CN109765071B - 基于取样桶的冲刷式深渊沉积物保压转移系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的深渊装备技术领域，具体涉及一种基于取样桶的冲刷式深渊沉积物保压转移系统装置。包括机械系统，机械系统包括自上至下通过高压球阀依次连接的转换头、取样桶、储水器与培养釜。培养釜的进气口通过三通接头连接两根管路，其中一管路连接储气瓶，该管路上设有气体流量计；另一管路连接真空泵，该管路上设有气体控制阀；液压泵进液口通过高压软管接培养液箱；出水口通过三通接头连接两根高压软管管路，其中一管路连接培养釜进液口。本发明沉积物保压转移装置最大耐压100Mpa,转移率可达100％，为海底万米级生物研究提供设备保障。沉积物分装转移技术，为多次培养研究提供样品，不至于因为一次失误造成海底万米级的样品完全浪费。

Description

基于取样桶的冲刷式深渊沉积物保压转移系统装置

技术领域

本发明涉及的深渊装备技术领域，具体涉及一种基于取样桶的冲刷式深渊沉积物保压转移系统装置。

背景技术

当前，深渊装备技术正在成为国际海洋科技竞争的焦点，代表着深海工程技术领域中的顶级挑战，体现了一个国家的深海工程技术水平，目前我国各类研究计划对深渊科学与技术的研究几近空白。

西方国家在海洋探索技术的研究开始的比较早，因此在海洋探索技术方面也相对其他国家更成熟。近些年来，我国的海洋勘探也开始慢慢纳入国家战略方向。但是在技术方面与国外差距还有不小的差距。在保压转移技术方面,国内外都有相应的研究。国外主要有Geotek公司所研制的一些列保真取样、转移、检测设备，已经有了较成功的应用，国内以浙江大学为主的科研单位所研制的保压转移设备目前仍然还处在实验阶段，但是这些设备均采用保压-切割的方式进行转移，一方面结构较为复杂、体积较大，另一方面装置所能承载的压力有限，达不到100Mpa。

深渊科学问题代表了海洋科学发展的最前沿阵地之一，对其进行研究是我国占领国际海洋科学研究制高点的重要机会，对我国海洋科学事业的发展乃至国家整体科学创新实力的提高均有着重要的推动作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于取样桶的冲刷式深渊沉积物保压转移系统装置。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种基于取样桶的冲刷式深渊沉积物保压转移系统装置,包括培养液箱、机械系统与液压泵，

机械系统包括自上至下通过高压球阀依次连接的转换头、取样桶、储水器与培养釜。

培养釜包括顶部开口的釜状培养釜身，培养釜身顶部设有培养釜盖，底部设有底座；培养釜盖上开有螺纹孔，用于连接高压球阀；培养釜身侧部设有进液口、进气口；

培养釜的进气口通过三通接头连接两根管路，其中一管路连接储气瓶，该管路上设有气体流量计；另一管路连接真空泵，该管路上设有气体控制阀；

液压泵进液口通过高压软管接培养液箱，高压软管上还设有第二单向阀；出水口通过三通接头连接两根高压软管管路，其中一管路连接培养釜进液口，该管路上还设有控制阀、温度计与压力表；另一管路通过直角接头连接转接头，该管路上设有第一单向阀。

作为一种改进，储水器内置磁力搅拌块，使混合物混合均匀。

作为一种改进，高压球阀为二通球阀，使用螺纹连接，手动操作。

作为一种改进，取样桶为两端开口的筒体结构，内部装有活塞弹簧，活塞弹簧顶端连接活塞，底端连接取样花瓣；取样桶顶部及底部设有内螺纹，与高压球阀进行连接，取样桶外部套设有保压筒。

作为一种改进，培养釜中充装有惰性气体，用于创造厌氧环境。

作为一种改进，取样桶容积≥150ml，深度≥100mm。

培养液箱里的液体为微生物培养液，液压泵站为保压转移装置的增压液体动力源。

二通球阀与高压软管通过接口的滚珠接头连接在一起，二通球阀通径小于高压软管，且耐压100Mpa。高压软管的内胶层是聚甲醛(POM)，外胶层相应是聚酰胺(PA)，中间增强层是经过特别处理的高强度钢丝，软管接头用优质碳素钢或不锈钢制造，采用先进的扣压设备和工艺。培养釜和储水器主要采用钛合金材料加工，这样可以减小容器壁厚，增强容器耐腐蚀性和密封性，液压泵直接采用市售的超高压液压泵站，为于不造成微生物培养过程中的污染，培养液箱处于密封环境，用来装微生物培养液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)沉积物保压转移装置最大耐压100Mpa,转移过程中压力变化不小于20％，转移率可达100％，为海底万米级生物研究提供设备保障。

(2)沉积物分装转移技术，为多次培养研究提供样品，不至于因为一次失误造成海底万米级的样品完全浪费。

(3)沉积物保压培养，为海底微生物的保真培养提供技术手段，为我国生物工程研究提供技术保障。

(4)保压转移装置结构简单，体积小巧，降低操作难度，避免了转移过程中解决不了的高压电机以及动密封等问题。

附图说明

图1是本发明装置的示意图。

图2是本装置的原理示意图。

图3是取样桶结构示意图。

图4是培养釜整体结构图。

图中：1-培养液箱；2-高压软管；3-直角接头；4-第一单向阀；5-转接头；6、8、10-高压球阀；7-取样桶；9-储水器；11-储气瓶；12-真空泵；13-气体流量计；14-气体控制阀；15-培养釜；16-温度计；17、18、20-控制阀；19-压力表；21-液压泵；22-第二单向阀；23-底座；24-进液口；25-培养釜身；26-培养釜盖；27-螺纹孔；28-进气口。

