專利名稱：深海懸浮顆粒物和浮游生物濃縮保真取樣器的制作方法
技術領域：
本發明屬于海洋機電工程領域。特別涉及一種適用于深海指定水深處無污染、無壓力突變地采集和濃縮海水中懸浮顆粒物和浮游生物的取樣器。
背景技術：
在海洋中，大量采集不同深度海水中保壓和保溫的懸浮顆粒物和浮游生物，對于地球科學、環境科學、海洋生物學和海洋資源的研究具有重要意義。傳統的海洋懸浮顆粒物和浮游生物取樣方法是把貫通性柱狀容器吊放到指定水深，然后封閉兩端開口，再把容器吊取上船，從而獲取水樣。這種方法的缺點是取樣效率低，由于深層海水中懸浮顆粒物和浮游生物群落及微生物的含量低，并且取樣瓶容積的有限，難以獲得足夠數量的樣品和完整的生物群落組合來滿足分析研究的需求；樣品難以準確反映海水的原始成份與狀態，由于傳統取樣器一般不對樣品進行保壓，采集到的懸浮顆粒物和海水由于壓力等條件的變化，造成氣相溶解組份散失，變價離子氧化態改變以及有機組份分解，部分生物死亡；采集的樣本受污染，取樣容器被投放到指定水深前，容器內已充滿空氣，在容器打開瞬間會使采集的樣品產生很大的壓力突變，同樣會造成氣相溶解組份的散失，變價離子氧化態改變以及有機組份分解，并且，取樣容器在下放過程中將會帶上其他水深處的懸浮顆粒物和浮游生物。此外，在樣品過濾的過程中，增加了水樣被污染的機率，從而影響了懸浮顆粒物和微生物樣本的真實性。

發明內容
為了解決深海浮游生物和微生物取樣器的易污染、無保壓、無保溫、無過濾濃縮的取樣問題，保證所采樣樣本的保真性和樣本存活率，提高取樣效率，本發明提供一種可以在深海指定水深處無污染、無壓力突變地采集和濃縮海水中懸浮顆粒物和浮游生物的取樣器。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是取樣器包括高壓取樣筒，驅動海水對高壓取樣筒進行過流取樣的液壓裝置，高壓取樣筒內安裝有濾膜用來過濾濃縮懸浮顆粒物和浮游生物，在高壓取樣筒兩端分別設置單向閥和電磁控制閥用于封閉高壓取樣筒兩端而形成樣品的保壓，在高壓取樣筒的一端有蓄能器，對高壓取樣筒進行壓力補償，蓄能器由截止閥控制，取樣筒設置有由截止閥控制的與后續培養裝置連接的轉移接口。
液壓裝置由深水電機和水泵組成，深水電機裝有保護單向閥。
在高壓取樣筒內設置有單向閥用于保護濾膜。
本發明高壓取樣器保溫采用在取樣筒內外部涂保溫材料層和外部包裹保溫材料。
所述高壓取樣筒可以采用一個或多個。
取樣筒體的進口單向閥可以采用內置式單向閥，也可采用外置式單向閥或外置式電磁單向閥。
取樣筒筒體上還可安裝壓力表或壓力傳感器，便于知道取樣器內部壓力。
本發明所述取樣筒主要包括筒體，上蓋組件，上壓蓋，在筒體上設置有進水口，出水口，在進水口的內端設置有單向閥，上壓蓋與上蓋組件通過螺釘緊固方式與筒體連接，且中間壓有支撐環，在上蓋組件與筒體之間置有O型圈和擋圈，在上蓋組件的下端設置的玻璃纖維濾膜和不銹鋼絲網，玻璃纖維濾膜和不銹鋼絲網通過固定環和螺釘固定在上蓋組件上，在筒體上設置有進水口，出水口，在進水口的內端設置有單向閥。在筒體上還可設置壓力補償器接口和樣品轉移接口。
