CN111365894A - 一种全海深取样主动保温半导体制冷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋取样装置对样品主动保温领域，更具体涉及一种全海深取样主动保温半导体制冷装置。包括耐压外壳，耐压外壳内设有半导体制冷片、导热铝块、冷水管路和冷却水管路；保温装置包括保温箱体，保温箱体内设有温度传感器和冷水循环管道，冷水循环水泵通过管道与冷水循环管道相连，冷水循环管道通过管道与冷水管路相连，冷水循环出口通过管道与冷水循环水泵相连；控制舱内设有温度控制器，控制舱内的仪器与温度传感器、冷水循环水泵、半导体制冷片、压力传感器和蓄电池相连。本产品适用于深海万米的取样装置的保温系统，从无到有；可以适应于各种海况；在取样装置上升过程中通过半导体制冷片主动保温，维持样品温度与取样时保持一致。
Description
技术领域
本发明涉及海洋取样装置对样品主动保温领域，更具体涉及一种全海深取样主动保温半导体制冷装置。
背景技术
目前世界各国对于水深大于6000米的深渊探索日渐增多，对于深渊生物、沉积物等原位温度取样的要求也日益迫切。因此近年来深海保温取样技术越来越受到海洋学界的重视。通过开展深海原位保温取样技术的研究与设备研制，可以为相关课题的研究提供高质量的原位温度样品。
目前国内外深渊生物、沉积物保压取样装置有很多，但是主动保温取样的系统几乎没有。一般用于深海3000米左右的取样装置，大多数都是通过在装置外添加隔热层或者通过增加一个真空层来实现保温取样的，但是样品并不能保持原位温度，并且保温层过厚取样装置体积尺寸过大，重量过大。保温层过薄则很难达到预期的保温效果，并且很难在深海11000米进行原位保温取样，本发明利用半导体制冷片来实现样品的主动保温，可以有效控制样品的温度，同时结合被动保温技术更加的节能，并且加入反馈调节系统，使取样物品的温度控制更加精准。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有海洋深渊取样原位主动保温技术中存在的空白，提供一种全海深取样主动保温半导体制冷装置。
为解决海洋取样样品原位保温问题，本发明是通过如下技术方案实现：
提供一种全海深取样主动保温半导体制冷装置，包括机架，机架上均匀布放有冷水循环水泵、保温装置、控制舱和蓄电池。
还包括制冷舱，制冷舱包括耐压外壳，耐压外壳内设有半导体制冷片、导热铝块、冷水管路和冷却水管路；半导体制冷片贴设于导热铝块上，半导体制冷片通过水密接插件与控制舱和蓄电池相连；冷水管路与半导体制冷片冷端相连，冷水管路两端分别连接耐压外壳顶部的冷水循环入口和冷水循环出口，冷却水管路与半导体制冷片热端相连，冷却水管路两端分别连接至耐压外壳顶部的冷却水循环入口和冷却水循环出口；
保温装置包括保温箱体，保温箱体内设有温度传感器和冷水循环管道，保温箱体外部设有压力传感器；
冷水循环水泵通过管道与冷水循环管道相连，冷水循环管道通过管道与制冷舱的冷水循环入口相连，冷水循环出口通过管道与冷水循环水泵相连；制冷舱内的冷却水管路注入海水，实现换热；控制舱内设有温度控制器，控制舱内的仪器通过水密插接件和电缆与温度传感器、冷水循环水泵、半导体制冷片、压力传感器相连，并且控制舱通过水密接插件和电缆与蓄电池相连。
作为一种改进，半导体制冷片功率为120W；半导体制冷片有两个，通过抱箍相连并通过导热硅脂，无缝贴在导热铝块上。
作为一种改进，保温箱体由可拆卸的、通过抱箍相连的两个半桶体形硬质实心聚氨酯箱体组成，在箱体的内外壁都贴有铝箔。
作为一种改进，制冷舱外包有泡沫聚氨酯保温材料，制冷舱内为常压。
作为一种改进，保温箱体两端是开口的，可以根据取样装置的大小来决定开口的大小，取样装置的样品桶整个位于保温箱体内。
作为一种改进，保温箱体采用的硬质实心聚氨酯作为保温结构。既保证了保温箱体结构的稳定性又可以提高保温效果，并且有效减轻了保温装置的重量。
作为一种改进，冷水循环水泵与装置连接的管道外面包覆有轻质保温层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)适用于深海万米的取样装置的保温系统，从无到有；
(2)在保温的过程中，该装置事先安装在取样装置上，待着陆器平稳降落取样结束后通过压力传感器可以设定上升的高度开始进行保温，可以适应于各种海况；
(3)可以在取样完成后，在取样装置上升过程中通过半导体制冷片主动保温，维持样品温度与取样时保持一致。
(4)利用温度传感器进行反馈调节可以使温度控制更加精准。
附图说明
图1是本发明的整体系统图；
图2是本发明保温桶体的轴剖图；
图3是本发明制冷装置总体的轴剖图；
图4是本发明的半导体制冷装置的轴剖图。
图中：1—冷水循环水泵，2—温度传感器线缆，3—冷水循环水泵与制冷舱连接管道，4—制冷舱与保温舱连接管道，5—冷水循环水泵与保温舱连接管道，6—保温箱体，7—冷却水入口，8—控制舱与保温舱连接线缆，9—控制舱与水泵连接线缆，10—制冷舱，11—控制舱与制冷舱连接线缆，12—控制舱，13—蓄电池，14—电源与控制舱连接线缆，15—冷水循环管道，16—硬质实心聚氨酯保温材料，17—端盖与舱体连接螺栓，18—保温舱端盖，19—泡沫聚氨酯保温壳体，20—冷水循环入口，21—冷水循环出口，22—冷却水循环入口，23—冷却水循环出口，24—制冷舱水密接插件，25—半导体制冷片线缆，26—导热铝块，27—半导体制冷片。
