泵吸式生物采樣器的制造方法
【專利摘要】一種水環境取樣【技術領域】的泵吸式生物采樣器，包括：負壓產生機構、吸入機構和儲存裝置，負壓產生機構包括：進水管、環形噴嘴、工作泵、連接管和入水管，其中：工作泵的兩端分別與連接管和入水管相連，連接管的另一端與進水管相連，進水管與環形噴嘴相連，環形噴嘴連接于吸入機構的中部；由工作泵抽吸的水經過進水管和環形噴嘴進入吸入機構的中部，使得吸入機構的兩端產生負壓，吸入機構的出口端與儲存裝置相連。本發明能夠使操作人員在水面的母船上通過操作臺或者根據自身設定的程序方便地實現水下大型生物的采樣，提高采樣效率。
【專利說明】泵吸式生物采樣器
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種水環境取樣【技術領域】的裝置，具體是一種泵吸式生物采樣器。
【背景技術】
[0002]由于海洋技術的快速發展，人類發現深海蘊藏著巨大寶藏。從科學意義上看，挖掘海洋生物資源有助于探尋全新的物種和生命機制；同時，海洋生物作為理想藥物和工業材料資源，具有潛在的經濟價值。海洋生物基因資源成為目前國際上爭奪最為激烈的資源領域之一。
[0003]近年來，隨著各種海洋科學研究與海洋資源開發利用的不斷深入，如何快速、方便和有效地對海洋生物進行調查采樣，以獲得第一手的海洋生物科學研究樣品，全面了解特定海域的生物資源情況，成為了當務之急。采集不同深度海水中的生物樣品，是現代海洋學研究的重要內容。深海大型底棲生物種類繁多、數量巨大，對其進行研究具有重要意義。在海洋生物采樣技術中，研制可吸起大尺寸底棲生物、壽命長、體積小、可靠性高的采樣器就是一項全新的技術，也是一項有重要意義的工作。
[0004]傳統的大型生物采樣方法主要是拖網式，其主要特點是采樣量大，但網具易與海底植物或拖網工具發生纏繞，網衣缺乏保護易破損，耗時長，捕捉精度不高，采樣效率低。另夕卜，隨著工作水深的加大，由水下機器人利用機械手進行手持采樣的難度也逐漸加大，在很多海域的調查采樣工作將不能展開。
[0005]經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN101509844，
【公開日】2009_08_19，記載了一種液壓驅動的海底生物樣品拖曳采樣及密封系統。該系統包括框架和至少一個拖網，拖網的網底設置取樣器；框架內設拖網支撐桿，每個拖網均配備兩個并列設置的擺動網桿；所述取樣器包括一個位于中空的保壓筒內的網底管，保壓筒入口端和出口端分設相互獨立的密封組件，密封組件包括閥門和閥門控制機構；入口端密封組件的閥門與拖網的網底相連。但該技術機構龐大，且沒有動力裝置，不易控制，除此以外該技術結構復雜，水下作業靈活性較弱，安裝搭載不方便；而且單次采樣生物種類繁多，目標生物針對性不強。
【發明內容】
[0006]本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種泵吸式生物采樣器，其能夠使操作人員在水面的母船上通過操作臺或者根據自身設定的程序方便地實現水下大型生物的采樣，提高采樣效率，為高質量地完成水下采樣工作奠定了良好的基礎。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括:負壓產生機構、吸入機構和儲存裝置，負壓產生機構包括:進水管、環形噴嘴、工作泵、連接管和入水管，其中:工作泵的兩端分別與連接管和入水管相連，連接管的另一端與進水管相連，進水管與環形噴嘴相連，環形噴嘴連接于吸入機構的中部；由工作泵抽吸的水經過進水管和環形噴嘴進入吸入機構的中部，使得吸入機構的兩端產生負壓，吸入機構的出口端與儲存裝置相連。[0008]所述的吸入機構包括:順次相連的可彎曲端口、吸水管、收縮管、喉管和出水擴散管，其中:吸水管設置于進水管的中部且其出口與環形噴嘴的出口匯合且均與收縮管的入口相連，出水擴散管的出口端與儲存裝置相連。
