专利名称：深海悬浮颗粒物和浮游生物浓缩保真取样器的制作方法
技术领域：
本发明属于海洋机电工程领域。特别涉及一种适用于深海指定水深处无污染、无压力突变地采集和浓缩海水中悬浮颗粒物和浮游生物的取样器。
背景技术：
在海洋中，大量采集不同深度海水中保压和保温的悬浮颗粒物和浮游生物，对于地球科学、环境科学、海洋生物学和海洋资源的研究具有重要意义。传统的海洋悬浮颗粒物和浮游生物取样方法是把贯通性柱状容器吊放到指定水深，然后封闭两端开口，再把容器吊取上船，从而获取水样。这种方法的缺点是取样效率低，由于深层海水中悬浮颗粒物和浮游生物群落及微生物的含量低，并且取样瓶容积的有限，难以获得足够数量的样品和完整的生物群落组合来满足分析研究的需求；样品难以准确反映海水的原始成份与状态，由于传统取样器一般不对样品进行保压，采集到的悬浮颗粒物和海水由于压力等条件的变化，造成气相溶解组份散失，变价离子氧化态改变以及有机组份分解，部分生物死亡；采集的样本受污染，取样容器被投放到指定水深前，容器内已充满空气，在容器打开瞬间会使采集的样品产生很大的压力突变，同样会造成气相溶解组份的散失，变价离子氧化态改变以及有机组份分解，并且，取样容器在下放过程中将会带上其他水深处的悬浮颗粒物和浮游生物。此外，在样品过滤的过程中，增加了水样被污染的机率，从而影响了悬浮颗粒物和微生物样本的真实性。

发明内容
为了解决深海浮游生物和微生物取样器的易污染、无保压、无保温、无过滤浓缩的取样问题，保证所采样样本的保真性和样本存活率，提高取样效率，本发明提供一种可以在深海指定水深处无污染、无压力突变地采集和浓缩海水中悬浮颗粒物和浮游生物的取样器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是取样器包括高压取样筒，驱动海水对高压取样筒进行过流取样的液压装置，高压取样筒内安装有滤膜用来过滤浓缩悬浮颗粒物和浮游生物，在高压取样筒两端分别设置单向阀和电磁控制阀用于封闭高压取样筒两端而形成样品的保压，在高压取样筒的一端有蓄能器，对高压取样筒进行压力补偿，蓄能器由截止阀控制，取样筒设置有由截止阀控制的与后续培养装置连接的转移接口。
液压装置由深水电机和水泵组成，深水电机装有保护单向阀。
在高压取样筒内设置有单向阀用于保护滤膜。
本发明高压取样器保温采用在取样筒内外部涂保温材料层和外部包裹保温材料。
所述高压取样筒可以采用一个或多个。
取样筒体的进口单向阀可以采用内置式单向阀，也可采用外置式单向阀或外置式电磁单向阀。
取样筒筒体上还可安装压力表或压力传感器，便于知道取样器内部压力。
本发明所述取样筒主要包括筒体，上盖组件，上压盖，在筒体上设置有进水口，出水口，在进水口的内端设置有单向阀，上压盖与上盖组件通过螺钉紧固方式与筒体连接，且中间压有支撑环，在上盖组件与筒体之间置有O型圈和挡圈，在上盖组件的下端设置的玻璃纤维滤膜和不锈钢丝网，玻璃纤维滤膜和不锈钢丝网通过固定环和螺钉固定在上盖组件上，在筒体上设置有进水口，出水口，在进水口的内端设置有单向阀。在筒体上还可设置压力补偿器接口和样品转移接口。
本发明的有益效果是，通过本浓缩保真取样器可获得深海指定深度的、无污染的、无压力突变的、大量的悬浮颗粒物和浮游生物保真样品，且取样筒可在较长时间内保持采集样本的原始压力和温度，可满足发展迅速的地球科学、环境科学、海洋生物学和海洋资源研究的样本需求，为海洋生物基因、海洋环境、海洋资源和基础地质研究提供了一种通用性较强的新型取样方法、技术与设备，有利于减轻有关部门对外来技术装备的依赖，形成自主知识产权及相关技术储备。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1取样器结构原理示意图；图2高压取样筒结构示意图；
具体实施例方式
如图1所示，取样器包括由深水电机20和水泵19和阀组的海水液压系统驱动海水分别流过两个并联的高压取样筒5、13，所述高压取样筒为两个，取样筒5、13内安装的滤膜35用来过滤浓缩悬浮颗粒物和浮游生物，单向阀2、10和电磁控制阀9、17用于封闭高压取样筒5、13两端而形成对样品的保压，蓄能器6、14为取样筒5、13的补压装置且由截止阀7、15控制，取样筒设置有后续培养装置连接的转移接口并由截止阀3、8、11、16控制，取样筒内的单向阀4、12用于保护滤膜35，深水电机20装有保护单向阀18，海水液压系统的入口处联接有用于对海水进行粗过滤的进口过滤器1。整过样品采样过程可配置自动驱动和控制系统。
本发明所述取样筒主要包括筒体26，上盖组件27，上压盖22，在筒体26上设置有进水口，并一端与进水管接头21连接，另一端与进口单向阀30连接，同时在筒体26上设置有出水口，并且与出水管接头31连接，上压盖22与上盖组件27通过螺钉紧固方式与筒体连接，且中间压有支撑环23，在上盖组件27与筒体26之间置有O型圈25和挡圈24，在上盖组件27的下端设置的玻璃纤维滤膜35和不锈钢丝网34一起通过固定环29和螺钉36固定在上盖组件27上，在筒体26上还设置有压力补偿器接口32和样品转移接口33。
