CN103484355B - 深海微生物开盖式培养舱 - Google Patents

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Abstract

本发明属于深海微生物原位定植培养系统工具领域，具体涉及一种深海微生物培养舱。一种深海微生物开盖式培养舱，其技术方案是，它包括：直线轴承（1）、拉簧（2）、压力补偿腔（3）、固定顶板（4）、深海电机组件（5）、固定底板（6）、软管（7）和培养舱本体（8）；本发明通过深海电机组件（5）转动顶开培养舱本体（8）的端盖，在完全开放的状态下进行微生物富集培养，在布放和回收过程中，关闭培养舱本体（8）的端盖实现微生物培养舱体密封。本发明可实现深海原位状态的微生物富集培养；采用压力补偿腔（3）可确保样品回收时的安全性并有效减轻整套系统重量。

Description

深海微生物开盖式培养舱
技术领域
本发明属于深海微生物原位定植培养系统工具领域，具体涉及一种深海微生物培养舱。
背景技术
深海是地球上最大的基因资源库。国际公认，深海中蕴藏着地球行最为丰富的物种多样性和最大的生物量，而且热液口可能是地球生命起源的地方。近几年来，国际社会对国际海域遗传资源普遍重视。无论发达国家还是发展中国家，都认识到了管辖之外的海洋遗传资源的重大潜在应用价值。特别是深海极端环境中的生物资源和深海热液口生态系统及其所蕴藏的特殊生物资源引起了国际社会的高度关注。
由于世界先进国家从事深海生物资源研究已经有数十年的历史，加上其所具有的先进取样手段，他们已经从深海采集了大量的样品，比如美国等国家对大西洋洋中脊之热液口和西太平洋洋中脊和裂谷之热液口的沉积物样品和生物样品都已进行了较为系统的取样和研究，基本完成了从事深海极端环境科学研究所必须的原始积累，为其对深海极端环境生态系统及其资源的开发利用奠定了基础。
深海沉积物及水体中蕴藏着大量的微生物，但是99.9%的物种不能在实验室培养。深海观测技术的落后成为限制我国深海生态研究的一个主要瓶颈。虽然我国也进行了一定的海洋观测技术研究，但还远远落后于发达国家，缺乏针对深海生态系统的连续自动观测方面缺乏自主研发的关键技术和成熟设备，阻碍了深海生态研究的深入开展，在深海战略研究发展上处于不利地位。目前我国急需自主开发深海生物采样或培养设备，以满足深海生物资源开发利用和生态系统科学研究需要。
发明内容
本发明的目的是：为深海微生物原位定植培养系统提供安全可靠的原位富集、培养工具，提供一种海微生物培养舱。
本发明的技术方案是：一种深海微生物开盖式培养舱，它包括：直线轴承、拉簧、压力补偿腔、固定顶板、深海电机组件、固定底板、软管和培养舱本体；
培养舱本体包括：培养舱端盖、导向轴、培养舱壳体和端直通接头A；培养舱端盖与培养舱壳体的开口端结合处设有O形圈，培养舱端盖的上表面固定安装有四根导向轴，培养舱壳体的侧壁设有端直通接头A；
压力补偿腔包括：压力补偿端盖、压力补偿壳体、压力平衡活塞与端直通接头B；压力补偿端盖的中心位置设有通孔，压力补偿端盖安装在压力补偿壳体的开口端，压力平衡活塞安装在压力补偿壳体的内部，通过O形圈与压力补偿壳体的内壁实现径向密封，端直通接头B设置在压力补偿壳体的底部；
深海电机组件包括：顶盖、电机组件壳体、深海机油、底盖、水密接插件、压力平衡活塞、深海电机和丝杠；顶盖安装在电机组件壳体的开口端，并通过O形圈实现密封；压力平衡活塞安装在电机组件壳体内，与顶盖配合形成密封腔，深海电机安装在密封腔内，其输出轴连接丝杠，丝杠从顶盖伸出，密封腔内注入深海机油；底盖安装在电机组件壳体的另一开口端，其上设有与深海电机连接的水密接插件；
整体连接关系为：培养舱本体通过其培养舱壳体安装在固定底板上，拉簧一端固定安装在固定底板，另一端连接培养舱端盖，深海电机组件与压力补偿腔安装在培养舱壳体外侧，端直通接头A与端直通接头B通过软管连接；导向轴配合安装有直线轴承；固定顶板套接在四根导向轴上，并与丝杠配合连接，四根导向轴的顶部设有螺母进行限位。
本发明的有益效果是：1.本发明突破深海微生物陆地培养困难的技术瓶颈，大幅提高我国深海和极地生物资源研究开发技术水平和自主创新能力，保障资源的可持续开发利用；提高我国深海生态观测的技术水平和生物基因资源的获取能力，增加国家的战略资源储备，保障我国在国际海底事物的话语权；
2.本发明设计四根导向轴导向，以确保在长时间水下工作后，培养舱端盖回收位置准确；培养舱端盖与培养舱壳体口部贴合处设有O型圈，能够更好的实现密封；
