CN211477652U - 一种全海深宏生物保压采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全海深宏生物保压采样装置，包括采样装置、保压装置和入口密封装置，所述的保压装置包括保压筒、诱饵筒及压力补偿装置，保压筒为上端开口的筒状结构，压力补偿装置与保压筒上的压力补偿口连通，能够对保压筒内压力进行补偿，诱饵筒与保压筒上的诱饵进口连接；采样筒的两端固定安装有上端盖和下端面，采样杆固定在上端盖上，上端盖与保压筒之间设有密封圈，下端盖上设有通孔，下端盖与保压筒之间设有密封圈。本实用新型的全海深宏生物保压采样装置可实现对全海深宏生物诱捕与低温保压培养，可有效的保证全海深宏生物原位的生命特征。

Description

一种全海深宏生物保压采样装置

技术领域

本实用新型属于深海生物采样技术领域，特别涉及一种全海深宏生物保压采样装置。

背景技术

深度从6000米至11000米的海沟区域具有独特的深渊环境和生命过程，逐步成为深海研究领域的最新前沿，深海中不仅蕴藏了丰富的矿产资源，而且孕育了种类繁多不为人知的生物资源。对深海生物资源的探索是揭示人类生命奥秘、基因起源的重要环节，能极大的促进生命科学的发展。由于海底特殊的高压环境条件，在深海宏生物采样过程中必须尽可能减少宏生物的外部环境压力的波动，避免外部压力变化对宏生物生命特征的影响。然而，目前深海生物采样工具的研制多集中在深海拖网、抓斗、诱捕式大型生物采样器、泵吸式生物采样器等，目前对深海宏生物捕获存在不能保持深海的原位压力的问题，导致所采集的生物从海底返回水面母船的过程中已经死去，这对研究深海生物的物种特性是十分不利的。为此，亟待研制一种结构简单、操作方便、可靠的全海深宏生物保压采样装置，从而为深海宏生物群落生命演化等科学研究提供高质量海底保压样品。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单、紧凑、外形尺寸小、重量轻，操作方便、可靠的全海深宏生物保压采样装置。

本实用新型采用的技术方案是：一种全海深宏生物保压采样装置，包括采样装置、保压装置和入口密封装置，所述的保压装置包括保压筒、诱饵筒及压力补偿装置，保压筒为上端开口的筒状结构，压力补偿装置与保压筒上的压力补偿口连通，能够对保压筒内压力进行补偿，诱饵筒与保压筒上的诱饵进口连接；保压筒上臂侧壁上设有入口，入口连接有入口密封装置；所述的采样装置置于保压筒中，采样装置包括采样筒、采样杆、上端盖和下端盖，采样筒对应于保压筒的入口处、诱饵进口处及压力补偿口处分别设有一通孔；采样筒的两端固定安装有上端盖和下端面，采样杆固定在上端盖上，上端盖与保压筒之间设有密封圈，下端盖上设有通孔，下端盖与保压筒之间设有密封圈。

上述的全海深宏生物保压采样装置中，所述采样筒上端和下端侧壁上分别设有一通孔；所述的采样杆为中空管状结构，采样杆上端设有环形槽。

上述的全海深宏生物保压采样装置中，所述保压装置包括保压筒、方形挡栓及高压阀，所述保压筒顶部侧壁上设有多个方形挡栓孔，方形挡栓孔沿保压筒径向设置，每个方形挡栓孔内分别设有一方形挡栓，方形挡栓外侧面上固定有限位销；保压筒外壁上对应于方形挡栓固定安装有挡栓盒，方形挡栓与挡栓盒相对的端面之间通过压缩弹簧连接，方形挡栓在压缩弹簧的作用下能在方形挡栓孔内移动，方形挡栓和方形挡栓孔通过密封圈密封；所述保压筒底部设有通孔，通孔通过高压管与高压阀连接。

