CN113604341A - 一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，包括取样筒筒体，取样筒筒体为双层结构，取样筒筒体内固定设置有塞形内腔，塞形内腔顶部开设有转移用出水口和入水口，入水口连通有入水组件，塞形内腔顶部固定连接有端盖，端盖上开设有两个通孔，两个通孔分别与转移用出水口和入水口位置对应设置，塞形内腔固定连接有过滤部，取样筒筒体底部开设有取样用出水口，取样用出水口分别连通有保压装置和出水管道；取样筒筒体的双层结构之间固定连接有保温材料层和温控组件，温控组件电性连接有控制器。本发明结构合理操作便捷，能够在保持样本的原位压力的前提下完成取样。
Description
技术领域
本发明涉及深海浮游微生物取样领域，特别是涉及一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统。
背景技术
深海浮游微生物是一种新兴的深海资源，对深海浮游微生物的研究在生命的起源、生物学、新型药品的研发以及环境保护等许多方面都有着重要的意义。但由于其所处环境的限制，使得取样存在一定的困难性。现有的深海取样器受取样筒筒体容积限制，在微生物密度较低的深海，单次取样只能获得数量较少的微生物样本，且难以保持样本的原位压力。
针对传统取样器的不足，本产品设计一种新型深海微生物原位浓缩保温保压取样装置，同时装载温度检测器便于实时监测转移过程中的温度变化，以保证转移过程中的无污染、无温度及压力突变。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，包括取样筒筒体，所述取样筒筒体为双层结构，所述取样筒筒体内固定设置有塞形内腔，所述塞形内腔顶部开设有转移用出水口和入水口，所述入水口连通有入水组件，所述塞形内腔顶部固定连接有端盖，所述端盖上开设有两个通孔，两个所述通孔分别与所述转移用出水口和入水口位置对应设置，所述塞形内腔固定连接有过滤部，所述取样筒筒体底部开设有取样用出水口，所述取样用出水口分别连通有保压装置和出水管道；
所述取样筒筒体的双层结构之间固定连接有保温材料层和温控组件，所述温控组件电性连接有控制器，所述温度传感器的型号为TPT300V红外温度传感器，所述控制器为KSD301密封防水型控制器。
优选的，所述取样筒筒体包括内筒体和外筒体，所述内筒体与所述塞形内腔固定连接，所述保温材料层位于所述外筒体和内筒体之间。
优选的，所述塞形内腔包括固定连接的顶板和侧板，所述内筒体内壁上开设有阶梯槽，所述顶板与所述阶梯槽相适配且与所述内筒体固定连接，所述过滤部位于所述塞形内腔底端且与所述侧板固定连接。通过阶梯槽与塞形内腔卡接，增强装置稳定性。
优选的，所述顶板与所述端盖固定连接，所述端盖周向固定连接有内腔固定环，所述内筒体内壁上开设有与所述内腔固定环相配合的凹槽。通过内腔固定环卡接在凹槽中，使塞形内腔稳定性更高，不会从上方滑脱。
优选的，所述入水组件包括入水口过滤器，所述入水口过滤器一端固定连接有滤网，所述入水口过滤器另一端固定连通有深水泵，所述深水泵与所述入水口连通，所述深水泵与所述入水口之间的管道上固定安装有测压元件；滤网的设置能够防止海洋中的垃圾被吸入塞形内腔中，对装置正常工作造成影响，测压元件能够及时了解取样筒筒体内部压强变化，便于及时调整。
优选的，所述转移用出水口、入水口和出水管道上均固定设置有单向电磁阀，所述保压装置与所述取样用出水口之间固定连接有双向电磁阀。在取样过程中入水口和转移用出水口连通的单向电磁阀开启能够使海水进入入水口并从转移用出水口流出，便于微生物滤膜对微生物进行过滤，同时防止海水倒灌，干扰装置正常工作。
优选的，所述过滤部包括微生物滤膜，所述塞形内腔外壁底部固定有微生物滤膜固定环，所述微生物滤膜位于所述微生物滤膜固定环与所述塞形内腔底部之间，所述微生物滤膜固定环通过螺钉与所述塞形内腔外壁底部固定连接；增加微生物滤膜的稳定性，防止被海水冲掉。
优选的，所述温控组件包括若干温度传感器，所述温度传感器位于所述保温材料层与内筒体外壁之间，能够实时监测温度情况，保证微生物样品与酶的活性。
优选的，所述顶板侧壁上周向开设有密封槽，所述密封槽内固定设置有内腔密封圈。
优选的，所述保压装置为能够维持所述取样筒筒体内部压强稳定的蓄能器。蓄能器作为储能元件和压力补偿装置，通过预充液压能够对取样筒筒体内进行连续的、无压力突变的压力补偿，保证样品的活性，当取样过程结束，所有阀门关闭，蓄能器使取样筒内压强能够稳定维持在原位压强，实现保压效果。