[0009]所述的環形噴嘴的中部為連接段，外圓周上均勻分布若干噴嘴結構，其中:各個噴嘴結構為傾斜設置且均向吸入機構端匯聚。
[0010]所述的環形噴嘴的中心線與喉管的中心線重合。
[0011]所述的吸水管和環形噴嘴的出口匯合處為密封相連。
[0012]所述的收縮管的外部結構為喇叭狀且大端口與環形噴嘴相連。
[0013]所述的可彎曲端口為柔性波紋管。
[0014]本發明所述采樣器采用環形噴嘴射流泵型式，通道直徑大，通道流暢，長度小，適合于做生物采樣器，可吸起大尺寸生物體，沒有旋轉部件，壽命長，體積小，不易卡死，可靠性高，同時能夠搭載在水下潛器上完成大型底棲生物的采樣任務。此外，所述泵吸式大型生物采樣器可以使操作人員在水面的母船上通過操作臺或者根據自身設定的程序方便地實現水下大型生物的采樣，本發明實現了高效率和高質量的水下生物采樣功能，因而在海洋生物采樣領域有著極為廣闊的發展前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明結構示意圖；
[0016]圖2為吸入機構結構示意圖；
[0017]圖中:a為立體示意圖；b為正視圖及剖面圖。
[0018]圖3為環形噴嘴的剖視圖。
【具體實施方式】
[0019]下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0020]如圖1和圖2所示，本實施例包括:負壓產生機構、吸入機構和儲存裝置8，負壓產生機構包括:進水管1、環形噴嘴2、工作泵10、連接管9和入水管11，其中:工作泵10的兩端分別與連接管9和入水管11相連，連接管9的另一端與進水管I相連，進水管I與環形噴嘴2相連，環形噴嘴2連接于吸入機構的中部；由工作泵10抽吸的水經過進水管I和環形噴嘴2進入吸入機構的中部，使得吸入機構的兩端產生負壓，吸入機構的出口端與儲存裝置8相連。
[0021]所述的吸入機構包括:順次相連的可彎曲端口 7、吸水管3、收縮管4、喉管5和出水擴散管6，其中:吸水管3設置于進水管I的中部且其出口與環形噴嘴2的出口匯合且均與收縮管4的入口相連，出水擴散管6的出口端與儲存裝置8相連。
[0022]如圖3所示，所述的環形噴嘴2的中部為連接段，外圓周上均勻分布若干噴嘴結構，其中:各個噴嘴結構為傾斜設置且均向吸入機構端匯聚。
[0023]所述的環形噴嘴2的中心線與喉管5的中心線重合。[0024]所述的吸水管3和環形噴嘴2的出口匯合處為密封相連。
[0025]所述的收縮管4的外部結構為喇叭狀且大端口與環形噴嘴2相連。
[0026]所述的可彎曲端口 7為柔性波紋管。
[0027]本實施例儲存裝置8為采樣網籃。
[0028]同時為了減輕重量，吸水管3和進水管I采用鋁材，環形噴嘴2為不銹鋼，收縮管
4、喉管5和出水擴散管6采用塑料。各管路之間有連接法蘭，法蘭除內徑外均按照標準法蘭設計，內徑需和配合管徑匹配。管路和法蘭焊接配合尺寸根據實際焊接工藝定義。在所述法蘭之間有密封圈，吸水管3和環形噴嘴2之間采用O型圈密封；所述環形噴嘴2均勻地固定在所述出水擴散管6進水管I和收縮管4之間，且噴嘴數量為6個。