上述的全海深宏生物保压采样装置中，所述的入口密封装置包括密封筒、翻板阀座、翻板阀盖、翻板轴、扭簧及套筒；所述的翻板阀座上设有阀孔，阀孔处设有铰耳，铰耳上固定有翻板轴，翻板阀盖通过翻板轴与翻板阀座铰接，翻板轴上还设有扭簧，扭簧的两端分别与翻板阀座和翻板阀盖连接；所述的套筒安装在翻板阀盖上，套筒配合触发机构对翻板阀盖限位，使翻板阀盖直立在阀孔的一侧，翻板阀座与密封筒密封连接，翻板阀盖能够盖在阀孔处，翻板阀盖和翻板阀座通过密封圈密封。

上述的全海深宏生物保压采样装置中，所述的触发机构安装在密封筒侧壁上，所述的触发机构包括触发杆和触发绳，触发杆一端与触发绳连接，另一端穿过密封筒侧壁上的触发机构安装孔，插装在套筒内，触发杆与触发杆安装孔之间通过密封圈进行密封。

上述的全海深宏生物保压采样装置中，所述的压力补偿装置包括耐压筒、活塞、补偿器端盖及充气阀；所述补偿器端盖密封安装在耐压筒顶部开口处；补偿器端盖上设有通孔，并通过高压管与保压筒连通；活塞置于耐压筒内，耐压筒底部设有充气孔，充气孔连接的高压管上设有充气阀。

上述的全海深宏生物保压采样装置中，所述的诱饵筒包括耐压缸体、诱饵筒底盖和过滤板；所述诱饵筒底盖安装在耐压缸体底部；诱饵筒顶部通过高压管与保压筒内腔连通，高压管上设有经开关阀；所述的耐压缸体内顶部设有用于限制诱饵大小通过的过滤板，过滤板上设有多个过滤孔，过滤孔的直径小于高压管内径。

上述的全海深宏生物保压采样装置中，所述的开关阀包括进口接口、出口接口、密封圈、阀体和触发杆；所述的阀体上设有阀孔及与阀孔连通的进口和出口，进口和出口位于同一截面内，进口和出口处分别设有进口接口和出口接口；所述的触发杆插装在阀孔内，触发杆上设有环形凹槽，触发杆初始位置时环形凹槽对应于进口和出口设置；所述的触发杆与阀孔之间设有两个密封圈，两个密封圈分别位于进口的两侧；所述的触发杆的一端露在阀孔外，该端与触发绳连接。

上述的全海深宏生物保压采样装置中，所述的保压筒出口直径、保压筒入口直径与采样筒上对应于保压筒入口的通孔的直径及采样筒上端和下端侧壁上通孔的直径相同；保压筒、采样筒、密封筒、耐压筒及耐压缸体均采用钛合金材料制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型的全海深宏生物保压采样装置可实现对全海深宏生物诱捕与低温保压培养，并可有效的保证全海深宏生物原位的生命特征。

（2）本实用新型的全海深宏生物保压采样装置可实现与培养釜对接，对全海深宏生物低温保压转移。

（3）本实用新型的全海深宏生物保压采样装置结构简单、紧凑、操作简便、适合搭载在着陆器、载人潜水器、无人潜水器上。

附图说明

图1为本实用新型的全海深宏生物保压采样装置的结构示意图（采样前的状态）。

图2为本实用新型的全海深宏生物保压采样装置的结构示意图（采样后的状态）。

图3为本实用新型的压力补偿器结构示意图。

图4为本实用新型的入口密封装置开启状态结构示意图。

图5为本实用新型的入口密封装置关闭状态结构示意图。

图6为本实用新型的过滤板的结构示意图。

图7为本实用新型的开关阀结构示意图。

图8为本实用新型的培养釜结构示意图。

图9为图8中I处放大图。

图10为本实用新型的保压装置结构示意图。

图11为本实用新型的采样装置结构示意图。

图12为本实用新型的全海深宏生物保压采样装置与培养釜对接结构示意图。

图13为本实用新型全海深宏生物保压采样装置转移过程的状态图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1-13所示，本实用新型的全海深宏生物保压采样装置，包括采样装置3、保压装置1和入口密封装置2。入口密封装置2安装在保压装置1的入口处，采样装置3置于保压装置1内。

所述的采样装置3包括采样筒301、采样杆302、上端盖303和下端盖304，采样筒301上端和下端分别与上端盖303和下端面304连接，采样杆302通过螺栓305固定在上端盖303的上端面上，上端盖303侧壁上设有密封圈306。下端盖304中心处设有通孔，下端盖304的侧壁上设有密封圈307。所述采样装置3插入保压装置1内，采样装置3的上端盖303与保压装置1密封连接