优选的，所述保温材料层的材料为氧化锆陶瓷粉。
本发明公开了以下技术效果：
1、本发明通使用者控制入水口与取样出水口的开启，利用入水组件向取样筒筒体内泵入大量海水，使其经过过滤部进行过滤，海水中的深海浮游微生物经过过滤部的过滤被拦截在取样筒筒体内，其余海水则排出筒外，实现无污染浓缩取样过程。
2、本发明通过对保压装置预充液压并连接取样筒筒体实现对筒内进行连续的、无压力突变的压力补偿，保证了样品活性。当取样过程结束，保压装置能够使取样筒内压强能够稳定维持在原位压强，实现保压效果。
3、本发明通过采用双层取样筒筒体结构，双层取样筒筒体间填充保温材料层和温控组件，可保证温度基本处于恒定状态，并能够实时监测温度情况，保证微生物样品与酶的活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明取样系统结构示意图；
图2为本发明取样筒筒体结构示意图；
图3为本发明取样系统三维示意图；
图4为本发明实施例二取样筒筒体结构示意图；
图5为本发明实施例三取样系统结构示意图；
其中：1-取样筒筒体，2-单向电磁阀，3-深水泵，4-入水口过滤器，5-转移用出水口，6-入水口，7-取样用出水口，8-端盖，9-保压装置，10-出水管道，101-外筒体，102-内筒体，103-保温材料层，104-塞形内腔，105-微生物滤膜，106-微生物滤膜固定环，107-内腔固定环，108-内腔密封圈，11-双向电磁阀，12-测压元件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
参照图1-3，本发明提供一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，包括取样筒筒体1，取样筒筒体1为双层结构，取样筒筒体1内固定设置有塞形内腔104，塞形内腔104顶部开设有转移用出水口5和入水口6，入水口6连通有入水组件，塞形内腔104顶部固定连接有端盖8，端盖8上开设有两个通孔，两个通孔分别与转移用出水口5和入水口6位置对应设置，塞形内腔104固定连接有过滤部，取样筒筒体1底部开设有取样用出水口7，取样用出水口7分别连通有保压装置9和出水管道10；
取样筒筒体1的双层结构之间固定连接有保温材料层103和温控组件，温控组件电性连接有控制器。通过入水组件将大量海水泵入取样筒筒体1中，经过滤部过滤后通过取样用出水口7流出，塞形内腔104内获得高浓度深海微生物样本，实现了原位浓缩取样，通过保压装置9预充液压并连接取样筒筒体1，实现了对取样筒筒体1内连续的、无压力突变的压力补偿，保证了样品活性，解决了现有取样器受取样筒筒体容积的限制的问题，在微生物密度较低的海域，单次取样能够获得数量较多的微生物样本，且能够保持样本的原位压力。
进一步优化方案，取样筒筒体1包括内筒体102和外筒体101，内筒体102与塞形内腔104固定连接，保温材料层103位于外筒体101和内筒体102之间。
进一步优化方案，塞形内腔104包括固定连接的顶板和侧板，内筒体102内壁上开设有阶梯槽，顶板与阶梯槽相适配且与内筒体102固定连接，过滤部位于塞形内腔104底端且与侧板固定连接。通过将顶板卡接在阶梯槽中，增加塞形内腔104与内筒体102之间的稳定性。
进一步优化方案，顶板与端盖8固定连接，端盖8周向固定连接有内腔固定环107，内筒体102内壁上开设有与内腔固定环107相配合的凹槽。通过将内腔固定环107卡接在凹槽中，配合阶梯槽的卡接，使塞形内腔104固定在内筒体102内部，使整体结构的稳定性提高。
进一步优化方案，入水组件包括入水口过滤器4，入水口过滤器4一端固定连接有滤网，入水口过滤器4另一端固定连通有深水泵3，深水泵3与入水口6连通，深水泵3与入水口6之间的管道上固定安装有测压元件12。通过深水泵3将海水泵入，利用入水口过滤器4对海水进行简单过滤，防止海洋垃圾被泵入到塞形内腔104中影响微生物的过滤工作。
进一步优化方案，转移用出水口5、入水口6和出水管道10上均固定设置有单向电磁阀2，保压装置9与取样用出水口7之间固定连接有双向电磁阀11。在取样过程中入水口6和转移用出水口5连通的单向电磁阀2开启能够使海水进入入水口并从转移用出水口流出，便于微生物滤膜105对微生物进行过滤，同时防止海水倒灌，干扰装置正常工作。
