CN107132081A - 大容量原位流体取样系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及深海热液采样技术领域，具体地说是一种大容量原位流体取样系统，包括水样采集头、水泵、控制仓和水样品箱，其中水样品箱上设有进水口和出水口，水样采集头通过软管与水样品箱上的进水口相连，水泵和控制仓设置于水样品箱上，并且在所述控制仓内设有一个启动磁元件，在所述水样采集头内设有与所述启动磁元件配合的磁体，在水样品箱内交错设有多层导流隔板，海水样品通过所述多层导流隔板作用在水样品箱往复折弯流动。本发明操作方便，能够实现智能控制，并且能够实现大容量采集高纯度、无污染深海热液样品的要求。

Description

大容量原位流体取样系统
技术领域
本发明涉及深海热液采样技术领域，具体地说是一种大容量原位流体取样系统。
背景技术
海底热液活动的发现是20世纪海洋科学研究中的重大事件之一，热液口附近不但蕴藏有大量的金属硫化物资源，而且蕴育了极端环境下独特的生物群落，对深海热液喷口及其生态系统的研究具有极其重要的科学意义和经济价值，而获取高质量的热液样品是目前进行热液活动研究的最有效和最重要的手段之一。
为此，国际上开发了多种多样的深海热液采样设备，主要有非气密采样器和气密采样器两种。由于海底高压极端环境影响以及热液流体的高温、强腐蚀性和富含高浓度颗粒物等特性影响，给采集高纯度、无污染的深海热液样品带来了极大的技术挑战。目前，国际上只能完成热液喷口的小体积保真取样，而大容量(≥100L)采样设备研究进展缓慢，大多数的海水大容量采样设备并不能完成热液喷口的原位流体采集和保存，而流体的大体积采样对于研究热液流体的痕量元素组成、迁移和分布具有重要意义，尤其是对Au、Ag等贵金属和稀土元素的进一步富集和测试分析。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大容量原位流体取样系统，操作方便，能够实现智能控制，并且能够实现大容量(≥100L)采集高纯度、无污染深海热液样品的要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种大容量原位流体取样系统，包括水样采集头、水泵、控制仓和水样品箱，其中水样品箱上设有进水口和出水口，水样采集头通过软管与水样品箱上的进水口相连，水泵和控制仓设置于水样品箱上，并且在所述控制仓内设有一个启动磁元件，在所述水样采集头内设有与所述启动磁元件配合的磁体，在水样品箱内交错设有多层导流隔板，海水样品通过所述多层导流隔板作用在水样品箱往复折弯流动。
所述水泵和控制仓设置于水样品箱设有出水口的一侧，其中所述水泵设置于所述出水口外侧，在所述水泵下方设有控制仓。
在所述水样采集头上设有机械手柄。
所述机械手柄包括把手和连接板，所述把手底端与所述连接板的一端倾斜固连，所述连接板的另一端与所述水样采集头固连。
所述水样采集头包括采集头进水口和采集头本体，在所述采集头本体内设有磁体，所述机械手柄与所述采集头本体固连。
所述采集头进水口设置于采集头本体前端，在所述采集头本体尾端设有软管。
多个水样品箱依次连接，并且所述水样采集头通过软管与输入端的水样品箱上的进水口相连，在输出端的水样品箱上设有水泵和控制仓。
相邻两个水样品箱的进水口和出水口通过软管连接。
系统不工作时，水样采集头收在控制仓一侧并与所述启动磁元件吸引，水样采集头离开控制仓侧壁后，控制仓内的控制系统检测到磁变信号，系统开始工作。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明操作方便且能够实现智能控制，当机械手拿起水样采集头时，系统即开始工作，将水样采集头放回时，系统停止工作。
2、本发明的每个水样品箱可单独配合控制仓和水泵使用，也可以多个水样品箱连接起来配合一套控制仓、水泵和水样采集头使用，完成一个站位的大体积采样，满足大容量(≥100L)深海热液样品采集的使用要求。
3、本发明在水样品箱内交错设有多层导流隔板，使海水样品在水样品箱内呈上下往复折弯流动，保证目标水样纯度的同时能够尽快排尽非目标水样。
4、本发明的水样品箱整体呈长方体型，既提高了空间利用效率，也方便搬运和连接。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，
图2为图1中的水样采集头示意图，
图3为本发明采用多个水样品箱时的示意图。
其中，1为水样采集头，2为机械手柄，3为软管，4为水泵，5为出水口，6为进水口，7为导流隔板，8为控制仓，9为启动磁元件，10为水样品箱，11为采集头进水口，12为采集头本体，13为把手，14为连接板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～3所示，本发明包括水样采集头1、水泵4、控制仓8和水样品箱10，其中所述水样品箱10上端两侧分别设有进水口6和出水口5，所述水样采集头1通过软管3与所述水样品箱10上的进水口6相连，水泵4设置于所述水样品箱10设有出水口5的一侧，并且设置于所述出水口5外侧，海水样品由所述水样采集头1采集后沿着软管3流动，由所述进水口6进入水样品箱10内，并在所述水泵4作用下由所述出水口5流出。本实施例中，所述水泵4为陶瓷泵。
如图1所示，在所述水样品箱10设有出水口5的一侧，在所述水泵4下方设有控制仓8，在所述控制仓8内设有控制系统和电池，在所述控制仓8底部设有一个启动磁元件9，如图2所示，所述水样采集头1包括采集头进水口11和采集头本体12，采集头进水口11设置于采集头本体12前端，在所述采集头本体12尾端设有软管3，在所述采集头本体12内设有磁体，系统不工作时，水样采集头1收在控制仓8一侧，控制仓8内的控制系统检测水样采集头1内嵌磁体的磁场，使系统处于关闭状态，当机械手夹取水样采集头1离开控制仓8侧壁后，控制仓8内的控制系统检测到磁变信号后，开启系统工作，此时水泵4启动，同时水样采集头1开始采集样品。所述水样采集头1内部结构为本领域公知技术，本发明只是在其中内嵌一个磁体与所述启动磁元件9配合，所述启动磁元件9也为本领域公知技术。
如图1～2所示，为了方便机械手夹取水样采集头1，本发明在所述采集头本体12上设有机械手柄2，所述机械手柄2包括把手13和呈条状的连接板14，所述把手13为T型，且底端与所述连接板14的一端倾斜固连，所述连接板14的另一端与采集头本体12固连。要采集高纯度、无污染的深海热液样品，就需水样采集头1直接接触海底热液喷口，由于热液喷口温度高达350℃以上且呈酸性(喷口中心)或弱碱性(喷口附近混合后)，腐蚀性很强，考虑以上因素，本实施例中的水样采集头1和机械手柄2均采用耐高温、耐腐蚀的316L不锈钢制成。
为保证测量数据真实，要求采集高纯度、无污染的深海热液样品，那么水样品箱10内不能遗留非目标水样，如图1所示，本发明在所述水样品箱10内设有多层导流隔板7，所述多层导流隔板7交错设置，使海水样品在水样品箱10内呈上下往复折弯流动，保证目标水样纯度的同时也能够尽快排尽非目标水样。
考虑到空间利用效率和搬运便捷性，所述水样品箱10整体呈长方体型。另外每个水样品箱10可单独配合控制仓8和水泵4使用，即每个水样品箱10采集一处样品，ROV一次下潜可搭载多个独立的原位流体取样系统，也可以如图3所示，多个水样品箱10连接起来配合一套控制仓8、水泵4和水样采集头1使用，完成一个站位采样大体积水样品，多个水样品箱10连接使用时，相邻两个水样品箱10的进水口6和出水口5通过软管3连接，所述水样采集头1通过软管3与输入端的水样品箱10上的进水口6相连，在输出端的水样品箱10上设有水泵4和控制仓8。
本发明的工作原理为：
本发明在所述控制仓8底部设有一个启动磁元件9，水样采集头1内设有磁体，系统不工作时，水样采集头1收在控制仓8一侧，控制仓8内的控制系统检测水样采集头1内嵌磁体的磁场，保证系统处于关闭状态，当机械手夹取水样采集头1离开控制仓8侧壁后，控制仓8内的控制系统检测到磁变信号后，开启系统工作，水泵4启动，同时水样采集头1开始采集样品。为了方便机械手夹取水样采集头1，本发明在所述采集头本体12上设有机械手柄2，另外本发明在所述水样品箱10交错设置有多层导流隔板7，使海水样品在水样品箱10内呈往复折弯流动，保证目标水样纯度的同时能够尽快排尽非目标水样。每个水样品箱10可单独配合控制仓8和水泵4使用，也可以如图3所示，多个水样品箱10连接起来配合一套控制仓8、水泵4和水样采集头1使用，完成一个站位大体积水样品采样。