所述保压装置包括保压筒101、方形挡栓102及高压阀103，所述保压筒101顶部侧壁上设有多个方形挡栓孔104，方形挡栓孔104沿径向设置，每个方形挡栓孔104内分别设有一方形挡栓102，方形挡栓102外侧面上固定有限位销105。保压筒101外侧壁上对应于方形挡栓102通过螺栓105固定安装有挡栓盒106，方形挡栓102与挡栓盒106相对的端面之间通过压缩弹簧107连接，方形挡栓102在压缩弹簧107的作用下能在方形挡栓孔104内移动，方形挡栓102和方形挡栓孔104通过密封圈108密封。所述保压筒101内腔底部通过高压管与高压阀103连接。所述采样筒3侧壁上对应于保压筒101入口处设有通孔I308，采样筒侧壁上上端和下端处分别设有通孔310和通孔II309；所述的采样杆302上端部开有环形槽311。所述的入口密封装置2安装在保压筒101入口处。所述的保压筒101上的通孔310、通孔I308和通孔II309的直径相同，直径为68mm，基本能够满足全海深环境下宏生物的进入。

所述的入口密封装置2包括密封筒207、翻板阀座201、翻板阀盖202、翻板轴205、密封圈206、扭簧205及套筒203；所述的翻板阀座201上设有阀孔，阀孔处设有铰耳，铰耳上固定有翻板轴205，翻板阀盖202通过翻板轴205及铰耳与翻板阀座201铰接，翻板轴205上还设有扭簧205, 扭簧205的两端分别与翻板阀座201、翻板阀盖202连接；所述的套筒203固定安装在翻板阀盖202上，配合触发机构13对翻板阀盖202限位，使翻板阀盖202直立在阀孔的一侧，此时，阀孔打开，翻板阀盖202在触发机构抽离套筒203后，能够在扭簧205扭力作用下盖在阀孔处，此时，阀孔闭合。翻板阀座201通过螺栓208与密封筒207密封连接，翻板阀盖202和翻板阀座201通过密封圈206密封。

所述的触发机构5安装在密封筒207侧壁上，所述的触发机构5包括触发杆501和触发绳8，触发杆501一端开有触发绳固定孔502，触发绳固定孔502与触发绳8连接。触发杆501的另一端穿过密封筒507侧壁上的触发机构安装孔，插装在套筒203内，触发杆501与触发杆安装孔之间通过密封圈进行密封。

所述的压力补偿装置4包括耐压筒403、活塞402、补偿器端盖404及充气阀401；所述补偿器端盖404密封安装在耐压筒403顶部开口处；补偿器端盖404上设有通孔，并通过高压管10与保压筒101连通；活塞402置于耐压筒403内，耐压筒403底部设有高压管连接孔，高压管连接孔连接高压管，高压管上设有充气阀401。

所述的诱饵筒6包括耐压缸体601、诱饵筒底盖604和过滤板602。所述诱饵筒底盖604的通过螺栓安装在耐压缸体601底部；诱饵筒6通过高压管604与保压筒101内腔连通，高压管604上设有开关阀7。所述的耐压缸体601内设有用于限制诱饵大小通过的过滤板602，过滤板602上的过滤孔603的直径小于高压管11内径。所述的开关阀7包括进口接口706、出口接口703、密封圈702，阀体704及触发杆701；所述的阀体704上设有阀孔及与阀孔连通的进口和出口，进口和出口位于同一截面内，进口和出口处分别设有进口接口706和出口接口703。所述的触发杆701插装在阀孔内，触发杆701上设有环形凹槽，触发杆701初始位置时环形凹槽对应于进口和出口设置，使得进口和出口连通。所述的触发杆701与阀孔之间设有两个密封圈702，两个密封圈702分别位于进口的两侧；所述的触发杆701的一端露在阀孔外，该端开有触发绳固定孔705，触发绳固定孔705与触发绳801连接。保压筒101、密封筒207、耐压筒403及耐压缸体601均采用钛合金材料，能够承受120Mpa的超高压力。