本发明取样器保压和补压采用单向阀2、10和电磁控制阀9、17封闭高压取样筒5、13两端而形成样品的保压，皮囊蓄式或活塞式压力补偿器6或14来补偿压差和温差引起取样筒体积变化而产生的压降，取样筒5、13分别配有压力补偿器6、14，并通过针式截止阀7或15控制取样筒5或13与压力补偿器6或14连接。
本发明浓缩悬浮颗粒物和浮游生物样品采用海水液压系统对取样筒5或13泵送海水，形成大量海水通过滤膜35，从而使悬浮颗粒物和浮游生物过滤和吸附即浓缩在取样筒内的滤膜35上，采样滤膜35可以根据生物研究的不同要求而更换。
本发明无污染和无压力突变采样采用在取样器下海采样之前，在取样筒5、13内充满纯净水，在取样器达到深海指定水深时，第一个采样筒5采集样本，然后取样器转入另一指定水深，进行第二个采样筒13的采样工作。
本发明取样器样品转移接口装置采用在取样筒5、13上样品转移接口33处联接针式高压截止阀3、8、11和16，高压截止阀3和8、11和16用于接通和切断取样筒5、13与后续生物培养装置的联系。
本发明采用滤膜单向阀28来保护滤膜35，以防滤膜35被堵塞后，导致滤膜35两端压差太大而将滤膜35压破，且采用单向阀18保护电机20，以防水泵19被堵转后，导致电机损坏。
浓缩保真取样器海水液压系统技术参数工作深度6000m，输入电压为24V直流，泵输出流量5L/min，额定压力10bar，额定输入功率150W。
浓缩保真取样器工作过程如下1.清洗取样筒内部、阀组及管路，然后将采样器5或13注满纯净水；2.取样器随水下机器人ROV下潜或船用吊车下放至指定深度，控制器发出指令，首先开启电磁阀9，然后起动电机20，海水液压系统开始工作，单向阀2开启，大量的海水通过第一个取样筒5和滤膜35，当过流流量达到预定值后，先关闭电机20，然后关闭电磁阀9，海水液压系统停止工作，单向阀2关闭，第一个取样筒5的采样工作完成；3.然后取样器在水下机器人ROV或船用吊车的携带下至另一指定水深的地点，控制器发出指令，首先开启电磁阀17，然后起动电机20，海水液压系统重新开始工作，单向阀10开启，大量的海水通过第二取样筒13和滤膜35，当过流流量达到预定值后，先关闭电机20，然后关闭电磁阀17，海水液压系统停止工作，单向阀10关闭，第二个取样筒13的采样工作完成；4.至此，取样器的采样工作全部完成，然后，取样器由水下机器人ROV或船用吊车携带至水面船；5.将采样筒体外部包裹保温材料后，移至船用生物室验室，与后续生物培养装置联接。
此取样器的工作原理和过程完全保证取样器在深海指定水深处无污染、无压力突变地采集和浓缩海水中悬浮颗粒物和浮游生物，并且取样器可在较长时间内保持采集样本的原始压力。
权利要求
1.深海悬浮颗粒物和浮游生物浓缩保真取样器，其特征在于包括高压取样筒，驱动海水流过高压取样筒进行取样的液压装置，高压取样筒内安装有滤膜用来过滤浓缩悬浮颗粒物和浮游生物，在高压取样筒两端分别设置单向阀和电磁控制阀用于封闭高压取样筒两端而形成样品的保压，在高压取样筒的一端有蓄能器，对高压取样筒进行压力补偿，蓄能器由截止阀控制，取样筒设置有由截止阀控制的与后续培养装置连接的转移接口。
2.根据权利要求1所述的取样器，其特征在于所述高压取样筒主要包括筒体，上盖组件，上压盖，上压盖与上盖组件通过螺钉紧固方式与筒体连接，且中间压有支撑环，在上盖组件与筒体之间置有O型圈和挡圈，在上盖组件的下端设置的玻璃纤维滤膜和不锈钢丝网，玻璃纤维滤膜和不锈钢丝网通过固定环和螺钉固定在上盖组件上，在筒体上设置有进水口，出水口，在进水口的内端设置有单向阀。
3.根据权利要求1所述的取样器，其特征在于所述高压取样筒外部涂保温材料层和/或外部包裹保温材料。
4.根据权利要求1所述的取样器，其特征在于所述高压取样筒的进口单向阀采用内置式单向阀或外置式单向阀或外置式电磁单向阀。
5.根据权利要求1所述的取样器，其特征在于所述高压取样筒筒体上安装压力表或压力传感器。
全文摘要
深海悬浮颗粒物和浮游生物浓缩保真取样器。本发明包括由深水电机和水泵和阀组组成的海水液压系统驱动海水流过取样筒，取样筒内安装的滤膜用来过滤浓缩悬浮颗粒物和浮游生物，单向阀和电磁控制阀用于封闭高压取样筒两端而形成样品的保压，蓄能器为取样筒的补压装置且由截止阀控制，取样筒设置与后续培养装置连接的转移接口，取样筒内的单向阀用于保护滤膜。本发明的有益效果是，通过本发明可获得深海指定深度的、无污染的、无压力突变的、大量的悬浮颗粒物和浮游生物保真样品，且取样筒可在较长时间内保持采集样本的原始压力和温度。
文档编号G01N1/40GK1786680SQ20041004702
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月9日 优先权日2004年12月9日
发明者李力, 金波, 刘少军, 顾临怡, 黄中华, 谢英俊 申请人:中南大学, 浙江大学