專(zhuān)利名稱(chēng)：一種水氣混合物及水下浮游微生物采樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水下取樣工具，具體地說(shuō)是一種適用于深海礦產(chǎn)資源和生物資源調(diào)查、深海環(huán)境監(jiān)測(cè)和極地探索等的水氣混合物及水下浮游微生物采樣器。
背景技術(shù)：
水下采樣器的采樣機(jī)理大致可分為三類(lèi)一類(lèi)是依靠采樣器的重力沖入水下沉積物層。在采樣器沖入沉積物層的過(guò)程中，采樣器腔內(nèi)的水合物受到壓縮，水合物從采樣器的泄壓閥處流出。當(dāng)腔內(nèi)壓力低于泄壓閥的閾值時(shí)，泄壓閥關(guān)閉。提起采樣器，采樣器內(nèi)沉積物下滑，采樣器腔內(nèi)出現(xiàn)真空度。利用這種真空度吸住沉積物層及部分水氣混合物。
這類(lèi)方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。不足之處是對(duì)采樣環(huán)境造成大的擾動(dòng)，影響二次采樣；所取樣品的壓力小于采樣空間的壓力。采樣器浮起時(shí)，樣品易受外界環(huán)境影響，同時(shí)不能有選擇地進(jìn)行取樣；樣品要借助另外的保溫保壓容器進(jìn)行輸送；另外，這種拋入式的作業(yè)方法很難對(duì)同一采樣點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)取樣。
另一類(lèi)是將敞口的采樣器置入采樣空間，然后將采樣器的敞口封閉，水氣混合物便密封在采樣器內(nèi)。此類(lèi)的作業(yè)環(huán)境達(dá)到一定深度時(shí)，敞口的封閉性能較差。
第三類(lèi)是用泵將采樣器的閥門(mén)吸開(kāi)，使樣品被吸入采樣器。這類(lèi)采樣器在進(jìn)行多次采樣時(shí)，靠鏈條實(shí)現(xiàn)樣品的移位，閥門(mén)在開(kāi)啟過(guò)程耗費(fèi)能量相對(duì)較大，并且鏈條在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的跳動(dòng)也不能保證采樣器準(zhǔn)確移位。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種能保證樣品的品質(zhì)、不擾動(dòng)待采集樣品的環(huán)境、可以對(duì)同一采樣點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)取樣的水氣混合物及水下浮游微生物采樣器。
本實(shí)用新型技術(shù)方案如下由換位裝置、啟閉裝置、貯存罐三部分組成，其中換位裝置、啟閉裝置分別與載體安裝為一體，貯存罐鑲嵌在換位裝置內(nèi)部，于啟閉裝置下方；其中貯存罐由單向閥、罐蓋、罐體組成，所述罐蓋設(shè)有兩個(gè)凹型通孔，單向閥安裝在罐蓋的凹型通孔下方，并置于罐體內(nèi)；罐蓋與罐體為一體結(jié)構(gòu)；罐體通過(guò)其側(cè)壁的凸臺(tái)安裝在換位裝置的轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)，并位于啟閉裝置定位體的下方；換位裝置包括電磁充油碼盤(pán)、換位裝置基座、轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋、轉(zhuǎn)盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪、減速機(jī)、減速機(jī)軸承、減速機(jī)軸、碼盤(pán)基座；所述電磁充油碼盤(pán)安裝在碼盤(pán)基座的頂部，其軸穿過(guò)碼盤(pán)基座與換位裝置基座的中心軸固連，碼盤(pán)基座與轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋連接成一體；裝有轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋的轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)有多個(gè)用于放置貯存罐的孔，轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承置于換位裝置基座的軸肩上，減速機(jī)的減速機(jī)軸通過(guò)減速機(jī)軸承安裝在換位裝置基座與減速機(jī)機(jī)座之間，轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪安裝在減速機(jī)軸上并與轉(zhuǎn)盤(pán)嚙合；換位裝置基座固定在載體上；所述換位裝置基座的邊緣向上的突起支撐部分置于轉(zhuǎn)盤(pán)下方；啟閉裝置由吸管、拉簧、凸輪、定位體、葉片泵、啟閉裝置基座、水下電機(jī)、齒輪、連軸器、傳動(dòng)軸、頂頭、啟閉裝置導(dǎo)向桿組成，所述啟閉裝置基座固定在載體上；水下電機(jī)緊固在啟閉裝置基座的下方，與水下電機(jī)相連的傳動(dòng)軸上安裝有主動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪嚙合，并與凸輪固連；凸輪與定位體的上表面接觸；吸管支撐桿與定位體固連為一體；取樣吸管與動(dòng)力吸管的一端分別穿過(guò)定位體與頂頭相連通；動(dòng)力吸管的另一端與葉片泵相連接；取樣吸管的另一端置于取速空間中；連軸器安裝在傳動(dòng)軸上；啟閉裝置導(dǎo)向桿穿過(guò)啟閉裝置基座下部的橫梁安裝在定位體上，定位體通過(guò)拉簧懸設(shè)在啟閉裝置基座下方。
