CN105954529B - 深海水体样品保压转移及培养装置 - Google Patents

深海水体样品保压转移及培养装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深海水体样品保压转移及培养装置，它主要包括保压取样筒、转移培养筒、第一高压泵、第二高压泵、第三高压泵、溢流阀等，该装置可实现深海水体取样后深海水体样品的保压转移及可对转移后水体样品进行后期培养实验。本发明的系统采用独特的结构设计实现样品的等压等温转移技术，这种后处理技术可维持高压水体样品气相、有机组及嗜压型微生物等状态，有利于保持样品的原始成分与性质，减少后续实验室后处理的判别效果，对样品检测数据的真实可信至关重要。且该装置在工作过程中无需进行拆卸即可对培养腔添加实验所需培养液，便捷高效。

Description

深海水体样品保压转移及培养装置
技术领域
本发明涉及深海水体样品保压转移及培养装置，特别涉及一种用于深海水体取样后深海水体样品的保压转移系统，该系统可对转移后水体样品进行后期培养实验。
背景技术
随着人类对海洋探究的进步，对深海海水中在海底沉积物与底部海水之间的边界层存在大量的生物活动与物质交换，对底部海水的取样分析研究有助于全面认识海底复杂生态系统。
深海水体保真取样器通过近些年的研制已经形成了一整套的技术，其取样深度、取样容积、保压指标屡创新高。但在样品转移方面通常的做法是降压转移，这种后处理方法会使得高压水体样品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，难以保持样品的原始成分与状态，影响后续实验室后处理的判别效果。
因此，研制一套与保压取样装置对接的保压转移装置，最大限度的保证样品在转移过程中环境不变，对维持海水样品原有结构及性质具有重要意义，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，提供一种深海水体样品保压转移及培养装置，可以对转移后水体样品进行后期培养实验。
本发明的深海水体样品保压转移及培养装置，它包括：保压取样筒、转移培养筒、第一高压泵、第一水源、取样筒入口截止阀、取样筒出口截止阀、压力表、第二高压泵截止阀、第二高压泵、第二水源、培养筒入口截止阀、培养筒出口截止阀、第三高压泵、溢流阀、培养液源。其中保压取样筒入口处连接取样筒入口截止阀，第一高压泵与第一水源相连，第一高压泵另一端连接取样筒入口截止阀，保压取样筒出口处连接取样筒出口截止阀，保压取样筒内部安装取样筒活塞，取样筒活塞与保压取样筒间安装取样筒密封圈，第二高压泵入口端连接第二水源，第二高压泵出口端连接第二高压泵截止阀，第二高压泵截止阀另一端和取样筒出口截止阀相连并连接有压力表，转移培养筒入口连接培养筒入口截止阀，培养筒入口截止阀另一端与压力表相连，转移培养筒出口连接培养筒出口截止阀，第三高压泵入口连接培养液源，溢流阀溢流口连接培养液源，溢流阀和第三高压泵出口与培养筒出口截止阀相连接。
上述技术方案中，所述的转移培养筒，它包括培养筒端盖、端盖密封圈、培养筒筒体、培养筒活塞、活塞密封圈、活塞分离顶柱、顶柱密封圈、培养筒入口转接口、培养筒出口转接口。培养筒端盖螺纹连接于培养筒筒体的一端，与培养筒筒体之间设有端盖密封圈，培养筒筒体内设有培养筒活塞，培养筒活塞与培养筒筒体间装有活塞密封圈，培养筒活塞上开有同轴线的阶梯状通孔，通孔内装有活塞分离顶柱，活塞分离顶柱与培养筒活塞间装有顶柱密封圈，转移培养筒入口处安装培养筒入口转接口转移培养筒出口处安装有培养筒出口转接口，所述的活塞分离顶柱位于培养筒入口一端呈凸缘状，位于培养筒出口一端开有轴向盲孔和径向通孔，轴向盲孔与径向通孔连通。
所述的装置还包括有保温套，它包括套置于转移培养筒外的保温套筒体，保 温套筒体上开有注水口、出水口，保温套筒体的两端与转移培养筒之间嵌有保温套密封圈以实现密封。
