专利名称：深海采样器的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋调查中，水样采集技术的改进，具体讲是一种在高压环境下动态的深海采样器，该器能够在高压环境下随着压力的变化，提供能够自动采集一定深度范围水的装置，其属于深海资源探测项目的海洋仪器检测技术领域。
背景技术：
在海洋调查中，经常要采集一定深度的水样，目前的采水器有两种1)自动控制采水器，例如CTD采水器。这种采水器需要甲板控制系统，信号传输电缆以及水下控制系统合，三者配合才能正常工作，价格昂贵，体积较大，操作不方便，而且容易出机电故障等；2)人工采水器，这种采水器放入海中后，通过看缆绳释放的长度，当达到指定缆绳的长度后，在甲板上在缆绳上套一个重锤，扔入海中，触发采水器的关闭装置，这种方法不易控制采水深度，因为缆绳长度受水流的影响，并不能很好的与水深相一致，重锤的使用也不方便，需要在甲板上人工操作。另外有一点就是上述两种采水器都只能采集某一水深的水，而不能连续的采集某一深度范围的水，这就大大限制了科学研究，例如要测量某一深度范围的悬浮体的总量，就需要在此深度范围中设置多个层位，每个层位都要采集一次，而且采集的水都要分析一次，增加了劳动强度，更重要的是增加了采集时间，也就增加了成本。
(三)技术内容本发明的目的是要适应深海高压环境下，提供一种能够自动采集一定深度范围的水的装置——深海采样器。该装置能够定量、稳定、可靠地提供动态的深海采样器。
本发明的任务是由以下技术方案完成的研制一种深海采样器，其包括，采样缸瓶。在活塞式采样缸瓶的敞口活塞杆端固定有柔性连接索线，该索线的另一端固定在驱动气缸的活塞杆尾端，在驱动气缸的缸体空腔中封闭有与外界压力平衡的定量空气；该备压气缸的活塞也在其气缸的空腔中，封堵有与外界压力平衡的定量空气；该驱动气缸通过导管连通于备压气缸并与其共同构成驱动连通器。
所述的活塞式采样缸瓶，其除了敞口端的活塞杆固定有柔性连接索线外，其活塞另一端靠近该缸瓶的采样进口端，该进口端或处在该缸瓶的柱体底板上，或处在该缸瓶的柱体柱面上，该进口端上设有止回阀。
所述深海采样器的备压气缸与驱动气缸，二者的气缸体积比V备/V驱＝1.01-10000，即驱动气缸的体积至少要小于备压气缸的体积。
所述深海采样器的柔性连接索线，其长度视采样海水深度而定，一般该连接索线在10——104mm。
本发明的优点在于本深海采样器由于在活塞式采样缸瓶的敞口活塞杆端固定有柔性连接索线，该索线的另一端固定在驱动气缸的活塞杆尾端，在驱动气缸的缸体空腔中封闭有与外界压力平衡的定量空气；该备压气缸的活塞也在其气缸的空腔中，封堵有与外界压力平衡的定量空气。；该驱动气缸通过导管连通于备压气缸并与其共同构成驱动连通器。设驱动气缸与备压气缸的体积分别为10ml，1000ml。当该采样器所处的海水深度逐渐增加时，即该采样器所处的外界压强增加时，如果备压气缸的活塞和驱动气缸的活塞与气缸的摩擦力以及负载大于外界压力时，则两该活塞是不移动的。当外界的压强继续增大，实验证实在两该活塞的摩擦系数和摩擦力相同时，备压气缸活塞上产生的压力就大，由于摩擦力以及负载要小于该压力，此时则备压气缸活塞会首先向自己的气缸内腔移动，将缸内的空气压入驱动气缸内，直到两气缸达到压力平衡。实验证实这时由于备压气缸活塞受到自己的气缸的限制，不能运动，驱动气缸活塞这时在高压环境的作用下才开始运动。当备压气缸活塞把其气缸腔体中的全部气体压入驱动气缸中时，由理想气体状态方程PV/T＝C可知此时驱动气缸的压强为(1000+10)/10＝101(巴)，即10.1MPa。设驱动活塞气缸腔体的长度为L，即初始状态。当压力升高一倍为20MPa时(相当于2000米水深处的压强)，此时驱动气缸腔体的长度为L/2，即驱动活塞的位移为L-L/2＝L/2。驱动活塞的位移必然带动柔性连接索线从而带动采样缸瓶的敞口活塞向敞口端移动，此时处在该深度的海水既可从采样缸瓶的采样进口端进入采样缸瓶中；由于该进口端上设有止回阀，所采集的该深度的海水不会逃逸出该采样缸瓶；此时采样即可完成。
(四)附图及其实施例本发明的实施例结合


如下图1为深海采样器的工作原理图。
