CN105842471A - 一种高压流体样品的保压转移装置 - Google Patents

一种高压流体样品的保压转移装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压流体样品的保压转移装置,它主要包括培养筒、采样筒、培养筒恒压模块、中部加压及添加剂输入模块及采样筒驱动模块;该装置可实现深海水体采样后高压流体样品的保压转移装置,以对转移后水体样品进行后期培养实验。本发明采用独特的结构设计实现等压转移技术,有利于维持高压水体样品气相、有机组及嗜压型微生物等状态,保持样品中的溶解性气体与液体不发生相分离,最大限度的保证样品在转移过程中环境不变,增加了后续实验室后处理的对样品检测数据的真实性。

Description

一种高压流体样品的保压转移装置
技术领域
本发明涉及一种高压流体样品的保压转移装置,特别涉及一种用于深海水体采样后高压流体样品的保压转移装置,该装置可对转移后水体样品进行后期培养实验。
背景技术
在底部海水的物理-化学-生物动力装置作用下,不同形态的碳在海水与海底沉积物之间不断发生物质交换与迁移,是整个海洋碳循环过程中的一个重要环节。同时,底部海水中烃类气体及其同位素组分的异常是识别天然气水合物存在的重要标志之一。因此对深海底部海水的研究具有重要的科学意义和经济价值。
国内外现有的深海水体保真采样技术已经可以做到采集到高保真的海水样品并带回实验室,而后在样品转移方面通常的做法是降压转移,由于海水、热液的压力变化时会造成气相溶解组分的散失,有机组分分解以及嗜压型微生物的大量死亡,因而降压转移难以保持样品的原始成分与状态。
因此,研制一套与保真采样装置对接的保压转移装置,针对保持样品中的溶解性气体与液体不发生相分离的样品需求,最大限度的保证样品在转移过程中环境不变,对样品检测数据的真实可信至关重要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种高压流体样品的保压转移装置,可以对转移后水体样品进行后期培养实验。
本发明的一种高压流体样品的保压转移装置,它包括:培养筒、采样筒、培养筒恒压模块、中部加压及添加剂输入模块及采样筒驱动模块,所述的采样筒内部装有采样筒活塞,采样筒活塞与采样筒的接触面装有采样筒密封圈,所述的培养筒包括培养筒筒体及同轴线固定于其两端的培养筒进口端盖和培养筒出口端盖,端盖与筒体之间通过密封圈实现密封,培养筒进口端盖、培养筒出口端盖上分别装有培养筒进口转接口、培养筒出口转接口,在培养筒筒体内设有培养筒活塞,二者之间安装有活塞密封圈,在培养筒活塞上开有阶梯状的通孔,通孔内螺纹安装有截止阀阀座,截止阀阀座与通孔间设有截止阀密封圈,截止阀阀座伸入通孔的一端嵌有密封珠,通过旋转截止阀阀座使得密封珠与通孔端部阶梯相抵或松开,实现控制通孔通断;
所述的采样筒驱动模块用于驱动采样筒活塞,以给样品从采样筒向培养筒转移提供动力,所述的中部加压及添加剂输入模块将培养筒及采样筒连接并对连接管道进行加压以实现管道建立与样品的同等压力,在将样品从采样筒向培养筒转移过程中,培养筒恒压模块用于维持培养筒与样品为同等压力,当样品转移完毕,中部加压及添加剂输入模块从培养筒进口端向培养筒内输入添加剂。
上述技术方案中,所述的培养筒恒压模块包括培养筒出口截止阀、第一高压泵、溢流阀;培养筒出口连接培养筒出口截止阀,溢流阀和培养筒出口截止阀连接且中间与第一高压泵相连。
上述技术方案中,所述的中部加压及添加剂输入模块包括培养筒进口截止阀、压力表、第二高压泵截止阀、第二高压泵、采样筒出口截止阀;采样筒出口截止阀安装于采样筒出口处,第二高压泵连接第二高压泵截止阀,第二高压泵截止阀另一端和采样筒出口截止阀相连并连接有压力表,培养筒进口截止阀安装于培养筒进口处,另一端与压力表相连。
上述技术方案中,所述的采样筒驱动模块包括采样筒进口截止阀及与其连接的第三高压泵,采样筒进口截止阀安装于采样筒进口处。
应用上述的装置进行高压流体样品保压转移的方法,包括如下步骤:
步骤A:拧紧截止阀阀座使密封珠与通孔端部阶梯相抵关断通孔,采用培养筒恒压模块将培养筒培养腔的压力加至样品压力,使培养筒活塞移动至培养筒进口端,排空培养筒样品腔的介质;
步骤B:采用中部加压及添加剂输入模块将采样筒与培养筒之间的连接管路压力加至样品压力,使管路中形成高压环境;
步骤C:打开步骤B中的连接管路使采样筒与培养筒连通,采用采样筒驱动模块驱动采样筒活塞向采样筒出口端移动,从而将高压流体样品由采样筒转移至培养筒样品腔中;