3.压力补偿腔可自动平衡培养舱体内外压力，从而可确保样品回收时的安全性并有效减轻整套系统重量。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的A-A向示意图；
图3为本发明压力补偿腔结构示意图；
图4为本发明深海电机组件结构示意图；
图5为本发明培养舱本体结构示意图；
其中，1-直线轴承、2-拉簧、3-压力补偿腔、3-1-压力补偿端盖、3-2-压力补偿壳体、3-3-压力平衡活塞、3-4-端直通接头B、4-固定顶板、5-深海电机组件、5-1-顶盖、5-2-电机组件壳体、5-3-深海机油、5-4-底盖、5-5-水密接插件、5-6-压力平衡活塞、5-7-深海电机、5-8-丝杠、6-固定底板、7-软管、8-培养舱本体、8-1-培养舱端盖、8-2-单向阀安装座、8-3-嵌入式单向阀、8-4-导向轴、8-5-培养舱壳体、8-6端直通接头A。
具体实施方式
参见附图1，一种深海微生物开盖式培养舱，它包括：直线轴承1、拉簧2、压力补偿腔3、固定顶板4、深海电机组件5、固定底板6、软管7和培养舱本体8；
参见附图5，培养舱本体8包括：培养舱端盖8-1、导向轴8-4、培养舱壳体8-5和端直通接头A8-6；培养舱端盖8-1与培养舱壳体8-5的开口端结合处设有O形圈，培养舱端盖8-1的上表面固定安装有四根导向轴8-4，培养舱壳体8-5的侧壁设有端直通接头A8-6；
参见附图3，压力补偿腔3包括：压力补偿端盖3-1、压力补偿壳体3-2、压力平衡活塞3-3与端直通接头B3-4；压力补偿端盖3-1的中心位置设有通孔，压力补偿端盖3-1安装在压力补偿壳体3-2的开口端，压力平衡活塞3-3安装在压力补偿壳体3-2的内部，通过O形圈与压力补偿壳体3-2的内壁实现径向密封，端直通接头B3-4设置在压力补偿壳体3-2的底部；
参见附图4，深海电机组件5包括：顶盖5-1、电机组件壳体5-2、深海机油5-3、底盖5-4、水密接插件5-5、压力平衡活塞5-6、深海电机5-7和T形丝杠5-8；顶盖5-1安装在电机组件壳体5-2的开口端，并通过O形圈实现密封；压力平衡活塞5-6安装在电机组件壳体5-2内，与顶盖5-1配合形成密封腔，深海电机5-7安装在密封腔内，其输出轴连接T形丝杠5-8，丝杠5-8从顶盖5-1伸出，密封腔内注入深海机油5-3；底盖5-4安装在电机组件壳体5-2的另一开口端，其上设有与深海电机5-7连接的水密接插件5-5，深海电机5-7通过水密接插件5-5与外部电源连接；
整体连接关系为：培养舱本体8的培养舱壳体8-5安装在固定底板6上，拉簧2一端固定安装在固定底板6，另一端连接培养舱端盖8-1，深海电机组件5与压力补偿腔3安装在培养舱壳体8-5外侧，端直通接头A8-6与端直通接头B3-4通过软管7连接；导向轴8-4配合安装有直线轴承1；固定顶板6套接在四根导向轴8-4上，并与丝杠5-8配合连接，四根导向轴8-4的顶部设有螺母进行限位；
培养舱本体8在布放前培养舱端盖8-1处于关闭状态，布放后，通过设定时间或水声通信指令，启动深海电机组件5，深海电机5-7转动带动丝杠5-8转动，与丝杠5-8配合连接的固定顶板6沿导向轴8-4向上运动，接触到导向轴8-4上的螺母后，带动培养舱端盖8-1向上运动，使外部海水进入培养舱壳体8-5内；经过水下工作一定时间后，启动深海电机5-7反向转动，使丝杠5-8向下移动，培养舱端盖8-1在丝杠5-8和拉簧2的双重拉动下向下运动，直至关闭；
在布放/回收过程中，随着深度的变化，外界海水压力变化，培养舱本体8内外压差增大，压力补偿腔3在海水的作用下开始运动；随着压力平衡活塞3-3的运动，培养舱壳体8-5内部压力产生变化，直至内外压差近似平衡；压力补偿腔3可自动平衡培养舱体内外压力，从而可确保样品回收时的安全性并有效减轻重量；
较优的，为实现更好的密封，培养舱端盖8-1与培养舱壳体8-5的配合处为锥面设计，这样在培养舱端盖下降过程中，锥面可以起到良好的导向作用。
较优的，为了实现对培养舱本体压力的双重保险，培养舱本体8还包括：单向阀安装座8-2与嵌入式单向阀8-3；单向阀安装座8-2安装在培养舱端盖8-1的中心位置，嵌入式单向阀8-3安装在单向阀安装座8-2内，通过嵌入式单向阀8-3的开启实现培养舱壳体8-5内部与外界的相通；当压力补偿壳体3-2内压力与外界海水压力相差到设定数值时，嵌入式单向阀8-3开启，海水进入压力补偿壳体3-2内，以确保实现培养舱内、外压平衡，后续培养舱端盖8-1的顺利开启。