参见图1制成的一种深海采样器，其包括，采样缸瓶5。在活塞式采样缸瓶5的敞口活塞6杆端固定有柔性连接索线4，该索线4的另一端固定在驱动气缸1的活塞3杆尾端，在驱动气缸1的缸体空腔2中封闭有与外界压力P2平衡的定量空气；备压气缸9的活塞11也在其气缸9的空腔10中，封堵有与外界压力平衡的定量空气；该驱动气缸1通过导管8连通于备压气缸9并与其共同构成驱动连通器1-8-9。
所述的活塞式采样缸瓶5，其除了敞口端的活塞6杆固定有柔性连接索线4外，其活塞6另一端靠近该缸瓶5的采样进口端7，该进口端7或处在该缸瓶5的柱体底板12上，或处在该缸瓶5的柱体柱面(图中未画出)上，该进口端7上设有止回阀13。
所述深海采样器的驱动气缸1的体积至少要小于备压气缸9的体积。如驱动气缸1与备压气缸9的体积分别为10ml，1000ml。
所述深海采样器的柔性连接索线4，其长度视采样海水深度而定，一般该连接索线在100——1500mm。
当外界压强P2增加时，如果活塞11，3与气缸1，9的摩擦力以及负载大于压力时，则两活塞1，9是不移动的；当外界的压强P2继续增大，实验证实在两活塞11，3的摩擦系数和摩擦力相同时，备压气缸9的活塞11上产生的压力就大，由于摩擦力以及负载要小于该压力，此时则备压气缸9的活塞11会首先向备压气缸9内腔体12移动，直到达到压力平衡。实验证实这时由于备压气缸9的活塞11受到备压气缸9的限制，不能运动，驱动气缸1的活塞3这时在高压环境的作用下才开始运动。当备压气缸9的活塞11把其气缸9腔体10中的全部气体压入驱动气缸1的腔体2中时，由理想气体状态方程PV/T＝C可知此时细活塞气缸1的腔体2中压强P1为(1000+10)/10＝101(巴)，即10.1MPa。当驱动气缸1腔体2的压强P1为20.1MPa时，驱动气缸1的腔体2的长度为L，即初始状态。当外界的压强P2升高一倍为40.2MPa时(相当于4000米水深处的压强)，此时驱动气缸1的腔体2的长度为L/2，即驱动气缸1的活塞3位移为L-L/2＝L/2。此时驱动气缸1的活塞3位移量较大，能够拉动并拉直柔性连接索线4，使活塞式采样缸瓶5的敞口端的活塞6被拉动，海水即可从处在该缸瓶5的柱体底板12上的采样进口端7，进入该缸瓶5中。由于该进口端7上设有止回阀13，所采集的该深度的海水不会逃逸出该采样缸瓶5，此时采样即可完成。
本领域的普通技术人员都会理解，在本发明的保护范围内，对于上述实施例进行修改，添加和替换都是可能的，其都没有超出本发明的保护范围。
权利要求
1.一种深海采样器，其包括，采样缸瓶，其特征在于在活塞式采样缸瓶的敞口活塞杆端固定有柔性连接索线，该索线的另一端固定在驱动气缸的活塞杆尾端，在驱动气缸的缸体空腔中封闭有与外界压力平衡的定量空气；该备压气缸的活塞也在其气缸的空腔中，封堵有与外界压力平衡的定量空气；该驱动气缸通过导管连通于备压气缸并与其共同构成驱动连通器。
2.根据权利要求1所述深海采样器，其特征在于所述的活塞式采样缸瓶，其除了敞口端的活塞杆固定有柔性连接索线外，其活塞另一端靠近该缸瓶的采样进口端，该进口端或处在该缸瓶的柱体底板上，或处在该缸瓶的柱体柱面上，该进口端上设有止回阀。
3.根据权利要求1所述深海采样器，其特征在于所述的备压气缸与驱动气缸，二者的气缸体积比V备/V驱＝1.01-10000。
4.根据权利要求1所述深海采样器，其特征在于所述的柔性连接索线，其长度视采样海水深度而定，一般该连接索线在10--104mm。
全文摘要
本发明是一种深海采样器，其包括，采样缸瓶。在活塞式采样缸瓶的敞口活塞杆端固定有柔性连接索线，该索线的另一端固定在驱动气缸的活塞杆尾端，在驱动气缸的缸体空腔中封闭有与外界压力平衡的定量空气；该备压气缸的活塞也在其气缸的空腔中，封堵有与外界压力平衡的定量空气；该驱动气缸通过导管连通于备压气缸并与其共同构成驱动连通器。该器能够在高压环境下随着压力的变化，提供能够自动采集一定深度范围水，还能够在深度范围中设置多个层位，每个层位都可采集一次，而且采集的水可以直接分析，减轻了劳动强度，更重要的是减少了采集时间，也就降低了科研成本。
文档编号G01N1/16GK1563931SQ200410008968
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月22日 优先权日2004年3月22日
发明者张晓东, 许淑梅, 曹志敏, 于新生 申请人:中国海洋大学