所述罐蓋凹型通孔的上表面內(nèi)凹，凹型通孔的下表面為錐面；所述單向閥由單向閥小球、閥體、預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘、單向閥彈簧組成，單向閥小球通過(guò)預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘安裝在罐蓋與閥體之間，并與罐蓋凹型通孔的錐面接觸，閥體與罐蓋旋合；單向閥彈簧安裝在閥體的柱狀內(nèi)腔里，并將預(yù)緊力作用在單向閥小球的下表面；所述閥體為空心柱狀體，其外柱面上方設(shè)有螺紋，下方設(shè)有一平面；所述預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘?shù)闹行臑槎噙呅蔚膬?nèi)腔。
所述轉(zhuǎn)盤(pán)上分布的孔的邊緣設(shè)有凹槽；所述換位裝置基座的軸肩內(nèi)設(shè)有卡簧；所述轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪與轉(zhuǎn)盤(pán)的輪緣處為0.25～1模數(shù)齒輪副。
所述動(dòng)力吸管與吸管彈簧纏繞在一起，吸管彈簧一端設(shè)在吸管支撐桿上；所述取樣吸管的另一端穿過(guò)吸管套環(huán)接近待采集樣品；所述在定位體通孔處設(shè)置的頂頭安裝有橡膠密封圈；所述水下電機(jī)、傳動(dòng)軸與主動(dòng)齒輪同軸；從動(dòng)齒輪的軸線(xiàn)與凸輪的偏心軸同軸；所述安裝在定位體上表面安裝的啟閉裝置導(dǎo)向桿數(shù)量為多個(gè)。
本實(shí)用新型工作原理如下取樣吸管的管口對(duì)準(zhǔn)待采集樣本，轉(zhuǎn)盤(pán)將貯存罐轉(zhuǎn)到定位體的下方，此時(shí)凸輪由最小偏心半徑處向最大偏心半徑處轉(zhuǎn)動(dòng)，定位體在凸輪的擠壓下向下運(yùn)動(dòng)。
定位體為一盆狀物，在內(nèi)凹的盆緣上設(shè)有圓角；盆底內(nèi)預(yù)置兩段通孔，通孔出口處設(shè)有頂頭，分別與吸管(取樣吸管和動(dòng)力吸管)相連，與貯存罐相接觸的二個(gè)吸管端部安裝配有橡膠密封圈的頂頭；動(dòng)力吸管的另一端與葉片泵相連接。
在定位體向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，貯存罐沿定位體的圓角滑入定位體下方，吸管端部的頂頭與貯存罐的單向閥小球相接觸，頂頭為中空的柱狀體，其與單向閥小球相接觸的端面開(kāi)有豁口；當(dāng)頂頭與單向閥小球相接觸時(shí)，流體可以從豁口處流進(jìn)或流出貯存罐。
當(dāng)吸管端部作用在單向閥小球的壓力大于單向閥彈簧向上的預(yù)緊力時(shí)，單向閥小球被迫離開(kāi)單向閥的錐面，單向閥開(kāi)啟，取樣吸管與葉片泵通過(guò)貯存罐的內(nèi)腔形成回路。
葉片泵的轉(zhuǎn)向決定樣品的流動(dòng)方向，從而可以將樣品吸入或吹出貯存罐；葉片泵的流量決定了樣品的流動(dòng)狀態(tài)；在流體紊流的狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)取樣空間的無(wú)擾動(dòng)取樣作業(yè)。
在取樣過(guò)程中，頂頭的密封圈將貯存罐與非取樣空間隔離，保證了樣品的純度。
取樣完成后，頂頭與單向閥小球分離，在單向閥彈簧預(yù)緊力的作用下，單向閥小球貼在貯存罐的錐面上，單向閥關(guān)閉，貯存罐與外界隔離。此時(shí)，貯存罐的腔內(nèi)壓力為樣品在取樣空間時(shí)的壓力。這個(gè)壓力在貯存罐上浮過(guò)程中不會(huì)改變。
在貯存罐的內(nèi)膽表面鍍抗酸堿腐蝕的鍍層；在鍍層的內(nèi)底襯有絕熱材料；這種措施可以保持樣品的溫度、壓力、酸堿度等周?chē)h(huán)境不會(huì)改變。
多個(gè)貯存罐安裝在同一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上，通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)變換貯存罐的位置，這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)取樣點(diǎn)處采集多個(gè)樣品。
綜上所述，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.采樣效率高。本實(shí)用新型在采樣過(guò)程幾乎不擾動(dòng)待采集樣品的周?chē)h(huán)境；同時(shí)，貯存罐能通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)來(lái)變換工作位置與非工作位置。因此，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行多次樣本采集工作。
2.保證樣品的品質(zhì)(壓力、溫度、酸堿度等)。本實(shí)用新型所述結(jié)構(gòu)使樣品不因壓力、溫度、酸堿度等周?chē)h(huán)境變化而發(fā)生品質(zhì)變化。例如克服了熱液硫化物因溫度降低而凝固，小顆粒水下冰因壓力減小而升華，水下浮游微生物因體內(nèi)壓力大于外部壓力而導(dǎo)致爆炸，水下火山口周?chē)母∮挝⑸镆蛩釅A度的降低而死亡以及樣品的某些化學(xué)成份在運(yùn)輸過(guò)程中被稀釋等困難。