Claims (3)

1.一种深海微生物开盖式培养舱，其特征是，它包括：直线轴承（1）、拉簧（2）、压力补偿腔（3）、固定顶板（4）、深海电机组件（5）、固定底板（6）、软管（7）和培养舱本体（8）；
所述培养舱本体（8）包括：培养舱端盖（8-1）、导向轴（8-4）、培养舱壳体（8-5）和端直通接头A（8-6）；所述培养舱端盖（8-1）与培养舱壳体（8-5）的开口端结合处设有O形圈，所述培养舱端盖（8-1）的上表面固定安装有四根导向轴（8-4），所述培养舱壳体（8-5）的侧壁设有端直通接头A（8-6）；
所述压力补偿腔（3）包括：压力补偿端盖（3-1）、压力补偿壳体（3-2）、压力平衡活塞（3-3）与端直通接头B（3-4）；所述压力补偿端盖（3-1）的中心位置设有通孔，所述压力补偿端盖（3-1）安装在所述压力补偿壳体（3-2）的开口端，所述压力平衡活塞（3-3）安装在所述压力补偿壳体（3-2）的内部，通过O形圈与所述压力补偿壳体（3-2）的内壁实现径向密封，所述端直通接头B（3-4）设置在所述压力补偿壳体（3-2）的底部；
所述深海电机组件（5）包括：顶盖（5-1）、电机组件壳体（5-2）、深海机油（5-3）、底盖（5-4）、水密接插件（5-5）、压力平衡活塞（5-6）、深海电机（5-7）和丝杠（5-8）；所述顶盖（5-1）安装在所述电机组件壳体（5-2）的开口端，并通过O形圈实现密封；所述压力平衡活塞（5-6）安装在所述电机组件壳体（5-2）内，与所述顶盖（5-1）配合形成密封腔，所述深海电机（5-7）安装在所述密封腔内，其输出轴连接所述丝杠（5-8），丝杠（5-8）从所述顶盖（5-1）伸出，所述密封腔内注入所述深海机油（5-3）；所述底盖（5-4）安装在所述电机组件壳体（5-2）的另一开口端，其上设有与所述深海电机（5-7）连接的所述水密接插件（5-5）；
整体连接关系为：所述培养舱本体（8）通过其所述培养舱壳体（8-5）安装在所述固定底板（6）上，所述拉簧（2）一端固定安装在所述固定底板（6），另一端连接所述培养舱端盖（8-1），所述深海电机组件（5）与所述压力补偿腔（3）安装在所述培养舱壳体（8-5）外侧，所述端直通接头A（8-6）与所述端直通接头B（3-4）通过所述软管（7）连接；所述导向轴（8-4）配合安装有所述直线轴承（1）；所述固定顶板（6）套接在所述四根导向轴（8-4）上，并与所述丝杠（5-8）配合连接，所述四根导向轴（8-4）的顶部设有螺母进行限位。
2.如权利要求1所述的一种深海微生物开盖式培养舱，其特征是，所述培养舱端盖（8-1）与所述培养舱壳体（8-5）的配合处为锥面设计。
3.如权利要求1或2所述的一种深海微生物开盖式培养舱，其特征是，所述培养舱本体（8）还包括：单向阀安装座（8-2）与嵌入式单向阀（8-3）；所述单向阀安装座（8-2）安装在所述培养舱端盖（8-1）的中心位置，所述嵌入式单向阀（8-3）安装在所述单向阀安装座（8-2）内，通过所述嵌入式单向阀（8-3）的开启实现所述培养舱壳体（8-5）内部与外界的相通；当所述压力补偿壳体（3-2）内压力与外界海水压力相差到设定数值时，所述嵌入式单向阀（8-3）开启，海水进入所述压力补偿壳体（3-2）内。
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