应用上述的装置进行深海水体样品保压转移及培养的方法，分为两个过程：
1)保压转移过程，具体包括下述步骤：
步骤A：断开培养筒与培养筒入口截止阀的连接，打开培养筒出口截止阀，再打开第三高压泵将转移培养筒培养腔压力加至样品压力，此时培养筒活塞连同活塞分离顶柱一起在压力作用下移动至转移培养筒入口端，并排空培养筒样品腔的介质，恢复培养筒与培养筒入口截止阀的连接。
步骤B：打开第二高压泵截止阀，启动第二高压泵加压，直至压力表达到样品压力，而后关闭第二高压泵和第二高压泵截止阀，此时管路中已经形成高压环境。
步骤C：启动第一高压泵，打开取样筒入口截止阀、取样筒出口截止阀、培养筒入口截止阀，调节第一高压泵出口压力，使取样筒活塞向保压取样筒出口端移动，从而将深海水体样品由保压取样筒转移至转移培养筒的培养筒样品腔中。
步骤D：样品转移过程，培养筒活塞连同活塞分离顶柱一起在压力作用下由转移培养筒入口端移动至转移培养筒出口端，活塞分离顶柱率先顶到培养筒端盖停止移动，当培养腔活塞顶到培养筒端盖时实现培养腔活塞与活塞分离顶柱的分离，此时培养筒样品腔和转移培养筒出口端实现连通。
2转移完成后培养实验过程，具体如下：
步骤E：关闭取样筒入口截止阀、取样筒出口截止阀和第一高压泵，打开第二高压泵和第二高压泵截止阀，直至培养液加至指定剂量后，关闭装置开始进行培养实验过程。
本发明的深海水体样品保压转移及培养装置，其有益效果之处在于：
1)本发明提供一种针对保真海水取样器完成取样作业返回实验室后将深海水体样品保压转移至培养筒中的系统，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，保持了样品的原始成分与性质，减少后续实验室后处理的判别效果，对样品检测数据的真实可信至关重要。
3)该深海水体样品保压转移及培养装置在工作时，不需要对现有的系统进行拆卸工作，将深海水体样品转移至转移培养筒后可以实现直接将培养腔和样品腔的连通，从而不须拆卸端盖就可对培养腔添加实验所需培养液。
附图说明
图1是本发明深海水体样品保压转移及培养装置的结构示意图。
图2是本发明转移培养筒的结构示意图。
图3是本发明保温套的结构示意图。
图4是本发明深海水体样品保压转移完成后的结构示意图。
图中的附图标记为：保压取样筒1；取样筒活塞1-1；取样筒密封圈1-2；转移培养筒2；保温套16；第一高压泵3；第一水源4；取样筒入口截止阀5；取样筒出口截止阀6；压力表7；第二高压泵截止阀8；第二高压泵9；第二水源10；培养筒入口截止阀11；培养筒出口截止阀12；第三高压泵14；溢流阀13；培养液源15；培养筒端盖2-1；端盖密封圈2-2；培养筒筒体2-3；培养筒活塞2-4；活塞密封圈2-5；活塞分离顶柱2-6；顶柱密封圈2-7；培养筒入口转接口2-8；培养筒出口转接口2-9；保温套筒体16-1；注水口16-2；出水口16-3；保温套密封圈16-4；气腔Ⅰ；取样筒样品腔Ⅱ；培养筒样品腔Ⅲ；培养腔Ⅳ。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
参照图1，本发明的深海水体样品保压转移及培养装置，它包括：保压取样筒1、取样筒活塞1-1、取样筒密封圈1-2、转移培养筒2、第一高压泵3、第一水源4、取样筒入口截止阀5、取样筒出口截止阀6、压力表7、第二高压泵截止阀8、第二高压泵9、第二水源10、培养筒入口截止阀11、培养筒出口截止阀12、第三高压泵14、溢流阀13、培养液源15。其中保压取样筒1入口处连接取样筒入口截止阀5，第一高压泵3与第一水源4相连，第一高压泵3另一端连接取样筒入口截止阀5，保压取样筒1出口处连接取样筒出口截止阀6，保压取样筒1内部安装取样筒活塞1-1，取样筒活塞1-1与保压取样筒1间安装取样筒密封圈1-2，第二高压泵9入口端连接第二水源10，第二高压泵9出口端连接第二高压泵截止阀8，第二高压泵截止阀8另一端和取样筒出口截止阀6相连并连接有压力表7，转移培养筒2入口连接培养筒入口截止阀11，培养筒入口截止阀11另一端与压力表7相连，转移培养筒2出口连接培养筒出口截止阀12，第三高压泵14入口连接培养液源15，溢流阀13溢流口连接培养液源15，溢流阀13和第三高压泵14出口与培养筒出口截止阀12相连接。