3.貯運(yùn)安全，方便。使用本實(shí)用新型時(shí)，貯存罐可以從轉(zhuǎn)盤(pán)上取下進(jìn)行單個(gè)運(yùn)送，分別處理。
4.能耗低。采用本實(shí)用新型時(shí)，作業(yè)環(huán)境中的壓力大于貯存罐的腔內(nèi)壓力。在外壓作用下，凸輪可以節(jié)省大量能量來(lái)打開(kāi)單向閥。此時(shí)，貯存罐腔內(nèi)壓力與采樣空間的壓力平衡。因此，葉片泵可以用少量能源來(lái)造成貯存罐內(nèi)腔與外腔的壓差。
5.封閉性能好。實(shí)施本實(shí)用新型時(shí)，隨著采樣器浮出水面，貯存罐腔內(nèi)壓力與外界壓力的壓力差變大；單向閥小球與貯存罐內(nèi)壁之間的作用力隨之增大。這種結(jié)果導(dǎo)致單向閥小球與貯存罐接觸更越緊密，封閉性能更好。
6.可以實(shí)現(xiàn)無(wú)邊界擾動(dòng)、無(wú)壓力差采樣。在本實(shí)用新型所述中，葉片泵控制樣品的流動(dòng)狀態(tài)，使樣品保持紊流狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)在采樣過(guò)程中對(duì)采樣空間的無(wú)邊界擾動(dòng)。
7.定位準(zhǔn)確。與現(xiàn)有技術(shù)靠鏈條實(shí)現(xiàn)樣品移位、在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中鏈條出現(xiàn)的跳動(dòng)問(wèn)題相比，本實(shí)用新型采用轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪與轉(zhuǎn)盤(pán)的輪緣處構(gòu)成的小模數(shù)齒輪副技術(shù)，使貯存罐隨轉(zhuǎn)盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這種齒輪副可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)的小角度轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了貯存罐位置變換的精確度。換位裝置基座具有支撐機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)盤(pán)在受到定位體向下的作用力時(shí)，給轉(zhuǎn)盤(pán)提供向上的支撐力，使轉(zhuǎn)盤(pán)依然保持在工作平面，為貯存罐位置變換提供了平衡度。另外，由于電磁充油碼盤(pán)的軸與換位裝置基座的中心軸固連，本實(shí)用新型可以檢測(cè)出轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度，從而得出貯存罐的位置；加之，定位體的圓角與罐蓋的圓角的定位關(guān)糸以及頂頭與罐蓋上凹型通孔的定位作用，進(jìn)一步保證了貯存罐位置變換的精確度。


附圖1是本實(shí)用新型水氣混合物及水下浮游微生物采樣器原理圖。
附圖2是本實(shí)用新型水氣混合物及水下浮游微生物采樣器的總體視圖。
附圖3是附圖2的俯視圖。
附圖4是附圖3的A-A視圖。
附圖5是附圖4的B-B視圖。
附圖6是附圖4中貯存罐俯視圖。
附圖7是附圖6的C-C視圖。
附圖8是附圖4中啟閉裝置的仰視圖。
附圖9是附圖4中啟閉裝置的主視圖。
附圖10是附圖9的D-D視圖。
附圖11是附圖4中換位裝置的俯視圖。
附圖12是附圖11的E-E視圖。
其中1為取樣吸管，2為拉簧，3為凸輪，4為定位體，5為動(dòng)力吸管，6為葉片泵，7為轉(zhuǎn)盤(pán)，8為貯存罐，9為單向閥彈簧，10為單向閥小球，11為吸管彈簧，12為換位裝置基座，13為吸管支撐桿，14為啟閉裝置基座，15為水下電機(jī)，16為減速機(jī)機(jī)座，17為減速機(jī)，18為主動(dòng)齒輪，19為從動(dòng)齒輪，20為連軸器，21為傳動(dòng)軸，22為電磁充油碼盤(pán)，23為罐蓋，24為閥體，25為預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘，26為罐體，27為轉(zhuǎn)盤(pán)軸承，28為卡簧，29為密封圈，30為頂頭，31為拉簧螺母，32為電機(jī)安裝擋塊，33為吸管套環(huán)，34為啟閉裝置導(dǎo)向桿，35為轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪，36為轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋，37為減速機(jī)軸承，38為減速機(jī)軸，39為碼盤(pán)基座，40為橫梁。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本實(shí)用新型水氣混合物及水下浮游微生物采樣器主要由換位裝置、啟閉裝置、貯存罐三部分組成，其中換位裝置、啟閉裝置分別與載體(例如水下機(jī)器人)安裝為一體，貯存罐鑲嵌在換位裝置內(nèi)部，于啟閉裝置下方。
