CN217515355U - 用于深海libs检测领域的充放气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光谱分析技术领域，特别涉及一种用于深海LIBS检测领域的充放气装置。该装置包括耐压舱、气囊、活塞及排气机构，其中气囊设置于耐压舱内，排气机构设置于耐压舱的一端，且与气囊连接；活塞设置于耐压舱的另一端且与耐压舱的内壁滑动连接；耐压舱的另一端设有进水口，使海水通过活塞给予气囊当前工作深度的水体压力。本实用新型在深海高压环境下工作时，气囊中仅需充入较低压力气体，利用进水口进入的高压海水推挤活塞，使气囊中气体达到极高压力水平，利用排气机构将高压气体从排气口排出，无需预先在装置中充入超高压气体，极大程度提高了排气系统的易用性，安全性和寿命。

Description

用于深海LIBS检测领域的充放气装置

技术领域

本实用新型涉及光谱分析技术领域，特别涉及一种用于深海LIBS检测领域的充放气装置。

背景技术

在深海环境下进行激光诱导击穿光谱(LIBS)分析时，在分析光路上产生稳定的气流可以极大的增强分析的效率和结果的准确性。但是，在深海高压环境下，产生稳定的气体环境是非常困难的。在陆地上充气的气瓶压力难以超过在深海工作时的深海水压，导致气体无法排出甚至发生海水倒灌。即便采用高压气瓶进行充气，在高压的深海环境下，高压气瓶内部的气体也仅能排出极小部分，气体利用率极低，不能满足深海高压环境下LIBS分析的时长期，安全，稳定的气流需求。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于深海LIBS检测领域的充放气装置，能够在深海高压水体环境中持续稳定释放气体，可用于深海LIBS在线检测。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种用于深海LIBS检测领域的充放气装置，包括耐压舱、气囊、活塞及排气机构，其中气囊设置于耐压舱内，排气机构设置于耐压舱的一端，且与气囊连接；活塞设置于耐压舱的另一端且与耐压舱的内壁滑动连接；耐压舱的另一端设有进水口，使海水通过活塞给予气囊当前工作深度的水体压力。

所述耐压舱的一端设有与气囊连通的通气管路，通气管路上设有充气阀门；所述排气机构与通气管路连通。

所述排气机构包括气泵和排气管，其中气泵的进气口与所述通气管路连接，气泵的排气口与排气管连接。

所述耐压舱的另一端设有活塞限位机构。

所述活塞限位机构包括卡键，卡键嵌设于所述耐压舱的内壁上，用于对所述活塞进行轴向限位。

所述活塞的外圆周上设有导向环，导向环与所述耐压舱的内壁滑动连接。

所述耐压舱的材质为钛合金，所述耐压舱的外形为圆柱体结构。

本实用新型具有以下有益效果及优点：本实用新型提供的一种用于深海LIBS检测领域的充放气装置，在深海高压环境下工作时，气囊中仅需充入较低压力气体，利用进水口进入的高压海水推挤活塞，使气囊中气体达到极高压力水平，利用气泵将高压气体从排气口排出，无需预先在装置中充入超高压气体，极大程度提高了排气系统的易用性，安全性和寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种用于深海LIBS检测领域的充放气装置的结构示意图；

图中：1为耐压舱，2为气囊，3为活塞，4为导向环，5为卡键，6为气泵，7为充气阀门，8为进水口，9为排气管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、即使方案以及有益效果更加清楚明白，以下结合实例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合附图对本实用新型作详细的描述。

如图1所示，本实用新型提供一种用于深海LIBS检测领域的充放气装置，包括耐压舱1、气囊2、活塞3及排气机构，其中气囊2设置于耐压舱1内，气囊2用于储存一定量的工作气体；排气机构设置于耐压舱1的一端外侧，且与气囊2连接，排气机构用于稳定释放气体；活塞3设置于耐压舱1的另一端且与耐压舱1的内壁滑动连接；耐压舱1的另一端设有进水口8，进水口8用于平衡海水压力，使海水通过活塞3给予气囊2当前工作深度的水体压力。

本实用新型的实施例中，耐压舱1的一端设有与气囊2连通的通气管路，通气管路上设有充气阀门7；可在陆地上常压环境下，通过充气阀门7向气囊2内充入较低压力的工作气体。

具体地，排气机构与通气管路连通。排气机构包括气泵6和排气管9，其中气泵6的进气口与通气管路连接，气泵6的排气口与排气管9连接。在深海高压环境中，通过海水、活塞3的推动和气泵6的控制可在耐压舱1内自由伸缩并放出工作气体。

气泵6在工作时，给予气囊2中气体动力以排出到水中。同时气泵6可以稳定控制气体在水中的排量。气泵6可被任意有驱动与控制气体功能的组件代替，如控制气阀、推动活塞的驱动电机、弹簧等。

