一种深海微生物保压转移用取样器的制造方法
【专利摘要】本发明属于深海生物技术，旨在提供一种深海微生物保压转移用取样器。本发明包括重力活塞式取样式机构、固定球阀机构和行程开关球阀机构；所述重力活塞式取样式机构包括重锤机构、吊放机构、保真取样筒和蓄能器；所述重锤机构包括重锤、重锤缆和杠杆；其中重锤通过起吊螺钉悬挂在重锤缆的一端，重锤缆另一端通过卸扣悬挂在杠杆的一端，杠杆另一端通过夹板固定在主钢缆上；所述吊放机构包括释放缆、导流装置、活塞和行程开关球阀吊缆。本发明的有益效果有：设计了行程开关球阀来实现样品在保真筒下端的密封，样品上端的密封工作仍旧采用活塞密封，行程开关球阀利用自身与保真筒的轴向相对运动实现球阀的开关动作。
【专利说明】一种深海微生物保压转移用取样器
【技术领域】
[0001]本发明属于深海生物技术，具体涉及一种深海微生物保压转移用取样器。
【背景技术】
[0002]适应深海高压等极端环境的深海微生物具有新颖的结构和功能代谢产物及基因资源，研究价值巨大。研究需要从深海取样样品中分离出深海细菌模拟深海环境培养。现场保真采样、深海条件培养研究微生物需要全程保压的微生物取样、转移培养的设备。
[0003]中国现有的深海沉积物取样器可以在深海取到沉积物、水、气和天然气水合物等样品并进行保温保压。虽然这些专利技术很好地解决了原位保压取样的问题，但是缺少可以方便二次保压取样转移的结构设计。研制一套全程保压的微生物取样-转移-培养的一体化设备，将推进我国深海微生物的研究发展。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种深海微生物保压转移用取样器。
[0005]为解决技术问题，本发明的解决方案是: [0006]提供一种深海微生物保压转移用取样器，包括重力活塞式取样式机构、固定球阀机构和行程开关球阀；所述重力活塞式取样式机构包括重锤机构、吊放机构、取样保真筒和蓄能器；所述重锤机构包括重锤、重锤缆和杠杆，其中重锤通过起吊螺钉悬挂在重锤缆的下端，重锤缆的上端通过卸扣悬挂在杠杆一端，杠杆另一端通过夹板固定在主钢缆上；所述吊放机构包括释放缆、导流装置、活塞和行程开关球阀吊缆，所述导流装置上端通过释放缆悬挂在杠杆上，其下端用法兰合抱与取样保真筒上段的过渡圆筒法兰结构件固定连接，活塞上端与主钢缆连接，活塞与取样内衬管、行程开关球阀的阀球之间分别通过设有的活塞密封圈密封；其中，取样前该活塞位于行程开关球阀的阀球内。
[0007]所述取样保真筒分为取样保真筒上段、取样保真筒中段和刀头，所述取样保真筒内设有花瓣、取样内衬管和O型圈，所述花瓣安装在刀头的台阶上，取样内衬管与取样保真筒的内壁相接触，所述取样内衬管上端顶住行程开关球阀的阀座，其下端压住花瓣；取样保真筒中段的上端与锥形凸台通过螺纹连接并用O型圈密封；取样保真筒中段的下端与行程开关球阀的上端阀体之间通过O型圈密封；取样保真筒下端的刀头与锥形凸台之间通过螺纹连接并用O型圈密封。
[0008]所述取样保真筒上段是装配在导流装置与固定球阀之间的保真筒部分，包括在该段保真筒内的取样内衬管；取样保真筒中段是装配在固定球阀与行程开关球阀之间的保真筒部分，包括在该段保真筒内的取样内衬管；取样保真筒下段是装配在行程开关球阀以下的保真筒部分，包括在该段保真筒内的取样内衬管、刀头和花瓣。
[0009]所述取样保真筒上段内的取样内衬管上端顶住取样保真筒上段台阶，其下端压住固定球阀的上阀座；所述取样保真筒中段内的取样内衬管上端顶住固定球阀的下阀座，其下端压住取样保真筒中段的下端台阶；固定球阀上端阀体通过螺钉与取样保真筒上段的过渡圆筒法兰结构件连接固定，固定球阀下端阀体通过螺钉与锥形凸台固定连接；锥形凸台下端通过螺纹与取样保真筒中段连接，并用O型圈实现密封；所述蓄能器的上下两端分别通过上抱箍、下抱箍固定在导流装置内，并通过管路与固定球阀相连通。