1.貯存罐貯存罐8主要由單向閥小球10、罐蓋23、閥體24、預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘25、罐體26、單向閥彈簧9組成(如附圖1、4、6、7所示)，其中罐蓋23設(shè)有兩個(gè)凹型通孔，即進(jìn)口與出口；凹型通孔的上表面內(nèi)凹，利于頂頭30滑入通孔；凹型通孔的下表面制成錐面，使單向閥小球10可以與錐面緊密接觸；在罐蓋23的錐面底部制出內(nèi)螺紋；閥體24通過(guò)罐蓋23的內(nèi)螺紋與罐蓋23旋合為一體。單向閥小球10安裝在罐蓋23與閥體24之間并與罐蓋23的錐面接觸；單向閥彈簧9通過(guò)預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘25安裝在閥體24的柱狀內(nèi)腔里并與單向閥小球10的下表面接觸；預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘25與閥體24的內(nèi)螺紋旋合；罐蓋23以焊接方式與罐體26結(jié)合成一體。
閥體24為空心柱狀體，其外部柱面上端攻外螺紋，與罐蓋23形成螺紋副；閥體24外部柱面下端設(shè)有一平面，以方便板手夾持。
預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘25的中心為正六邊形的內(nèi)腔，通過(guò)內(nèi)六角板手調(diào)節(jié)預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘25與罐蓋23間的距離，來(lái)調(diào)節(jié)單向閥彈簧9的預(yù)緊力，并以此預(yù)緊力來(lái)保證不同水深的工作需求。
通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋36將罐體26側(cè)壁的凸臺(tái)安裝在轉(zhuǎn)盤(pán)7的凹槽內(nèi)。
當(dāng)頂頭30作用在單向閥小球10上的壓力大于單向閥彈簧9的預(yù)緊力時(shí)，單向閥小球10與罐蓋23的錐面形成縫隙，貯存罐8進(jìn)出口處的單向閥開(kāi)啟，貯存罐8內(nèi)腔與頂頭30內(nèi)腔相通，流體通過(guò)頂頭30流入貯存罐8內(nèi)。
當(dāng)頂頭30作用在單向閥小球10上的壓力小于單向閥彈簧9的預(yù)緊力時(shí)，單向閥小球10與罐蓋23的錐面緊密接觸，于是單向閥小球10封閉了貯存罐8內(nèi)腔。
此外，憑借罐體26的側(cè)壁處的三處凸臺(tái)(如附圖6所示)來(lái)固定貯存罐8。
2.換位裝置換位裝置主要由電磁充油碼盤(pán)22、轉(zhuǎn)盤(pán)軸承27、卡簧28、換位裝置基座12、轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋36、轉(zhuǎn)盤(pán)7、轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪35、減速機(jī)機(jī)座16、減速機(jī)17、減速機(jī)軸承37、減速機(jī)軸38、碼盤(pán)基座39組成(如圖3、4、5、11、12所示)，其中轉(zhuǎn)盤(pán)7為盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，其周邊均布多個(gè)圓形的孔，每個(gè)孔的邊緣設(shè)有凹槽。貯存罐8置于轉(zhuǎn)盤(pán)7的孔內(nèi)，轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋36用螺栓將貯存罐8側(cè)壁的凸臺(tái)壓在轉(zhuǎn)盤(pán)7的凹槽內(nèi)，使貯存罐8、轉(zhuǎn)盤(pán)7、轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋36成為一體。
換位裝置基座12通過(guò)螺紋孔固定在載體上；轉(zhuǎn)盤(pán)7置于換位裝置基座12的軸肩上，通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承27與轉(zhuǎn)盤(pán)7的中心軸形成轉(zhuǎn)動(dòng)副?？ɑ?8嵌入換位裝置基座12的軸肩內(nèi)，限制貯存罐8、轉(zhuǎn)盤(pán)7、轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋36的軸向移動(dòng)，使貯存罐8只能繞換位裝置基座12的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
電磁充油碼盤(pán)22的端面用螺釘固定在碼盤(pán)基座39的底部，并使電磁充油碼盤(pán)22的軸穿過(guò)碼盤(pán)基座39與換位裝置基座12的中心軸固連。由螺釘將碼盤(pán)基座39與轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋36連接成一體。
換位裝置基座12的邊緣向上設(shè)有突起的支撐部分，于轉(zhuǎn)盤(pán)7下方，它與轉(zhuǎn)盤(pán)7的下表面構(gòu)成滑動(dòng)副并對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)7起支撐作用。
減速機(jī)17的減速機(jī)軸38通過(guò)減速機(jī)軸承37安裝在換位裝置基座12與減速機(jī)機(jī)座16之間，轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪35安裝在減速機(jī)軸38上并與轉(zhuǎn)盤(pán)7嚙合。
