[发明专利]基于可控单向阀串联结构的深海海水保压取样器

说明书

技术领域

本发明涉及一种取样器，尤其涉及一种适用于自主式水下机器人(AUV)的基于可控单 向阀串联结构的深海海水保压取样器。

背景技术

深海是一个低温、高压和低溶解氧的极端环境，其中的深海生物与浅海、陆地生物相比， 具有特殊适应机制，并对应特殊的基因资源。如何获得高保真的深海微生物样品已经成为各 国研究的重点。由于深海中许多有价值的微生物都是嗜压微生物，它们在常压下无法生长甚 至死亡。因此，深海海水保压取样是开展深海微生物取样的技术基础。

目前，针对不同的任务要求，一系列的深海取水器已被研制出来。专利申请号为 200710069092.9，名称为《一种深海气密采水瓶》的中国专利，研制了基于压力自适应平衡 的深海气密采水系统，其主要任务是采集能够真实反映原位气体成分组成信息的海水样品， 所以并未考虑保压功能。专利申请号为201010290255.8，名称为《深海微生物自动保压取样 器》的中国专利，研制了深海微生物自动保压取样器，其通过设置挡水片的破裂阈值来控制 取样深度，然后通过单向阀实现自动保压，但挡水片的破裂深度精度有限。专利申请号为 03120942.6，名称为《高纯度保压深海热液取样器》的中国专利，解决了样品中含有非样品 海水问题，且能够自动控制取样速度以及进行样品保压，但是需要水下机械手打开取样阀开 始取样。

上述深海取水器在配备深海AUV方面存在以下困难：现有海水取样器多为独立装备或 者配备于载人潜器和ROV，这些取样器体积较大、结构较为复杂，有的甚至需要机械手来操 作取样过程；而AUV体积较小，大型的海水取样器装置难以直接配备；在高压环境下，取 样装置结构越复杂，失效概率越大；在深海高压环境且AUV能源有限的情况下，机械手的 每一个动作都会增加能源消耗以及AUV自身的危险性。另外，在深海环境尤其是全海深工 作环境下，多数阀体以及径向密封在巨大的压力下发生泄漏的概率很大。为实现深海海水无 污染保压取样，单向阀是一种优选设备。但在使用单向阀实现无污染保压取样的过程中存在 如下问题：为防止上层海水污染样品海水，要求单向阀在取样前阻止外界海水进入取样筒； 为防止取样后发生样品海水泄漏，要求单向阀在取样后阻止取样筒内的样品海水流出筒外； 在取样的不同阶段，单向阀的工作方向不同，以致单一的单向阀难以实现。

发明内容

本发明的目的是针对深海微生物取样的特殊要求，研制一种能够实现无污染取样、保压 取样、无压力突取取样、样品等压转移且适合配备AUV的基于可控单向阀串联结构的深海 海水保压取样器，为深海微生物资源考察和科学研究提供技术及装备支撑。

本发明的目的是这样实现的：包括可控单向阀组件和取样筒组件，所述可控单向阀组件 包括反向串联的电磁单向阀和手动单向阀，取样筒组件包括样品筒、压力补偿筒和设置在样 品筒和压力补偿筒之间的连接体，所述样品筒内设置有取样活塞，所述压力补偿筒内设置有 补偿活塞，所述连接体的中间位置设置有连通样品筒和压力补偿筒的节流孔，所述取样活塞 与补偿活塞之间充满海水，所述样品筒的端部通过连接管与手动单向阀连接，所述压力补偿 筒的端部安装有补偿端盖，所述补偿端盖上设置有单向阀组件和可拆卸的堵头。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.取样活塞与样品筒的连接处、样品筒与连接体的连接处、连接体与压力补偿筒的连接 处、补偿活塞与压力补偿筒的连接处、补偿端盖与压力补偿筒的连接处、单向阀组件与补偿 端盖的连接处以及可拆卸的堵头与补偿端盖的连接处均设置有密封圈。

2.所述取样活塞与取样筒之间形成样品腔，所述补偿活塞与补偿端盖之间形成压力补偿 腔。

3.电磁单向阀和手动单向阀的初始状态均工作在单向截止工位上，电磁单向阀的截止方 向为自取样筒外部指向取样筒内部的方向，手动单向阀的截止方向为自取样筒内部指向取样 筒外部的方向；所述单向阀组件包括单向阀体、阀芯和弹簧，其截止方向是自压力补偿筒内 部指向外部的方向。