[0010]所述行程开关球阀包括上端阀体、下端阀体、阀球、齿轮、齿条、填料盖和阀座；所述齿轮与固定安装在行程开关球阀的阀杆相接触，行程开关球阀的阀杆贯穿填料盖并通过螺钉与行程开关球阀的下端阀体固定连接，齿条通过螺钉固定在取样保真筒中段上，行程开关球阀的上端阀体通过螺钉与其下端阀体固定连接，阀座下端压在行程开关球阀下端阀体的内台阶上，阀座上端与阀球弧面相贴合，阀座上的O型圈实现两者间的密封；所述行程开关球阀的上端阀体设有的吊环螺钉通过吊放机构的行程开关球阀吊缆固定连接到夹板上，所述行程开关球阀吊缆贯穿通过导流装置的空隙部分固定连接到夹板上；通过齿条、齿轮的传动实现行程开关球阀与取样保真筒的轴向相对运动以及行程开关球阀的开闭。
[0011]本发明中，所述蓄能器通过管路连通至取样保真筒体的内部，且在管路上设有双向阀。
[0012]本发明中，所述取样保真筒为若干节带有梯形螺纹接口的不锈钢管，且每节不锈钢管内壁均设有机玻璃衬筒。
[0013]本发明中，所述取样保真筒的不锈钢管之间通过环形连接头实现螺纹连接；所述环形连接头的横截面单侧呈T形结构，所述环形连接头的两个延长端分别设有外螺纹。
[0014]本发明中，所述环形连接头的内径与取样保真筒的衬筒内径相等。
[0015]本发明中，所述取样保真筒上段的上端内径与取样保真筒的衬筒内径相等，所述衬筒通过橡胶垫片与保真筒上段的上端台阶内壁相接触。
[0016]本发明中，所述过渡圆筒法兰结构件上端是无孔法兰，通过法兰合抱与导流装置连接；其下端圆柱直径与固定球阀上端阀体的法兰直径相等，并通过螺钉与固定球阀连接固定。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0018]在现有深海沉积物取样器的设计基础上，本发明去掉了结构比较复杂的密封舱，取而代之是设计了一个行程开关球阀来实现样品在保真筒下端的密封，样品上端的密封工作仍旧采用活塞密封。行程开关球阀利用自身与保真筒的轴向相对运动实现球阀的开关动作。这样的设计使得取样器的结构更加紧凑小巧，完全可以实现深海保压取样的工作。同时，在保真筒上端之间加入一个固定球阀，为二次保压取样提供了方便转移的接口，可有效完成深海微生物转移到培养釜中培养的任务。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的整体结构剖面图；
[0020]图2是本发明取样后不含重锤机构的结构示意图；
[0021]图3是本发明取样保真筒上段结构示意图；
[0022]图4是本发明取样保真筒下段结构示意图；[0023]图5是本发明取样保真筒中段结构示意图；
[0024]图6是本发明二次保压转移前的结构状态示意图；[0025]图7是本发明下放时的行程开关球阀的结构示意图；
[0026]图8是本发明回收时的行程开关球阀的结构示意图；
[0027]附图标记:1、重锤，2、重锤缆，3、杠杆，4、主钢缆，5、释放缆，6、上抱箍，7、蓄能器，8、导流装置，9、下抱箍，10、法兰合抱，11、固定球阀，12，锥形凸台，13、取样保真筒中段，14、行程开关球阀吊缆，15、吊环螺钉，16、活塞，17、阀球，18，锥形凸台，19、花瓣，20、刀头，21、保真筒上段，22、0型圈，23、取样内衬管，24、活塞密封圈，25、行程开关球阀上端阀体，26、行程开关球阀下端阀体，27、齿条，28、齿轮，29、填料盖，30、行程开关球阀阀座。
【具体实施方式】
[0028]结合附图，下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