減速機(jī)軸承37通過(guò)減速機(jī)軸38的軸肩限制了轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪35的軸向滑動(dòng)，使它繞減速機(jī)軸38轉(zhuǎn)動(dòng)。于是，減速機(jī)17由減速機(jī)軸38將力矩傳遞給轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪35。轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪35與轉(zhuǎn)盤(pán)7的輪緣處構(gòu)成小模數(shù)齒輪副并以此來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)7轉(zhuǎn)動(dòng)。貯存罐8隨轉(zhuǎn)盤(pán)7一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)位置變換。
轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪35與轉(zhuǎn)盤(pán)7輪緣處的齒輪構(gòu)成小模數(shù)齒輪副(所述轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪35與轉(zhuǎn)盤(pán)7的輪緣處為0.25～1模數(shù)，本實(shí)施例模數(shù)為1)，這種齒輪副可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)7的小角度轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了貯存罐8位置變換的精確度；換位裝置基座12與轉(zhuǎn)盤(pán)7的下表面構(gòu)成滑動(dòng)摩擦副，這種結(jié)構(gòu)不但使轉(zhuǎn)盤(pán)7在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中保持平衡，同時(shí)也使轉(zhuǎn)盤(pán)7在受到定位體4向下的作用力時(shí)，給轉(zhuǎn)盤(pán)7提供向上的支撐力，使轉(zhuǎn)盤(pán)7依然保持在工作平面。
當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)7繞換位裝置基座12的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，碼盤(pán)基座39帶動(dòng)碼盤(pán)本體與轉(zhuǎn)盤(pán)7一起轉(zhuǎn)動(dòng)；由于電磁充油碼盤(pán)22的軸與換位裝置基座12的中心軸固連，所以碼盤(pán)本體與碼盤(pán)轉(zhuǎn)軸形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)；由這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)出轉(zhuǎn)盤(pán)7轉(zhuǎn)過(guò)的角度，從而得出貯存罐8的位置。
3.啟閉裝置啟閉裝置主要由取樣吸管1、拉簧2、凸輪3、定位體4、動(dòng)力吸管5、葉片泵6、吸管彈簧11、吸管支撐桿13、啟閉裝置基座14、水下電機(jī)15、主動(dòng)齒輪18、從動(dòng)齒輪19、連軸器20、傳動(dòng)軸21、密封圈29、頂頭30、拉簧螺母31、電機(jī)安裝擋塊32、吸管套環(huán)33、啟閉裝置導(dǎo)向桿34組成(如圖2、3、4、8、9、10所示)，其中啟閉裝置基座14通過(guò)螺紋孔固定在載體上；水下電機(jī)15由電機(jī)安裝擋塊32緊固在啟閉裝置基座14的下方，主動(dòng)齒輪18與傳動(dòng)軸21固連并安裝在啟閉裝置基座14的安裝孔內(nèi)，從動(dòng)齒輪19與凸輪3固連并與主動(dòng)齒輪18嚙合；水下電機(jī)15、傳動(dòng)軸21與主動(dòng)齒輪18同軸；從動(dòng)齒輪19的軸線(xiàn)與凸輪3的偏心軸同軸；連軸器20安裝在傳動(dòng)軸21上；轉(zhuǎn)動(dòng)力矩由水下電機(jī)15經(jīng)連軸器20傳遞給傳動(dòng)軸21；傳動(dòng)軸21帶動(dòng)主動(dòng)齒輪18驅(qū)動(dòng)從動(dòng)齒輪19與凸輪3一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
啟閉裝置導(dǎo)向桿34焊接在定位體4上表面(本實(shí)施例有3個(gè)，為三角形分布)，穿過(guò)啟閉裝置基座14下部的橫梁40安裝在定位體4，由拉簧2和拉簧螺母31將定位體4懸設(shè)在啟閉裝置基座14下方。這時(shí)，凸輪3與定位體4的上表面接觸安裝。
吸管支撐桿13及吸管套環(huán)33分別與定位體4焊接為一體；動(dòng)力吸管5與掛在吸管支撐桿13上的吸管彈簧11繞合成一體；取樣吸管1與動(dòng)力吸管5的一端分別穿過(guò)定位體4與頂頭30相連通；在定位體4的通孔處的頂頭30的密封槽內(nèi)嵌入橡膠密封圈29；動(dòng)力吸管5的另一端與葉片泵6相連結(jié)；取樣吸管1的另一端穿過(guò)吸管套環(huán)33直接靠近待采集樣品。
