專利名稱：海底熱液自動(dòng)采樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海底熱液采樣設(shè)備，具體說是涉及一種可以實(shí)時(shí)測量并顯示熱液 溫度的海底熱液自動(dòng)采樣器。
背景技術(shù)：
海底熱液活動(dòng)在調(diào)節(jié)海水和洋殼內(nèi)部物質(zhì)和熱量交換過程中起到非常重要的作 用，除了廣泛分布于大洋中脊地帶和弧后盆地的深海熱液口外，海底熱液口還大量存在于 火山海面下翼部和海底火山頂部等淺海地區(qū)。獲取樣品是研究熱液活動(dòng)的必要手段，目前 國內(nèi)外已開展了對熱液采樣器的研究，但目前大多數(shù)熱液采樣器都注重于深海應(yīng)用，而且 需要依靠深潛器進(jìn)行復(fù)雜的操作，不能方便用于淺海熱液口取樣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種同時(shí)適用于深海和淺水熱液采樣、并且可以實(shí)現(xiàn)熱液溫 度實(shí)時(shí)測量和顯示的海底熱液自動(dòng)采樣器。本發(fā)明的海底熱液自動(dòng)采樣器包括固定在支架上的開閥腔體、采樣腔、內(nèi)有溫度 測量電路板的溫度測量電路腔和內(nèi)有顯示電路板的溫度顯示電路腔，采樣腔內(nèi)設(shè)有采樣活 塞，采樣腔的入口端與采樣閥的出口端相連，采樣腔的充氣端連接充氣閥，采樣閥的入口端 連接采樣管，開閥腔體與采樣閥同軸相連，開閥腔體內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)彈簧，驅(qū)動(dòng)彈簧的兩端分別 與閥芯推桿和彈簧座抵住，閥芯推桿的頂部圓柱體置入開閥腔體的中心軸孔中，閥芯推桿 的錐體部分位于開閥腔體中，在閥芯推桿的錐體上套有內(nèi)表面與錐面吻合的第一觸發(fā)環(huán)， 第一觸發(fā)環(huán)的端面抵住開閥腔體的端面，開閥腔體的端蓋和彈簧座分別具有軸向通孔，彈 簧座的一端置入端蓋的軸向通孔中，在彈簧座上套有第二觸發(fā)環(huán)，第二觸發(fā)環(huán)的兩個(gè)端面 分別與彈簧座的臺階面和開閥腔體的端蓋抵住，第一觸發(fā)環(huán)和第二觸發(fā)環(huán)各自包括4個(gè)沿 直徑方向分開的等分環(huán)，4個(gè)等分環(huán)由線圈環(huán)繞固定為一個(gè)整體，所說的線圈由不銹鋼絲和 尼龍線連接構(gòu)成，其中尼龍線纏繞在電阻上，電阻的兩端通過第一水密線纜與溫度測量電 路板的開關(guān)閥信號線相連，溫度測量電路板的測溫信號線連接溫度探頭，所說的溫度顯示 電路腔的兩端分別固定有端蓋和透明有機(jī)玻璃窗，顯示電路板固定在端蓋上，顯示電路板 的信號線引出端蓋，通過第二水密線纜與溫度測量電路板的溫度數(shù)據(jù)傳輸線相連，顯示電 路板上連接有LED顯示屏和磁性干簧管，在對應(yīng)于磁性干簧管位置的腔體外套有一個(gè)環(huán)形 磁鐵。本發(fā)明的采樣器利用采樣腔一側(cè)的壓縮氮?dú)庋a(bǔ)償壓力，具有良好的保壓性能。采 樣器同時(shí)采用溫度測量電路腔和溫度顯示電路腔，可判斷不同熱液點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度并實(shí)時(shí)顯 示，從而找到最佳熱液點(diǎn)進(jìn)行采樣；采樣觸發(fā)信號由環(huán)形磁鐵發(fā)起，將磁鐵向外拉動(dòng)，即可 觸發(fā)采樣，動(dòng)作簡潔，利于淺水時(shí)潛水員作業(yè)。此外，采樣器也可以工作在全自動(dòng)模式，在控 制電路中預(yù)先設(shè)定一個(gè)溫度值，當(dāng)測量的熱液溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)就自動(dòng)觸發(fā)采樣。采樣 器的整體結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，適合于潛水員或深潛器機(jī)械手的操作，能夠滿足淺海和深海熱液采樣要求。