[0029]本发明提供一种深海微生物保压转移用取样器的具体实施例，如图1所示，所述深海微生物保压转移用取样器包括重力活塞式取样式机构、固定球阀机构和行程开关球阀机构；所述重力活塞式取样式机构包括重锤机构、吊放机构、取样保真筒和蓄能器7，所述重锤机构包括重锤1、重锤缆2和杠杆3，其中重锤I用起吊螺钉悬挂在重锤缆2上，并通过重锤缆2用卸扣悬挂在杠杆3的一端，杠杆3另一端通过夹板固定在主钢缆4上；所述吊放机构包括释放缆5、导流装置8、活塞16和行程开关球阀吊缆14，导流装置8上端通过释放缆5挂在杠杆3上，其下端用法兰合抱10与保真筒上段21的过渡圆筒法兰结构件固定连接，所述过渡圆筒法兰 结构件上端是无孔法兰，并通过法兰合抱10与导流装置8连接，其下端圆柱直径与固定球阀11上端阀体的法兰直径相等，并通过螺钉与固定球阀11连接固定。
[0030]所述活塞16上端与主钢缆4连接，活塞16与取样内衬管23之间通过设有的有活塞密封圈24密封,此时活塞密封圈24取样前位于阀球17的中心上；取样前位于行程开关球阀内，取样后位于取样保真筒上段21的内衬管23的上密封口。
[0031]取样保真筒分为取样保真筒上段21、取样保真筒中段13和取样保真筒下段刀头20，所述取样保真筒内设有花瓣19、取样内衬管23和O型圈22，所述花瓣19安装在刀头20的台阶上，取样内衬管23外壁与取样保真筒的内壁贴合，所述取样内衬管23上端顶住行程开关球阀阀座30，其下端压住花瓣19，所述花瓣19弹性较好，在取样时，沉积物能顺利通过花瓣19进入内衬管23，取样完毕，花瓣19能够切断沉积物，内衬管23起到保温作用；取样保真筒中段13的上端与锥形凸台12通过螺纹连接，并用O型圈22密封；取样保真筒中段13的不锈钢管之间通过环形连接头实现螺纹连接，并用O型圈22密封；取样保真筒中段13的下端与行程开关球阀的上端阀体之间采用O型圈22密封；取样保真筒下端的刀头20与锥形凸台18通过螺纹连接，采用O型圈22密封。
[0032]所述取样保真筒上段21内的取样内衬管23上端顶住取样保真筒上段21台阶，其下端压住固定球阀11的上阀座；所述取样保真筒中段13内的取样内衬管23上端顶住固定球阀11的下阀座，其下端压住取样保真筒中段13的下端台阶；固定球阀11上端阀体通过螺钉与取样保真筒上段21的过渡圆筒法兰结构件连接固定，固定球阀11下端阀体通过螺钉与锥形凸台12固定连接；锥形凸台12下端通过螺纹与取样保真筒中段13连接，用O型圈22实现密封。
[0033]所述取样保真筒为若干节带有梯形螺纹接口的不锈钢管，且每节不锈钢管内壁均设有机玻璃衬筒；所述取样保真筒的不锈钢管之间通过环形连接头实现螺纹连接；所述环形连接头的横截面单侧呈T形结构，所述T形结构的两个延长端分别设有外螺纹；其中环形连接头的内径与取样保真筒的衬筒内径相等；所述取样保真筒上段21的上端内径与取样保真筒的衬筒内径相等，所述衬筒通过橡胶垫片与取样保真筒上段21的上端台阶内壁相接触。
[0034]所述蓄能器7通过上抱箍6和下抱箍9固定在导流装置8上，并通过管路与固定球阀11本体相连通，补偿本发明取样器的压力损失；所述蓄能器7还通过管路连通至取样保真筒体的内部，且在管路上设有双向阀。
[0035]如图7和图8所示，所述行程开关球阀包括上端阀体25、下端阀体26、阀球17、齿轮28、齿条27、填料盖29和阀座30 ;所述齿轮28紧贴行程开关球阀的阀球17侧平面安装固定在阀球17的阀杆上，行程开关球阀的阀杆插入填料盖29并通过螺钉与行程开关球阀的下端阀体26固定连接，齿条27通过螺钉固定在取样保真筒中段13上，行程开关球阀的上端阀体25通过螺钉与下端阀体17固定连接，所述行程开关球阀的上端阀体25设有吊环螺钉15，并通过吊放机构的行程开关球阀吊缆14固定连接到夹板上；吊缆直接穿过导流装置8的空隙部分固定连接到夹板上。
