专利名称：高压注射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压环境下传感器技术，具体讲是一种在高压环境下动态加注试剂瓶的高压注射装置，该装置能够在高压环境下随着压力的变化，提供实验试剂，其属于深海资源探测项目的海洋仪器检测技术领域。
背景技术：
在深海环境下，其压力巨大，一般的设备和装置在如此高的压力下会产生变形，造成损坏或者不能正常工作。在深海资源探测的研究中，要研究、探测深海的重金属以及其他金属资源。这就离不开深海模拟试验平台。该平台经常要提供不同浓度的试剂，来检测传感器的精确度与响应情况。如，为检测和校正深海传感器就要测量深海中金属离子的浓度。为此在深海检测平台上，就要放入预先配制的已知浓度的试验溶液，再检测出深海传感器在不同压力下的数据。该数据与已知浓度的试验溶液浓度之差就是传感器的精确度。检测和校正该传感器对浓度变化的响应情况，即灵敏度，必须在高压下动态改变溶液的浓度，在如此高的压力下改变其中的试验溶剂浓度非常难，而且深海金属离子的浓度非常低，如果使用金属管道传输试剂，会对试剂造成污染，而有机材料的强度又不能满足如此高压力下传输试剂的要求。国外有人采用化学试验设备液相色谱仪用的液相色谱泵通过钛毛细管向里面打试剂，这样的方案非常昂贵。在深海高压环境下，动态地向试剂瓶中加注试验物的专用高压注射装置一直未见报道。
(三)技术内容本发明的目的是要适应深海高压环境下，提供一种在高压环境下动态加注试剂瓶的高压注射装置，该装置能够定量、稳定、可靠地提供动态向试剂瓶中加注试剂等试验物，达到改变试剂浓度的目的，而且使用的材料不会对试剂造成污染。
本发明的任务是由以下技术方案完成的研制一种高压注射装置，其安装在深海检测平台上。该装置包括有由导管连通的粗、细活塞气缸构成的驱动连通器，该连通器的两活塞之间封存有定量的与外界平衡的空气；在细活塞气缸旁边捆绑设有至少一支注射器，装有定量试剂的该注射器的活塞杆尾端相距细活塞气缸的活塞杆尾端翼柄有适当距离，该注射器装有的定量试剂通过注射导管在细活塞气缸的活塞杆尾端翼柄的推压下，动态地从捆绑的该注射器的注射端口注入待测试剂瓶中。
所述的装有定量试剂的该注射器，其捆绑在细活塞气缸旁边的数目为1-20支，诸该注射器的活塞杆尾端或处在一个径向截面上，或处在不同的有数据要求的径向截面上。
所述的装有定量试剂的该注射器，其活塞杆尾端相距细活塞气缸的活塞杆尾端翼柄的适当距离为0——1000mm。
所述的由导管连通的粗、细活塞气缸，其中粗活塞气缸的体积V粗与细活塞气缸的体积V细之间的比值V粗/V细＝1.01-10000。
本发明的优点在于本高压注射装置由于在由导管连通的粗、细活塞气缸构成的驱动连通器中，即该连通器的两活塞之间封存有定量的与外界平衡的空气，由于导管的连通，使得粗活塞气缸的腔体中的气体可以被压入细活塞气缸腔体中。设细气缸与粗气缸的体积分别为10ml，1000ml。当外界压强增加时，如果活塞与活塞缸的摩擦力以及负载大于压力时，则两活塞是不移动的；当外界的压强继续增大，实验证实，如果两活塞和活塞缸的摩擦系数相差不大时，粗活塞上由于截面积大产生的压力较细活塞上的压力大，而两者的摩擦力则相差不多，当外界压强增加，粗活塞会首先向气缸内腔移动，直到达到压力平衡。当粗活塞运动到尽头，这时由于粗活塞受到气缸的限制，不能运动，细活塞这时在高压环境的作用下才开始运动。当粗活塞把其气缸腔体中的全部气体压入细活塞气缸中时，由理想气体状态方程PV/T＝C可知此时细活塞气缸的压强为(1000+10)/10＝101(巴)，即10.1MPa。设此时细活塞气缸腔体的长度为L，即初始状态。当压力升高为20MPa时(相当于2000米水深处的压强)，此时细活塞气缸腔体的长度约为L/2，即细活塞的位移为L-L/2＝L/2。此时细活塞位移量较大，能够注入较多的试验溶液，便于控制试验溶液的浓度。本发明的驱动连通器能够在随着压力的改变提供动力，特别适合改变试剂浓度的应用，即在高压环境下动态地向试剂瓶加注物料。
(四)附图及其实施例本发明的实施例结合
如下图1为高压注射装置的工作原理图。
图2为高压注射装置的结构剖视图。
