[發(fā)明專(zhuān)利]一種深海海水及溶解氣體采集裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711084697.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107817131A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉廣虎;程思海;趙宏宇;孫珍軍;王承洋;陸麗娜;王艷萍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 防災(zāi)科技學(xué)院;廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局;宜賓三江機(jī)械有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N1/14
• 分類(lèi)號(hào): G01N1/14;G01N1/10;G01N1/24
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋探測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深海海水及溶解氣體采集裝置及方法。

背景技術(shù)

深海海水采集裝置主要包括自鎖式翻蓋采水瓶和負(fù)壓抽提式原位氣密采水瓶?jī)煞N主要類(lèi)型，以及在這兩種類(lèi)型基礎(chǔ)之上變化出來(lái)的一些類(lèi)型。其中，自鎖式翻蓋采水瓶主體結(jié)構(gòu)包括采水筒、球蓋、釋放器、固定架和鋼絲繩槽及控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分，采水瓶根據(jù)壓力自適應(yīng)平衡原理，當(dāng)采水器下放時(shí)，兩個(gè)球蓋保持敞開(kāi)，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定采水深度后，通過(guò)壓力開(kāi)關(guān)元件、電纜等方式控制采水器開(kāi)關(guān)，使采水筒兩端的兩個(gè)球蓋關(guān)閉，于是存在于圓筒中的海水便被保存下來(lái)。該類(lèi)采水瓶每次可安裝多個(gè)采水瓶組成一個(gè)多次海水采集系統(tǒng)，此類(lèi)采水瓶的特點(diǎn)是裝置整體體積比較大，采水量較多，一般2-8升，操作比較簡(jiǎn)單，但由于此類(lèi)采水瓶采用的是彈力繩密封結(jié)構(gòu)，所以采水瓶較難保存海水中存留的水溶氣體，同時(shí)采水器采水還需要借助CTD采集系統(tǒng)、甲板供電、甲板控制系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)等輔助實(shí)現(xiàn)。

另一種采水瓶是負(fù)壓抽提式原位氣密采水瓶，此類(lèi)采水瓶主體結(jié)構(gòu)包括抽提活塞、緩沖活塞、工作腔、排氣口、外壓口、儲(chǔ)水室、進(jìn)水口、出水口等幾個(gè)部分，采水瓶主體材料為不銹鋼，根據(jù)負(fù)壓抽提原理，工作腔預(yù)先裝滿水，抽提活塞保持平衡密封，當(dāng)采水器下放到達(dá)預(yù)定采水深度時(shí)，采水系統(tǒng)中負(fù)壓倉(cāng)開(kāi)放，工作腔中預(yù)裝的水流向負(fù)壓倉(cāng)，同時(shí)平衡活塞向工作腔方向移動(dòng)，樣品儲(chǔ)藏倉(cāng)同時(shí)出現(xiàn)負(fù)壓，此時(shí)外界的海水根據(jù)負(fù)壓抽提原理隨著活塞的移動(dòng)，進(jìn)入到樣品儲(chǔ)藏倉(cāng)中，當(dāng)工作腔中預(yù)裝的水流完，平衡活塞完全移動(dòng)至工作腔，樣品儲(chǔ)藏倉(cāng)中已經(jīng)裝滿海水，樣品儲(chǔ)藏倉(cāng)中的海水便被得以保存。此類(lèi)采水瓶的特點(diǎn)是操作比較復(fù)雜，系統(tǒng)工作不夠穩(wěn)定，采水量少。每次采水前需預(yù)先通過(guò)壓力泵將工作腔充滿水，采水瓶工作還需要高壓艙、電源、水下計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)、預(yù)設(shè)軟件、負(fù)壓桶、平衡倉(cāng)、連接結(jié)構(gòu)等多個(gè)組件組成采集系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)采水，采水量為200ml。