进一步优化方案，过滤部包括微生物滤膜105，塞形内腔104外壁底部固定有微生物滤膜固定环106，微生物滤膜105位于微生物滤膜固定环106与塞形内腔104底部之间，微生物滤膜固定环106通过螺钉与塞形内腔104外壁底部固定连接。通过微生物滤膜固定环106对微生物滤膜105进行固定，使微生物滤膜105不会被泵入的海水冲掉，导致无法对海水进行过滤，干扰取样系统的正常工作。
进一步优化方案，温控组件包括若干温度传感器，温度传感器位于保温材料层103与内筒体102外壁之间。及时了解取样筒筒体1内部的温度变化，保证温度基本处于恒定状态，保正微生物样品与酶的活性。
进一步优化方案，顶板侧壁上周向开设有密封槽，密封槽内固定设置有内腔密封圈108。保证塞形内腔104与内筒体102之间的密封性，防止海水从塞形内腔104流出后从塞形内腔104与内筒体102之间的缝隙流出，同时塞形内腔104与内筒体102中出现缝隙后将导致压强会随外界压强变化而变化，无法保证原位压强。
进一步优化方案，保压装置9为能够维持取样筒筒体1内部压强稳定的蓄能器。在取样结束后，需要将取样系统由高压的深海转移至船舱内或陆地上，由于取样系统上升过程中压强在不断减小，为保持取样筒筒体1内部保持原位压强，连通有蓄能器，蓄能器及时对取样筒筒体1内进行压力补偿。
进一步优化方案，保温材料层103的材料为氧化锆陶瓷粉。
进一步优化方案，塞形内腔104的侧板和底部均不与内筒体102内壁接触。
进一步优化方案，内筒体102与外筒体101之间固定设置有阶梯型密封圈，阶梯型密封圈位于保温材料层底端，能够增强密封性，防止海水进入保温材料层。
本实施例的工作过程：在深海中取样时，入水口6所连接的通向筒内方向的单向电磁阀2以及转移用出水口5连接的通向筒外方向的单向电磁阀2开启，启动深水泵3，使大量海水涌入取样筒筒体1，经微生物过滤膜105过滤后通过取样筒筒体1下方的取样用出水口7流出，塞形内腔104中存留高浓度深海微生物样本；然后将设备由高压的深海转移至船舱内或陆地，将与蓄能器连接的双向电磁阀11开启，所有单向电磁阀2均关闭，通过蓄能器预先储存液压，在设备上升时，周围压强逐渐减小，蓄能器对取样筒筒体1稳定压强，使取样筒筒体1内压强能够稳定维持在样本原位压强，实现保压效果，同时由于内筒体102与筒外壁101之间固定有保温材料层103，取样筒筒体1具有良好的保温效果；然后将取样筒筒体1内液体转移至贮存容器内，将塞形内腔104上的转移用出水口5和入水口6分别与转移设备连通，分别将转移用出水口5和入水口6连接的单向电磁阀2打开，进行样品转移。
实施例二：
参照图4，本实施例提供一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，与实施例一的区别仅在于塞形内腔104底部固定有底板，塞形内腔104的侧板开设有过滤口，过滤口上固定连接有微生物滤膜105，塞形内腔104底板和侧板上固定设置有微生物滤膜固定环106，通过将对海水的过滤口设置在侧板上，能够防止海水灌入后直接对微生物滤膜105造成冲击，对微生物滤膜105造成损害，由于塞形内腔104底部为底板，当海水进入取样筒筒体1时先落在底板上，通过底板对海水进行一次缓冲，然后海水通过侧板上的微生物滤膜105进行过滤，塞形内腔104内留下高浓度的深海微生物样本；同时由于取样筒筒体1内需要泵入大量海水，微生物样本浓度较高，可能存在微生物淤堵，导致微生物滤膜105对海水过滤效果受到影响，将微生物滤膜105设置在侧板上，能够有效防止微生物样本淤堵，微生物样本在重力作用下落在取样筒筒体1底板上，部分附着在微生物滤膜105的微生物样本也会在大量海水的冲击下落在底板上，微生物滤膜105的过滤效果更稳定，使用寿命更长久。
实施例三：
参照图5，本实施例提供一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，本实施例与实施例一的区别仅在于深水泵3与保压装置9连通，深水泵3与保压装置9之间固定连接有单向电磁阀2，单向电磁阀2位于保压装置9与入水口6之间，深水泵3在对海水进行抽取的过程中，能够将部分海水泵入至保压装置9中，帮助保压装置储存液压，通过将深水泵3和保压装置9连通，能增加保压装置9储存液压的能力，在上升过程中，发现保压装置9液压不足，不能保证取样筒筒体1内的压强时，可以关闭入水口6处的单向电磁阀2，打开保压装置9处的单向电磁阀2，启动深水泵3，使海水泵入至保压装置9中，为保压装置9储存液压，继续维持取样筒筒体1内的压强，防止由于设备工作的位置较深，导致设备上升过程中压强变化较大，保压装置9内预存的液压不足，出现取样筒筒体1内的压强不能稳定在初始压强的现象，为微生物样本一直处在原位压强提供了保障。