一種利用海底壓差的海水采集器的制造方法
【專利摘要】一種利用海底壓差的深海海水采集器，屬于深海海水采集裝置。通過動力裝置控制采集瓶和平衡瓶的高度差，利用海水壓力差來控制采集瓶下端單向閥的開啟和關閉，進而控制海水水樣的保壓、采集及降壓。當采集瓶位于平衡瓶的上部時，在壓力差的作用下，平衡瓶對采集瓶的采集腔進行保壓，此時單向閥關閉；當采集瓶位于平衡瓶下部時，在壓力差的作用下，單向閥打開，外界海水進入采集腔，完成海水采集工作。本發(fā)明的采集器操作簡單、工作可靠，適用于不同水深環(huán)境下的海水采集。
【專利說明】一種利用海底壓差的海水采集器
【技術領域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種利用海底壓差的深海海水采集器，主要適用于海水，同時也適用于淡水、高水基等為工作介質(zhì)的中高壓水深度采集裝置，用于深海海水采集過程中對海水水樣的保壓、采集以及降壓。
【背景技術】:
[0002]隨著古海洋學、海洋生態(tài)學、海洋地質(zhì)學等學科的迅速發(fā)展，進行深海海水樣品采集工作越來越重要，同時對于采集海水樣品也提出了越來越多的要求。深海海水采集主要用于采集海洋柱面上不同深度的海水樣品，然后在實驗室對其進行研究分析，為海洋探索和開發(fā)奠定基礎。以往的深海海水采集裝置是機械觸發(fā)式的，采樣時需要其他裝置進行觸發(fā)，有時會出現(xiàn)位置對不上的情況，導致采樣失敗，而采用閥控采樣器進行深海海水采集由于深海高壓環(huán)境和海水腐蝕等問題，傳統(tǒng)的電磁換向閥在深海工作時往往難以克服這些問題，因此，設計一種新的深海海水采集裝置很有必要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明提供一種利用海底壓差的海水采集器，用于深海海水采集工作。
[0004]本發(fā)明采用如下技術方案:
[0005]一種利用海底壓差的海水采集器，包括減速器(I)、架子(2)、導軌(3)、采集瓶(4)、連接管(6)、帶輪(7)、傳輸帶(9)、動力裝置(10)、平衡瓶(11)、采樣腔活塞(14)、單向閥(15)、緩沖腔活塞(16)，其特征在于:導軌(3)安裝在架子(2)的左右兩側(cè)，采集瓶(4)和平衡瓶(11)分別置于兩側(cè)導軌上，連接管(6)連接采集瓶(4)和平衡瓶(11)的上端接口，動力裝置(10)固定在架子(2)的底部，動力裝置(10)依次驅(qū)動減速器(I)、傳送帶(9)、帶輪(7)以及連接管(6)使采集瓶(4)和平衡瓶(11)沿導軌做反向移動；采樣腔活塞(14)置于采集瓶(4)內(nèi)部，將采集瓶(4)分為上下腔，下腔通過進水單向閥(15)與外界海水相通，用于采集海水；緩沖腔活塞(16)置于平衡瓶(11)內(nèi)部，將平衡瓶(11)分為上下腔，下腔與外界海水相通，用于平衡海水壓力；
[0006]采集瓶(4)和平衡瓶(11)通過導軌座(5)置于導軌上，導軌座(5)使采集瓶(4)和平衡瓶(11)在移動時不脫離導軌，導輪(8)固定于架子(2)兩端，連接管(6)接駁在導輪(8 )和帶輪(7 )上，實現(xiàn)傳動。
[0007]當未到達采樣深度時，采集瓶(4)位置高于平衡瓶(11)，單向閥(15)關閉，平衡瓶
