CN105802833A - 一种深海原位悬浮培养罐 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深海原位悬浮培养罐，由手柄(1)、锁柄(2)、封盖机构(3)、导管(4)、培养罐主体(5)、脱钩器(6)、钩环(7)、外围浮材(8)组成；使用时将设备负重沉水，浮材(7)位于设备外围；锁柄(2)和导管(4)焊接，其上有锁紧机构；导管(4)内部的导杆与手柄(1)焊接，与封盖机构(3)螺栓连接；下压手柄(1)，带动封盖机构(3)完成封盖动作；同时锁紧机构被触发，使机构无法复位，保持封盖状态；同时脱钩器(6)被触发，使培养罐脱离重物束缚回升水面，完成深海定点培养的任务。

Description

一种深海原位悬浮培养罐
技术领域
本发明属于深海底原位水体环境下的原位培养微生物并采集的微生物富集的技术领域，涉及一种深海原位悬浮培养罐。
背景技术
生物多样性增强了海洋生态系统的稳定性，但是它对于环境变化带来的压力又十分的敏感。对于深海生物种类的数量现在我们大部分是未知的，据估计未知的种类数量高达一千万种。因为我们对于深海多样性的巨大认知差距以及环境变化和海水酸化对海洋多样性的未知影响，这使得我们必须在它们可能灭绝之前更加及时的解决这一问题。
深达6000米的海底特殊环境使得深海微生物的生长繁殖条件受到严苛制约，加之其分布密度未知，因此，对深海微生物的捕获需要采用特殊方式。参考资料得知，一般的采样手段皆为使用海水采集装置投放至深水区域，然后密封，运输至海面。此种方法采样效率极低，因为采样的海水中微生物的含量是不确定的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的局限性，提供一种用于深海热液活动区、冷泉区和深海海底等特定生境中特殊功能微生物的原位富集培养的座底式悬浮培养罐。将培养罐悬浮于深海，进行一段时间的原位培养，增加微生物的密度，然后将之采集至水面,保证了采集的微生物数量。
为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
本发明包括手柄1、锁柄2、封盖机构3、导管4、培养罐主体5、脱钩器6、钩环7、外围浮材8组成。导管4内设有高出一定长度的连接杆，手柄1与该连接杆的上部焊接，封盖机构3与该连接杆采用螺栓连接；锁柄2与导管4的上部焊接；导管4的下端与培养罐主体5焊接；脱钩器6焊接在培养罐主体5外侧壁上；钩环7焊接在培养罐主体5下部；外围浮材8包裹于设备主体外围。
所述的锁柄2为中空管，内部有锁紧螺栓2.1、弹簧2.2、卡销2.3，锁柄2壳内有螺纹，与锁紧螺栓2.1配合，弹簧2.2套在卡销2.3和锁紧螺栓2.1上。
所述的锁柄2与导管4上部焊接；其中导管4内有连接杆4.1、套在连接管上的两个复位弹簧4.2；连接杆4.1形状特殊，且比导管4高出一定长度，连接杆4.1由上部导杆4.1.1、下部导杆4.1.2、上部卡环4.1.3、下部卡环4.1.4组成，上部卡环4.1.3穿过上部导杆4.1.1的下端，上部导杆4.1.1的下端伸入下部导杆4.1.2的上端，下部卡环4.1.4穿过下部导杆4.1.2的下端；上部卡环4.1.3通过螺丝固定在导管4的外壁上，下部卡环4.1.4固接在导管4的下端口；所述的一个复位弹簧4.2套在上部导杆4.1.1，另一个复位弹簧4.2套在下部导杆4.1.2上。
所述的上部导杆4.1.1的顶端开有一环形凹槽，使得上部导杆4.1.1下移时卡销2.3卡入该槽，用于限位；
所述的封盖机构3由封盖压板3.1、封盖3.2、缓冲弹簧3.3、连接螺栓3.4组成；封盖压板3.1通过螺钉固定连接在上部导杆4.1.1上(导管4外壳在封盖压板3.1与上部导杆4.1.1连接的部分开有供其位移的长导槽)；封盖压板3.1套在连接螺栓3.4上，缓冲弹簧3.3套在连接螺栓3.4上，连接螺栓3.4下部通过螺纹连接到封盖3.2上。
