專利名稱：深海采樣器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海洋調查中，水樣采集技術的改進，具體講是一種在高壓環(huán)境下動態(tài)的深海采樣器，該器能夠在高壓環(huán)境下隨著壓力的變化，提供能夠自動采集一定深度范圍水的裝置，其屬于深海資源探測項目的海洋儀器檢測技術領域。
背景技術：
在海洋調查中，經常要采集一定深度的水樣，目前的采水器有兩種1)自動控制采水器，例如CTD采水器。這種采水器需要甲板控制系統(tǒng)，信號傳輸電纜以及水下控制系統(tǒng)合，三者配合才能正常工作，價格昂貴，體積較大，操作不方便，而且容易出機電故障等；2)人工采水器，這種采水器放入海中后，通過看纜繩釋放的長度，當達到指定纜繩的長度后，在甲板上在纜繩上套一個重錘，扔入海中，觸發(fā)采水器的關閉裝置，這種方法不易控制采水深度，因為纜繩長度受水流的影響，并不能很好的與水深相一致，重錘的使用也不方便，需要在甲板上人工操作。另外有一點就是上述兩種采水器都只能采集某一水深的水，而不能連續(xù)的采集某一深度范圍的水，這就大大限制了科學研究，例如要測量某一深度范圍的懸浮體的總量，就需要在此深度范圍中設置多個層位，每個層位都要采集一次，而且采集的水都要分析一次，增加了勞動強度，更重要的是增加了采集時間，也就增加了成本。
(三)技術內容本發(fā)明的目的是要適應深海高壓環(huán)境下，提供一種能夠自動采集一定深度范圍的水的裝置——深海采樣器。該裝置能夠定量、穩(wěn)定、可靠地提供動態(tài)的深海采樣器。
本發(fā)明的任務是由以下技術方案完成的研制一種深海采樣器，其包括，采樣缸瓶。在活塞式采樣缸瓶的敞口活塞桿端固定有柔性連接索線，該索線的另一端固定在驅動氣缸的活塞桿尾端，在驅動氣缸的缸體空腔中封閉有與外界壓力平衡的定量空氣；該備壓氣缸的活塞也在其氣缸的空腔中，封堵有與外界壓力平衡的定量空氣；該驅動氣缸通過導管連通于備壓氣缸并與其共同構成驅動連通器。
所述的活塞式采樣缸瓶，其除了敞口端的活塞桿固定有柔性連接索線外，其活塞另一端靠近該缸瓶的采樣進口端，該進口端或處在該缸瓶的柱體底板上，或處在該缸瓶的柱體柱面上，該進口端上設有止回閥。
所述深海采樣器的備壓氣缸與驅動氣缸，二者的氣缸體積比V備/V驅＝1.01-10000，即驅動氣缸的體積至少要小于備壓氣缸的體積。
所述深海采樣器的柔性連接索線，其長度視采樣海水深度而定，一般該連接索線在10——104mm。
本發(fā)明的優(yōu)點在于本深海采樣器由于在活塞式采樣缸瓶的敞口活塞桿端固定有柔性連接索線，該索線的另一端固定在驅動氣缸的活塞桿尾端，在驅動氣缸的缸體空腔中封閉有與外界壓力平衡的定量空氣；該備壓氣缸的活塞也在其氣缸的空腔中，封堵有與外界壓力平衡的定量空氣。；該驅動氣缸通過導管連通于備壓氣缸并與其共同構成驅動連通器。設驅動氣缸與備壓氣缸的體積分別為10ml，1000ml。當該采樣器所處的海水深度逐漸增加時，即該采樣器所處的外界壓強增加時，如果備壓氣缸的活塞和驅動氣缸的活塞與氣缸的摩擦力以及負載大于外界壓力時，則兩該活塞是不移動的。當外界的壓強繼續(xù)增大，實驗證實在兩該活塞的摩擦系數(shù)和摩擦力相同時，備壓氣缸活塞上產生的壓力就大，由于摩擦力以及負載要小于該壓力，此時則備壓氣缸活塞會首先向自己的氣缸內腔移動，將缸內的空氣壓入驅動氣缸內，直到兩氣缸達到壓力平衡。實驗證實這時由于備壓氣缸活塞受到自己的氣缸的限制，不能運動，驅動氣缸活塞這時在高壓環(huán)境的作用下才開始運動。當備壓氣缸活塞把其氣缸腔體中的全部氣體壓入驅動氣缸中時，由理想氣體狀態(tài)方程PV/T＝C可知此時驅動氣缸的壓強為(1000+10)/10＝101(巴)，即10.1MPa。設驅動活塞氣缸腔體的長度為L，即初始狀態(tài)。當壓力升高一倍為20MPa時(相當于2000米水深處的壓強)，此時驅動氣缸腔體的長度為L/2，即驅動活塞的位移為L-L/2＝L/2。驅動活塞的位移必然帶動柔性連接索線從而帶動采樣缸瓶的敞口活塞向敞口端移動，此時處在該深度的海水既可從采樣缸瓶的采樣進口端進入采樣缸瓶中；由于該進口端上設有止回閥，所采集的該深度的海水不會逃逸出該采樣缸瓶；此時采樣即可完成。
(四)附圖及其實施例本發(fā)明的實施例結合


如下圖1為深海采樣器的工作原理圖。
