[发明专利]一种基于磁性驱动的自吸式大流量生物泵装置及其方法

说明书

本发明公开一种基于磁性驱动的自吸式大流量生物泵装置及其方法，装置包括控制电源、取样泵、保护支架和沉降组件，控制电源、取样泵和沉降组件均固定于保护支架上；取样泵包括外置管路、导流罩壳、多极定子和空心转子；转动的螺旋叶片能将外界流体通过拦截件的进水槽口吸入工作驱动腔，并从工作驱动腔的出口射流流出形成负压，同时驱动外界流体从外置管路进入导流罩壳的中空腔室；沉降组件包括依次连接的缓冲管道、筒状的过滤网和沉降瓶；空心电机通过电路与用于提供电力的控制电源连接。本发明体积小、结构紧凑，可搭载于其他大型设备单独过滤水体内的生物，亦可用机械手或其他有追踪生物的设备锁定自吸取样。

技术领域

本发明属于海洋生物取样技术领域，尤其涉及一种基于磁性驱动的自吸式大流量生物泵装置及其方法。

背景技术

海底热液口冷泉口附近孕育着独特的化能合成生物群落，富含生物基因资源，是天然的基因宝库。由于其环境极端特殊，且与地球早期的环境非常相似，被认为是生命起源等前沿科学研究的“实验室”。这些群落中大部分的大型生物为无脊椎动物，无脊椎动物的幼体阶段为浮游幼体，因而获取热液或冷泉生物幼体是深海生命科学研究的重要途径之一。

由于海底热液口冷泉口的微地形环境非常复杂，常规的拖网式浮游生物采样设备无法在近底层拖曳采集生物样品。理想的采样方式是采用定点式大流量吸滤装置搭载水下机器人进行作业。目前仅有专利公开号110333095A“一种深海吸入式浮游生物取样器”具有定点采集深海浮游生物的功能。但该技术采用离心泵驱动大体积水流进行过滤，采样时高速旋转的桨叶对于脆弱的无脊椎动物幼体有较大的损伤，容易打碎生物样品，造成调查数据的不准确；此外，该取样器采用直线管道，大水流过滤时容易造成网口破坏和生物样品挤压。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，并提供一种基于磁性驱动的自吸式大流量生物泵装置及其方法。本发明通过采用类空心电机转子泵结构的取样器，更有利于深海生物样品的采集，可有效保护捕获的生物样品，从而实现对水环境中小型及浮游生物保护性的采集与过滤。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种基于磁性驱动的自吸式大流量生物泵装置，其包括控制电源、取样泵、保护支架和沉降组件，所述控制电源、取样泵和沉降组件均固定于保护支架上；

所述取样泵包括外置管路、导流罩壳、多极定子和空心转子；空心转子同轴套设于多极定子的内腔中，两者通过轴承配合连接并共同构成空心电机；导流罩壳为进水端呈喇叭状的中空结构，空心电机同轴且具有间隔的套设于导流罩壳靠近出水端的壳体外部，导流罩壳与空心电机之间形成环状的工作驱动腔；导流罩壳的进水端外接外置管路；所述工作驱动腔具有环状进口和环状出口，其环状出口环绕于导流罩壳的中空腔室出水端，环状进口处通过环状的拦截件进行封闭，拦截件上沿周向开设有若干进水槽口；工作驱动腔中设有固定于空心转子内壁上的若干螺旋叶片，螺旋叶片能随空心转子同步转动并与导流罩壳之间互不干涉；转动的螺旋叶片能将外界流体通过拦截件的进水槽口吸入工作驱动腔，流体从工作驱动腔的环状出口射流流出并在导流罩壳的中空腔室出水端附近形成负压，导流罩壳两端的压差驱动外界流体从外置管路进入导流罩壳的中空腔室；

所述沉降组件包括依次连接的缓冲管道、筒状的过滤网和沉降瓶；缓冲管道的进液端与所述空心电机固定连接，出液端与过滤网连通；所述空心电机通过电路与用于提供电力的控制电源连接。

作为优选，所述多极定子是由充油的线圈绕线而成，空心转子是由永磁体围成，轴承为水润滑轴承。

作为优选，所述空心电机的两端均设有挡环。

作为优选，若干所述螺旋叶片的旋转方向相同且互不干涉。

作为优选，所述缓冲管道为90°的弯管，其进液端高于出液端。

作为优选，所述射流的出射方向与导流罩壳的中轴线方向平行。