CN103728156A - 一种利用海底压差的海水采集器 - Google Patents

Abstract

一种利用海底压差的深海海水采集器，属于深海海水采集装置。通过动力装置控制采集瓶和平衡瓶的高度差，利用海水压力差来控制采集瓶下端单向阀的开启和关闭，进而控制海水水样的保压、采集及降压。当采集瓶位于平衡瓶的上部时，在压力差的作用下，平衡瓶对采集瓶的采集腔进行保压，此时单向阀关闭；当采集瓶位于平衡瓶下部时，在压力差的作用下，单向阀打开，外界海水进入采集腔，完成海水采集工作。本发明的采集器操作简单、工作可靠，适用于不同水深环境下的海水采集。

Description

一种利用海底压差的海水采集器

技术领域：

本发明涉及一种利用海底压差的深海海水采集器，主要适用于海水，同时也适用于淡水、高水基等为工作介质的中高压水深度采集装置，用于深海海水采集过程中对海水水样的保压、采集以及降压。

背景技术：

随着古海洋学、海洋生态学、海洋地质学等学科的迅速发展，进行深海海水样品采集工作越来越重要，同时对于采集海水样品也提出了越来越多的要求。深海海水采集主要用于采集海洋柱面上不同深度的海水样品，然后在实验室对其进行研究分析，为海洋探索和开发奠定基础。以往的深海海水采集装置是机械触发式的，采样时需要其他装置进行触发，有时会出现位置对不上的情况，导致采样失败，而采用阀控采样器进行深海海水采集由于深海高压环境和海水腐蚀等问题，传统的电磁换向阀在深海工作时往往难以克服这些问题，因此，设计一种新的深海海水采集装置很有必要。

发明内容

本发明提供一种利用海底压差的海水采集器，用于深海海水采集工作。

本发明采用如下技术方案：

一种利用海底压差的海水采集器，包括减速器（1）、架子（2）、导轨（3）、采集瓶（4）、连接管（6）、带轮（7）、传输带（9）、动力装置（10）、平衡瓶（11）、采样腔活塞（14）、单向阀（15）、缓冲腔活塞（16），其特征在于：导轨（3）安装在架子（2）的左右两侧，采集瓶（4）和平衡瓶（11）分别置于两侧导轨上，连接管（6）连接采集瓶（4）和平衡瓶（11）的上端接口，动力装置（10）固定在架子（2）的底部，动力装置（10）依次驱动减速器（1）、传送带（9）、带轮（7）以及连接管（6）使采集瓶（4）和平衡瓶（11）沿导轨做反向移动；采样腔活塞（14）置于采集瓶（4）内部，将采集瓶（4）分为上下腔，下腔通过进水单向阀（15）与外界海水相通，用于采集海水；缓冲腔活塞（16）置于平衡瓶（11）内部，将平衡瓶（11）分为上下腔，下腔与外界海水相通，用于平衡海水压力；

采集瓶（4）和平衡瓶（11）通过导轨座（5）置于导轨上，导轨座（5）使采集瓶（4）和平衡瓶（11）在移动时不脱离导轨，导轮（8）固定于架子（2）两端，连接管（6）接驳在导轮（8）和带轮（7）上，实现传动。

当未到达采样深度时，采集瓶（4）位置高于平衡瓶（11），单向阀（15）关闭，平衡瓶（11）实现对采集瓶（4）保压；当到达采样深度时，采集瓶（4）位置低于平衡瓶（11），单向阀（15）打开，采集瓶（4）采集海水；当采集完成时，采集瓶（4）位置高于平衡瓶（11），单向阀（15）关闭，平衡瓶（11）实现对采集瓶（4）保压。

有益效果

本发明满足了深海情况下，对海水水样的保压、采集以及降压，通过控制动力装置的正反转来控制采集瓶和平衡瓶的高度差，利用压力差来控制采集瓶下端单向阀的开启和关闭，进而控制海水水样的保压、采集及降压。当采集瓶位于平衡瓶的上部时，在压力差的作用下，平衡瓶对采集瓶的采集腔进行保压，此时单向阀关闭；当采集瓶位于平衡瓶下部时，在压力差的作用下，单向阀打开，外界海水进入采集腔，完成海水采集工作。本采集器操作简单、工作可靠，适用于不同水深环境下的海水采集。

附图说明

图1a-c本发明工作原理图，其中1（a）是海水采集器下降过程原理图，1（b）是海水采集器采集原理图，1（c）是海水采集器上升过程原理图；

图2本发明结构示意图；

图3采集瓶的结构示意图。

图4平衡瓶的结构示意图。

图中：1、减速器，2、架子，3、导轨，4、采集瓶，5、导轨座，6、连接管，7、带轮，8、导轮，9、传输带，10、动力装置，11、平衡瓶，12、采集的水样，13、工作液体，14、采样腔活塞，15、单向阀，16、缓冲腔活塞。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明一种实施例包括：减速器1、架子2、导轨3、采集瓶4、导轨座5、连接管6、带轮7、导轮8、传输带9、动力装置10、平衡瓶11、采集的水样12、工作液体13、采样腔活塞14、单向阀15、缓冲腔活塞16等。