参照图2，本发明的转移培养筒2，它包括培养筒端盖2-1、端盖密封圈2-2、培养筒筒体2-3、培养筒活塞2-4、活塞密封圈2-5、活塞分离顶柱2-6、顶柱密封圈2-7、培养筒入口转接口2-8、培养筒出口转接口2-9。培养筒端盖2-1螺纹连接于培养筒筒体2-3的一端，与培养筒筒体2-3之间设有端盖密封圈2-2，培养筒筒体2-3内设有培养筒活塞2-4，培养筒活塞2-4与培养筒筒体2-3间装有活塞密封圈2-5，培养筒活塞2-4上开有同轴线的阶梯状通孔，通孔内装有活塞 分离顶柱2-6，活塞分离顶柱2-6与培养筒活塞2-4间装有顶柱密封圈2-7，转移培养筒2入口处安装培养筒入口转接口2-8，转移培养筒2出口处安装有培养筒出口转接口2-9，所述的活塞分离顶柱2-6位于培养筒入口一端呈凸缘状，位于培养筒出口一端开有轴向盲孔和径向通孔，轴向盲孔与径向通孔连通。
参照图3，本发明的保温套16，它包括套置于转移培养筒2外的保温套筒体16-1，保温套筒体16-1上开有注水口16-2、出水口16-3，保温套筒体16-1的两端与转移培养筒2之间嵌有保温套密封圈16-4以实现密封。
将本发明的深海水体样品保压转移及培养装置工作时，分为两个过程：
1)本发明所述过程一中，即保压转移过程，具体包括下述步骤：
步骤A：断开培养筒与培养筒入口截止阀11的连接，打开培养筒出口截止阀12，再打开第三高压泵14将转移培养筒2培养腔Ⅳ压力加至样品压力，此时培养筒活塞2-4连同活塞分离顶柱2-6一起在压力作用下移动至转移培养筒2入口端，并排空培养筒样品腔Ⅲ的介质，恢复培养筒与培养筒入口截止阀11的连接。
步骤B：打开第二高压泵截止阀8，启动第二高压泵9加压，直至压力表7达到样品压力，而后关闭第二高压泵9和第二高压泵截止阀8，此时管路中已经形成高压环境。
步骤C：启动第一高压泵3，打开取样筒入口截止阀5、取样筒出口截止阀6、培养筒入口截止阀11，调节第一高压泵3出口压力，使取样筒活塞1-1向保压取样筒1出口端移动，从而将深海水体样品由保压取样筒1转移至转移培养筒2的培养筒样品腔Ⅲ中。
步骤D：样品转移过程，培养筒活塞2-4连同活塞分离顶柱2-6一起在压力作用下由转移培养筒2入口端移动至转移培养筒2出口端，活塞分离顶柱2-6率先顶 到培养筒端盖2-1停止移动，当培养腔活塞顶到培养筒端盖2-1时实现培养腔活塞与活塞分离顶柱2-6的分离，此时培养筒样品腔Ⅲ和转移培养筒2出口端实现连通，如图4所示；
2)转移完成后培养实验过程，具体包括下述步骤：
步骤E：关闭取样筒入口截止阀5、取样筒出口截止阀6和第一高压泵3，打开第二高压泵9和第二高压泵截止阀8，直至培养液加至指定剂量后，关闭装置开始进行培养实验过程。

Claims (3)

1.深海水体样品保压转移及培养装置，其特征在于，它包括：保压取样筒(1)、转移培养筒(2)、第一高压泵(3)、第一水源(4)、取样筒入口截止阀(5)、取样筒出口截止阀(6)、压力表(7)、第二高压泵截止阀(8)、第二高压泵(9)、第二水源(10)、培养筒入口截止阀(11)、培养筒出口截止阀(12)、第三高压泵(14)、溢流阀(13)、培养液源(15)；
