CN213365313U - 深海宏生物保真转移系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深海宏生物保真转移系统，包括宏生物采样模块、宏生物培养模块、监控模块、采样器对接模块、支撑调节模块、制冷模块，支撑调节模块固定安装在集装箱上，宏生物培养模块安装在支撑调节模块上，制冷模块、采样器对接模块安装在宏生物培养模块上，宏生物采样模块安装在采样器对接模块上，宏生物采样模块与宏生物培养模块连接，监控模块与宏生物培养模块连接，制冷模块与监控模块连接。本实用新型的深海宏生物保真转移系统可实现对宏生物转移过程的状态参数进行实时监测，采用的电脑显示器界面简洁、直观，可以准确地观察出深海宏生物转移过程和培养过程中的温度曲线和压力曲线，可实现无压降、无温降、低扰动的深海宏生物转移。

Description

深海宏生物保真转移系统

技术领域

本实用新型涉及一种海底生物转移装置，特别涉及一种深海宏生物保真转移系统。

背景技术

深渊海底中蕴藏着大量的嗜压、嗜温微生物等生物群落，研究表明，这些在陆地生物中没有或含量甚微的特殊的海洋基因资源，将成为人类未来征服重大疾病的最具希望前景的药源。由于这些嗜压、嗜温微生物对外部压力、温度的变化十分敏感，使得在对这些嗜压、嗜温微生物进行取样以及转移过程中，必须保持压力、温度变化在微小范围之内。当利用深海保真取样装置从深渊海底获取保真样品后，需对保真样品进行保真转移，以满足不同的科学研究需要。专利CN110617985A提出了一种用于深渊沉积物保压转移的系统装置，该装置能够将沉积物保压转移，但是不能保温转移。为此，研制一套结构简单、操作便利、可靠性高的深海宏生物保真转移系统以及对应的保真转移方法是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、操作方便、可靠性高的深海宏生物保真转移系统。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种深海宏生物保真转移系统，包括宏生物采样模块、宏生物培养模块、监控模块、采样器对接模块、支撑调节模块、制冷模块，支撑调节模块固定安装在集装箱上，宏生物培养模块安装在支撑调节模块上，制冷模块、采样器对接模块安装在宏生物培养模块上，宏生物采样模块安装在采样器对接模块上，宏生物采样模块与宏生物培养模块连接，监控模块与宏生物培养模块连接，制冷模块与监控模块连接。

上述深海宏生物保真转移系统，所述宏生物采样模块包括保压筒Ⅰ、压力补偿器、翻板密封阀机构Ⅰ，保压筒Ⅰ外壁上设有压力补偿器，保压筒Ⅰ内腔中设有用于将海底生物从保压筒Ⅰ入口赶至保压筒Ⅰ出口的倒须口机构，保压筒Ⅰ出口处设有翻板密封阀机构Ⅰ。

上述深海宏生物保真转移系统，所述宏生物培养模块包括保压筒Ⅱ、端盖、翻板密封阀机构Ⅱ；所述保压筒Ⅱ为一端开口的半封闭筒体，保压筒Ⅱ开口端通过螺栓与保压筒Ⅱ端盖连接，所述端盖中心处设有用于供宏生物通过的通孔，端盖内端面中心处设有用于封闭或打开通孔的翻板密封阀机构Ⅱ，端盖内端面设有高压相机、高压灯、压力传感器、温度传感器，高压相机、高压灯、压力传感器、温度传感器通过端盖上的水密接头与监控模块相连，所述端盖侧面设有高压管连接孔，高压管连接孔一端与通孔连通，高压管连接孔另一端与设置在端盖侧面的压力表、溢流阀连接，端盖外端面设有高压阀，加压泵通过高压阀与保压筒Ⅱ内腔连通。

上述深海宏生物保真转移系统，所述采样器对接模块包括支撑杆、支撑托架、支撑座；所述支撑托架一端与支撑杆顶部固定连接，支撑杆底部放置在集装箱上，支撑托架另一端上部和下部对称设置两个支撑座，支撑托架通过支撑座安装在保压筒Ⅱ的端盖上。

上述深海宏生物保真转移系统，所述支撑调节模块包括底座、支撑架、电机、从动齿轮，所述底座安装在集装箱上，底座上两侧对称设置两个支撑架，所述保压筒Ⅱ侧面对称设有两个轴肩，每个轴肩上均安装有转动轴，转动轴一端安装在对应侧的轴肩上，转动轴另一端通过轴承安装在位于对应侧的支撑架顶部的轴承座内，其中一个转动轴上固定设有主动齿轮，主动齿轮与位于其下方的从动齿轮啮合，从动齿轮通过传动轴与固定安装在支撑架上的电机相连，电机与监控模块相连。