當(dāng)水下電機(jī)15通過(guò)傳動(dòng)軸21帶動(dòng)連軸器20驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪18轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由主動(dòng)齒輪18通過(guò)從動(dòng)齒輪19將轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用在凸輪3上，使凸輪3繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸22轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)凸輪3向最大偏心半徑處轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定位體4向下運(yùn)動(dòng)；反之，當(dāng)凸輪3向最小偏心半徑處轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定位體4向上運(yùn)動(dòng)。啟閉裝置導(dǎo)向桿34與啟閉裝置基座14之間的作用力在拉簧2的配合下引導(dǎo)了定位體4的上下運(yùn)動(dòng)。
拉簧螺母31可以調(diào)節(jié)拉簧2作用在定位體4上的預(yù)緊力，使凸輪3與定位體4始終接觸；從而保證定位體4上下運(yùn)動(dòng)的靈敏性。吸管彈簧11與動(dòng)力吸管5纏繞在一起，可使動(dòng)力吸管5有一定的伸縮性，當(dāng)定位體4上下運(yùn)動(dòng)或吸管發(fā)生熱脹冷縮時(shí)，防止吸管斷裂；吸管套環(huán)33防止取樣吸管1被傳動(dòng)軸21纏繞。
具體操作過(guò)程如下1.對(duì)同一地點(diǎn)的多個(gè)樣本的采集過(guò)程在采樣器進(jìn)入取樣環(huán)境過(guò)程中，罐體26側(cè)面的凸臺(tái)被轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋36壓在轉(zhuǎn)盤(pán)7的溝槽中，使罐體26與轉(zhuǎn)盤(pán)7形成一體。轉(zhuǎn)盤(pán)7的輪緣與轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪35構(gòu)成齒輪副并依此使貯存罐8定位。
本實(shí)用新型開(kāi)始作業(yè)時(shí)，取樣吸管1對(duì)準(zhǔn)待采集樣品，凸輪3轉(zhuǎn)動(dòng)使定位體4壓向貯存罐8。在定位體4向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，定位體4的圓角與罐蓋23的圓角接觸，并依靠圓角的弧面引導(dǎo)定位體4與貯存罐8同心。當(dāng)定位體4向下移動(dòng)到一定位置時(shí)，定位體4的頂頭30與貯存罐8的弧形凹坑接觸，頂頭30沿弧形凹坑滑進(jìn)貯存罐8的進(jìn)出口使貯存罐實(shí)現(xiàn)二次定位，并將進(jìn)出口處的海水向外擠出。定位體4繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，頂頭30利用自身所帶的密封圈29將貯存罐8的入口及出口與外界隔離；定位體4的頂頭30推動(dòng)單向閥小球10，使球體與罐蓋23通孔下部的錐面形成間隙，單向閥打開(kāi)。
取樣吸管1通過(guò)定位體4的內(nèi)孔與貯存罐8內(nèi)腔相通；動(dòng)力吸管5通過(guò)定位體4的另一個(gè)內(nèi)孔將葉片泵6與貯存罐8內(nèi)腔聯(lián)通；于是，葉片泵6與取樣吸管1連通。將取樣吸管1的一端對(duì)準(zhǔn)待采集樣品，通過(guò)控制葉片泵6的壓力與流量來(lái)控制采樣器的采樣速度和樣品流動(dòng)狀態(tài)；葉片泵6的轉(zhuǎn)向決定了樣品吸入或吹出貯存罐8的運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，凸輪3停止旋轉(zhuǎn)；取樣吸管1、定位體4、貯存罐8、動(dòng)力吸管5、葉片泵6形成回路。
單個(gè)貯存罐8裝滿(mǎn)樣品后，凸輪3旋向最小半徑處，定位體4抬升。頂頭30隨定位體4向上運(yùn)動(dòng)；單向閥小球10在單向閥彈簧9預(yù)緊力的作用下，球體和錐面接觸并產(chǎn)生微彈性形變，將單向閥封閉，貯存罐8保持封閉狀態(tài)。在此過(guò)程中，頂頭30所帶的密封圈29將貯存罐8的入口及出口與外部空間隔離。
凸輪3旋轉(zhuǎn)到最小半徑處時(shí)，定位體4與貯存罐8完全分離。轉(zhuǎn)盤(pán)7將貯存罐8轉(zhuǎn)離定位體4下方，同時(shí)，下一個(gè)貯存罐由轉(zhuǎn)盤(pán)7帶動(dòng)而進(jìn)入取樣工作位置(定位體4下方)；實(shí)現(xiàn)對(duì)同一地點(diǎn)的下一個(gè)樣本的采集。在采樣過(guò)程中，本實(shí)用新型無(wú)大的運(yùn)動(dòng)，所以對(duì)取樣空間幾乎沒(méi)有擾動(dòng)。
固連在定位體4上的拉簧2使定位體4與凸輪3始終接觸，并使定位體4與啟閉裝置基座14連為一體；和拉簧2同心的啟閉裝置導(dǎo)向桿34引導(dǎo)了定位體4的上下運(yùn)動(dòng)方向。轉(zhuǎn)盤(pán)上的電磁充油碼盤(pán)22用來(lái)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)盤(pán)7的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，保證貯存罐8準(zhǔn)確進(jìn)入工作位置。