步骤D:关闭上述连接管路,拆卸掉培养筒出口端盖,将培养筒出口转接口装在截止阀阀座上,拧松截止阀阀座使密封珠与通孔端部阶梯松开从而打开通孔,采用中部加压及添加剂输入模块向培养筒样品腔中输入添加剂,直至添加剂加至指定剂量后,关闭装置并开始进行自培养实验过程。
本发明的高压流体样品的保压转移装置,其有益效果之处在于:
1)本发明提供一种针对保压海水采样器完成采样作业返回实验室后将高压流体样品保压转移至培养筒中的装置,可以对转移后水体样品进行后期培养实验。
2)本发明提供了样品的等压转移技术,这种后处理技术会维持高压水体样品气相、有机组及嗜压型微生物等状态,保持样品中的溶解性气体与液体不发生相分离,最大限度的保证样品在转移过程中环境不变,增加了后续实验室后处理的对样品检测数据的真实性。
附图说明
图1是本发明高压流体样品的保压转移装置初始状态的结构示意图。
图2是本发明培养筒的结构示意图。
图3是本发明高压流体样品保压转移完成后的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
参照图1,本发明的高压流体样品的保压转移装置,它包括:培养筒1、采样筒2、培养筒恒压模块、中部加压及添加剂输入模块及采样筒驱动模块;
所述的采样筒2内部装有采样筒活塞2-2,采样筒活塞2-2与采样筒2的接触面装有采样筒密封圈2-1;
如图2所示,所述的培养筒1包括培养筒筒体1-3及同轴线固定于其两端的培养筒进口端盖1-1和培养筒出口端盖1-7,端盖与筒体之间通过密封圈实现密封,培养筒进口端盖1-1、培养筒出口端盖1-7上分别装有培养筒进口转接口1-12、培养筒出口转接口1-11,在培养筒筒体1-3内设有培养筒活塞1-5,二者之间安装有活塞密封圈1-4,在培养筒活塞1-5上开有阶梯状的通孔,通孔内螺纹安装有截止阀阀座1-10,截止阀阀座1-10与通孔间设有截止阀密封圈1-9,截止阀阀座1-10伸入通孔的一端嵌有密封珠1-8,通过旋转截止阀阀座1-10使得密封珠1-8与通孔端部阶梯相抵或松开,实现控制通孔通断;
所述的培养筒恒压模块包括培养筒出口截止阀3、第一高压泵4、溢流阀5;培养筒1出口连接培养筒出口截止阀3,溢流阀5和培养筒出口截止阀3连接且中间与第一高压泵4相连;
所述的中部加压及添加剂输入模块包括培养筒进口截止阀7、压力表8、第二高压泵截止阀9、第二高压泵10、采样筒出口截止阀12;采样筒出口截止阀12安装于采样筒2出口处,第二高压泵10连接第二高压泵截止阀9,第二高压泵截止阀9另一端和采样筒出口截止阀12相连并连接有压力表8,培养筒进口截止阀7安装于培养筒进口处,另一端与压力表8相连;
所述的采样筒驱动模块包括采样筒进口截止阀13及与其连接的第三高压泵14,采样筒进口截止阀13安装于采样筒2进口处;
图1中,6、15均为水源,11为水源或添加剂源。
所述的采样筒驱动模块用于驱动采样筒活塞2-2,以给样品从采样筒向培养筒转移提供动力,所述的中部加压及添加剂输入模块将培养筒及采样筒连接并对连接管道进行加压以实现管道建立与样品的同等压力,在将样品从采样筒向培养筒转移过程中,培养筒恒压模块用于维持培养筒与样品为同等压力,当样品转移完毕,中部加压及添加剂输入模块从培养筒进口端向培养筒内输入添加剂。
应用上述的装置进行高压流体样品保压转移的方法,具体包括如下步骤:
步骤A:断开培养筒与中部加压及添加剂输入模块的连接,拧紧截止阀阀座1-10使密封珠1-8与通孔端部阶梯相抵关断通孔,打开培养筒出口截止阀3,再打开第一高压泵4,将培养筒培养腔Ⅱ的压力加至样品压力,使培养筒活塞1-5移动至培养筒1进口端,排空培养筒样品腔Ⅰ的介质;恢复培养筒与中部加压及添加剂输入模块的连接;
步骤B:打开第二高压泵截止阀9,启动第二高压泵10加压,直至压力表8达到样品压力,关闭第二高压泵10,此时采样筒与培养筒之间的连接管路压力加至样品压力,使管路中形成高压环境;
步骤C:打开第三高压泵14,调节第三高压泵14出口压力稍大于样品压力,打开采样筒进口截止阀13、采样筒出口截止阀12和培养筒进口截止阀7,采样筒活塞2-2向采样筒2出口端移动,从而将高压流体样品由采样筒2转移至培养筒样品腔Ⅰ中;转移完成时装置状态如图3所示;
步骤D:关闭采样筒出口截止阀12,拆卸掉培养筒出口端盖1-7,将培养筒出口转接口1-11装在截止阀阀座1-10上,拧松截止阀阀座1-10使密封珠1-8与通孔端部阶梯松开从而打开通孔,打开第二高压泵10和第二高压泵截止阀9向培养筒样品腔Ⅰ中输入添加剂,直至添加剂加至指定剂量后,关闭装置并开始进行自培养实验过程。