[0029]開啟液壓馬達，啟動工作泵10，使采樣器處于預備采樣狀態。工作泵10工作，從入水管11抽吸周圍環境海水，產生的高速射流通過連接管9、進水管I和環形噴嘴2進入收縮管4，在收縮管4處產生負壓，形成可彎曲端口 7的入口與收縮管4處的壓力差，在該壓力差的作用下，生物樣本通過可彎曲端口 7、吸水管3進入收縮管4，進而通過喉管5、出水擴散管6后進入采樣網籃，完成大型生物樣本的采集。
[0030]本發明所述的泵吸式大型生物采樣器在工作前，需先將采樣器固定在水下機器人的機械手上，并通過電纜與母船進行信息的交流，來控制采樣器的工作狀態。采集大型生物樣本時，由水下機器人將所述的泵吸式大型生物采樣器帶至預定采樣海域，通過水下機器人上裝載的水下攝像頭觀察情況，在發現游動較為緩慢的大型底棲生物樣本后，在合適的位置命令機械手持采樣器移動至目標位置，開啟液壓馬達，啟動工作泵10，使采樣器處于預備采樣狀態。工作泵10產生的高速射流通過進水管I和環形噴嘴2進入收縮管4，在收縮管4處產生負壓，形成可彎曲端口 7的入口與收縮管4處的壓力差，在該壓力差的作用下，生物樣本通過可彎曲端口 7、吸水管3進入收縮管4，進而通過喉管5、出水擴散管6后進入采樣網籃，完成大型生物樣本的采集。對于需要保溫保壓生物，需要將采樣網籃變成保溫保壓采樣器。完成任務后所述的泵吸式大型生物采樣器與水下機器人一起浮出水面，被回收到母船的甲板上。回收完成后旋開采樣網籃或者保溫保壓采樣器與出水擴散管6的連接開關，取出生物樣本；將生物樣本放在特殊的容器里做好標記送到實驗室，就可以獲得海洋科學第一手的生物樣品資料。將樣品處理完成后，整個泵吸式采樣裝置就可以隨水下機器人至下一個采樣點進行采樣。所述泵吸式大型生物采樣器結構可以很方便地搭載在各種水下潛器上完成多種采樣任務。
【權利要求】
1.一種泵吸式生物采樣器，其特征在于，包括:負壓產生機構、吸入機構和儲存裝置，負壓產生機構包括:進水管、環形噴嘴、工作泵、連接管和入水管，其中:工作泵的兩端分別與連接管和入水管相連，連接管的另一端與進水管相連，進水管與環形噴嘴相連，環形噴嘴連接于吸入機構的中部；由工作泵抽吸的水經過進水管和環形噴嘴進入吸入機構的中部，使得吸入機構的兩端產生負壓，吸入機構的出口端與儲存裝置相連。
2.根據權利要求1所述的采樣器，其特征是，所述的吸入機構包括:順次相連的可彎曲端口、吸水管、收縮管、喉管和出水擴散管，其中:吸水管設置于進水管的中部且其出口與環形噴嘴的出口匯合且均與收縮管的入口相連，出水擴散管的出口端與儲存裝置相連。
3.根據權利要求1或2所述的采樣器，其特征是，所述的環形噴嘴的中部為連接段，夕卜圓周上均勻分布若干噴嘴結構，其中:各個噴嘴結構為傾斜設置且均向吸入機構端匯聚。
4.根據權利要求3所述的采樣器，其特征是，所述的環形噴嘴的中心線與喉管的中心線重合。
5.根據權利要求3所述的采樣器，其特征是，所述的吸水管和環形噴嘴的出口匯合處為密封相連。
6.根據權利要求2所述的采樣器，其特征是，所述的收縮管的外部結構為喇叭狀且大端口與環形噴嘴相連。
7.根據權利要求2所述的采樣器，其特征是，所述的可彎曲端口為柔性波紋管。
【文檔編號】G01N1/14GK103487288SQ201310484823
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月16日 優先權日:2013年10月16日
【發明者】王旭陽, 葛彤, 李翔, 王猛, 王彪 申請人:上海交通大學