動(dòng)力吸管5穿過(guò)吸管套環(huán)33置于貯存罐8上方，防止了吸管在轉(zhuǎn)盤(pán)7旋轉(zhuǎn)過(guò)程中被纏繞；取樣吸管1與吸管彈簧11纏繞為一體，由于吸管彈簧11的伸縮吸收了吸管在定位體4上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的作用力，避免了吸受拖拉作用而發(fā)生斷裂；同時(shí)，由于熱液對(duì)吸管造成熱變形，這個(gè)結(jié)構(gòu)也有效地克服了熱變形對(duì)吸管所造成的影響。
取樣完成后，凸輪3轉(zhuǎn)到最小半徑處，定位體4在拉簧2的拉力作用下抬離貯存罐8。
2.通過(guò)貯存罐來(lái)保證水氣混合物及水下浮游微生物樣品的品質(zhì)本實(shí)用新型所采集的樣品貯存在貯存罐8的內(nèi)腔。罐蓋23的兩個(gè)通孔分別構(gòu)成貯存罐8的進(jìn)孔與出孔。單向閥小球10在單向閥彈簧9的壓力作用下與罐蓋23通孔下表面的錐面接觸；材質(zhì)在接觸面之間的彈性形變形成了貯存罐8的機(jī)械性密封。
取樣作業(yè)時(shí)，頂頭30將單向閥彈簧9的預(yù)緊力抵消，錐面與單向閥小球10之間形成間隙，葉片泵6使貯存罐8的進(jìn)口與出口之間形成壓力差。當(dāng)進(jìn)口處壓力大于出口處壓力時(shí)，樣品由罐蓋23的通孔經(jīng)單向閥小球10的球體表面沿閥體24流入貯存罐8內(nèi)腔；反之，當(dāng)貯存罐8進(jìn)口處壓力小于出口處壓力時(shí)，樣品由閥體24從罐蓋23的通孔處吹出貯存罐8。
閥體24保證了彈簧的作用力方向；預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘25通過(guò)螺紋的旋合程度而決定單向閥彈簧9的預(yù)緊力大小，從而保證密封質(zhì)量。
當(dāng)本實(shí)用新型采樣器離開(kāi)取樣環(huán)境時(shí)，由于貯存罐8的內(nèi)腔壓力大于外部壓力，單向閥小球10始終處于密封狀態(tài)，樣品被安全保存在貯存罐8內(nèi)腔。
取出樣品時(shí)，用定位體4開(kāi)啟單向閥8；葉片泵6將樣品吹出貯存罐8。
本實(shí)用新型貯存罐8罐體的內(nèi)壁由絕熱材料作襯底，在絕熱材料表面鍍上耐腐蝕層。這樣，既可以保證樣品的溫度在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)降低，又能保證樣品的酸堿度不會(huì)受到破壞。
權(quán)利要求1.一種水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于由換位裝置、啟閉裝置、貯存罐三部分組成，其中換位裝置、啟閉裝置分別與載體安裝為一體，貯存罐鑲嵌在換位裝置內(nèi)部，于啟閉裝置下方；其中貯存罐(8)由單向閥、罐蓋(23)、罐體(26)組成，所述罐蓋(23)設(shè)有兩個(gè)凹型通孔，單向閥安裝在罐蓋(23)的凹型通孔下方，并置于罐體(26)內(nèi)；罐蓋(23)與罐體(26)為一體結(jié)構(gòu)；罐體(26)通過(guò)其側(cè)壁的凸臺(tái)安裝在換位裝置的轉(zhuǎn)盤(pán)7內(nèi)，并位于啟閉裝置定位體(4)的下方；換位裝置包括電磁充油碼盤(pán)(22)、換位裝置基座(12)、轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋(36)、轉(zhuǎn)盤(pán)(7)、轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪(35)、減速機(jī)(17)、減速機(jī)軸承(37)、減速機(jī)軸(38)、碼盤(pán)基座(39)，所述電磁充油碼盤(pán)(22)安裝在碼盤(pán)基座(39)的頂部，其軸穿過(guò)碼盤(pán)基座(39)與換位裝置基座(12)的中心軸固連，碼盤(pán)基座(39)與轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋(36)連接成一體；裝有轉(zhuǎn)盤(pán)上蓋(36)的轉(zhuǎn)盤(pán)(7)上分布有多個(gè)用于放置貯存罐(8)的孔，轉(zhuǎn)盤(pán)(7)通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承(27)置于換位裝置基座(12)的軸肩上，減速機(jī)(17)的減速機(jī)軸(38)通過(guò)減速機(jī)軸承(37)安裝在換位裝置基座(12)與減速機(jī)機(jī)座(16)之間，轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪(35)安裝在減速機(jī)軸(38)上并與轉(zhuǎn)盤(pán)(7)嚙合；換位裝置基座(12)固定在載體上；所述換位裝置基座(12)的邊緣向上設(shè)有突起的支撐部分，位于轉(zhuǎn)盤(pán)(7)下方；啟閉裝置由吸管、拉簧(2)、凸輪(3)、定位體(4)、葉片泵(6)、啟閉裝置基座(14)、水下電機(jī)(15)、齒輪、連軸器(20)、傳動(dòng)軸(21)、頂頭(30)、啟閉裝置導(dǎo)向桿(34)組成，所述啟閉裝置基座(14)固定在載體上；水下電機(jī)(15)緊固在啟閉裝置基座(14)的下方，與水下電機(jī)(15)相連的傳動(dòng)軸(21)上安裝有主動(dòng)齒輪(18)，從動(dòng)齒輪(19)與主動(dòng)齒輪(18)嚙合，并與凸輪(3)固連；凸輪(3)與定位體(4)的上表面接觸安裝；吸管支撐桿(13)與定位體(4)固為一體；取樣吸管(1)與動(dòng)力吸管(5)的一端分別穿過(guò)定位體(4)與頂頭(30)相連通；動(dòng)力吸管(5)的另一端與葉片泵(6)相連接；取樣吸管(1)的另一端接近待采集樣品；連軸器(20)安裝在傳動(dòng)軸(21)上；啟閉裝置導(dǎo)向桿(34)穿過(guò)啟閉裝置基座(14)下部的橫梁(40)安裝在定位體(4)上，定位體(4)通過(guò)拉簧(2)懸設(shè)在啟閉裝置基座(14)下方。