所述的培养罐主体5与导管4用焊接块焊接在一起；其中培养罐主体5上端面开有与封盖3.2相配合的罐口。
所述的脱钩器6焊接在培养罐主体5上，脱钩器6由基座6.1、转钩6.2、销轴6.3、钛环6.4、限位块6.5、卡轴6.6构成，其中基座6.1与补位块6.5焊接在培养罐主体5上，转钩6.2通过销轴6.3固定在基座6.1上，卡轴6.6焊接在转钩6.2上、且置于转钩6.2与基座6.1间，限位块6.5与销轴6.3在同一水平面上。
所述的转钩6.2两端分别设有左右钩，且左钩6.2.1设于远离限位块6.5端，右钩6.2.2设于靠近限位块6.5端，其中右钩为扇形；所述的基座6.1上开有一略高于右钩半径的通孔6.1.1，该通孔用于转钩6.2在转动时，右钩可通过通孔6.1.1；如图7所示，当转钩6.2逆时针转动至右钩全部经过基座通孔6.1.1时，由于限位块6.5与基座6.1间无右钩6.2.2阻碍，从而可以轻松将钛环6.4置于该位置；当钛环6.4置于限位块6.5与基座6.1间位置时，转钩6.2顺时针转动至卡轴6.6顶在基座6.1上；从而完成锁环动作。
所述的钩环7位于培养罐主体5下部盖，并与其焊接。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
1、为纯机械式可靠性高。
2、可定高悬浮培养，用于不同高度海底微生物的研究。
3、锁紧后完全封闭，使回收过程不受污染。
4、放置后可以自动开启悬浮，无需手动操作。
5、回收时重物随锁紧步骤自行脱钩，免除麻烦。
附图说明
图1为整体结构示意图；
图2为锁柄结构示意图；
图3为脱钩器结构示意图；
图4为导管结构示意图；
图5为转钩和限位块配合位置示意图；
图6为封盖机构示意图；
图7为脱钩状态示意图；
图8位脱钩机构上的转钩零件图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
本发明包括手柄1、锁柄2、封盖机构3、导管4、培养罐主体5、脱钩器6、钩环7、外围浮材8组成(如图1)。导管4内设有高出一定长度的连接杆，手柄1与该连接杆的上部焊接，封盖机构3与该连接杆采用螺栓连接；锁柄2与导管4的上部焊接；导管4的下端与培养罐主体5焊接；脱钩器6焊接在培养罐主体5外侧壁上；钩环7焊接在培养罐主体5下部；外围浮材8包裹于设备主体外围。
所述的锁柄2为中空管，内部有锁紧螺栓2.1、弹簧2.2、卡销2.3，锁柄2壳内有螺纹，与锁紧螺栓2.1配合，弹簧2.2套在卡销2.3和锁紧螺栓2.1上(如图2)。
所述的锁柄2与导管4上部焊接；其中导管4内有连接杆4.1、套在连接管上的两个复位弹簧4.2(如图3)；如图4所示，连接杆4.1形状特殊，且比导管4高出一定长度，连接杆4.1由上部导杆4.1.1、下部导杆4.1.2、上部卡环4.1.3、下部卡环4.1.4组成，上部卡环4.1.3穿过上部导杆4.1.1的下端，上部导杆4.1.1的下端伸入下部导杆4.1.2的上端，下部卡环4.1.4穿过下部导杆4.1.2的下端；上部卡环4.1.3通过螺丝固定在导管4的外壁上，下部卡环4.1.4固接在导管4的下端口；所述的一个复位弹簧4.2套在上部导杆4.1.1，另一个复位弹簧4.2套在下部导杆4.1.2上。
所述的上部导杆4.1.1的顶端开有一环形凹槽，使得上部导杆4.1.1下移时卡销2.3卡入该槽，用于限位；
如图6所示，所述的封盖机构3由封盖压板3.1、封盖3.2、缓冲弹簧3.3、连接螺栓3.4组成；封盖压板3.1通过螺钉固定连接在上部导杆4.1.1上(如图4)(导管4外壳在封盖压板3.1与上部导杆4.1.1连接的部分开有供其位移的长导槽)；封盖压板3.1套在连接螺栓3.4上，缓冲弹簧3.3套在连接螺栓3.4上，连接螺栓3.4下部通过螺纹连接到封盖3.2上。
所述的培养罐主体5与导管4用焊接块焊接在一起；其中培养罐主体5上端面开有与封盖3.2相配合的罐口。
