本發(fā)明專利涉及取樣裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙活塞自適應壓力平衡的深海壓力補償取樣裝置。

背景技術(shù)：

浩瀚的海洋水體孕育著多種多樣的海洋生物，不同水層環(huán)境中的生物擁有不同的生活習性。生活在深海水層中的海洋生物對高壓、低溫、黑暗的特殊環(huán)境具有很強的適應性，也造就了其獨特的生命特性，研究深海生物對人類認識深海資源、研究生命起源、發(fā)現(xiàn)新基因、研制新藥品和保護環(huán)境等有著深遠的意義。

深層海水中海洋生物含量低，受取樣瓶容積及保壓性能的限制，現(xiàn)有取樣裝置單次取樣獲取樣品的數(shù)量較少且不能保證所取樣品的原位特性，已逐漸不能滿足深海生物研究的需求。取樣器在投放到指定水深前，取樣容器內(nèi)可能已經(jīng)充滿空氣或其它水層的海洋生物，采集的樣本易受污染，樣品不能準確反映海水的原始成分與狀態(tài)。高壓容器的密封端蓋一般采用螺栓連接，要保證螺紋孔的強度及加工余量要求，需增大容器的壁厚尺寸，造成保壓容器的整體重量增加，增加了取樣器下放、回收的成本。因此，提供一種新型的深海生物的原位、濃縮、保壓采樣的取樣裝置是很有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種深海生物的原位、濃縮、保壓采樣的取樣裝置，為解決上述技術(shù)問題，具體技術(shù)方案如下：

一種基于雙活塞自適應壓力平衡法的深海壓力補償取樣裝置，包括深水泵總成、與深水泵總成連接的第一兩位三通電磁閥、與第一兩位三通電磁閥連接的取樣筒、與取樣筒另一端連接的第二兩位三通電磁閥、閥塊組件和蓄能器，取樣筒包括密封艙筒體、可在密封艙筒體內(nèi)移動的前活塞桿、推動或限制前活塞桿移動的恢復彈簧、海洋生物濾膜組件和密封艙筒體內(nèi)不可移動的后活塞桿，前后活塞桿中心開有通孔，分別形成取樣筒的進水口和出水口。

取樣筒還包括前活塞、后活塞、前擋塊、后擋塊、前端蓋、后端蓋，后活塞由后擋塊和筒體內(nèi)臺階限位，海洋生物濾膜組件固定在后活塞上。取樣裝置為雙活塞擋環(huán)式連接方式，活塞桿一端與活塞采用固定螺母組件連接，另一端穿過端蓋連接高壓軟管，高壓軟管連接深水泵總成。，端蓋與擋環(huán)相配合的式連接方式，能夠充分利用材料的剪切及強度極限，避免采用大直徑螺栓，有效減小筒體壁厚和容器重量。前活塞與第一兩位三通電磁閥、深水泵總成依次串聯(lián)，后活塞與蓄能器、閥塊組件、第二兩位三通電磁閥串聯(lián)，從而實現(xiàn)蓄能器與取樣筒的貫通。第一兩位三通電磁閥和第二兩位三通電磁閥的閉合或打開使取樣筒與蓄能器形成封閉或與外界貫通的可調(diào)空間?；謴蛷椈砂惭b在前活塞和后活塞之間。

前活塞、后活塞與密封艙筒體之間設(shè)有密封圈，前活塞桿和后活塞桿端面和軸向均設(shè)有密封圈。

密封圈為格萊圈或o形密封圈。實現(xiàn)裝置的可靠密封。

海洋生物濾膜組件包括海洋生物濾膜、海洋生物濾膜支架和海洋生物濾膜壓緊蓋。海洋生物濾膜安裝在海洋生物濾膜支架上，海洋生物濾膜支架固定在后活塞上，深水泵總成將海水吸入取樣筒流經(jīng)海洋生物濾膜時，海洋生物在海洋生物濾膜上被過濾，過濾后的海水經(jīng)后活塞桿出水口流出取樣筒，實現(xiàn)對海水中生物的截留，從而達到濃縮取樣的目的。

本技術(shù)方案可實現(xiàn)深海生物的原位、濃縮、保壓采樣。裝置通過取樣筒的雙活塞自適應壓力平衡機構(gòu)，保證獲得的樣品全部為所指定水層的海洋生物，避免樣品被其他海水層的海洋生物污染；通過深水泵裝置的不間斷工作，借助取樣筒的過濾機構(gòu)實現(xiàn)深海生物的截留，實現(xiàn)濃縮采樣；蓄能器的保壓特性能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的保壓，保證樣品的原位特性。

附圖說明

圖1：本發(fā)明一種基于雙活塞自適應壓力平衡法的深海壓力補償取樣裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2：本發(fā)明一種基于雙活塞自適應壓力平衡法的深海壓力補償取樣裝置取樣筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