[0036]所述行程开关球阀阀座30下端压在行程开关球阀下端阀体26的内台阶上，所述阀座30上端与阀球17弧面相贴合，并通过阀座30上的O型圈22实现两者间的密封。
[0037]所述行程开关球阀与取样保真筒的轴向相对运动通过齿条27、齿轮28的传动实现行程开关球阀17的开闭动作，当取样器上提时，因为行程开关球阀17的自重和沉积物及海水的阻力而使行程开关球阀17关闭，从而实现取样保真筒体11下端的密封。
[0038]取样保真的几项关键技术:
[0039]1.取样保真筒上段21的上封口密封(如图3所示):无锥度的轴向密封；用活塞16密封上部的小圆柱体作为封口，在主钢缆4的拉力作用下，塞入保真筒21的上端中心孔，通过O型密封圈22的变形完成密封。
[0040]2.行程开关球阀密封(如图8所示):取样完毕，取样器上提时，由于行程开关球阀及其以下部分的重力和海水、海泥的阻力作用，使得行程开关球阀相对取样保真筒13产生轴向运动，固定安装在阀球17阀杆上的齿轮28与固定在保真筒13上的齿条27啮合，带动阀球17的转动，直至保真筒13上台阶面与行程开关球阀上端阀体25的下台阶面干涉接触，阀球17刚好旋转90°关闭，阀球17与阀座30及其上的密封圈紧密贴合实现下封口的密封。
[0041]3.压力补偿方法:蓄能器7与固定球阀11的本体通过管路连接，通过蓄能器7对整个取样器内压力损失进行补偿。
[0042]4.二次保压转移方法:二次转移前，首先关闭固定球阀11的阀球17并保持行程开关球阀处在关闭状态，卸除固定球阀11上部的部件结构(包括导流装置8、活塞16和保真筒21及其外套结构件，如图6所示)，然后再与二次取样转移系统对接取样。
[0043]本发明的工作过程如下:
[0044](I)重锤I到达海底后，触动杠杆3上抬，使释放缆5和行程开关球阀吊缆14与杠杆3脱扣，取样器自由下落，整个保真筒体在整个取样器重力的作用下自由地插入沉积物中，而活塞16则在接近海底后在主钢缆4的作用下仅以绞车的放缆速度下降，相对于自由下落的整个保真筒体上升。由于活塞16与取样保真筒之间有较好的密封，因而活塞16的下方可以形成局部真空，使样品更顺利地进入内衬管23内，并补偿内衬管23内壁的摩擦力。
[0045](2)在整个下落过程中，由于保真筒13与行程开关球阀同步下落，行程开关球阀与保真筒13不存在相对运动，行程开关球阀的阀球17处于开启状态，整个取样器在重力提供的足够大下插力的作用下插入海底沉积物中；取样器回收时，活塞16已经到达取样保真筒上段21的上封口完成密封，继而主钢缆4在绞车拉力的作用下带着取样器继续上升，而行程开关球阀受到沉积物及海水的阻力相对取样保真筒中段13向下运动直到保真筒13上台阶面与行程开关球阀上端阀体25的下台阶面干涉接触，阀球17刚好旋转90°关闭，阀球17与阀座30及其上的密封圈紧密贴合密封，实现保压功能；然后整个取样器随着主钢缆4的拉拽继续上升回收。作为压力补偿器的蓄能器7装在取样器最上方的导流装置8上，与固定球阀11本体的容腔用管路连接，补偿整个取样保真筒内的压力损失，确保样品压力不至于下降太多。
[0046](3)当绞车收缆时，首先通过主钢缆4牵引活塞16将整个取样器上提。行程开关球阀相对下移关闭球阀，安装在取样保真筒下段刀头20里面的花瓣19合拢将沉积物样品从底部拉断，使样品沉积物分离 ，完成沉积物样品的取样保真。
【权利要求】