Claims (5)

1.一种高压流体样品的保压转移装置,其特征在于,它包括:培养筒(1)、采样筒(2)、培养筒恒压模块、中部加压及添加剂输入模块及采样筒驱动模块,所述的采样筒(2)内部装有采样筒活塞(2-2),采样筒活塞(2-2)与采样筒(2)的接触面装有采样筒密封圈(2-1),所述的培养筒(1)包括培养筒筒体(1-3)及同轴线固定于其两端的培养筒进口端盖(1-1)和培养筒出口端盖(1-7),端盖与筒体之间通过密封圈实现密封,培养筒进口端盖(1-1)、培养筒出口端盖(1-7)上分别装有培养筒进口转接口(1-12)、培养筒出口转接口(1-11),在培养筒筒体(1-3)内设有培养筒活塞(1-5),二者之间安装有活塞密封圈(1-4),在培养筒活塞(1-5)上开有阶梯状的通孔,通孔内螺纹安装有截止阀阀座(1-10),截止阀阀座(1-10)与通孔间设有截止阀密封圈(1-9),截止阀阀座(1-10)伸入通孔的一端嵌有密封珠(1-8),通过旋转截止阀阀座(1-10)使得密封珠(1-8)与通孔端部阶梯相抵或松开,实现控制通孔通断;
所述的采样筒驱动模块用于驱动采样筒活塞(2-2),为从采样筒向培养筒转移样品提供动力,所述的中部加压及添加剂输入模块将培养筒及采样筒连接并对连接管道进行加压以实现管道建立与样品同等压力,在将样品从采样筒向培养筒转移过程中,培养筒恒压模块用于维持培养筒与样品为同等压力,当样品转移完毕,中部加压及添加剂输入模块从培养筒进口端向培养筒内输入添加剂。
2.根据权利要求1所述的高压流体样品的保压转移装置,其特征在于,所述的培养筒恒压模块包括培养筒出口截止阀(3)、第一高压泵(4)、溢流阀(5);培养筒(1)出口连接培养筒出口截止阀(3),溢流阀(5)和培养筒出口截止阀(3)连接且中间与第一高压泵(4)相连。
3.根据权利要求1所述的高压流体样品的保压转移装置,其特征在于,所述的中部加压及添加剂输入模块包括培养筒进口截止阀(7)、压力表(8)、第二高压泵截止阀(9)、第二高压泵(10)、采样筒出口截止阀(12);采样筒出口截止阀(12)安装于采样筒(2)出口处,第二高压泵(10)连接第二高压泵截止阀(9),第二高压泵截止阀(9)另一端和采样筒出口截止阀(12)相连并连接有压力表(8),培养筒进口截止阀(7)安装于培养筒进口处,另一端与压力表(8)相连。
4.根据权利要求1所述的高压流体样品的保压转移装置,其特征在于,所述的采样筒驱动模块包括采样筒进口截止阀(13)及与其连接的第三高压泵(14),采样筒进口截止阀(13)安装于采样筒(2)进口处。
5.应用如权利要求1-4任一项所述的装置进行高压流体样品保压转移的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤A:拧紧截止阀阀座(1-10)使密封珠(1-8)与通孔端部阶梯相抵关断通孔,采用培养筒恒压模块将培养筒培养腔(Ⅱ)的压力加至样品压力,使培养筒活塞(1-5)移动至培养筒(1)进口端,排空培养筒样品腔(Ⅰ)的介质;
步骤B:采用中部加压及添加剂输入模块将采样筒与培养筒之间的连接管路压力加至样品压力,使管路中形成高压环境;
步骤C:打开步骤B中的连接管路使采样筒与培养筒连通,采用采样筒驱动模块驱动采样筒活塞(2-2)向采样筒(2)出口端移动,从而将高压流体样品由采样筒(2)转移至培养筒样品腔(Ⅰ)中;
步骤D:关闭上述连接管路,拆卸掉培养筒出口端盖(1-7),将培养筒出口转接口(1-11)装在截止阀阀座(1-10)上,拧松截止阀阀座(1-10)使密封珠(1-8)与通孔端部阶梯松开从而打开通孔,采用中部加压及添加剂输入模块向培养筒样品腔(Ⅰ)中输入添加剂,直至添加剂加至指定剂量后,关闭装置并开始进行自培养实验过程。
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