CN103487288A - 泵吸式生物采样器 - Google Patents

Abstract

一种水环境取样技术领域的泵吸式生物采样器，包括：负压产生机构、吸入机构和储存装置，负压产生机构包括：进水管、环形喷嘴、工作泵、连接管和入水管，其中：工作泵的两端分别与连接管和入水管相连，连接管的另一端与进水管相连，进水管与环形喷嘴相连，环形喷嘴连接于吸入机构的中部；由工作泵抽吸的水经过进水管和环形喷嘴进入吸入机构的中部，使得吸入机构的两端产生负压，吸入机构的出口端与储存装置相连。本发明能够使操作人员在水面的母船上通过操作台或者根据自身设定的程序方便地实现水下大型生物的采样，提高采样效率。

Description

泵吸式生物采样器

技术领域

本发明涉及的是一种水环境取样技术领域的装置，具体是一种泵吸式生物采样器。

背景技术

由于海洋技术的快速发展，人类发现深海蕴藏着巨大宝藏。从科学意义上看，挖掘海洋生物资源有助于探寻全新的物种和生命机制；同时，海洋生物作为理想药物和工业材料资源，具有潜在的经济价值。海洋生物基因资源成为目前国际上争夺最为激烈的资源领域之一。

近年来，随着各种海洋科学研究与海洋资源开发利用的不断深入，如何快速、方便和有效地对海洋生物进行调查采样，以获得第一手的海洋生物科学研究样品，全面了解特定海域的生物资源情况，成为了当务之急。采集不同深度海水中的生物样品,是现代海洋学研究的重要内容。深海大型底栖生物种类繁多、数量巨大,对其进行研究具有重要意义。在海洋生物采样技术中，研制可吸起大尺寸底栖生物、寿命长、体积小、可靠性高的采样器就是一项全新的技术，也是一项有重要意义的工作。

传统的大型生物采样方法主要是拖网式，其主要特点是采样量大，但网具易与海底植物或拖网工具发生缠绕，网衣缺乏保护易破损，耗时长，捕捉精度不高，采样效率低。另外，随着工作水深的加大，由水下机器人利用机械手进行手持采样的难度也逐渐加大，在很多海域的调查采样工作将不能展开。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101509844，公开日2009-08-19，记载了一种液压驱动的海底生物样品拖曳采样及密封系统。该系统包括框架和至少一个拖网，拖网的网底设置取样器；框架内设拖网支撑杆，每个拖网均配备两个并列设置的摆动网杆；所述取样器包括一个位于中空的保压筒内的网底管，保压筒入口端和出口端分设相互独立的密封组件，密封组件包括阀门和阀门控制机构；入口端密封组件的阀门与拖网的网底相连。但该技术机构庞大，且没有动力装置，不易控制，除此以外该技术结构复杂，水下作业灵活性较弱，安装搭载不方便；而且单次采样生物种类繁多，目标生物针对性不强。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种泵吸式生物采样器，其能够使操作人员在水面的母船上通过操作台或者根据自身设定的程序方便地实现水下大型生物的采样，提高采样效率，为高质量地完成水下采样工作奠定了良好的基础。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：负压产生机构、吸入机构和储存装置，负压产生机构包括：进水管、环形喷嘴、工作泵、连接管和入水管，其中：工作泵的两端分别与连接管和入水管相连，连接管的另一端与进水管相连，进水管与环形喷嘴相连，环形喷嘴连接于吸入机构的中部；由工作泵抽吸的水经过进水管和环形喷嘴进入吸入机构的中部，使得吸入机构的两端产生负压，吸入机构的出口端与储存装置相连。

所述的吸入机构包括：顺次相连的可弯曲端口、吸水管、收缩管、喉管和出水扩散管，其中：吸水管设置于进水管的中部且其出口与环形喷嘴的出口汇合且均与收缩管的入口相连，出水扩散管的出口端与储存装置相连。

所述的环形喷嘴的中部为连接段，外圆周上均匀分布若干喷嘴结构，其中：各个喷嘴结构为倾斜设置且均向吸入机构端汇聚。

所述的环形喷嘴的中心线与喉管的中心线重合。

所述的吸水管和环形喷嘴的出口汇合处为密封相连。

所述的收缩管的外部结构为喇叭状且大端口与环形喷嘴相连。

所述的可弯曲端口为柔性波纹管。

本发明所述采样器采用环形喷嘴射流泵型式，通道直径大，通道流畅，长度小，适合于做生物采样器，可吸起大尺寸生物体，没有旋转部件，寿命长，体积小，不易卡死，可靠性高，同时能够搭载在水下潜器上完成大型底栖生物的采样任务。此外，所述泵吸式大型生物采样器可以使操作人员在水面的母船上通过操作台或者根据自身设定的程序方便地实现水下大型生物的采样，本发明实现了高效率和高质量的水下生物采样功能，因而在海洋生物采样领域有着极为广阔的发展前景。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为吸入机构结构示意图；

图中：a为立体示意图；b为正视图及剖面图。

图3为环形喷嘴的剖视图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例包括：负压产生机构、吸入机构和储存装置8，负压产生机构包括：进水管1、环形喷嘴2、工作泵10、连接管9和入水管11，其中：工作泵10的两端分别与连接管9和入水管11相连，连接管9的另一端与进水管1相连，进水管1与环形喷嘴2相连，环形喷嘴2连接于吸入机构的中部；由工作泵10抽吸的水经过进水管1和环形喷嘴2进入吸入机构的中部，使得吸入机构的两端产生负压，吸入机构的出口端与储存装置8相连。