本实用新型的全海深宏生物保压采样装置的保压取样方法，具体操作步骤如下：

（1）在全海深宏生物保压采样装置下水之前，通过充气阀401向压力补偿器4中活塞402下部的容腔充气0.3倍全海深水深压力的惰性气体，使得压力补偿器4中活塞402处于压力补偿器4容腔顶部。

（2）打开翻板阀盖202，诱饵筒6上的开关阀7，触发绳801的一端固定在触发杆701一端开有触发绳固定孔705上，另一端捆绑在着陆器的承重块上。触发绳8的一端固定在触发杆501一端开有触发绳固定孔502上，另一端捆绑在着陆器的承重块上。

（3）通过着陆器下放全海深宏生物保压采样装置到指定海底表面，下放过程中，在海水压力的作用下，压力补偿器4活塞402将向下移动，直到活塞402下方容腔和上方容腔内的压力达到平衡。

（4）诱饵筒6中的诱饵经过滤板702流入保压筒3，诱捕全海深环境下的宏生物；着陆器上的摄像头观察到有宏生物进入保压筒3时，通过释放器释放承重块，触发触发杆501、触发杆701，同时关闭翻板阀盖202，诱饵筒6上的开关阀7。

（5）通过全海深宏生物保压采样装置回收至海面，回收过程中，由于外界海水压力的减小，保压筒3膨胀变形，此时压力补偿器4活塞402下方容腔内的惰性气体将推动活塞402向下腔移动，迫使上方容腔内的海水经高压管5向保压筒3内流动，从而补偿由于保压筒3体膨胀变形而导致保压筒3体内部的压力损失。

（6）全海深宏生物保压转移回收至海面后，在实验室将培养釜9与全海深宏生物保压转移对接，将全海深宏生物保压转移到培养釜9内。

所述的培养釜9包括高压筒901、端盖902、密封塞903、压力表910、溢流阀911；所述的端盖902开有一上大下小的锥形孔，密封塞903安装在锥形孔内，密封塞903与锥形孔之间通过密封圈密封。密封塞903底部设有盲孔，盲孔侧壁上设有多个挡栓孔904，挡栓孔904沿径向设置，每个挡栓孔904内均设有挡栓905和螺栓907，螺栓907位于挡栓905外侧，螺栓907与挡栓孔904螺接；挡栓905与螺栓907之间通过压缩弹簧906连接，挡栓在压缩弹簧的作用下能在挡栓孔内移动。所述的高压筒901外壁上开有高压管连接孔，高压管连接孔通过高压管与溢流阀911连接，高压管上设有压力表910。

将全海深宏生物保压转移到培养釜9内的具体操作如下：

（1）在将培养釜9与全海深宏生物保压转移对接之前，向培养釜中注入海水，并使培养釜中的压力环境与全海深压力环境基本相等，打开溢流阀911，通过压力表观察培养釜9中的压力值。

（2）将培养釜9的挡栓905与采样杆302上端部的环形槽311配合，使压缩弹簧906压缩，实现培养釜9与全海深宏生物保压转移装置的对接，然后通过螺栓使培养釜9与采样装置密封连接。

（3）将加压泵与高压阀109连接，向保压筒3中加压至大于全海深水深压力0.3MPa-0.7MPa，从而使采样装置3向上移动，顶开密封塞903，培养釜9中多余的水通过溢流阀911溢出水箱；

（4）当采样装置3移动到圆形孔I308和保压筒3出口相通时，停止加压，取样筒3中的宏生物将从圆形孔II309和圆形通孔310中游到培养釜9中，完成全海深宏生物保压转移。

Claims (9)

1.一种全海深宏生物保压采样装置，其特征在于：包括采样装置、保压装置和入口密封装置，所述的保压装置包括保压筒、诱饵筒及压力补偿装置，保压筒为上端开口的筒状结构，压力补偿装置与保压筒上的压力补偿口连通，能够对保压筒内压力进行补偿，诱饵筒与保压筒上的诱饵进口连接；保压筒上臂侧壁上设有入口，入口连接有入口密封装置；所述的采样装置置于保压筒中，采样装置包括采样筒、采样杆、上端盖和下端盖，采样筒对应于保压筒的入口处、诱饵进口处及压力补偿口处分别设有一通孔；采样筒的两端固定安装有上端盖和下端面，采样杆固定在上端盖上，上端盖与保压筒之间设有密封圈，下端盖上设有通孔，下端盖与保压筒之间设有密封圈。

