泵吸式生物采樣器的制造方法
【專利摘要】一種水環(huán)境取樣【技術(shù)領(lǐng)域】的泵吸式生物采樣器，包括：負(fù)壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、吸入機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)存裝置，負(fù)壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括：進(jìn)水管、環(huán)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(jìn)水管相連，進(jìn)水管與環(huán)形噴嘴相連，環(huán)形噴嘴連接于吸入機(jī)構(gòu)的中部；由工作泵抽吸的水經(jīng)過進(jìn)水管和環(huán)形噴嘴進(jìn)入吸入機(jī)構(gòu)的中部，使得吸入機(jī)構(gòu)的兩端產(chǎn)生負(fù)壓，吸入機(jī)構(gòu)的出口端與儲(chǔ)存裝置相連。本發(fā)明能夠使操作人員在水面的母船上通過操作臺(tái)或者根據(jù)自身設(shè)定的程序方便地實(shí)現(xiàn)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種水環(huán)境取樣【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體是一種泵吸式生物采樣器。
【背景技術(shù)】
[0002]由于海洋技術(shù)的快速發(fā)展，人類發(fā)現(xiàn)深海蘊(yùn)藏著巨大寶藏。從科學(xué)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(jī)制；同時(shí)，海洋生物作為理想藥物和工業(yè)材料資源，具有潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)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(lǐng)域之一。
[0003]近年來，隨著各種海洋科學(xué)研究與海洋資源開發(fā)利用的不斷深入，如何快速、方便和有效地對海洋生物進(jìn)行調(diào)查采樣，以獲得第一手的海洋生物科學(xué)研究樣品，全面了解特定海域的生物資源情況，成為了當(dāng)務(wù)之急。采集不同深度海水中的生物樣品，是現(xiàn)代海洋學(xué)研究的重要內(nèi)容。深海大型底棲生物種類繁多、數(shù)量巨大，對其進(jìn)行研究具有重要意義。在海洋生物采樣技術(shù)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(xiàng)全新的技術(shù)，也是一項(xiàng)有重要意義的工作。
[0004]傳統(tǒng)的大型生物采樣方法主要是拖網(wǎng)式，其主要特點(diǎn)是采樣量大，但網(wǎng)具易與海底植物或拖網(wǎng)工具發(fā)生纏繞，網(wǎng)衣缺乏保護(hù)易破損，耗時(shí)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(jī)器人利用機(jī)械手進(jìn)行手持采樣的難度也逐漸加大，在很多海域的調(diào)查采樣工作將不能展開。
[0005]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN101509844，
【公開日】2009_08_19，記載了一種液壓驅(qū)動(dòng)的海底生物樣品拖曳采樣及密封系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括框架和至少一個(gè)拖網(wǎng)，拖網(wǎng)的網(wǎng)底設(shè)置取樣器；框架內(nèi)設(shè)拖網(wǎng)支撐桿，每個(gè)拖網(wǎng)均配備兩個(gè)并列設(shè)置的擺動(dòng)網(wǎng)桿；所述取樣器包括一個(gè)位于中空的保壓筒內(nèi)的網(wǎng)底管，保壓筒入口端和出口端分設(shè)相互獨(dú)立的密封組件，密封組件包括閥門和閥門控制機(jī)構(gòu)；入口端密封組件的閥門與拖網(wǎng)的網(wǎng)底相連。但該技術(shù)機(jī)構(gòu)龐大，且沒有動(dòng)力裝置，不易控制，除此以外該技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水下作業(yè)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(biāo)生物針對性不強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)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(tái)或者根據(jù)自身設(shè)定的程序方便地實(shí)現(xiàn)水下大型生物的采樣，提高采樣效率，為高質(zhì)量地完成水下采樣工作奠定了良好的基礎(chǔ)。