端抵住端盖（10），另一端抵住弹簧座（13），在端盖（10）与采样腔（22）的接触面上设有密封垫片（7），端盖（10）与活塞杆（5）的接触面上设有O形圈（9），端盖（10）上开有轴向节流孔（8）和一个径向孔，径向孔内有定位销（20），该定位销（20）的一端抵住活塞杆（5），另一端抵住垂直于定位销（20）的滑动轴（19），活塞杆（5）和滑动轴（19）上均有与定位销（20）相抵的凹槽，滑动轴（19）的两端分别装置在第一直线轴承（21）和第二直线轴承（18）内，第一直线轴承（21）和第二直线轴承（18）紧固在与端盖（10）连固的第二固定板（15）上，滑动轴（19）的一端连接有触发环（17），所说的电路腔（6）内置有电路板（31）和LED显示屏（33），电路腔（6）的后端有显示窗（34），电路腔（6）的前端有电路腔端盖（30），电路腔端盖（30）上安装热电偶（2）。

2.根据权利要求1所述的手持式浅海热液气密采样器，其特征在于活塞（23）包括活塞基体（41）、第一活塞端盖（48）和第二活塞端盖（45），第一活塞端盖（48）和第二活塞端盖（45）分别固定在活塞基体（41）的两端，沿第一活塞端盖（48）的周向有第一O形圈（40），在第一活塞端盖（48）与活塞基体（41）的接触面上设有第二O形圈（49），沿第二活塞端盖（45）的周向有第四O形圈（42），在第二活塞端盖（45）与活塞基体（41）的接触面上设有第三O形圈（44），上述的第一O形圈（40）、第二O形圈（49）、第三O形圈（44）和第四O形圈（42）上均包覆有聚四氟乙烯。

3.根据权利要求1所述的手持式浅海热液气密采样器，其特征在于热电偶（2）封装在钛管内。

4.根据权利要求1所述的手持式浅海热液气密采样器，其特征在于热电偶（2）与采样管（1）固定在一起。

5.根据权利要求1所述的手持式浅海热液气密采样器，其特征在于采样腔（22）、电路腔（6）和采样阀（25）由TC4钛合金材料制成，显示窗（34）为有机玻璃。