其中：1.深水泵總成；2.第一兩位三通電磁閥1；3.取樣筒；4.第二兩位三通電磁閥；5.閥塊組件；6.蓄能器；7.高壓軟管；8.前活塞桿；9.前端蓋；10.前擋塊；11.前活塞；12.密封艙筒體；13.海洋生物濾膜；14.活塞導向圈；15.格萊圈；16.后擋塊；17.活塞桿端面o形密封圈；18.后活塞桿；19.后端蓋；20.后活塞；21.濾膜架固定螺釘；22.海洋生物濾膜支架；23.海洋生物濾膜壓緊蓋；24.恢復彈簧；25.活塞桿固定螺母組件；26.活塞桿軸向o形密封圈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1-2所示，一種基于雙活塞自適應壓力平衡法的深海壓力補償取樣裝置，包括深水泵總成1、與深水泵總成1連接的第一兩位三通電磁閥2、與第一兩位三通電磁閥2連接的取樣筒3、與取樣筒3另一端連接的第二兩位三通電磁閥4、閥塊組件5和蓄能器6，取樣筒3包括密封艙筒體12、可在密封艙筒體12內(nèi)移動的前活塞桿8、推動或限制前活塞桿8移動的恢復彈簧24、海洋生物濾膜組件和密封艙筒體12內(nèi)不可移動的后活塞桿18，前活塞桿8和后活塞桿18中心均開有通孔，分別形成取樣筒3的進水口和出水口。

取樣筒3還包括前活塞11、后活塞20、前擋塊10、后擋塊16、前端蓋9、后端蓋19，后活塞20由后擋塊16和筒體內(nèi)臺階限位，海洋生物濾膜組件固定在后活塞20上。取樣裝置為雙活塞擋環(huán)式連接方式，活塞桿一端與活塞采用固定螺母組件連接，另一端穿過端蓋連接高壓軟管7，高壓軟管7連接第一兩位三通電磁閥2及深水泵總成1。端蓋與擋環(huán)相配合的式連接方式，能夠充分利用材料的剪切及強度極限，避免采用大直徑螺栓，有效減小筒體壁厚和容器重量。前活塞11與第一兩位三通電磁閥2、深水泵總成1依次串聯(lián)，后活塞20與蓄能器6、閥塊組件5、第二兩位三通電磁閥4串聯(lián)，從而實現(xiàn)蓄能器6與取樣筒3的貫通。第一兩位三通電磁閥2和第二兩位三通電磁閥4的閉合或打開使取樣筒3與蓄能器6形成封閉或與外界貫通的可調(diào)空間?；謴蛷椈?4安裝在前活塞11和后活塞20之間。

取樣裝置操作過程主要包括下放、取樣和回收三個階段，具體如下：

（1）下放：裝置下放到指定水層之前，預先將深水泵總成1與取樣筒3的腔內(nèi)及進出水管道中（簡稱泵腔）充滿純凈水。在下放過程中，第一兩位三通電磁閥2和第二兩位三通電磁閥4處于常閉狀態(tài)，即取樣筒3與蓄能器6處在同一密閉環(huán)境之中，裝置可通過自適應平衡機構(gòu)調(diào)節(jié)內(nèi)外壓力的平衡，當外界海水壓力超過蓄能器6的預充壓力時，蓄能器6開啟并開始蓄能，從而保證取樣筒3、蓄能器6、外界海水三者始終處于同一壓力。由于水的體積彈性模量很大，泵腔內(nèi)純凈水因壓力變化而產(chǎn)生的體積變形微乎其微，可以認為外界海水不能進入泵腔，這樣可以保證裝置在下放過程中泵腔內(nèi)不會受到外界海水污染。

下放過程中外界海水壓力逐漸增加，當作用在取樣筒3上的外界海水壓力大于取樣筒內(nèi)3恢復彈簧24的預緊力時，取樣筒3進水口側(cè)活塞被推動，取樣筒3存儲空間被壓縮，實現(xiàn)內(nèi)外壓力的平衡，從而保證蓄能器6在正常蓄能的情況下，其它水層海水不會進入取樣筒造成之后所取樣品的污染。

（2）取樣：當裝置下放到取樣深度時，兩位三通電磁閥打開，海水由進水口流入取樣筒內(nèi)，取樣筒3、蓄能器6、外界海水三者聯(lián)通。在恢復彈簧24的作用下，進水側(cè)活塞恢復到初始位置，取樣筒3儲存空間恢復到最大體積，從而實現(xiàn)自適應平衡的功能。隨后，電機啟動，深水泵總成1開始工作，外界含有海洋生物的海水被吸入取樣筒3。當深水泵總成1工作時間達到預設(shè)值，深水泵總成1和兩位三通電磁閥關(guān)閉，完成取樣過程。

（3）回收：在裝置回收過程中，兩位三通電磁閥仍處于關(guān)閉狀態(tài)，樣品被密封在取樣筒3內(nèi)與蓄能器6所圍成的密閉空間之中。在蓄能器6的保壓作用下，取樣筒3中的樣品始終保持在取樣水層的海水壓力，不會隨外界海水壓力的變化而變化，從而保證了樣本的原位特性。

實施例僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進行任何限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護的技術(shù)方案的精神和范圍。