上述深海宏生物保真转移系统，所述监控模块包括电脑、控制器、电缆；所述电脑与控制器连接，控制器通过电缆与水密接头连接；所述电脑的显示器包括温度曲线、压力曲线、实时温度和压强数据显示窗口；电脑的控制按钮包括温度阈值设置按钮、压力阈值设置按钮、数据实时保存按钮。

上述深海宏生物保真转移系统，所述制冷模块包括冷凝管、制冷机，所述保压筒Ⅱ内腔中设有冷凝管，制冷机一端与冷凝管入口连接，另一端与冷凝管出口连接，制冷机与控制器连接。

上述深海宏生物保真转移系统，所述宏生物采样模块使用的材料为TC4钛合金，所述宏生物培养模块使用的材料为316不锈钢，保压筒Ⅰ和保压筒Ⅱ承受的压力上限大于110MPa。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的深海宏生物保真转移系统可实现对宏生物转移过程的状态参数进行实时监测，采用的电脑显示器界面简洁、直观，可以准确地观察出深海宏生物转移过程和培养过程中的温度曲线和压力曲线。

2、本实用新型的深海宏生物保真转移系统可实现无压降、无温降、低扰动的深海宏生物转移；采用独立的宏生物采样模块和宏生物培养模块，能够在宏生物培养模块进行样品分析的同时，腾空宏生物采样模块继续使用，提高了使用效率。

附图说明

图1为本实用新型的深海宏生物保真转移系统的结构示意图。

图2为本实用新型的采样器对接模块结构示意图。

图3为本实用新型的支撑调节模块结构示意图。

图4为本实用新型的深海宏生物保真转移系统的对接示意图。

图5为本实用新型的翻板密封机构和齿轮机构结构示意图。

图6为本实用新型的深海宏生物保真转移系统的转移示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1-图5所示，一种深海宏生物保真转移系统，包括宏生物采样模块4、宏生物培养模块7、监控模块、采样器对接模块5、支撑调节模块6、制冷模块8，支撑调节模块6固定安装在集装箱上，宏生物培养模块7安装在支撑调节模块6上，制冷模块8、采样器对接模块5安装在宏生物培养模块7上，宏生物采样模块4安装在采样器对接模块5上，宏生物采样模块4与宏生物培养模块7连接，监控模块与宏生物培养模块7连接，制冷模块8与监控模块连接。

所述宏生物采样模块4包括保压筒Ⅰ201、压力补偿器202、翻板密封阀机构Ⅰ204，保压筒Ⅰ201外壁上设有压力补偿器202，保压筒Ⅰ201内腔中设有用于将海底生物从保压筒Ⅰ201入口赶至保压筒Ⅰ201出口的倒须口机构205（倒须机构在专利号CN202010061380.5有描述），保压筒Ⅰ201出口处设有翻板密封阀机构Ⅰ204。

所述翻板密封阀机构Ⅰ204包括翻板阀座Ⅰ403、翻板阀盖Ⅰ401、密封圈Ⅰ402、扭簧Ⅰ404、翻板轴Ⅰ405，翻板阀座Ⅰ403通过密封圈Ⅰ402与保压筒Ⅰ201密封连接，所述的翻板阀座Ⅰ403上设有阀孔，阀孔处设有翻板轴Ⅰ405，所述的扭簧Ⅰ404安装在翻板轴Ⅰ405上，翻板阀盖Ⅰ401通过翻板轴Ⅰ405与翻板阀座Ⅰ403铰接，且翻板阀座Ⅰ403在铰接处的形状为齿轮状，翻板阀座Ⅰ403通过齿轮机构9开闭。

所述的齿轮机构9包括充气接口901、齿轮杆903、齿轮杆容纳腔、O型密封圈Ⅱ902，所述齿轮杆容纳腔位于保压筒Ⅰ201外壁内，所述的充气接口901设在保压筒Ⅰ201上且与齿轮杆容纳腔连通，所述齿轮杆容纳腔内设有齿轮杆903，且齿轮杆903外径与齿轮杆容纳腔内径相匹配，齿轮杆903可在齿轮杆容纳腔内移动，齿轮杆903远离充气接口901的一端设有齿，齿与翻板阀座Ⅰ603铰接处相啮合，通过加压泵连接齿轮机构9中充气接口901，向保压筒Ⅰ201内加压，齿轮杆903在压力的作用下左移，从而带动翻板密封阀机构的翻板阀盖Ⅰ401顺时针旋转，打开保压筒Ⅰ201出口；齿轮杆903与齿轮杆容纳腔内壁之间通过O型密封圈Ⅱ902进行密封。