具体实施方式
结合附图，下面通过具体的实施方案对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明一种全海深取样主动保温半导体制冷装置，包括水泵1、保温舱6、蓄电池13、控制舱12、制冷舱10。
制冷舱10包括耐压外壳，制冷舱10外包有泡沫聚氨酯保温壳体19，制冷舱10内为常压。耐压外壳内设有半导体制冷片27、导热铝块26、冷水管路和冷却水管路，半导体制冷片27功率为120W，半导体制冷片27有两个，通过抱箍相连并通过导热硅脂，无缝贴在导热铝块26上。冷水管路与半导体制冷片27冷端相连，冷水管路两端分别连接耐压外壳顶部的冷水循环入口20和冷水循环出口21，冷却水管路与半导体制冷片27热端相连，冷却水管路两端分别连接至耐压外壳顶部的冷却水循环入口22和冷却水循环出口23。
保温装置包括保温箱体6，保温箱体6两端是开口的，可以根据取样装置的大小来决定开口的大小，取样装置的样品桶整个位于保温箱体6内。保温箱体6采用的硬质实心聚氨酯材料16作为保温结构。既保证了保温箱体6结构的稳定性又可以提高保温效果，并且有效减轻了保温装置的重量。保温箱体6内设有温度传感器和冷却水循环管道15。保温箱体6外部设有压力传感器。保温箱体6由可拆卸的、通过抱箍相连的两个半桶体形硬质实心聚氨酯箱体组成，在箱体的内外壁都贴有铝箔。
冷水循环水泵1通过管道4与冷水循环管道15相连，冷水循环管道15通过管道5与制冷舱10的冷水循环入口20相连，冷水循环出口21通过管道与冷水循环水泵1相连。制冷舱10内的冷却水管路注入海水，实现换热。控制舱12内设有温度控制器，控制舱12内的仪器通过水密插接件24和电缆8、11、9或25与温度传感器、冷水循环水泵1半导体制冷片27、压力传感器相连，并且控制舱10通过水密接插件和电缆14与蓄电池13相连。
下面结合附图介绍本实施方案的工作步骤：
(1)保温过程：在水下取样装置取样完成整个装置开始上升时由压力传感器触发保温系统开始工作，温度传感器2插入到保温舱6内，将检测到的保温箱体6内的温度实时的传递到控制舱12，温控器根据设定的温度通过水密接插件24和导线25驱动半导体制冷片27工作，冷水通过冷水循环水泵1通过管道5与保温舱6内的冷水循环管道15相连，保温舱内的冷水循环管道15再与管道4相连，管道4与制冷舱10的冷水循环入口20相连将半导体制冷片27产生的冷量带出，制冷舱10的冷水循环出口21通过管道3与冷水循环水泵1相连，这样维持制冷舱与保温舱内的冷水循环。使得保温舱6内始终维持在设定温度。
(2)在保温箱体6随着着陆器上升过程中水泵7与半导体制冷片27的热端相连通过海水的强制流动散热。
(3)待升至海平面后打开保温箱体6就可以取出位于箱体内的取样桶内的样品。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实例。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 (4)
1.一种全海深取样主动保温半导体制冷装置，包括机架，机架上均匀布放有冷水循环水泵、保温装置、控制舱和蓄电池；其特征在于，
还包括制冷舱，制冷舱包括耐压外壳，耐压外壳内设有半导体制冷片、导热铝块、冷水管路和冷却水管路；半导体制冷片贴设于导热铝块上，半导体制冷片通过水密接插件与控制舱和蓄电池相连；冷水管路与半导体制冷片冷端相连，冷水管路两端分别连接耐压外壳顶部的冷水循环入口和冷水循环出口，冷却水管路与半导体制冷片热端相连，冷却水管路两端分别连接至耐压外壳顶部的冷却水循环入口和冷却水循环出口；
所述保温装置包括保温箱体，保温箱体内设有温度传感器和冷水循环管道，保温箱体外部设有压力传感器；
所述冷水循环水泵通过管道与冷水循环管道相连，冷水循环管道通过管道与制冷舱的冷水循环入口相连，冷水循环出口通过管道与冷水循环水泵相连；制冷舱内的冷却水管路注入海水，实现换热；所述控制舱内设有温度控制器，控制舱内的仪器通过水密插接件和电缆与温度传感器、冷水循环水泵、半导体制冷片和压力传感器相连，并且控制舱通过水密接插件和电缆与蓄电池相连。
2.根据权利要求1所述的一种全海深取样主动保温半导体制冷装置，其特征在于，所述半导体制冷片功率为120W；半导体制冷片有两个，通过抱箍相连并通过导热硅脂，无缝贴在导热铝块上。
3.根据权利要求1所述的一种全海深取样主动保温半导体制冷装置，其特征在于，所述保温箱体由可拆卸的、通过抱箍相连的两个半桶体形硬质实心聚氨酯箱体组成，在箱体的内外壁都贴有铝箔。
4.根据权利要求1所述的一种全海深取样主动保温半导体制冷装置，其特征在于，所述制冷舱外包有泡沫聚氨酯保温材料，制冷舱内为常压。
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