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，其特征在于：包括取样筒筒体(1)，所述取样筒筒体(1)为双层结构，所述取样筒筒体(1)内固定设置有塞形内腔(104)，所述塞形内腔(104)顶部开设有转移用出水口(5)和入水口(6)，所述入水口(6)连通有入水组件，所述塞形内腔(104)顶部固定连接有端盖(8)，所述端盖(8)上开设有两个通孔，两个所述通孔分别与所述转移用出水口(5)和入水口(6)位置对应设置，所述塞形内腔(104)固定连接有过滤部，所述取样筒筒体(1)底部开设有取样用出水口(7)，所述取样用出水口(7)分别连通有保压装置(9)和出水管道(10)；
所述取样筒筒体(1)的双层结构之间固定连接有保温材料层(103)和温控组件，所述温控组件电性连接有控制器。
2.根据权利要求1所述的一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，其特征在于：所述取样筒筒体(1)包括内筒体(102)和外筒体(101)，所述内筒体(102)与所述塞形内腔(104)固定连接，所述保温材料层(103)位于所述外筒体(101)和内筒体(102)之间。
3.根据权利要求2所述的一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，其特征在于：所述塞形内腔(104)包括固定连接的顶板和侧板，所述内筒体(102)内壁上开设有阶梯槽，所述顶板与所述阶梯槽相适配且与所述内筒体(102)固定连接，所述过滤部位于所述塞形内腔(104)底端且与所述侧板固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，其特征在于：所述顶板与所述端盖(8)固定连接，所述端盖(8)周向固定连接有内腔固定环(107)，所述内筒体(102)内壁上开设有与所述内腔固定环(107)相配合的凹槽。
5.根据权利要求1所述的一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，其特征在于：所述入水组件包括入水口过滤器(4)，所述入水口过滤器(4)一端固定连接有滤网，所述入水口过滤器(4)另一端固定连通有深水泵(3)，所述深水泵(3)与所述入水口(6)连通，所述深水泵(3)与所述入水口(6)之间的管道上固定安装有测压元件(12)。
6.根据权利要求1所述的一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，其特征在于：所述转移用出水口(5)、入水口(6)和出水管道(10)上均固定设置有单向电磁阀(2)，所述保压装置(9)与所述取样用出水口(7)之间固定连接有双向电磁阀(11)。
7.根据权利要求1所述的一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，其特征在于：所述过滤部包括微生物滤膜(105)，所述塞形内腔(104)外壁底部固定有微生物滤膜固定环(106)，所述微生物滤膜(105)位于所述微生物滤膜固定环(106)与所述塞形内腔(104)底部之间，所述微生物滤膜固定环(106)通过螺钉与所述塞形内腔(104)外壁底部固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，其特征在于：所述温控组件包括若干温度传感器，所述温度传感器位于所述保温材料层(103)与内筒体(102)外壁之间。
9.根据权利要求3所述的一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，其特征在于：所述顶板侧壁上周向开设有密封槽，所述密封槽内固定设置有内腔密封圈(108)。
10.根据权利要求1所述的一种新型的深海浮游微生物原位浓缩保温保压取样系统，其特征在于：所述保压装置(9)为能够维持所述取样筒筒体(1)内部压强稳定的蓄能器。
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