具体实施方式

以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。

如图1是本发明的装置示意图，包括培养液箱1、机械系统与液压泵21，

机械系统包括自上至下通过高压球阀6、8、10依次连接的转换头5、取样桶7、储水器9与培养釜15。如图3所示，取样桶7为两端开口的筒体结构，内部装有活塞弹簧，活塞弹簧顶端连接活塞，底端连接取样花瓣；取样桶7顶部及底部设有内螺纹，与高压球阀进行连接，取样桶7外部套设有保压筒。

取样桶7容积≥150ml，深度≥100mm。

储水器9内置磁力搅拌块，使混合物混合均匀。

图3所示为培养釜15结构示意图，培养釜身25与培养釜盖26通过法兰连接在一起，用螺栓连接，培养釜盖26上开有螺纹孔27，用来连接高压球阀10，培养釜身25上开有进液口24，进气口28，培养釜15靠底座23支撑。

培养釜的进气口28通过三通接头连接两根管路，其中一管路连接储气瓶11，该管路上设有气体流量计13。另一管路连接真空泵12，该管路上设有气体控制阀14。

液压泵21进液口通过高压软管接培养液箱1，高压软管上还设有第二单向阀22；出水口通过三通接头连接两根高压软管管路，其中一管路连接培养釜进液口24，该管路上还设有控制阀17、18、20，控制阀17、18、20、为二位三通阀，温度计16与压力表19。另一管路通过直角接头连接转接头5，该管路上设有第一单向阀4。

实验开始时，装置内部需要真空厌氧环境，真空泵12抽出装置内部空气，储气瓶11在装置中充入惰性气体，循环多次，直至装置内部空气完全排出。

在进行装置内部增压时，培养液箱1作为增压通路的液压源介质，接液压泵21的进液口，液压泵21的出液口分为两路，一路接培养釜15，另一路接取样桶6上的转接头5，高压软管2与转接头5通过螺纹连接在一起，高压球阀6一端接转换头5，另一端接取样桶7，高压球阀8连接取样桶7和储水器9，既可以做取样桶7的密封口，同时又可以控制储水器9的开闭，高压球阀10用来连接储水器9和培养釜15，容器增压时以及储水器9中进行磁力搅拌时处于关闭状态，用来隔绝储水器9与培养釜15，当进行沉积物转移时，高压球阀10打开。

下面结合附图介绍本实施例的工作步骤：

(1)打开真空泵12，抽空装置内部的空气，关闭真空泵12，打开储气瓶11，使装置内部充满惰性气体，如此排气-充气数次，使装置内部完全处于厌氧环境后，关闭培养釜进气口28通道。

(2)保压转移装置增压，打开液压泵21，进液口接培养液箱1，出水口接培养釜进液口24和取样桶上的转接头5，接通二位三通阀18、17、20，打开高压球阀6、9，液压泵21将高压培养液充入培养釜15，并利用超高压力推动取样桶内活塞运动，活塞将沉积物推至储水器9中，压力表19检测装置内部压力，直至增压至100Mpa。

(3)增压完成后，关闭二位三通阀17、18、20，储水器9内部的磁力搅拌块靠外部电机驱动开始工作，将储水器9内部的泥水混合物混合均匀。

(4)最后，储水器9内部的沉积物转移至培养釜15中，二位三通阀20关闭，二位三通阀17、18打开，高压球阀10打开，液压泵21换向工作，液压泵进液口接培养釜15，出液口接取样桶上端的高压球阀6，液压泵21将培养釜中的液体抽出，将储水器9中的混合物送至培养釜15中，完成转移过程。

(5)转移完成以后，关闭培养釜15所有的封口，关闭二位三通阀17、18，接入另一只培养釜，重复上述工作。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于取样桶的冲刷式深渊沉积物保压转移系统装置,包括培养液箱、机械系统与液压泵，其特征在于，

所述机械系统包括自上至下通过高压球阀依次连接的转接头、取样桶、储水器与培养釜；取样桶为两端开口的筒体结构，内部装有活塞弹簧，活塞弹簧顶端连接活塞，底端连接取样花瓣；取样桶顶部及底部设有内螺纹，取样桶外部套设有保压筒；所述的储水器内置磁力搅拌块；

所述培养釜包括顶部开口的釜状培养釜身，培养釜身顶部设有培养釜盖，底部设有底座；培养釜盖上开有螺纹孔，用于连接高压球阀；培养釜身侧部设有进液口、进气口；

所述培养釜的进气口通过三通接头连接两根管路，其中一管路连接储气瓶，该管路上设有气体流量计；另一管路连接真空泵，该管路上设有气体控制阀，储气瓶和真空泵用于营造装置内部的厌氧环境；

所述液压泵进液口通过高压软管连接培养液箱，该高压软管上设有单向阀，出水口通过三通接头连接两根高压软管管路，其中一管路连接培养釜进液口，该管路上还设有控制阀、温度计与压力表；另一管路通过直角接头连接转接头，该管路上设有单向阀；

本装置使用时依次包括抽真空过程、增压过程、混合过程和转移过程：

抽真空过程中：真空泵打开，抽真空后真空泵关闭，储气瓶打开；

增压过程中：储气瓶关闭，液压泵开启，与液压泵相连管路上的控制阀打开，转接头、取样桶和储水器间的高压球阀打开，取样桶内活塞在装置内压力推动下运动；

混合过程中：各个控制阀关闭，储水器中内置磁力搅拌块工作；

转移过程中：液压泵和培养釜间的控制阀打开，储水器和培养釜间的高压球阀打开，液压泵换向工作，抽取培养釜内的液体。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压球阀为二通球阀。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述培养釜中充装有惰性气体，用于创造厌氧环境。

Images