一种深海蠕动泵及深海可控长期化学反应装置的制作方法

本发明涉及深海定量控制化学反应技术领域，特别是涉及一种深海蠕动泵及深海可控长期化学反应装置。

背景技术

深海生命科学与生物地球化学的研究是目前的前沿，由于深海是一个高压、黑暗、低温的恶劣环境，深海探测观测装备具有较大的局限性，这阻碍着深海科学研究的发展，目前大多数的深海原位数据来源于各种传感器的直接感知观测，众所周知，很多参数需要经过化学反应后才能被分析出来，因此具有化学反应系统的原位分析设备，是深海科学研究必不可少的设备。

定时定量加液的深海蠕动泵是深海化学反应装置的核心，然而目前该技术一般由充油式蠕动泵进行直接或间接的注液控制，电机处于压力平衡下工作。其弊端在于：一方面，该种方式存在内部油液泄漏的可能，会影响分析点附近的原位环境，并且滋生微生物造成设备的腐蚀和损坏，另一方面该充油式蠕动泵的定量控制方式是通过控制工作时间来完成的，而不同水压下附加的阻力会影响电机转速，从而对化学试剂的排量精度产生影响。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种深海蠕动泵及深海可控长期化学反应装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高化学试剂的排量精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种深海蠕动泵，包括蠕动泵头、输出轴、耐压筒、直流减速电机和磁感应开关，所述蠕动泵头的外壳与所述耐压筒连接，所述蠕动泵头的旋转部与所述输出轴的一端固定连接，所述输出轴的另一端通过联轴器与所述直流减速电机的转轴连接，所述磁感应开关的磁铁设置在所述联轴器上，所述磁感应开关的感应线圈设置在所述耐压筒内与所述磁铁相匹配的位置，所述磁感应开关用于向控制器反馈所述蠕动泵头旋转的圈数，所述控制器与所述直流减速电机电连接。

优选地，所述耐压筒包括管体、前端盖和后端盖，所述前端盖和所述后端盖分别与所述管体的一端密封连接，所述蠕动泵头通过一转接板与所述前端盖连接，所述转接板、所述前端盖和所述管体通过螺栓依次固定连接。

优选地，所述后端盖上设有水密座，与所述直流减速电机和所述磁感应开关连接的水密缆由所述水密座穿过后与所述控制器连接。

优选地，所述直流减速电机通过电机固定座与所述前端盖固定连接，所述感应线圈竖向设置在所述电机固定座的立柱上。

优选地，所述输出轴的前端贯穿所述前端盖和所述转接板后与所述旋转部固定连接，所述前端盖与所述转接板的接触面上设有前凹槽，所述前凹槽与所述输出轴之间设有车氏组合密封；所述输出轴与所述车氏组合密封触接的轴段直径为8mm，对应的直流减速电机的输出扭矩为1.5~3nm；所述输出轴的中部与所述前端盖之间设有深沟球轴承和推力轴承，所述深沟球轴承和所述推力轴承由所述电机固定座固定在所述前端盖的后凹槽中。

优选地，所述联轴器为中空形，所述联轴器上设有一底部呈锥形的通孔，所述通孔的内侧和外侧分别设有一相互吸合的所述磁铁，外侧的所述磁铁嵌在所述通孔中。

本发明还提供了一种深海可控长期化学反应装置，包括上述技术方案中任一项所述的深海蠕动泵、试剂袋、反应舱和电池舱，所述试剂袋与所述深海蠕动泵的蠕动泵头的吸入口连通，所述蠕动泵头的排出口与所述反应舱一端的盖板连通，所述反应舱另一端的盖板上设有第一球阀，所述第一球阀用于向深海中设定的位置排放反应产物；所述电池舱用于给所述深海蠕动泵、所述深海蠕动泵的磁感应开关和控制器提供电能。

优选地，所述深海蠕动泵、所述反应舱和所述电池舱分别由一夹具固定至装夹平台上。

优选地，所述试剂袋用于存放液体化学试剂，所述反应舱用于存放与所述化学试剂反应的过量的化学物质，所述反应舱与所述蠕动泵头的排出口连通的端盖上设有第二球阀，所述第二球阀通过软管与所述蠕动泵头的排出口连接，所述第一球阀通过软管延伸至深海中设定的位置.

优选地，所述电池仓内设有锂电池，所述锂电池通过固定架与所述电池舱的端盖连接，所述控制器通过六角铜柱与所述电池舱的端盖连接，所述端盖上设有水密座。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的深海蠕动泵采用磁感应开关向控制器反馈蠕动泵头旋转的圈数，每次排量精度由蠕动泵头的单圈排量值决定，而不受深海水压的影响，提高了排量精度。本发明的深海可控长期化学反应装置可以实现深海环境现场制备所需的化学试剂，且能够实现化学试剂的定时定量泵送，并且具有很高的控制精度。