(11)實現(xiàn)對采集瓶(4 )保壓；當?shù)竭_采樣深度時，采集瓶(4 )位置低于平衡瓶(11)，單向閥
(15)打開，采集瓶(4)采集海水；當采集完成時，采集瓶(4)位置高于平衡瓶(11)，單向閥(15 )關閉，平衡瓶(11)實現(xiàn)對采集瓶(4 )保壓。
[0008]有益效果
[0009]本發(fā)明滿足了深海情況下，對海水水樣的保壓、采集以及降壓，通過控制動力裝置的正反轉(zhuǎn)來控制采集瓶和平衡瓶的高度差，利用壓力差來控制采集瓶下端單向閥的開啟和關閉，進而控制海水水樣的保壓、采集及降壓。當采集瓶位于平衡瓶的上部時，在壓力差的作用下，平衡瓶對采集瓶的采集腔進行保壓，此時單向閥關閉；當采集瓶位于平衡瓶下部時，在壓力差的作用下，單向閥打開，外界海水進入采集腔，完成海水采集工作。本采集器操作簡單、工作可靠，適用于不同水深環(huán)境下的海水采集。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1a-C本發(fā)明工作原理圖，其中I (a)是海水采集器下降過程原理圖，I (b)是海水采集器采集原理圖，I (C)是海水采集器上升過程原理圖；
[0011]圖2本發(fā)明結(jié)構示意圖；
[0012]圖3采集瓶的結(jié)構示意圖。
[0013]圖4平衡瓶的結(jié)構示意圖。
[0014]圖中:1、減速器，2、架子，3、導軌，4、采集瓶，5、導軌座，6、連接管，7、帶輪，8、導輪，
9、傳輸帶，10、動力裝置，11、平衡瓶，12、采集的水樣，13、工作液體，14、采樣腔活塞，15、單向閥，16、緩沖腔活塞。
【具體實施方式】
[0015]如圖1至圖4所示，本發(fā)明一種實施例包括:減速器1、架子2、導軌3、采集瓶4、導軌座5、連接管6、帶輪7、導輪8、傳輸帶9、動力裝置10、平衡瓶11、采集的水樣12、工作液體13、采樣腔活塞14、單向閥15、緩沖腔活塞16等。
[0016]圖1是本發(fā)明的工作原理圖，圖2是本發(fā)明的結(jié)構示意圖。其中，圖1 (a)是海水采集器在入海時，動力裝置10正轉(zhuǎn)，驅(qū)動減速器1，減速器I帶動傳輸帶9，傳輸帶9驅(qū)動帶輪7正轉(zhuǎn)，進而帶動連接管6向右移動，使采集瓶4上升，平衡瓶11下降，使采集瓶4和平衡瓶11之間存在一個高度差，此時平衡瓶11下端海水壓力通過緩沖腔活塞16、平衡瓶11上腔內(nèi)的工作液體13、連接管6、采集瓶4上腔內(nèi)的工作液體13、采集腔活塞14傳遞到采集瓶4的下腔，與采集瓶4下端所接單向閥15的下部構成壓力差，在海水壓差作用下，單向閥15關閉，平衡瓶11對采集瓶4的采集腔進行保壓；圖1 (b)是海水采集器下降到目標水深時，動力裝置10反轉(zhuǎn)，驅(qū)動減速器1，減速器I帶動傳輸帶9,傳輸帶9驅(qū)動帶輪7反轉(zhuǎn),進而帶動連接管6向左移動，使采集瓶4下降，平衡瓶11上升，使采集瓶4和平衡瓶11之間存在一個高度差，此時平衡瓶11下端海水壓力通過緩沖腔活塞16、平衡瓶11上腔內(nèi)的工作液體13、連接管6、采集瓶4上腔內(nèi)的工作液體13、采集腔活塞14傳遞到采集瓶4的下腔，與采集瓶4下端所接單向閥15的下部構成壓力差，在海水壓差作用下，單向閥15打開，夕卜界海水進入采集腔，采集腔活塞14向上運動，壓力經(jīng)采集瓶4上腔內(nèi)的工作液體13、連接管