圖1是海底熱液自動(dòng)采樣器的結(jié)構(gòu)示意圖；a為正視圖、b為a圖的A_A剖視圖；圖2是溫度顯示電路腔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是開閥腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是觸發(fā)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，a是觸發(fā)環(huán)的軸向剖面圖，b是俯視圖，c是線 圈纏繞在電阻上的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。參照圖1 圖4，本發(fā)明的海底熱液自動(dòng)采樣器，包括固定在支架8上的開閥腔體 3、采樣腔6、內(nèi)有溫度測量電路板的溫度測量電路腔9和內(nèi)有顯示電路板的溫度顯示電路 腔12，采樣腔6內(nèi)設(shè)有采樣活塞10，采樣腔6的入口端與采樣閥2的出口端相連，采樣腔6 的充氣端連接充氣閥7，采樣閥2的入口端連接采樣管1，開閥腔體3與采樣閥2同軸相連， 開閥腔體3內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)彈簧31，驅(qū)動(dòng)彈簧31的兩端分別與閥芯推桿37和彈簧座35抵住， 閥芯推桿37的頂部圓柱體置入開閥腔體3的中心軸孔中，閥芯推桿37的錐體部分位于開 閥腔體3中，在閥芯推桿37的錐體上套有內(nèi)表面與錐面吻合的第一觸發(fā)環(huán)30，第一觸發(fā)環(huán) 30的端面抵住開閥腔體3的端面，開閥腔體3的端蓋33和彈簧座35分別具有軸向通孔，彈 簧座35的一端置入端蓋33的軸向通孔中，在彈簧座35上套有第二觸發(fā)環(huán)32，第二觸發(fā)環(huán) 32的兩個(gè)端面分別與彈簧座35的臺階面和開閥腔體3的端蓋33抵住，第一觸發(fā)環(huán)30和第 二觸發(fā)環(huán)32各自包括4個(gè)沿直徑方向分開的等分環(huán)42，4個(gè)等分環(huán)由線圈40環(huán)繞固定為 一個(gè)整體，所說的線圈40由不銹鋼絲和尼龍線連接構(gòu)成，其中尼龍線纏繞在電阻41上，電 阻41的兩端通過第一水密線纜5與溫度測量電路板的開關(guān)閥信號線相連，溫度測量電路板 的測溫信號線連接溫度探頭11，所說的溫度顯示電路腔12的兩端分別固定有端蓋29和透 明有機(jī)玻璃窗25，顯示電路板固定在端蓋29上，顯示電路板的信號線引出端蓋29，通過第 二水密線纜20與溫度測量電路板的溫度數(shù)據(jù)傳輸線相連，顯示電路板上連接有LED顯示屏 26和磁性干簧管27，在對應(yīng)于磁性干簧管27位置的腔體外套有一個(gè)環(huán)形磁鐵23。采樣器使用前，采樣活塞10位于采樣腔6的最左側(cè)，同時(shí)采樣管1和采樣閥2充 滿采樣區(qū)海水，采樣活塞10右側(cè)根據(jù)海水深度，充入液氮，從而起到保壓作用。電路板28 插上電池，放入溫度顯示電路腔12中，套上電磁環(huán)23，然后再接上第二水密線纜20，最后整 體固定在支架8上。當(dāng)需要采樣的時(shí)候，深潛器上的機(jī)械手夾持住采樣器的手柄4，把采樣管1和溫度 探頭11插入熱液噴口中，所測得的溫度數(shù)據(jù)通過溫度顯示電路腔12 —側(cè)的透明有機(jī)玻璃 窗25被外界(攝像頭或者潛水員)接收，當(dāng)溫度值滿足采樣要求時(shí)，操作員拉動(dòng)環(huán)形磁鐵 23，溫度顯示電路腔12產(chǎn)生開閥信號，并通過第二水密線纜20將信號傳輸給溫度測量電路 板，溫度測量電路板通過第一水密線纜5給第一觸發(fā)環(huán)30通電，第一觸發(fā)環(huán)上的電阻迅速 升溫，纏繞在電阻上的尼龍線被燒斷，4個(gè)等分環(huán)失去約束而散開，閥芯推桿37向左移動(dòng)推 動(dòng)采樣閥2的閥芯，采樣閥2打開；在壓力差的作用下，熱液由采樣管1經(jīng)過采樣閥2進(jìn)入采樣腔6，熱液推動(dòng)采樣活塞10向右運(yùn)動(dòng)，位于采樣活塞10右側(cè)的液氮體積變小，從而壓力 增高，當(dāng)壓力達(dá)到平衡時(shí)采樣停止。