2.按照權(quán)利要求1所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述罐蓋(23)的凹型通孔上表面為內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，下表面為錐面。
3.按照權(quán)利要求1或2所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述單向閥由單向閥小球(10)、閥體(24)、預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘(25)、單向閥彈簧(9)組成，單向閥小球(10)通過(guò)預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘(25)安裝在罐蓋(23)與閥體(24)之間，并與罐蓋(23)的錐面接觸連接，閥體(24)與罐蓋(23)旋合；單向閥彈簧(9)安裝在閥體(24)的柱狀內(nèi)腔里，并與單向閥小球(10)的下表面接觸。
4.按照權(quán)利要求2所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述閥體(24)為空心柱狀體，其外柱面上方設(shè)有螺紋，下方設(shè)有一平面；閥體(24)內(nèi)腔下方設(shè)有內(nèi)螺紋。
5.按照權(quán)利要求2所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘(25)的中心為多邊形的內(nèi)腔。
6.按照權(quán)利要求1所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于分布在換位裝置中的所述轉(zhuǎn)盤(pán)(7)上的孔的邊緣設(shè)有與罐體(26)側(cè)壁凸臺(tái)相適應(yīng)的凹槽。
7.按照權(quán)利要求1所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述換位裝置基座(12)的軸肩內(nèi)設(shè)有卡簧(28)。
8.按照權(quán)利要求1所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)齒輪(35)與轉(zhuǎn)盤(pán)(7)的輪緣處為0.25～1模數(shù)齒輪副。
9.按照權(quán)利要求1所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述啟閉裝置中動(dòng)力吸管(5)與吸管彈簧(11)纏繞在一起，吸管彈簧(11)一端設(shè)在吸管支撐桿(13)上；所述取樣吸管(1)的一端穿過(guò)吸管套環(huán)(33)接近待采集樣品；取樣吸管(1)與動(dòng)力吸管(5)的另一端分別穿過(guò)定位體(4)與頂頭(30)相連通。
10.按照權(quán)利要求1所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述定位體(4)置于貯存罐(8)上方；頂頭(30)與所述罐蓋(23)的凹型通孔相對(duì)應(yīng)。
11.按照權(quán)利要求1所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述在定位體(4)通孔處的頂頭(30)安裝有橡膠密封圈(29)。
12.按照權(quán)利要求1所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述水下電機(jī)(15)、傳動(dòng)軸(21)與主動(dòng)齒輪(18)同軸；從動(dòng)齒輪(19)的軸線(xiàn)與凸輪(3)的偏心軸同軸。
13.按照權(quán)利要求1所述水氣混合物及水下浮游微生物采樣裝置，其特征在于所述安裝在定位體(4)上表面的啟閉裝置導(dǎo)向桿(34)數(shù)量為多個(gè)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種水氣混合物及水下浮游微生物采樣器，它由換位裝置、啟閉裝置、貯存罐三部分組成，其中換位裝置、啟閉裝置分別與載體安裝為一體，貯存罐鑲嵌在換位裝置內(nèi)部，于啟閉裝置下方。本實(shí)用新型是能夠?qū)λ滤畾饣旌衔?、熱液硫化物、微懸浮體、水下浮游微生物及沉淀物進(jìn)行取樣的水下取樣工具，采用本實(shí)用新型可以無(wú)壓力突變采樣，保持樣品溫度和壓力，防止采樣空間邊界擾動(dòng)，可以對(duì)樣品起到保真效果，使得分析數(shù)據(jù)能更準(zhǔn)確地反映樣品的原始成分與狀態(tài)，它集樣品采集、貯存功能于一體，在同一采樣空間可以樣品進(jìn)行多次采樣。
文檔編號(hào)G01N1/10GK2729681SQ20042007075
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月22日
發(fā)明者張銀亮, 胡克, 燕奎臣, 王棣棠 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所