所述的脱钩器6焊接在培养罐主体5上，脱钩器6由基座6.1、转钩6.2、销轴6.3、钛环6.4、限位块6.5、卡轴6.6构成(如图3)，其中基座6.1与补位块6.5焊接在培养罐主体5上，转钩6.2通过销轴6.3固定在基座6.1上，卡轴6.6焊接在转钩6.2上、且置于转钩6.2与基座6.1间，限位块6.5与销轴6.3在同一水平面上。
如图5、8所示，所述的转钩6.2两端分别设有左右钩，且左钩6.2.1设于远离限位块6.5端，右钩6.2.2设于靠近限位块6.5端，其中右钩为扇形；所述的基座6.1上开有一略高于右钩半径的通孔6.1.1，该通孔用于转钩6.2在转动时，右钩可通过通孔6.1.1；如图7所示，当转钩6.2逆时针转动至右钩全部经过基座通孔6.1.1时，由于限位块6.5与基座6.1间无右钩6.2.2阻碍，从而可以轻松将钛环6.4置于该位置；当钛环6.4置于限位块6.5与基座6.1间位置时，转钩6.2顺时针转动至卡轴6.6顶在基座6.1上；从而完成锁环动作。
所述的钩环7位于培养罐主体5下部盖，并与其焊接。
在此首先需要说明以下几点，该深海原位悬浮培养罐非独立作业设备，作业时需要搭载潜水设备至预定深度。入水前需做如下准备工作：
1.并拧紧锁紧螺栓2.1；
2.设备外围固定好外围浮材8；
3.使用锌丝绑住负重架和钩环7，使设备入水前固定在负重物上；
4.用凯夫拉绳绑住钛环和负重物，绳子要具有一定长度；
5.预先在培养罐内放置肉块用于吸引并培养更微生物。
结合附图说明如下：
入水前准备工作原理：
由于复位弹簧4.2的弹力，在不受外力作用下，上部导杆4.1.1是被顶起的，与之焊接的手柄1也被顶起，与之通过螺钉固接的封盖机构3也随之被顶起，因此封盖3.2不会压盖到盖口；
锁柄2为中空管，内部的锁紧螺栓2.1、弹簧2.2、卡销2.3组成预紧机构，其下部与导管上部焊接，连接杆4.1比导管4高出一截；拧紧锁紧螺栓2.1、使弹簧2.2被压缩，进而使卡销2.3以一定的预紧力顶在上部导杆4.1.1上(注：连接杆4.1比导管4高出一截，固顶在上部导杆4.1.1上)；
入水后自动悬浮原理：
当设备入水后，在海水的腐蚀作用下，锌丝断裂，培养设备与负重物脱离锌丝束缚，重物仅靠凯夫拉绳牵引，因绳子有一定长度，因此实现了培养设备的悬浮。
脱钩器原理：
脱钩器6上的转钩6.2可绕销轴6.3转动，钛环6.4为可脱离件，转钩6.2零件详情图如图5，转钩6.2有左右两钩，右钩勾面为圆弧状；脱钩原理为：当钛环6.4卡在转钩6.2和限位块6.5之间的缝隙时，由于右勾面是圆弧，所以转钩6.2在一定的转动角度内，其和限位块6.5之间的距离保持不变；只有当转钩6.2转动超出一定角度(右钩的圆弧弧角)时，右钩面与限位块6.5之间的距离才会变大，钛环才有可能脱落；但左钩在右钩即将转过临界角之前，卡轴6.6便顶在了基座6.1上；因此，无论钛环6.4下悬挂多重的负重物，都不会脱落。
脱钩时，只需在转钩6.2的左钩上施加向下的力，使得右钩子转过一定的角度，右钩面和限位块6.5之间的距离便会变大，使得钛环6.4脱落。
培养罐封盖及自动上浮原理：
当对微生物的吸引并培养完毕后，悬浮培养罐搭载设备上的机械手下按手柄1,手柄1带动与之焊接的上部导杆4.1.1，随着上部导杆4.1.1被下压，其顶部槽也随之下移，当移动到在预紧力作用下顶在上部导杆4.1.1杆面上的卡销2.3位置时，卡销2.3随之卡入该槽；在上部导杆4.1.1下移过程中，与之固接的封盖压板3.1也随之下移，带动封盖3.2盖住培养罐罐口；缓冲弹簧3.3缓解了冲力过大对培养罐带来的破坏。培养罐完成封盖动作。
伴随着连接杆4.1整体的下移，其下部导杆4.1.2伸出导管4，顶在转钩6.2的左钩面，使培养罐整体脱离重物束缚，自动上浮。
上浮至水面后，拧掉锁紧螺栓2.1，取出弹簧2.2和卡销2.3，在复位弹簧4.2作用下，封盖3.2自行打开。
至此，深海原位悬浮培养罐完成培养和采样任务。