本發明的有益效果是，通過本濃縮保真取樣器可獲得深海指定深度的、無污染的、無壓力突變的、大量的懸浮顆粒物和浮游生物保真樣品，且取樣筒可在較長時間內保持采集樣本的原始壓力和溫度，可滿足發展迅速的地球科學、環境科學、海洋生物學和海洋資源研究的樣本需求，為海洋生物基因、海洋環境、海洋資源和基礎地質研究提供了一種通用性較強的新型取樣方法、技術與設備，有利于減輕有關部門對外來技術裝備的依賴，形成自主知識產權及相關技術儲備。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1取樣器結構原理示意圖；圖2高壓取樣筒結構示意圖；
具體實施例方式
如圖1所示，取樣器包括由深水電機20和水泵19和閥組的海水液壓系統驅動海水分別流過兩個并聯的高壓取樣筒5、13，所述高壓取樣筒為兩個，取樣筒5、13內安裝的濾膜35用來過濾濃縮懸浮顆粒物和浮游生物，單向閥2、10和電磁控制閥9、17用于封閉高壓取樣筒5、13兩端而形成對樣品的保壓，蓄能器6、14為取樣筒5、13的補壓裝置且由截止閥7、15控制，取樣筒設置有后續培養裝置連接的轉移接口并由截止閥3、8、11、16控制，取樣筒內的單向閥4、12用于保護濾膜35，深水電機20裝有保護單向閥18，海水液壓系統的入口處聯接有用于對海水進行粗過濾的進口過濾器1。整過樣品采樣過程可配置自動驅動和控制系統。
本發明所述取樣筒主要包括筒體26，上蓋組件27，上壓蓋22，在筒體26上設置有進水口，并一端與進水管接頭21連接，另一端與進口單向閥30連接，同時在筒體26上設置有出水口，并且與出水管接頭31連接，上壓蓋22與上蓋組件27通過螺釘緊固方式與筒體連接，且中間壓有支撐環23，在上蓋組件27與筒體26之間置有O型圈25和擋圈24，在上蓋組件27的下端設置的玻璃纖維濾膜35和不銹鋼絲網34一起通過固定環29和螺釘36固定在上蓋組件27上，在筒體26上還設置有壓力補償器接口32和樣品轉移接口33。
本發明取樣器保壓和補壓采用單向閥2、10和電磁控制閥9、17封閉高壓取樣筒5、13兩端而形成樣品的保壓，皮囊蓄式或活塞式壓力補償器6或14來補償壓差和溫差引起取樣筒體積變化而產生的壓降，取樣筒5、13分別配有壓力補償器6、14，并通過針式截止閥7或15控制取樣筒5或13與壓力補償器6或14連接。
本發明濃縮懸浮顆粒物和浮游生物樣品采用海水液壓系統對取樣筒5或13泵送海水，形成大量海水通過濾膜35，從而使懸浮顆粒物和浮游生物過濾和吸附即濃縮在取樣筒內的濾膜35上，采樣濾膜35可以根據生物研究的不同要求而更換。
本發明無污染和無壓力突變采樣采用在取樣器下海采樣之前，在取樣筒5、13內充滿純凈水，在取樣器達到深海指定水深時，第一個采樣筒5采集樣本，然后取樣器轉入另一指定水深，進行第二個采樣筒13的采樣工作。
本發明取樣器樣品轉移接口裝置采用在取樣筒5、13上樣品轉移接口33處聯接針式高壓截止閥3、8、11和16，高壓截止閥3和8、11和16用于接通和切斷取樣筒5、13與后續生物培養裝置的聯系。
本發明采用濾膜單向閥28來保護濾膜35，以防濾膜35被堵塞后，導致濾膜35兩端壓差太大而將濾膜35壓破，且采用單向閥18保護電機20，以防水泵19被堵轉后，導致電機損壞。
濃縮保真取樣器海水液壓系統技術參數工作深度6000m，輸入電壓為24V直流，泵輸出流量5L/min，額定壓力10bar，額定輸入功率150W。