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括:負(fù)壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、吸入機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)存裝置，負(fù)壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括:進(jìn)水管、環(huán)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(jìn)水管相連，進(jìn)水管與環(huán)形噴嘴相連，環(huán)形噴嘴連接于吸入機(jī)構(gòu)的中部；由工作泵抽吸的水經(jīng)過進(jìn)水管和環(huán)形噴嘴進(jìn)入吸入機(jī)構(gòu)的中部，使得吸入機(jī)構(gòu)的兩端產(chǎn)生負(fù)壓，吸入機(jī)構(gòu)的出口端與儲(chǔ)存裝置相連。[0008]所述的吸入機(jī)構(gòu)包括:順次相連的可彎曲端口、吸水管、收縮管、喉管和出水?dāng)U散管，其中:吸水管設(shè)置于進(jìn)水管的中部且其出口與環(huán)形噴嘴的出口匯合且均與收縮管的入口相連，出水?dāng)U散管的出口端與儲(chǔ)存裝置相連。
[0009]所述的環(huán)形噴嘴的中部為連接段，外圓周上均勻分布若干噴嘴結(jié)構(gòu)，其中:各個(gè)噴嘴結(jié)構(gòu)為傾斜設(shè)置且均向吸入機(jī)構(gòu)端匯聚。
[0010]所述的環(huán)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(huán)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(jié)構(gòu)為喇叭狀且大端口與環(huán)形噴嘴相連。
[0013]所述的可彎曲端口為柔性波紋管。
[0014]本發(fā)明所述采樣器采用環(huán)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(zhuǎn)部件，壽命長，體積小，不易卡死，可靠性高，同時(shí)能夠搭載在水下潛器上完成大型底棲生物的采樣任務(wù)。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(tái)或者根據(jù)自身設(shè)定的程序方便地實(shí)現(xiàn)水下大型生物的采樣，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高效率和高質(zhì)量的水下生物采樣功能，因而在海洋生物采樣領(lǐng)域有著極為廣闊的發(fā)展前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為吸入機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)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(huán)形噴嘴的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0020]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例包括:負(fù)壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、吸入機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)存裝置8，負(fù)壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括:進(jìn)水管1、環(huán)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(jìn)水管I相連，進(jìn)水管I與環(huán)形噴嘴2相連，環(huán)形噴嘴2連接于吸入機(jī)構(gòu)的中部；由工作泵10抽吸的水經(jīng)過進(jìn)水管I和環(huán)形噴嘴2進(jìn)入吸入機(jī)構(gòu)的中部，使得吸入機(jī)構(gòu)的兩端產(chǎn)生負(fù)壓，吸入機(jī)構(gòu)的出口端與儲(chǔ)存裝置8相連。
[0021]所述的吸入機(jī)構(gòu)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?dāng)U散管6，其中:吸水管3設(shè)置于進(jìn)水管I的中部且其出口與環(huán)形噴嘴2的出口匯合且均與收縮管4的入口相連，出水?dāng)U散管6的出口端與儲(chǔ)存裝置8相連。
[0022]如圖3所示，所述的環(huán)形噴嘴2的中部為連接段，外圓周上均勻分布若干噴嘴結(jié)構(gòu)，其中:各個(gè)噴嘴結(jié)構(gòu)為傾斜設(shè)置且均向吸入機(jī)構(gòu)端匯聚。
[0023]所述的環(huán)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(huán)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(jié)構(gòu)為喇叭狀且大端口與環(huán)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(shí)施例儲(chǔ)存裝置8為采樣網(wǎng)籃。
[0028]同時(shí)為了減輕重量，吸水管3和進(jìn)水管I采用鋁材，環(huán)形噴嘴2為不銹鋼，收縮管
4、喉管5和出水?dāng)U散管6采用塑料。各管路之間有連接法蘭，法蘭除內(nèi)徑外均按照標(biāo)準(zhǔn)法蘭設(shè)計(jì)，內(nèi)徑需和配合管徑匹配。管路和法蘭焊接配合尺寸根據(jù)實(shí)際焊接工藝定義。在所述法蘭之間有密封圈，吸水管3和環(huán)形噴嘴2之間采用O型圈密封；所述環(huán)形噴嘴2均勻地固定在所述出水?dāng)U散管6進(jìn)水管I和收縮管4之間，且噴嘴數(shù)量為6個(gè)。