所述的吸入机构包括：顺次相连的可弯曲端口7、吸水管3、收缩管4、喉管5和出水扩散管6，其中：吸水管3设置于进水管1的中部且其出口与环形喷嘴2的出口汇合且均与收缩管4的入口相连，出水扩散管6的出口端与储存装置8相连。

如图3所示，所述的环形喷嘴2的中部为连接段，外圆周上均匀分布若干喷嘴结构，其中：各个喷嘴结构为倾斜设置且均向吸入机构端汇聚。

所述的环形喷嘴2的中心线与喉管5的中心线重合。

所述的吸水管3和环形喷嘴2的出口汇合处为密封相连。

所述的收缩管4的外部结构为喇叭状且大端口与环形喷嘴2相连。

所述的可弯曲端口7为柔性波纹管。

本实施例储存装置8为采样网篮。

同时为了减轻重量，吸水管3和进水管1采用铝材，环形喷嘴2为不锈钢，收缩管4、喉管5和出水扩散管6采用塑料。各管路之间有连接法兰，法兰除内径外均按照标准法兰设计，内径需和配合管径匹配。管路和法兰焊接配合尺寸根据实际焊接工艺定义。在所述法兰之间有密封圈，吸水管3和环形喷嘴2之间采用O型圈密封；所述环形喷嘴2均匀地固定在所述出水扩散管6进水管1和收缩管4之间，且喷嘴数量为6个。

开启液压马达，启动工作泵10，使采样器处于预备采样状态。工作泵10工作，从入水管11抽吸周围环境海水，产生的高速射流通过连接管9、进水管1和环形喷嘴2进入收缩管4，在收缩管4处产生负压，形成可弯曲端口7的入口与收缩管4处的压力差，在该压力差的作用下，生物样本通过可弯曲端口7、吸水管3进入收缩管4，进而通过喉管5、出水扩散管6后进入采样网篮，完成大型生物样本的采集。

本发明所述的泵吸式大型生物采样器在工作前，需先将采样器固定在水下机器人的机械手上，并通过电缆与母船进行信息的交流，来控制采样器的工作状态。采集大型生物样本时，由水下机器人将所述的泵吸式大型生物采样器带至预定采样海域，通过水下机器人上装载的水下摄像头观察情况，在发现游动较为缓慢的大型底栖生物样本后，在合适的位置命令机械手持采样器移动至目标位置，开启液压马达，启动工作泵10，使采样器处于预备采样状态。工作泵10产生的高速射流通过进水管1和环形喷嘴2进入收缩管4，在收缩管4处产生负压，形成可弯曲端口7的入口与收缩管4处的压力差，在该压力差的作用下，生物样本通过可弯曲端口7、吸水管3进入收缩管4，进而通过喉管5、出水扩散管6后进入采样网篮，完成大型生物样本的采集。对于需要保温保压生物，需要将采样网篮变成保温保压采样器。完成任务后所述的泵吸式大型生物采样器与水下机器人一起浮出水面，被回收到母船的甲板上。回收完成后旋开采样网篮或者保温保压采样器与出水扩散管6的连接开关，取出生物样本；将生物样本放在特殊的容器里做好标记送到实验室，就可以获得海洋科学第一手的生物样品资料。将样品处理完成后，整个泵吸式采样装置就可以随水下机器人至下一个采样点进行采样。所述泵吸式大型生物采样器结构可以很方便地搭载在各种水下潜器上完成多种采样任务。

Claims (7)

1.一种泵吸式生物采样器，其特征在于，包括：负压产生机构、吸入机构和储存装置，负压产生机构包括：进水管、环形喷嘴、工作泵、连接管和入水管，其中：工作泵的两端分别与连接管和入水管相连，连接管的另一端与进水管相连，进水管与环形喷嘴相连，环形喷嘴连接于吸入机构的中部；由工作泵抽吸的水经过进水管和环形喷嘴进入吸入机构的中部，使得吸入机构的两端产生负压，吸入机构的出口端与储存装置相连。

2.根据权利要求1所述的采样器，其特征是，所述的吸入机构包括：顺次相连的可弯曲端口、吸水管、收缩管、喉管和出水扩散管，其中：吸水管设置于进水管的中部且其出口与环形喷嘴的出口汇合且均与收缩管的入口相连，出水扩散管的出口端与储存装置相连。

3.根据权利要求1或2所述的采样器，其特征是，所述的环形喷嘴的中部为连接段，外圆周上均匀分布若干喷嘴结构，其中：各个喷嘴结构为倾斜设置且均向吸入机构端汇聚。

4.根据权利要求3所述的采样器，其特征是，所述的环形喷嘴的中心线与喉管的中心线重合。

5.根据权利要求3所述的采样器，其特征是，所述的吸水管和环形喷嘴的出口汇合处为密封相连。

6.根据权利要求2所述的采样器，其特征是，所述的收缩管的外部结构为喇叭状且大端口与环形喷嘴相连。

7.根据权利要求2所述的采样器，其特征是，所述的可弯曲端口为柔性波纹管。

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