参见图1，图2制成的一种高压注射装置，其安装在深海检测平台上。该装置包括有由导管10连通的粗、细活塞气缸11、1构成的驱动连通器11-1，该连通器11-1的两活塞13、3之间封存有定量的与外界平衡的空气；在细活塞气缸1旁边通过外套管14捆绑设有至少一支注射器4，装有定量试剂5的该注射器4的活塞杆6尾端相距细活塞气缸1的细活塞3杆尾端翼柄7有适当距离，该注射器4装有的定量试剂5通过注射导管8在细活塞气缸1的细活塞3杆尾端翼柄7的推压下，动态地从捆绑的该注射器4的注射端口注入待测试剂瓶9中。
所述的装有定量试剂5的该注射器4，其捆绑在在细活塞气缸1旁边的数目为4支，诸该注射器4的活塞杆6尾端处在离细活塞3杆尾端翼柄7之下不同的距离径向截面上。
所述的装有定量试剂5的该注射器4，其活塞杆6尾端相距细活塞气缸1的细活塞3杆尾端翼柄7的适当距离为10——100mm为宜。
所述的由导管10连通的粗、细活塞气缸11、1，其中粗活塞气缸11的体积V粗与细活塞气缸1的体积V细之间的比值V粗/V细＝5。
当外界压强P2增加时，如果活塞13，3与活塞缸11，1的摩擦力以及负载大于压力时，则两活塞13，3是不移动的；当外界的压强P2继续增大，实验证实在两活塞13，3的摩擦系数和摩擦力相同时，粗活塞13上产生的压力就大，由于摩擦力以及负载要小于该压力，此时则粗活塞13会首先向粗活塞气缸11内腔体12移动，直到达到压力平衡。实验证实这时由于粗活塞13受到粗活塞气缸11的限制，不能运动，细活塞3这时在高压环境的作用下才开始运动。当粗活塞13把其气缸11腔体12中的全部气体压入细活塞气缸1的腔体2中时，由理想气体状态方程PV/T＝C可知此时细活塞气缸1的腔体2中压强P1为(1000+10)/10＝101(巴)，即10.1MPa。设此时细活塞气缸1腔体2的长度为L，即初始状态。当外界的压强P2升高一倍为20MPa时(相当于2000米水深处的压强)，此时细活塞气缸1腔体2的长度为L/2，即细活塞3的位移为L-L/2＝L/2。此时细活塞3位移量较大，能够注入较多的试验试剂5，便于控制试验试剂5的浓度。本发明的驱动连通器11-1能够在随着压力的改变提供动力，特别适合改变试剂浓度的应用，即在高压环境下动态地向试剂瓶加注试剂物料。
本领域的普通技术人员都会理解，在本发明的保护范围内，对于上述实施例进行修改，添加和替换都是可能的，其都没有超出本发明的保护范围。
权利要求
1.一种高压注射装置，其安装在深海检测平台上，其特征在于该装置包括有由导管连通的粗、细活塞气缸构成的驱动连通器，该连通器的两活塞之间封存有定量的与外界平衡的空气；在细活塞气缸旁边捆绑设有至少一支注射器，装有定量试剂的该注射器的活塞杆尾端相距细活塞气缸的细活塞杆尾端翼柄有适当距离，该注射器装有的定量试剂通过注射导管在细活塞气缸的细活塞杆尾端翼柄的推压下，动态地从捆绑的该注射器的注射端口注入待测试剂瓶中。
2.根据权利要求1所述高压注射装置，其特征在于所述的装有定量试剂的该注射器，其捆绑在在细活塞气缸旁边的数目为1-20支，诸该注射器的活塞杆尾端或处在一个径向截面上，或处在不同的有数据要求的径向截面上。
3.根据权利要求1或2所述高压注射装置，其特征在于所述的装有定量试剂的该注射器，其活塞杆尾端相距细活塞气缸的活塞杆尾端翼柄的适当距离为0--1000mm。
4.根据权利要求1所述高压注射装置，其特征在于所述的由导管连通的粗、细活塞气缸，其中粗活塞气缸的体积V粗与细活塞气缸的体积V细之间的比值V粗/V细＝1.01-10000。
全文摘要
本发明是一种高压注射装置，其安装在深海检测平台上。该装置包括有由导管连通的粗、细活塞气缸构成的驱动连通器，该连通器的两活塞之间封存有定量的与外界平衡的空气；在细活塞气缸旁边捆绑设有至少一支注射器，装有定量试剂的该注射器的活塞杆尾端相距细活塞气缸的活塞杆尾端翼柄有适当距离，该注射器装有的定量试剂通过注射导管在细活塞气缸的活塞杆尾端翼柄的推压下，动态地从捆绑的该注射器的注射端口注入待测试剂瓶中。该装置能够在随着压力的改变提供动力，特别适合改变试剂浓度的应用，其能够在高压环境下定量、稳定、可靠地提供动态向试剂瓶中加注试剂等试验物，达到改变试剂浓度的目的，而且使用的材料不会对试剂造成污染。
文档编号G01N35/10GK1563999SQ20041000896
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月22日 优先权日2004年3月22日
发明者张晓东, 许淑梅, 曹志敏, 于新生 申请人:中国海洋大学