附图说明

图1为本发明深海蠕动泵外部结构示意图；

图2为本发明深海蠕动泵的立体剖视结构示意图；

图3为本发明深海蠕动泵沿中心线处的剖视结构示意图；

图4为本发明深海蠕动泵的联轴器的结构示意图；

图5为本发明深海蠕动泵去掉蠕动泵头和耐压筒后的结构示意图；

图6为本发明深海可控长期化学反应装置的整体结构示意图；

图7为本发明电池仓的立体剖视结构示意图；

图8为本发明反应舱的立体剖视结构示意图；

其中：1-转接板，2-前端盖，3-深沟球轴承，4-联轴器，5-直流减速电机，6-水密座，7-后端盖，8-o型密封圈，9-耐压筒，10-电机固定座，11-磁铁，12-磁感应开关，13-推力轴承，14-车氏组合密封，15-输出轴，16-蠕动泵头，17-试剂袋，18-电池舱，19-第二球阀，20-反应舱，21-第一球阀，22-深海蠕动泵夹具，23-反应舱夹具，24-端盖，25-电池舱夹具，26-锂电池，27-固定架，28-控制器，29-六角铜柱，30-端盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图5所示：本实施例提供了一种深海蠕动泵，包括蠕动泵头16、输出轴15、耐压筒9、直流减速电机5和磁感应开关12。耐压筒9包括管体、前端盖2和后端盖7，前端盖2和后端盖7分别与管体的一端密封连接，前端盖2和后端盖7与管体之间均设有o型密封圈8。蠕动泵头16的外壳与耐压筒9连接，具体地，蠕动泵头16通过一转接板1与前端盖2连接，转接板1、前端盖2和管体通过螺栓依次固定连接。蠕动泵头16的旋转部与输出轴15的一端固定连接，输出轴15的另一端通过联轴器4与直流减速电机5的转轴连接，直流减速电机5通过电机固定座10与前端盖2固定连接。磁感应开关12的磁铁11设置在联轴器4上，联轴器4由无磁性材料制成，联轴器4为中空形，联轴器4上设有一底部呈锥形的通孔，通孔的内侧和外侧分别设有一相互吸合的磁铁11，外侧的磁铁11嵌在通孔中，该磁铁安装结构所需的安装空间小，且安装快捷方便。磁感应开关12的感应线圈设置在耐压筒9内与磁铁11相匹配的位置，感应线圈具体可竖向设置在电机固定座10的立柱上。磁铁11能够触发感应线圈产生信号，磁感应开关12用于向控制器28反馈蠕动泵头16的旋转圈数，控制器28与直流减速电机5电连接。后端盖7上设有水密座6，与直流减速电机5和磁感应开关12连接的水密缆由水密座6穿过后与控制器28连接。

输出轴15的前端贯穿前端盖2和转接板1后与蠕动泵头16的旋转部固定连接，前端盖2与转接板1的接触面上设有前凹槽，前凹槽与输出轴15之间设有车氏组合密封14；输出轴15与车氏组合密封14触接的轴段直径为8mm，对应的直流减速电机5的输出扭矩为1.5～3nm，以便于减小车氏组合密封14在高压下产生的附加摩擦力。输出轴15的中部与前端盖2之间设有深沟球轴承3和推力轴承13分别作为径向固定和轴向固定，深沟球轴承3和推力轴承13由电机固定座10固定在前端盖2的后凹槽中。

如图6-图8所示：本实施例还提供了一种深海可控长期化学反应装置，包括上述的深海蠕动泵、试剂袋17、反应舱20和电池舱18，深海蠕动泵、反应舱20和电池舱18分别由一夹具固定至装夹平台（图中未示出）上，深海蠕动泵由深海蠕动泵夹具22固定，反应舱20由反应舱夹具23固定，电池舱18由电池舱夹具25固定。试剂袋17用于存放液体化学试剂，试剂袋17与深海蠕动泵的蠕动泵头16的吸入口连通，蠕动泵头16的排出口通过软管与反应舱20一端的端盖24上的第二球阀19连通，反应舱20用于存放与化学试剂反应的过量的化学物质，反应舱20另一端的端盖24上设有第一球阀21，第一球阀21通过软管延伸至深海中设定的位置，第一球阀21用于向深海中设定的位置排放反应产物。电池舱18用于给深海蠕动泵、深海蠕动泵的磁感应开关12和控制器28提供电能。电池仓内设有锂电池26，锂电池26通过固定架27与电池舱18端盖30连接，控制器28通过六角铜柱29与电池舱18端盖30连接，电池舱18端盖30上设有水密座6。锂电池26和控制器28与直流减速电机5和磁感应开关12连接的水密缆经水密座6穿出电池仓。

直流减速电机5每带动联轴器4旋转一圈磁感应开关12会通断一次，该通断信号会被电池舱18内的控制器28接收到，从而由工作的圈数控制每次的排量。

例如：为了研究在深海环境下硫化氢对深海微生物的影响，若直接携带大量硫化氢是难以实现的，并且具有危险性，因此可以选用定量盐酸与过量硫化亚铁的反应方案。具体实施方法是将一定量的盐酸装入试剂袋17中，再将过量的硫化亚铁装入反应舱20内，然后利用各自夹具将相关舱体安装固定到所要搭载设备底端装夹平台上，完成软管及水密缆的连接后进行下海布放。在水下控制器28根据预置程序，定时定量高精度地控制深海蠕动泵将试剂袋17内一定量的盐酸注入到反应舱20内，并与反应舱20内的过量硫化亚铁反应生成定量所需的硫化氢；在装置停止工作时，蠕动泵头16具有的密闭性可以防止盐酸进入反应舱20内，并且每次的排量精度由蠕动泵头16的单圈排量值决定。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。