濃縮保真取樣器工作過程如下1.清洗取樣筒內部、閥組及管路，然后將采樣器5或13注滿純凈水；2.取樣器隨水下機器人ROV下潛或船用吊車下放至指定深度，控制器發出指令，首先開啟電磁閥9，然后起動電機20，海水液壓系統開始工作，單向閥2開啟，大量的海水通過第一個取樣筒5和濾膜35，當過流流量達到預定值后，先關閉電機20，然后關閉電磁閥9，海水液壓系統停止工作，單向閥2關閉，第一個取樣筒5的采樣工作完成；3.然后取樣器在水下機器人ROV或船用吊車的攜帶下至另一指定水深的地點，控制器發出指令，首先開啟電磁閥17，然后起動電機20，海水液壓系統重新開始工作，單向閥10開啟，大量的海水通過第二取樣筒13和濾膜35，當過流流量達到預定值后，先關閉電機20，然后關閉電磁閥17，海水液壓系統停止工作，單向閥10關閉，第二個取樣筒13的采樣工作完成；4.至此，取樣器的采樣工作全部完成，然后，取樣器由水下機器人ROV或船用吊車攜帶至水面船；5.將采樣筒體外部包裹保溫材料后，移至船用生物室驗室，與后續生物培養裝置聯接。
此取樣器的工作原理和過程完全保證取樣器在深海指定水深處無污染、無壓力突變地采集和濃縮海水中懸浮顆粒物和浮游生物，并且取樣器可在較長時間內保持采集樣本的原始壓力。
權利要求
1.深海懸浮顆粒物和浮游生物濃縮保真取樣器，其特征在于包括高壓取樣筒，驅動海水流過高壓取樣筒進行取樣的液壓裝置，高壓取樣筒內安裝有濾膜用來過濾濃縮懸浮顆粒物和浮游生物，在高壓取樣筒兩端分別設置單向閥和電磁控制閥用于封閉高壓取樣筒兩端而形成樣品的保壓，在高壓取樣筒的一端有蓄能器，對高壓取樣筒進行壓力補償，蓄能器由截止閥控制，取樣筒設置有由截止閥控制的與后續培養裝置連接的轉移接口。
2.根據權利要求1所述的取樣器，其特征在于所述高壓取樣筒主要包括筒體，上蓋組件，上壓蓋，上壓蓋與上蓋組件通過螺釘緊固方式與筒體連接，且中間壓有支撐環，在上蓋組件與筒體之間置有O型圈和擋圈，在上蓋組件的下端設置的玻璃纖維濾膜和不銹鋼絲網，玻璃纖維濾膜和不銹鋼絲網通過固定環和螺釘固定在上蓋組件上，在筒體上設置有進水口，出水口，在進水口的內端設置有單向閥。
3.根據權利要求1所述的取樣器，其特征在于所述高壓取樣筒外部涂保溫材料層和/或外部包裹保溫材料。
4.根據權利要求1所述的取樣器，其特征在于所述高壓取樣筒的進口單向閥采用內置式單向閥或外置式單向閥或外置式電磁單向閥。
5.根據權利要求1所述的取樣器，其特征在于所述高壓取樣筒筒體上安裝壓力表或壓力傳感器。
全文摘要
深海懸浮顆粒物和浮游生物濃縮保真取樣器。本發明包括由深水電機和水泵和閥組組成的海水液壓系統驅動海水流過取樣筒，取樣筒內安裝的濾膜用來過濾濃縮懸浮顆粒物和浮游生物，單向閥和電磁控制閥用于封閉高壓取樣筒兩端而形成樣品的保壓，蓄能器為取樣筒的補壓裝置且由截止閥控制，取樣筒設置與后續培養裝置連接的轉移接口，取樣筒內的單向閥用于保護濾膜。本發明的有益效果是，通過本發明可獲得深海指定深度的、無污染的、無壓力突變的、大量的懸浮顆粒物和浮游生物保真樣品，且取樣筒可在較長時間內保持采集樣本的原始壓力和溫度。
文檔編號G01N1/40GK1786680SQ20041004702
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月9日 優先權日2004年12月9日
發明者李力, 金波, 劉少軍, 顧臨怡, 黃中華, 謝英俊 申請人:中南大學, 浙江大學