2.根据权利要求1所述的全海深宏生物保压采样装置，其特征在于：所述采样筒上端和下端侧壁上分别设有一通孔；所述的采样杆为中空管状结构，采样杆上端设有环形槽。

3.根据权利要求1或2所述的全海深宏生物保压采样装置，其特征在于：所述保压装置包括保压筒、方形挡栓及高压阀，所述保压筒顶部侧壁上设有多个方形挡栓孔，方形挡栓孔沿保压筒径向设置，每个方形挡栓孔内分别设有一方形挡栓，方形挡栓外侧面上固定有限位销；保压筒外壁上对应于方形挡栓固定安装有挡栓盒，方形挡栓与挡栓盒相对的端面之间通过压缩弹簧连接，方形挡栓在压缩弹簧的作用下能在方形挡栓孔内移动，方形挡栓和方形挡栓孔通过密封圈密封；所述保压筒底部设有通孔，通孔通过高压管与高压阀连接。

4.根据权利要求1或2所述的全海深宏生物保压采样装置，其特征在于：所述的入口密封装置包括密封筒、翻板阀座、翻板阀盖、翻板轴、扭簧及套筒；所述的翻板阀座上设有阀孔，阀孔处设有铰耳，铰耳上固定有翻板轴，翻板阀盖通过翻板轴与翻板阀座铰接，翻板轴上还设有扭簧，扭簧的两端分别与翻板阀座和翻板阀盖连接；所述的套筒安装在翻板阀盖上，套筒配合触发机构对翻板阀盖限位，使翻板阀盖直立在阀孔的一侧，翻板阀座与密封筒密封连接，翻板阀盖能够盖在阀孔处，翻板阀盖和翻板阀座通过密封圈密封。

5.根据权利要求4所述的全海深宏生物保压采样装置，其特征在于：所述的触发机构安装在密封筒侧壁上，所述的触发机构包括触发杆和触发绳，触发杆一端与触发绳连接，另一端穿过密封筒侧壁上的触发机构安装孔，插装在套筒内，触发杆与触发杆安装孔之间通过密封圈进行密封。

6.根据权利要求4所述的全海深宏生物保压采样装置，其特征在于：所述的压力补偿装置包括耐压筒、活塞、补偿器端盖及充气阀；所述补偿器端盖密封安装在耐压筒顶部开口处；补偿器端盖上设有通孔，并通过高压管与保压筒连通；活塞置于耐压筒内，耐压筒底部设有充气孔，充气孔连接的高压管上设有充气阀。

7.根据权利要求6所述的全海深宏生物保压采样装置，其特征在于：所述的诱饵筒包括耐压缸体、诱饵筒底盖和过滤板；所述诱饵筒底盖安装在耐压缸体底部；诱饵筒顶部通过高压管与保压筒内腔连通，高压管上设有经开关阀；所述的耐压缸体内顶部设有用于限制诱饵大小通过的过滤板，过滤板上设有多个过滤孔，过滤孔的直径小于高压管内径。

8.根据权利要求7所述的全海深宏生物保压采样装置，其特征在于：所述的开关阀包括进口接口、出口接口、密封圈、阀体和触发杆；所述的阀体上设有阀孔及与阀孔连通的进口和出口，进口和出口位于同一截面内，进口和出口处分别设有进口接口和出口接口；所述的触发杆插装在阀孔内，触发杆上设有环形凹槽，触发杆初始位置时环形凹槽对应于进口和出口设置；所述的触发杆与阀孔之间设有两个密封圈，两个密封圈分别位于进口的两侧；所述的触发杆的一端露在阀孔外，该端与触发绳连接。

9.根据权利要求7所述的全海深宏生物保压采样装置，其特征在于：所述的保压筒出口直径、保压筒入口直径与采样筒上对应于保压筒入口的通孔的直径及采样筒上端和下端侧壁上通孔的直径相同；保压筒、采样筒、密封筒、耐压筒及耐压缸体均采用钛合金材料制成。

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