1.一种深海微生物保压转移用取样器，包括重力活塞式取样式机构，其特征在于，还包括固定球阀机构和行程开关球阀； 所述重力活塞式取样式机构包括重锤机构、吊放机构、取样保真筒和蓄能器；所述重锤机构包括重锤、重锤缆和杠杆，其中重锤通过起吊螺钉悬挂在重锤缆的下端，重锤缆的上端通过卸扣悬挂在杠杆一端，杠杆另一端通过夹板固定在主钢缆上； 所述取样保真筒分为取样保真筒上段、取样保真筒中段和刀头，所述取样保真筒内设有花瓣、取样内衬管和O型圈，所述花瓣安装在刀头的台阶上，取样内衬管与取样保真筒的内壁相接触，所述取样内衬管上端顶住行程开关球阀的阀座，其下端压住花瓣；取样保真筒中段的上端与锥形凸台通过螺纹连接并用O型圈密封；取样保真筒中段的下端与行程开关球阀的上端阀体之间通过O型圈密封；取样保真筒下端的刀头与锥形凸台之间通过螺纹连接并用O型圈密封； 所述取样保真筒上段内的取样内衬管上端顶住取样保真筒上段台阶，其下端压住固定球阀的上阀座；所述取样保真筒中段内的取样内衬管上端顶住固定球阀的下阀座，其下端压住取样保真筒中段的下端台阶；固定球阀上端阀体通过螺钉与取样保真筒上段的过渡圆筒法兰结构件连接固定，固定球阀下端阀体通过螺钉与锥形凸台固定连接；锥形凸台下端通过螺纹与取样保真筒中段连接，并用O型圈实现密封； 所述吊放机构包括释放缆、导流装置、活塞和行程开关球阀吊缆，所述导流装置上端通过释放缆悬挂在杠杆上，其下端用法兰合抱与取样保真筒上段的过渡圆筒法兰结构件固定连接，活塞上端与主钢缆连接，活塞与取样内衬管、行程开关球阀的阀球之间分别通过设有的活塞密封圈密封； 所述蓄能器的上下两端分别通过上抱箍、下抱箍固定在导流装置内，并通过管路与固定球阀相连通；所述行程开关球阀包括上端阀体、下端阀体、阀球、齿轮、齿条、填料盖和阀座；所述齿轮与固定安装在行程开关球阀的阀杆相接触，行程开关球阀的阀杆贯穿填料盖并通过螺钉与行程开关球阀的下端阀体固定连接，齿条通过螺钉固定在取样保真筒中段上，行程开关球阀的上端阀体通过螺钉与其下端阀体固定连接，阀座下端压在行程开关球阀下端阀体的内台阶上，阀座上端与阀球弧面相贴合，通过阀座上的O型圈实现两者间的密封； 所述行程开关球阀的上端阀体设有的吊环螺钉通过吊放机构的行程开关球阀吊缆固定连接到夹板上，所述行程开关球阀吊缆贯穿通过导流装置的空隙部分固定连接到夹板上；通过齿条、齿轮的传动实现行程开关球阀与取样保真筒的轴向相对运动以及行程开关球阀的开闭。
2.根据权利要求1所述的深海微生物保压转移用取样器，其特征在于，所述蓄能器通过管路连通至取样保真筒体的内部，且在管路上设有双向阀。
3.根据权利要求1所述的深海微生物保压转移用取样器，其特征在于，所述取样保真筒为若干节带有梯形螺纹接口的不锈钢管，且每节不锈钢管内壁均设有机玻璃衬筒。
4.根据权利要求3所述的深海微生物保压转移用取样器，其特征在于，所述取样保真筒的不锈钢管之间通过环形连接头实现螺纹连接；所述环形连接头的横截面单侧呈T形结构，所述环形连接头的两个延长端分别设有外螺纹。
5.根据权利要求4所述的深海微生物保压转移用取样器，其特征在于，所述环形连接头的内径与取样保真筒的衬筒内径相等。
6.根据权利要求4所述的深海微生物保压转移用取样器，其特征在于，所述取样保真筒上段的上端内径与取样保真筒的衬筒内径相等，所述衬筒通过橡胶垫片与保真筒上段的上端台阶内壁相接触。
7.根据权利要求1所述的深海微生物保压转移用取样器，其特征在于，所述过渡圆筒法兰结构件上端是无孔法兰，通过法兰合抱与导流装置连接；其下端圆柱直径与固定球阀上端阀体的法兰直径相等，并通过螺钉与固定球阀连接固定。
【文档编号】C12M1/26GK104004648SQ201410161276
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】陈家旺, 黎永发, 王文涛, 李世伦, 侯继伟 申请人:浙江大学