6、平衡瓶11上腔內(nèi)的工作液體13傳遞到緩沖腔活塞16的上部，在壓力差的作用下，緩沖腔活塞16向下運動，完成海水采集工作；圖1 (c)是完成海水采集后，在上升時，動力裝置10正轉(zhuǎn)，驅(qū)動減速器1，減速器I帶動傳輸帶9,傳輸帶9驅(qū)動帶輪7正轉(zhuǎn),進而帶動連接管6向右移動，使采集瓶4上升，平衡瓶11下降，使采集瓶4和平衡瓶11之間存在一個高度差，此時平衡瓶11下端海水壓力通過緩沖腔活塞16、平衡瓶11上腔內(nèi)的工作液體13、連接管
6、采集瓶4上腔內(nèi)的工作液體13、采集腔活塞14傳遞到采集瓶4的下端，與采集瓶4下端所接單向閥15的下部構成壓力差，在海水壓差作用下，單向閥15關閉，平衡瓶11對采集瓶4的采集腔進行保壓，使采集腔中的壓力始終與外界環(huán)境壓力相等，對采集腔起到降壓的作用，在此過程中，與采集瓶4下端的單向閥15始終關閉。
[0017]圖3是采集瓶的結(jié)構示意圖，采集瓶的上端充滿工作液體，下端接單向閥，單向閥與外界海水相通，當工作液體壓力大于外界海水壓力時，單向閥關閉，外界海水不能進入采集腔，當工作壓力小于外界海水壓力時，單向閥打開，外界海水進入采集腔，同時采集腔活塞向上運動。
[0018]圖4是平衡瓶的結(jié)構示意圖，平衡瓶的上端充滿工作液體，下端與外界海水相通，外界海水壓力推動緩沖腔活塞運動，進而把壓力傳遞給上端工作液體。當工作液體壓力大于海水壓力時，緩沖腔活塞向下運動；當工作液體壓力小于海水壓力時，緩沖腔活塞向上運動。
【權利要求】
1.一種利用海底壓差的海水采集器，包括減速器(I)、架子(2)、導軌(3)、采集瓶(4)、連接管(6)、帶輪(7)、傳輸帶(9)、動力裝置(10)、平衡瓶(11)、采樣腔活塞(14)、單向閥(15)、緩沖腔活塞(16 )，其特征在于:導軌(3 )安裝在架子(2 )的左右兩側(cè)，采集瓶(4)和平衡瓶(11)分別置于兩側(cè)導軌上，連接管(6)連接采集瓶(4)和平衡瓶(11)的上端接口，動力裝置(10)固定在架子(2)的底部，動力裝置(10)依次驅(qū)動減速器(I)、傳送帶(9)、帶輪(7)以及連接管(6)使采集瓶(4)和平衡瓶(11)沿導軌做反向移動；采樣腔活塞(14)置于采集瓶(4)內(nèi)部，將采集瓶(4)分為上下腔，下腔通過進水單向閥(15)與外界海水相通，用于采集海水；緩沖腔活塞(16)置于平衡瓶(11)內(nèi)部，將平衡瓶(11)分為上下腔，下腔與外界海水相通，用于平衡海水壓力； 當未到達采樣深度時，采集瓶(4)位置高于平衡瓶(11)，單向閥(15)關閉，平衡瓶(11)實現(xiàn)對采集瓶(4 )保壓；當?shù)竭_采樣深度時，采集瓶(4 )位置低于平衡瓶(11)，單向閥(15 )打開，采集瓶(4)采集海水；當采集完成時，采集瓶(4)位置高于平衡瓶(11)，單向閥(15)關閉，平衡瓶(11)實現(xiàn)對采集瓶(4 )保壓。
【文檔編號】G01N1/14GK103728156SQ201310656451
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】聶松林, 劉向陽, 尹帥, 陳明輝, 張小軍 申請人:北京工業(yè)大學