经过多次海试，顺利采到深海海水微生物的样本，且经该培养采样罐采集的海水中微生物的密度较大，为后续的生物研究提供了丰富的样本。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同，或采用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种深海原位悬浮培养罐，其特征在于:包括手柄(1)、锁柄(2)、封盖机构(3)、导管(4)、培养罐主体(5)、脱钩器(6)、钩环(7)、外围浮材(8)组成；导管(4)内设有连接杆，手柄(1)与该连接杆的上部焊接，封盖机构(3)与该连接杆采用螺栓连接；锁柄(2)与导管(4)的上部焊接；导管(4)的下端与培养罐主体(5)焊接；脱钩器(6)焊接在培养罐主体(5)外侧壁上；钩环(7)焊接在培养罐主体(5)下部；外围浮材(8)包裹于设备主体外围。
2.根据权利要求1所述的一种深海原位悬浮培养罐，其特征在于：所述锁柄(2)为中空管，内部有锁紧螺栓(2.1)、弹簧(2.2)、卡销(2.3)，锁柄(2)壳内有螺纹，与锁紧螺栓(2.1)配合，弹簧(2.2)套在卡销(2.3)和锁紧螺栓(2.1)上。
3.根据权利要求1所述的一种深海原位悬浮培养罐，其特征在于：所述的导管(4)内有连接杆(4.1)、套在连接管上的两个复位弹簧(4.2)；连接杆(4.1)由上部导杆(4.1.1)、下部导杆(4.1.2)、上部卡环(4.1.3)、下部卡环(4.1.4)组成，上部卡环(4.1.3)穿过上部导杆(4.1.1)的下端，上部导杆(4.1.1)的下端伸入下部导杆(4.1.2)的上端，下部卡环(4.1.4)穿过下部导杆(4.1.2)的下端；上部卡环(4.1.3)通过螺丝固定在导管(4)的外壁上，下部卡环(4.1.4)固接在导管(4)的下端口；所述的一个复位弹簧(4.2)套在上部导杆(4.1.1)，另一个复位弹簧(4.2)套在下部导杆(4.1.2)上。
4.根据权利要求3所述的一种深海原位悬浮培养罐，其特征在于：所述的上部导杆(4.1.1)的顶端开有一环形凹槽，使得上部导杆(4.1.1)下移时卡销(2.3)卡入该槽，用于限位。
5.根据权利要求1所述的一种深海原位悬浮培养罐，其特征在于：所述的封盖机构(3)由封盖压板(3.1)、封盖(3.2)、缓冲弹簧(3.3)、连接螺栓(3.4)组成；封盖压板(3.1)通过螺钉固定连接在上部导杆(4.1.1)上；封盖压板(3.1)套在连接螺栓(3.4)上，缓冲弹簧(3.3)套在连接螺栓(3.4)上，连接螺栓(3.4)下部通过螺纹连接到封盖(3.2)上。
6.根据权利要求5所述的一种深海原位悬浮培养罐，其特征在于：导管(4)外壳在封盖压板(3.1)与上部导杆(4.1.1)连接的部分开有供其位移的长导槽。
7.根据权利要求1所述的一种深海原位悬浮培养罐，其特征在于：所述的脱钩器(6)由基座(6.1)、转钩(6.2)、销轴(6.3)、钛环(6.4)、限位块(6.5)、卡轴(6.6)构成，其中基座(6.1)与补位块6.5)焊接在培养罐主体(5)上，转钩(6.2)通过销轴(6.3)固定在基座(6.1)上，卡轴(6.6)焊接在转钩(6.2)上、且置于转钩(6.2)与基座(6.1)间，限位块(6.5)与销轴(6.3)在同一水平面上。
8.根据权利要求7所述的一种深海原位悬浮培养罐，其特征在于：所述的转钩(6.2)两端分别设有左右钩，且左钩设于远离限位块(6.5)端，右钩设于靠近限位块(6.5)端，其中右钩为扇形；所述的基座(6.1)上开有一通孔(6.1.1)，该通孔用于转钩(6.2)在转动时，右钩可通过通孔(6.1.1)；当转钩(6.2)逆时针转动至右钩全部经过基座通孔(6.1.1)时，由于限位块(6.5)与基座(6.1)间无右钩(6.2.2)阻碍，从而可以轻松将钛环(6.4)置于该位置；当钛环(6.4)置于限位块(6.5)与基座(6.1)间位置时，转钩(6.2)顺时针转动至卡轴(6.6)顶在基座(6.1)上；从而完成锁环动作。
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