其中保压取样筒(1)入口处连接取样筒入口截止阀(5)，第一高压泵(3)与第一水源(4)相连，第一高压泵(3)另一端连接取样筒入口截止阀(5)，保压取样筒(1)出口处连接取样筒出口截止阀(6)，保压取样筒(1)内部安装取样筒活塞(1-1)，取样筒活塞(1-1)与保压取样筒(1)间安装取样筒密封圈(1-2)，第二高压泵(9)入口端连接第二水源(10)，第二高压泵(9)出口端连接第二高压泵截止阀(8)，第二高压泵截止阀(8)另一端和取样筒出口截止阀(6)相连并连接有压力表(7)，转移培养筒(2)入口连接培养筒入口截止阀(11)，培养筒入口截止阀(11)另一端与压力表(7)相连，转移培养筒(2)出口连接培养筒出口截止阀(12)，第三高压泵(14)入口连接培养液源(15)，溢流阀(13)溢流口连接培养液源(15)，溢流阀(13)和第三高压泵(14)出口与培养筒出口截止阀(12)相连接；
所述的转移培养筒(2)，它包括培养筒端盖(2-1)、端盖密封圈(2-2)、培养筒筒体(2-3)、培养筒活塞(2-4)、活塞密封圈(2-5)、活塞分离顶柱(2-6)、顶柱密封圈(2-7)、培养筒入口转接口(2-8)、培养筒出口转接口(2-9)；培养筒端盖(2-1)螺纹连接于培养筒筒体(2-3)的一端，与培养筒筒体(2-3)之间设有端盖密封圈(2-2)，培养筒筒体(2-3)内设有培养筒活塞(2-4)，培养筒活塞(2-4)与培养筒筒体(2-3)间装有活塞密封圈(2-5)，培养筒活塞(2-4)上开有同轴线的阶梯状通孔，通孔内装有活塞分离顶柱(2-6)，活塞分离顶柱(2-6)与培养筒活塞(2-4)间装有顶柱密封圈(2-7)，转移培养筒(2)入口处安装培养筒入口转接口(2-8)，转移培养筒(2)出口处安装有培养筒出口转接口(2-9)，所述的活塞分离顶柱(2-6)位于培养筒入口一端呈凸缘状，位于培养筒出口一端开有轴向盲孔和径向通孔，轴向盲孔与径向通孔连通。
2.根据权利要求1所述的深海水体样品保压转移及培养装置，其特征在于，所述的装置还包括有保温套(16)，它包括套置于转移培养筒(2)外的保温套筒体(16-1)，保温套筒体(16-1)上开有注水口(16-2)、出水口(16-3)，保温套筒体(16-1)的两端与转移培养筒(2)之间嵌有保温套密封圈(16-4)以实现密封。
3.应用如权利要求1-2任一项所述的装置进行深海水体样品保压转移及培养的方法，其特征在于，分为两个过程：
1)保压转移过程，具体包括下述步骤：
步骤A：断开培养筒与培养筒入口截止阀(11)的连接，打开培养筒出口截止阀(12)，再打开第三高压泵(14)将转移培养筒(2)培养腔(Ⅳ)压力加至样品压力，此时培养筒活塞(2-4)连同活塞分离顶柱(2-6)一起在压力作用下移动至转移培养筒(2)入口端，并排空培养筒样品腔(Ⅲ)的介质，恢复培养筒与培养筒入口截止阀(11)的连接；
步骤B：打开第二高压泵截止阀(8)，启动第二高压泵(9)加压，直至压力表(7)达到样品压力，而后关闭第二高压泵(9)和第二高压泵截止阀(8)，此时管路中已经形成高压环境；
步骤C：启动第一高压泵(3)，打开取样筒入口截止阀(5)、取样筒出口截止阀(6)、培养筒入口截止阀(11)，调节第一高压泵(3)出口压力，使取样筒活塞(1-1)向保压取样筒(1)出口端移动，从而将深海水体样品由保压取样筒(1)转移至转移培养筒(2)的培养筒样品腔(Ⅲ)中；
步骤D：样品转移过程，培养筒活塞(2-4)连同活塞分离顶柱(2-6)一起在压力作用下由转移培养筒(2)入口端移动至转移培养筒(2)出口端，活塞分离顶柱(2-6)率先顶到培养筒端盖(2-1)停止移动，当培养腔活塞顶到培养筒端盖(2-1)时实现培养腔活塞与活塞分离顶柱(2-6)的分离，此时培养筒样品腔(Ⅲ)和转移培养筒(2)出口端实现连通；
2)转移完成后培养实验过程，具体如下：
步骤E：关闭取样筒入口截止阀(5)、取样筒出口截止阀(6)和第一高压泵(3)，打开第二高压泵(9)和第二高压泵截止阀(8)，直至培养液加至指定剂量后，关闭装置开始进行培养实验过程。
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