图1是本发明的工作原理图，图2是本发明的结构示意图。其中，图1（a）是海水采集器在入海时，动力装置10正转，驱动减速器1，减速器1带动传输带9，传输带9驱动带轮7正转，进而带动连接管6向右移动，使采集瓶4上升，平衡瓶11下降，使采集瓶4和平衡瓶11之间存在一个高度差，此时平衡瓶11下端海水压力通过缓冲腔活塞16、平衡瓶11上腔内的工作液体13、连接管6、采集瓶4上腔内的工作液体13、采集腔活塞14传递到采集瓶4的下腔，与采集瓶4下端所接单向阀15的下部构成压力差，在海水压差作用下，单向阀15关闭，平衡瓶11对采集瓶4的采集腔进行保压；图1（b）是海水采集器下降到目标水深时，动力装置10反转，驱动减速器1，减速器1带动传输带9，传输带9驱动带轮7反转，进而带动连接管6向左移动，使采集瓶4下降，平衡瓶11上升，使采集瓶4和平衡瓶11之间存在一个高度差，此时平衡瓶11下端海水压力通过缓冲腔活塞16、平衡瓶11上腔内的工作液体13、连接管6、采集瓶4上腔内的工作液体13、采集腔活塞14传递到采集瓶4的下腔，与采集瓶4下端所接单向阀15的下部构成压力差，在海水压差作用下，单向阀15打开，外界海水进入采集腔，采集腔活塞14向上运动，压力经采集瓶4上腔内的工作液体13、连接管6、平衡瓶11上腔内的工作液体13传递到缓冲腔活塞16的上部，在压力差的作用下，缓冲腔活塞16向下运动，完成海水采集工作；图1（c）是完成海水采集后，在上升时，动力装置10正转，驱动减速器1，减速器1带动传输带9，传输带9驱动带轮7正转，进而带动连接管6向右移动，使采集瓶4上升，平衡瓶11下降，使采集瓶4和平衡瓶11之间存在一个高度差，此时平衡瓶11下端海水压力通过缓冲腔活塞16、平衡瓶11上腔内的工作液体13、连接管6、采集瓶4上腔内的工作液体13、采集腔活塞14传递到采集瓶4的下端，与采集瓶4下端所接单向阀15的下部构成压力差，在海水压差作用下，单向阀15关闭，平衡瓶11对采集瓶4的采集腔进行保压，使采集腔中的压力始终与外界环境压力相等，对采集腔起到降压的作用，在此过程中，与采集瓶4下端的单向阀15始终关闭。

图3是采集瓶的结构示意图，采集瓶的上端充满工作液体，下端接单向阀，单向阀与外界海水相通，当工作液体压力大于外界海水压力时，单向阀关闭，外界海水不能进入采集腔，当工作压力小于外界海水压力时，单向阀打开，外界海水进入采集腔，同时采集腔活塞向上运动。

图4是平衡瓶的结构示意图，平衡瓶的上端充满工作液体，下端与外界海水相通，外界海水压力推动缓冲腔活塞运动，进而把压力传递给上端工作液体。当工作液体压力大于海水压力时，缓冲腔活塞向下运动；当工作液体压力小于海水压力时，缓冲腔活塞向上运动。

Claims (1)

1.一种利用海底压差的海水采集器，包括减速器（1）、架子（2）、导轨（3）、采集瓶（4）、连接管（6）、带轮（7）、传输带（9）、动力装置（10）、平衡瓶（11）、采样腔活塞（14）、单向阀（15）、缓冲腔活塞（16），其特征在于：导轨（3）安装在架子（2）的左右两侧，采集瓶（4）和平衡瓶（11）分别置于两侧导轨上，连接管（6）连接采集瓶（4）和平衡瓶（11）的上端接口，动力装置（10）固定在架子（2）的底部，动力装置（10）依次驱动减速器（1）、传送带（9）、带轮（7）以及连接管（6）使采集瓶（4）和平衡瓶（11）沿导轨做反向移动；采样腔活塞（14）置于采集瓶（4）内部，将采集瓶（4）分为上下腔，下腔通过进水单向阀（15）与外界海水相通，用于采集海水；缓冲腔活塞（16）置于平衡瓶（11）内部，将平衡瓶（11）分为上下腔，下腔与外界海水相通，用于平衡海水压力；

当未到达采样深度时，采集瓶（4）位置高于平衡瓶（11），单向阀（15）关闭，平衡瓶（11）实现对采集瓶（4）保压；当到达采样深度时，采集瓶（4）位置低于平衡瓶（11），单向阀（15）打开，采集瓶（4）采集海水；当采集完成时，采集瓶（4）位置高于平衡瓶（11），单向阀（15）关闭，平衡瓶（11）实现对采集瓶（4）保压。

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