所述宏生物培养模块7包括保压筒Ⅱ701、端盖702、翻板密封阀机构Ⅱ703；所述保压筒Ⅱ701为一端开口的半封闭筒体，保压筒Ⅱ701开口端通过螺栓与保压筒Ⅱ701端盖702连接，所述端盖702中心处设有用于供宏生物通过的通孔，端盖702内端面中心处设有用于封闭或打开通孔的翻板密封阀机构Ⅱ703，端盖702内端面设有高压相机、高压灯、压力传感器、温度传感器，高压相机、高压灯、压力传感器、温度传感器通过端盖702上的水密接头与监控模块相连，所述端盖702侧面设有高压管连接孔，高压管连接孔一端与通孔连通，高压管连接孔另一端与设置在端盖702侧面的压力表706、溢流阀705连接，端盖702外端面设有高压阀704，加压泵通过高压阀704与保压筒Ⅱ701内腔连通。

所述采样器对接模块5包括支撑杆501、支撑托架502、支撑座503；所述支撑托架502一端与支撑杆501顶部固定连接，支撑杆501底部放置在集装箱上，支撑托架502另一端上部和下部对称设置两个支撑座503，支撑托架502通过支撑座503安装在保压筒Ⅱ701的端盖702上。

所述支撑调节模块6包括底座601、支撑架602、电机604、从动齿轮，所述底座601安装在集装箱上，底座601上两侧对称设置两个支撑架602，所述保压筒Ⅱ701侧面对称设有两个轴肩，每个轴肩上均安装有转动轴，转动轴一端安装在对应侧的轴肩上，转动轴另一端通过轴承安装在位于对应侧的支撑架602顶部的轴承座603内，其中一个转动轴上固定设有主动齿轮，主动齿轮与位于其下方的从动齿轮啮合，从动齿轮通过传动轴与固定安装在支撑架602上的电机604相连，电机604与监控模块相连。

所述监控模块包括电脑1、控制器2、电缆3；所述电脑1与控制器2连接，控制器2通过电缆3与水密接头连接；所述电脑1的显示器包括温度曲线、压力曲线、实时温度和压强数据显示窗口；电脑1的控制按钮包括温度阈值设置按钮、压力阈值设置按钮、数据实时保存按钮。

所述制冷模块8包括冷凝管802、制冷机801，所述保压筒Ⅱ701内腔中设有冷凝管802，制冷机801一端与冷凝管802入口连接，另一端与冷凝管802出口连接，制冷机801与控制器2连接。

所述宏生物采样模块4使用的材料为TC4钛合金，所述宏生物培养模块7使用的材料为316不锈钢，保压筒Ⅰ201和保压筒Ⅱ701承受的压力上限大于110MPa。

一种深海宏生物保真采样控制方法，包括以下步骤：

（1）对接过程：将采样器对接模块5安装在保压筒Ⅱ701端盖702上，将宏生物培养模块7安装在支撑调节模块6上，通过加压泵连接保压筒Ⅱ701端盖702上的高压阀704，向宏生物培养模块7注入高压水，待压力达到要求，关闭高压阀704；宏生物采样模块4采样完成后，将宏生物采样模块4安装在采样器对接模块5上，通过采样器对接模块5上的支撑座503来调节宏生物采样模块4的位置，然后完成宏生物采样模块4与宏生物培养模块7的对接，拆除采样器对接模块5；

（2）制冷过程：通过制冷机801将水冷却至2℃-4℃，将低温水输送至冷凝管802，使宏生物培养模块7中的水进行冷却，温度传感器测量宏生物培养模块7中的实时温度，输出温度实时信号至电脑1，电脑1的显示器显示实时温度值，控制器2输入端接受来自温度传感器的实时温度信号，控制器2输出端输出控制信号，控制制冷机801的制冷功率，冷凝管802的水通过冷凝管802出口流入制冷机801，实现循环利用，使宏生物培养模块7中的温度维持在2℃-4℃；