參見圖1制成的一種深海采樣器，其包括，采樣缸瓶5。在活塞式采樣缸瓶5的敞口活塞6桿端固定有柔性連接索線4，該索線4的另一端固定在驅動氣缸1的活塞3桿尾端，在驅動氣缸1的缸體空腔2中封閉有與外界壓力P2平衡的定量空氣；備壓氣缸9的活塞11也在其氣缸9的空腔10中，封堵有與外界壓力平衡的定量空氣；該驅動氣缸1通過導管8連通于備壓氣缸9并與其共同構成驅動連通器1-8-9。
所述的活塞式采樣缸瓶5，其除了敞口端的活塞6桿固定有柔性連接索線4外，其活塞6另一端靠近該缸瓶5的采樣進口端7，該進口端7或處在該缸瓶5的柱體底板12上，或處在該缸瓶5的柱體柱面(圖中未畫出)上，該進口端7上設有止回閥13。
所述深海采樣器的驅動氣缸1的體積至少要小于備壓氣缸9的體積。如驅動氣缸1與備壓氣缸9的體積分別為10ml，1000ml。
所述深海采樣器的柔性連接索線4，其長度視采樣海水深度而定，一般該連接索線在100——1500mm。
當外界壓強P2增加時，如果活塞11，3與氣缸1，9的摩擦力以及負載大于壓力時，則兩活塞1，9是不移動的；當外界的壓強P2繼續(xù)增大，實驗證實在兩活塞11，3的摩擦系數(shù)和摩擦力相同時，備壓氣缸9的活塞11上產生的壓力就大，由于摩擦力以及負載要小于該壓力，此時則備壓氣缸9的活塞11會首先向備壓氣缸9內腔體12移動，直到達到壓力平衡。實驗證實這時由于備壓氣缸9的活塞11受到備壓氣缸9的限制，不能運動，驅動氣缸1的活塞3這時在高壓環(huán)境的作用下才開始運動。當備壓氣缸9的活塞11把其氣缸9腔體10中的全部氣體壓入驅動氣缸1的腔體2中時，由理想氣體狀態(tài)方程PV/T＝C可知此時細活塞氣缸1的腔體2中壓強P1為(1000+10)/10＝101(巴)，即10.1MPa。當驅動氣缸1腔體2的壓強P1為20.1MPa時，驅動氣缸1的腔體2的長度為L，即初始狀態(tài)。當外界的壓強P2升高一倍為40.2MPa時(相當于4000米水深處的壓強)，此時驅動氣缸1的腔體2的長度為L/2，即驅動氣缸1的活塞3位移為L-L/2＝L/2。此時驅動氣缸1的活塞3位移量較大，能夠拉動并拉直柔性連接索線4，使活塞式采樣缸瓶5的敞口端的活塞6被拉動，海水即可從處在該缸瓶5的柱體底板12上的采樣進口端7，進入該缸瓶5中。由于該進口端7上設有止回閥13，所采集的該深度的海水不會逃逸出該采樣缸瓶5，此時采樣即可完成。
本領域的普通技術人員都會理解，在本發(fā)明的保護范圍內，對于上述實施例進行修改，添加和替換都是可能的，其都沒有超出本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種深海采樣器，其包括，采樣缸瓶，其特征在于在活塞式采樣缸瓶的敞口活塞桿端固定有柔性連接索線，該索線的另一端固定在驅動氣缸的活塞桿尾端，在驅動氣缸的缸體空腔中封閉有與外界壓力平衡的定量空氣；該備壓氣缸的活塞也在其氣缸的空腔中，封堵有與外界壓力平衡的定量空氣；該驅動氣缸通過導管連通于備壓氣缸并與其共同構成驅動連通器。
2.根據(jù)權利要求1所述深海采樣器，其特征在于所述的活塞式采樣缸瓶，其除了敞口端的活塞桿固定有柔性連接索線外，其活塞另一端靠近該缸瓶的采樣進口端，該進口端或處在該缸瓶的柱體底板上，或處在該缸瓶的柱體柱面上，該進口端上設有止回閥。
3.根據(jù)權利要求1所述深海采樣器，其特征在于所述的備壓氣缸與驅動氣缸，二者的氣缸體積比V備/V驅＝1.01-10000。
4.根據(jù)權利要求1所述深海采樣器，其特征在于所述的柔性連接索線，其長度視采樣海水深度而定，一般該連接索線在10--104mm。
全文摘要
本發(fā)明是一種深海采樣器，其包括，采樣缸瓶。在活塞式采樣缸瓶的敞口活塞桿端固定有柔性連接索線，該索線的另一端固定在驅動氣缸的活塞桿尾端，在驅動氣缸的缸體空腔中封閉有與外界壓力平衡的定量空氣；該備壓氣缸的活塞也在其氣缸的空腔中，封堵有與外界壓力平衡的定量空氣；該驅動氣缸通過導管連通于備壓氣缸并與其共同構成驅動連通器。該器能夠在高壓環(huán)境下隨著壓力的變化，提供能夠自動采集一定深度范圍水，還能夠在深度范圍中設置多個層位，每個層位都可采集一次，而且采集的水可以直接分析，減輕了勞動強度，更重要的是減少了采集時間，也就降低了科研成本。
文檔編號G01N1/16GK1563931SQ200410008968
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權日2004年3月22日
發(fā)明者張曉東, 許淑梅, 曹志敏, 于新生 申請人:中國海洋大學