[0029]開啟液壓馬達(dá)，啟動(dòng)工作泵10，使采樣器處于預(yù)備采樣狀態(tài)。工作泵10工作，從入水管11抽吸周圍環(huán)境海水，產(chǎn)生的高速射流通過連接管9、進(jìn)水管I和環(huán)形噴嘴2進(jìn)入收縮管4，在收縮管4處產(chǎn)生負(fù)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(jìn)入收縮管4，進(jìn)而通過喉管5、出水?dāng)U散管6后進(jìn)入采樣網(wǎng)籃，完成大型生物樣本的采集。
[0030]本發(fā)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(jī)器人的機(jī)械手上，并通過電纜與母船進(jìn)行信息的交流，來控制采樣器的工作狀態(tài)。采集大型生物樣本時(shí)，由水下機(jī)器人將所述的泵吸式大型生物采樣器帶至預(yù)定采樣海域，通過水下機(jī)器人上裝載的水下攝像頭觀察情況，在發(fā)現(xiàn)游動(dòng)較為緩慢的大型底棲生物樣本后，在合適的位置命令機(jī)械手持采樣器移動(dòng)至目標(biāo)位置，開啟液壓馬達(dá)，啟動(dòng)工作泵10，使采樣器處于預(yù)備采樣狀態(tài)。工作泵10產(chǎn)生的高速射流通過進(jìn)水管I和環(huán)形噴嘴2進(jìn)入收縮管4，在收縮管4處產(chǎn)生負(fù)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(jìn)入收縮管4，進(jìn)而通過喉管5、出水?dāng)U散管6后進(jìn)入采樣網(wǎng)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(wǎng)籃變成保溫保壓采樣器。完成任務(wù)后所述的泵吸式大型生物采樣器與水下機(jī)器人一起浮出水面，被回收到母船的甲板上?；厥胀瓿珊笮_采樣網(wǎng)籃或者保溫保壓采樣器與出水?dāng)U散管6的連接開關(guān)，取出生物樣本；將生物樣本放在特殊的容器里做好標(biāo)記送到實(shí)驗(yàn)室，就可以獲得海洋科學(xué)第一手的生物樣品資料。將樣品處理完成后，整個(gè)泵吸式采樣裝置就可以隨水下機(jī)器人至下一個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣。所述泵吸式大型生物采樣器結(jié)構(gòu)可以很方便地搭載在各種水下潛器上完成多種采樣任務(wù)。
【權(quán)利要求】
1.一種泵吸式生物采樣器，其特征在于，包括:負(fù)壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、吸入機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)存裝置，負(fù)壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)包括:進(jìn)水管、環(huán)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(jìn)水管相連，進(jìn)水管與環(huán)形噴嘴相連，環(huán)形噴嘴連接于吸入機(jī)構(gòu)的中部；由工作泵抽吸的水經(jīng)過進(jìn)水管和環(huán)形噴嘴進(jìn)入吸入機(jī)構(gòu)的中部，使得吸入機(jī)構(gòu)的兩端產(chǎn)生負(fù)壓，吸入機(jī)構(gòu)的出口端與儲(chǔ)存裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采樣器，其特征是，所述的吸入機(jī)構(gòu)包括:順次相連的可彎曲端口、吸水管、收縮管、喉管和出水?dāng)U散管，其中:吸水管設(shè)置于進(jìn)水管的中部且其出口與環(huán)形噴嘴的出口匯合且均與收縮管的入口相連，出水?dāng)U散管的出口端與儲(chǔ)存裝置相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采樣器，其特征是，所述的環(huán)形噴嘴的中部為連接段，夕卜圓周上均勻分布若干噴嘴結(jié)構(gòu)，其中:各個(gè)噴嘴結(jié)構(gòu)為傾斜設(shè)置且均向吸入機(jī)構(gòu)端匯聚。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采樣器，其特征是，所述的環(huán)形噴嘴的中心線與喉管的中心線重合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采樣器，其特征是，所述的吸水管和環(huán)形噴嘴的出口匯合處為密封相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采樣器，其特征是，所述的收縮管的外部結(jié)構(gòu)為喇叭狀且大端口與環(huán)形噴嘴相連。
7.根據(jù)權(quán)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(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】王旭陽, 葛彤, 李翔, 王猛, 王彪 申請人:上海交通大學(xué)