（3）转移过程：宏生物采样模块4与宏生物培养模块7对接完成后，通过压力补偿器202向保压筒Ⅰ201内加压至大于采样点水深压力 0.3MPa- 0.7MPa，使翻板密封阀机构Ⅰ204打开，同时用加压泵向保压筒Ⅱ701内加压至大于采样点水深压力 0.3MPa- 0.7MPa，使翻板密封阀机构Ⅱ703打开，保持保压筒Ⅰ201内的压力和保压筒Ⅱ701内相同；压力传感器测量宏生物培养模块7中的实时压力，输出压力信号至电脑1，电脑1的显示器显示实时压力值；使倒须口机构205移动，驱赶保压筒Ⅰ201中的宏生物向保压筒Ⅱ701内移动，通过控制电机604驱动从动齿轮转动，从动齿轮与主动齿轮啮合从而带动主动齿轮转动，转动齿轮带动转动轴旋转，从而带动宏生物培养模块7和宏生物采样模块4向上转动角度0-90度，完成宏生物的全部转移。

Claims (8)

1.一种深海宏生物保真转移系统，其特征在于：包括宏生物采样模块、宏生物培养模块、监控模块、采样器对接模块、支撑调节模块、制冷模块，支撑调节模块固定安装在集装箱上，宏生物培养模块安装在支撑调节模块上，制冷模块、采样器对接模块安装在宏生物培养模块上，宏生物采样模块安装在采样器对接模块上，宏生物采样模块与宏生物培养模块连接，监控模块与宏生物培养模块连接，制冷模块与监控模块连接。

2.根据权利要求1所述的深海宏生物保真转移系统，其特征在于：所述宏生物采样模块包括保压筒Ⅰ、压力补偿器、翻板密封阀机构Ⅰ，保压筒Ⅰ外壁上设有压力补偿器，保压筒Ⅰ内腔中设有用于将海底生物从保压筒Ⅰ入口赶至保压筒Ⅰ出口的倒须口机构，保压筒Ⅰ出口处设有翻板密封阀机构Ⅰ。

3.根据权利要求2所述的深海宏生物保真转移系统，其特征在于：所述宏生物培养模块包括保压筒Ⅱ、端盖、翻板密封阀机构Ⅱ；所述保压筒Ⅱ为一端开口的半封闭筒体，保压筒Ⅱ开口端通过螺栓与保压筒Ⅱ端盖连接，所述端盖中心处设有用于供宏生物通过的通孔，端盖内端面中心处设有用于封闭或打开通孔的翻板密封阀机构Ⅱ，端盖内端面设有高压相机、高压灯、压力传感器、温度传感器，高压相机、高压灯、压力传感器、温度传感器通过端盖上的水密接头与监控模块相连，所述端盖侧面设有高压管连接孔，高压管连接孔一端与通孔连通，高压管连接孔另一端与设置在端盖侧面的压力表、溢流阀连接，端盖外端面设有高压阀，加压泵通过高压阀与保压筒Ⅱ内腔连通。

4.根据权利要求3所述的深海宏生物保真转移系统，其特征在于：所述采样器对接模块包括支撑杆、支撑托架、支撑座；所述支撑托架一端与支撑杆顶部固定连接，支撑杆底部放置在集装箱上，支撑托架另一端上部和下部对称设置两个支撑座，支撑托架通过支撑座安装在保压筒Ⅱ的端盖上。

5.根据权利要求3所述的深海宏生物保真转移系统，其特征在于：所述支撑调节模块包括底座、支撑架、电机、从动齿轮，所述底座安装在集装箱上，底座上两侧对称设置两个支撑架，所述保压筒Ⅱ侧面对称设有两个轴肩，每个轴肩上均安装有转动轴，转动轴一端安装在对应侧的轴肩上，转动轴另一端通过轴承安装在位于对应侧的支撑架顶部的轴承座内，其中一个转动轴上固定设有主动齿轮，主动齿轮与位于其下方的从动齿轮啮合，从动齿轮通过传动轴与固定安装在支撑架上的电机相连，电机与监控模块相连。

6.根据权利要求3所述的深海宏生物保真转移系统，其特征在于：所述监控模块包括电脑、控制器、电缆；所述电脑与控制器连接，控制器通过电缆与水密接头连接；所述电脑的显示器包括温度曲线、压力曲线、实时温度和压强数据显示窗口；电脑的控制按钮包括温度阈值设置按钮、压力阈值设置按钮、数据实时保存按钮。

7.根据权利要求6所述的深海宏生物保真转移系统，其特征在于：所述制冷模块包括冷凝管、制冷机，所述保压筒Ⅱ内腔中设有冷凝管，制冷机一端与冷凝管入口连接，另一端与冷凝管出口连接，制冷机与控制器连接。

8.根据权利要求3所述的深海宏生物保真转移系统，其特征在于：所述宏生物采样模块使用的材料为TC4钛合金，所述宏生物培养模块使用的材料为316不锈钢，保压筒Ⅰ和保压筒Ⅱ承受的压力上限大于110MPa。

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