采樣結(jié)束后，溫度測量電路板通過第一水密線纜5給第 二觸發(fā)環(huán)32通電，第二觸發(fā)環(huán)上的電阻迅速升溫，纏繞在電阻上的尼龍線被燒斷，4個(gè)等分 環(huán)失去約束而散開，彈簧座35由于4個(gè)等分環(huán)的散開而向右移動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)彈簧31完全恢復(fù) 到自由狀態(tài)，采樣閥2關(guān)閉。
權(quán)利要求
海底熱液自動(dòng)采樣器，其特征在于包括固定在支架(8)上的開閥腔體(3)、采樣腔(6)、內(nèi)有溫度測量電路板的溫度測量電路腔(9)和內(nèi)有顯示電路板的溫度顯示電路腔(12)，采樣腔(6)內(nèi)設(shè)有采樣活塞(10)，采樣腔(6)的入口端與采樣閥(2)的出口端相連，采樣腔(6)的充氣端連接充氣閥(7)，采樣閥(2)的入口端連接采樣管(1)，開閥腔體(3)與采樣閥(2)同軸相連，開閥腔體(3)內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)彈簧(31)，驅(qū)動(dòng)彈簧(31)的兩端分別與閥芯推桿(37)和彈簧座(35)抵住，閥芯推桿(37)的頂部圓柱體置入開閥腔體(3)的中心軸孔中，閥芯推桿(37)的錐體部分位于開閥腔體(3)中，在閥芯推桿(37)的錐體上套有內(nèi)表面與錐面吻合的第一觸發(fā)環(huán)(30)，第一觸發(fā)環(huán)(30)的端面抵住開閥腔體(3)的端面，開閥腔體(3)的端蓋(33)和彈簧座(35)分別具有軸向通孔，彈簧座(35)的一端置入端蓋(33)的軸向通孔中，在彈簧座(35)上套有第二觸發(fā)環(huán)(32)，第二觸發(fā)環(huán)(32)的兩個(gè)端面分別與彈簧座(35)的臺階面和開閥腔體(3)的端蓋(33)抵住，第一觸發(fā)環(huán)(30)和第二觸發(fā)環(huán)(32)各自包括4個(gè)沿直徑方向分開的等分環(huán)(42)，4個(gè)等分環(huán)由線圈(40)環(huán)繞固定為一個(gè)整體，所說的線圈(40)由不銹鋼絲和尼龍線連接構(gòu)成，其中尼龍線纏繞在電阻(41)上，電阻(41)的兩端通過第一水密線纜(5)與溫度測量電路板的開關(guān)閥信號線相連，溫度測量電路板的測溫信號線連接溫度探頭(11)，所說的溫度顯示電路腔(12)的兩端分別固定有端蓋(29)和透明有機(jī)玻璃窗(25)，顯示電路板固定在端蓋(29)上，顯示電路板的信號線引出端蓋(29)，通過第二水密線纜(20)與溫度測量電路板的溫度數(shù)據(jù)傳輸線相連，顯示電路板上連接有LED顯示屏(26)和磁性干簧管(27)，在對應(yīng)于磁性干簧管(27)位置的腔體外套有一個(gè)環(huán)形磁鐵(23)。
全文摘要
本發(fā)明公開的海底熱液自動(dòng)采樣器包括固定在支架上的開閥腔體、采樣腔、溫度測量電路腔和溫度顯示電路腔。本發(fā)明的采樣器利用開閥腔體內(nèi)的電控觸發(fā)機(jī)構(gòu)來控制采樣閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣。采樣器能在采樣過程中測量并實(shí)時(shí)顯示熱液的溫度，從而有助于尋找最佳的采樣點(diǎn)。采樣器的整體結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，適合于潛水員或深潛器機(jī)械手的操作，能夠滿足淺海和深海熱液采樣要求。
文檔編號G01N1/14GK101975682SQ20101026513
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者史劍光, 吳世軍, 楊燦軍, 楊磊, 陳鷹, 黃豪彩, 黃鐸佳 申請人:浙江大學(xué)