Claims (9)

1.一种大容量原位流体取样系统，其特征在于：包括水样采集头(1)、水泵(4)、控制仓(8)和水样品箱(10)，其中水样品箱(10)上设有进水口(6)和出水口(5)，水样采集头(1)通过软管(3)与水样品箱(10)上的进水口(6)相连，水泵(4)和控制仓(8)设置于水样品箱(10)上，并且在所述控制仓(8)内设有一个启动磁元件(9)，在所述水样采集头(1)内设有与所述启动磁元件(9)配合的磁体，在水样品箱(10)内交错设有多层导流隔板(7)，海水样品通过所述多层导流隔板(7)作用在水样品箱(10)往复折弯流动。
2.根据权利要求1所述的大容量原位流体取样系统，其特征在于：所述水泵(4)和控制仓(8)设置于水样品箱(10)设有出水口(5)的一侧，其中所述水泵(4)设置于所述出水口(5)外侧，在所述水泵(4)下方设有控制仓(8)。
3.根据权利要求1所述的大容量原位流体取样系统，其特征在于：在所述水样采集头(1)上设有机械手柄(2)。
4.根据权利要求3所述的大容量原位流体取样系统，其特征在于：所述机械手柄(2)包括把手(13)和连接板(14)，所述把手(13)底端与所述连接板(14)的一端倾斜固连，所述连接板(14)的另一端与所述水样采集头(1)固连。
5.根据权利要求3所述的大容量原位流体取样系统，其特征在于：所述水样采集头(1)包括采集头进水口(11)和采集头本体(12)，在所述采集头本体(12)内设有磁体，所述机械手柄(2)与所述采集头本体(12)固连。
6.根据权利要求5所述的大容量原位流体取样系统，其特征在于：所述采集头进水口(11)设置于采集头本体(12)前端，在所述采集头本体(12)尾端设有软管(3)。
7.根据权利要求1所述的大容量原位流体取样系统，其特征在于：多个水样品箱(10)依次连接，并且所述水样采集头(1)通过软管(3)与输入端的水样品箱(10)上的进水口(6)相连，在输出端的水样品箱(10)上设有水泵(4)和控制仓(8)。
8.根据权利要求7所述的大容量原位流体取样系统，其特征在于：相邻两个水样品箱(10)的进水口(6)和出水口(5)通过软管(3)连接。
9.根据权利要求1所述的大容量原位流体取样系统，其特征在于：系统不工作时，水样采集头(1)收在控制仓(8)一侧并与所述启动磁元件(9)吸引，水样采集头(1)离开控制仓(8)侧壁后，控制仓(8)内的控制系统检测到磁变信号，系统开始工作。
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