現(xiàn)有的自鎖式翻蓋采水瓶體積較大，適用于多個(gè)層位的分層海水的采集，通常要借助探測(cè)海水溫度、鹽度、深度等信息的溫鹽深儀(CTD)的控制系統(tǒng)及吊架架，可同時(shí)安裝多個(gè)采水瓶，但此類(lèi)采水瓶采用的是彈力繩密封結(jié)構(gòu)，較難完全保存海水中存留的水溶氣體，該采水瓶主要應(yīng)用于不關(guān)注水中氣體組分含量的、水樣需求比較大的海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、海洋環(huán)境調(diào)查中。對(duì)于特別專(zhuān)注于水中氣體含量且不需要特別多的水的資源調(diào)查或科學(xué)考察等項(xiàng)目，不適合使用該采水瓶。

負(fù)壓抽提式原位氣密采水瓶結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些，采水瓶還需要高壓艙、電源、水下計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)、預(yù)設(shè)軟件、負(fù)壓桶、平衡倉(cāng)、連接結(jié)構(gòu)等多個(gè)組件組成采集系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)海水的氣密采集，由于采水瓶是依據(jù)負(fù)壓抽提的工作原理，所以每次采水前需預(yù)先通過(guò)真空泵將負(fù)壓桶抽成真空來(lái)制造負(fù)壓，并用高壓水泵將工作腔充滿水以便預(yù)留活塞的移動(dòng)空間，現(xiàn)場(chǎng)操作程序比較繁瑣，通常需要專(zhuān)業(yè)人員操作。

綜上，現(xiàn)有類(lèi)型采水瓶存在以下缺點(diǎn)：1)操作步驟繁瑣，不適合船載現(xiàn)場(chǎng)使用；2)體積過(guò)大，不利用攜帶和使用；3)較難保存海水中存留的水溶氣體；4)需要專(zhuān)業(yè)人員操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種深海海水及溶解氣體采集裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)采集區(qū)的水溶氣體以及水體進(jìn)行安全快速的采集和氣密保存，而且采集設(shè)備體積小、操作便利。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種深海海水及溶解氣體采集裝置，包括:高壓密封艙和取樣瓶；所述取樣瓶包括封閉外殼和內(nèi)部的樣品儲(chǔ)藏倉(cāng)，所述樣品儲(chǔ)藏倉(cāng)的末端設(shè)有平衡活塞，在所述平衡活塞所在空腔的側(cè)壁上設(shè)有與其連通的溢流孔，所述樣品儲(chǔ)藏倉(cāng)的側(cè)壁上設(shè)有與外界連通的真空閥；

所述高壓密封艙包括高壓密封艙體及內(nèi)部的變壓器、電路板和電磁閥，所述變壓器設(shè)在所述高壓密封艙體的末端，其一側(cè)設(shè)有電路板固定架，所述電路板設(shè)在所述電路板固定架上，所述高壓密封艙體的另一端設(shè)有所述電磁閥，在所述電磁閥與所述電路板固定架之間設(shè)有對(duì)所述電磁閥進(jìn)行限位的限位環(huán)，所述高壓密封艙體的末端設(shè)有水密接插件；

所述樣品儲(chǔ)藏倉(cāng)的入口端設(shè)有與其內(nèi)腔連通的氣/水采集通道，所述氣/ 水采集通通道內(nèi)設(shè)有單向閥；所述電磁閥與所述氣/水采集通道連通、進(jìn)而和所述樣品儲(chǔ)藏倉(cāng)連通；

所述高壓密封艙體與所述取樣瓶連接的一端設(shè)有螺紋連接件，所述取樣瓶的封閉外殼通過(guò)所述螺紋連接件與所述高壓密封艙體連接；所述取樣瓶的封閉外殼上設(shè)有氣/水采集入口，所述氣/水采集入口的一端與外部連通，其另一端與所述電磁閥連通；

所述取樣瓶和所述高壓密封艙體的末端均封閉設(shè)置。