进一步地，耐压舱1的另一端设有活塞限位机构。活塞限位机构包括卡键5，卡键5嵌设于耐压舱1的内壁上，用于对活塞3进行轴向限位，防止活塞3由耐压舱1内弹出。

本实用新型的实施例中，活塞3的外圆周上设有导向环4，导向环4与耐压舱1的内壁滑动连接，可在耐压舱1内部自由移动。

本实用新型的实施例中，耐压舱1的外形为圆柱体结构。耐压舱1的材质为钛合金，以防止水体的腐蚀并耐高压。耐压舱1内部含有气囊2，以气囊2容积6.3L为例，耐压舱长度约为700mm，横截面直径约为200mm。若工作深度为6000m，工作水压约为60Mpa，气囊2的耐压值应高于工作水压。

工作前，在陆地上一个标准大气压，室温30摄氏度的情况下，通过充气阀门7充入40Mpa气体至气囊2内部。耐压舱1内部设有活塞3，活塞3用于支撑气囊2，防止在陆地上充气时气囊2从进水口8膨出而导致气囊损坏。活塞3由导向环4支撑，可在耐压舱1内部自由移动，耐压舱1末端设有卡键5，防止活塞3弹出。

工作时，整体系统随检测装置一同沉入水中。耐压舱1上的进水口8可以使外界海水进入舱体内部，活塞3与耐压舱1可以不密闭，海水可同时给予气囊2和活塞3当前工作深度的水体压力。

具体地，以气囊2内部气体压力为40Mpa为例，在下潜深度4000米以内，气囊2中内部气压高于出气口环境水压，此时工作气流可主动溢出，可以通过气泵6上的节流阀来控制出气的流量。

当下潜深度超过4000米时，环境水压高于40Mpa，气囊2受到海水的压力形变加大，其内部压强与当前深度海水压强相等，工作气流不能主动溢出，需要由气泵6给予一定动力。

在深海高压环境下，以工作深度6000米为例，环境水压为60Mpa，温度约为4摄氏度。由于进水口8的存在，气囊2在海水中处于平衡状态，所以仅需极小的动力即可将气体排出。本实施例中，气泵6可以为隔膜泵，其工作电压为24V，功耗不高于30瓦，可提供不低于0.2Mpa的压力，足以在6000米深度将大部分气体排出至海水中，此时可通过控制气泵6的功率和节流阀稳定控制气体在水中的排量。

本实用新型提供的一种用于深海LIBS检测领域的充放气装置，能够在深海高压水体环境中持续稳定释放气体，可用于深海LIBS在线检测，LIBS系统用于激光诱导击穿光谱信号的激发与收集，充放气装置用于生成水下气态检测光路。在深海高压环境下工作时，气囊中仅需充入较低压力气体，利用进水口进入的高压海水推挤活塞，使气囊中气体达到极高压力水平，利用气泵将高压气体从排气口排出，无需预先在装置中充入超高压气体，极大程度提高了排气系统的易用性，安全性和寿命。本实用新型所涉及的装置，可广泛用于海洋矿产勘探，海洋环境监测等领域。

以上仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于深海LIBS检测领域的充放气装置，其特征在于，包括耐压舱(1)、气囊(2)、活塞(3)及排气机构，其中气囊(2)设置于耐压舱(1)内，排气机构设置于耐压舱(1)的一端，且与气囊(2)连接；活塞(3)设置于耐压舱(1)的另一端且与耐压舱(1)的内壁滑动连接；耐压舱(1)的另一端设有进水口(8)，使海水通过活塞(3)给予气囊(2)当前工作深度的水体压力。

2.根据权利要求1所述的用于深海LIBS检测领域的充放气装置，其特征在于，所述耐压舱(1)的一端设有与气囊(2)连通的通气管路，通气管路上设有充气阀门(7)；所述排气机构与通气管路连通。

3.根据权利要求2所述的用于深海LIBS检测领域的充放气装置，其特征在于，所述排气机构包括气泵(6)和排气管(9)，其中气泵(6)的进气口与所述通气管路连接，气泵(6)的排气口与排气管(9)连接。

4.根据权利要求1所述的用于深海LIBS检测领域的充放气装置，其特征在于，所述耐压舱(1)的另一端设有活塞限位机构。

5.根据权利要求4所述的用于深海LIBS检测领域的充放气装置，其特征在于，所述活塞限位机构包括卡键(5)，卡键(5)嵌设于所述耐压舱(1)的内壁上，用于对所述活塞(3)进行轴向限位。

6.根据权利要求1所述的用于深海LIBS检测领域的充放气装置，其特征在于，所述活塞(3)的外圆周上设有导向环(4)，导向环(4)与所述耐压舱(1)的内壁滑动连接。

7.根据权利要求1所述的用于深海LIBS检测领域的充放气装置，其特征在于，所述耐压舱(1)的材质为钛合金，所述耐压舱(1)的外形为圆柱体结构。

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