高通量深海海水采样及分级过滤系统技术方案

本发明专利技术涉及海洋取样设备，具体地说是一种高通量深海海水采样及分级过滤系统，包括安装架及分别安装在安装架上的过滤装置、固定夹、流量计、控制与电源装置和集成深海泵，过滤装置包括上盖、导流机构、拉紧机构、底托和多级滤膜及支撑网，导流机构和多级滤膜及支撑网位于上盖与底托之间，通过拉紧机构连接成一密闭的腔体，上盖上设有与集成深海泵出水口相连通的进水口，底托上设有与流量计相连通的出水口；控制与电源装置通过水密线缆与集成深海泵连接，过滤装置放置了多层滤膜，以实现分级过滤；集成深海泵能够在深水原位进行工作。本发明专利技术可以在深海进行高通量原位分级过滤，具有节省船时、原位获取样品等优点。

High-throughput deep-sea seawater sampling and graded filtration system

The invention relates to marine sampling equipment, in particular to a high-throughput deep-sea seawater sampling and grading filtration system, which comprises a mounting rack and a filtering device, a fixing clamp, a flowmeter, a control and power supply device respectively mounted on the mounting rack, and an integrated deep-sea pump. The filtering device comprises an upper cover, a diversion mechanism, a tension mechanism, a bottom bracket, a multi-stage filter membrane and a support network, a diversion mechanism and a plurality of diversion mechanisms. The first stage filter membrane and support network are located between the upper cover and the bottom bracket, and are connected into a closed cavity through a tension mechanism. The upper cover is provided with an inlet connected with the outlet of the integrated deep-sea pump, and the bottom bracket is provided with an outlet connected with the flowmeter. Deep-sea pumps can work in deep water in situ. The invention can carry out high throughput in-situ grading filtration in deep sea, and has the advantages of saving ship time and obtaining samples in situ.

【技术实现步骤摘要】
高通量深海海水采样及分级过滤系统
本专利技术涉及海洋取样设备，具体地说是一种高通量深海海水采样及分级过滤系统。
技术介绍
深海悬浮颗粒物(包括深海浮游微生物和痕量元素等)的研究具有重要意义，海洋中悬浮颗粒物是沉积物的主要来源，在特定的时间和给定的洋盆中，悬浮胶体是正在沉积的物质的真正代表；悬浮颗粒也是许多元素由表层水向底层水输送的主要载体，它在元素输送、循环和去除中充当着重要角色，是元素的一种赋存形态；大洋表层悬浮颗粒量影响着水的透明度和真光层的厚度，从而影响浮游生物的光合作用和初级生产力；悬浮颗粒物本身可作为微小生物的食物，而这些无机颗粒物和有机碎屑到达海底后成为底栖生物的主要食物来源；地震或浊流能引起大量沉积物的悬浮，使底层水密度大大增加，并常常改变底层水的温度和盐度。再比如深海浮游微生物是一种人类近年来认识的深海资源，它在生命的起源、新基因的发现、新药品的研制和环境保护等许多方面有着重要的研究意义，同时，海洋浮游微小生物不仅被用作环境污染的生物指示剂，也能够反映它们所居住的环境状况对人类健康的潜在影响。大洋颗粒物中痕量元素的研究也比较重要，大洋中的痕量元素对很多浮游植物金属蛋白的功能发挥具有重要作用；海洋中的一些痕量元素如汞和铅，则对海洋生物本身和其食用者都会有害。研究深海悬浮颗粒物(包括浮游微生物和痕量元素等)的首要条件是获取一定数量具有原位特性的悬浮颗粒物样本。传统方法主要是应用深海采水器采水，提升到船上实验室进行过滤后取得样本。由于大洋中大部分水域悬浮颗粒物或浮游生物群落或微生物的含量较低，为了开展其研究，有时候需要采水数百升到1000L，并且在大洋深处开展研究可能需要采集更多的水体样本，甚至达到4000L。而取样瓶容积有限，较难获得足够数量的样品和完整的生物群落组合来满足分析研究的需求；即，传统采样所得样本有时很难满足发展迅速的地球科学、环境科学、海洋生物学和海洋资源研究的样本需求。而且，有时候为了研究深海某个站位的悬浮颗粒物或海洋浮游微生物的情况，需要多次进行深水取样，而单次深海取水就需要数个小时，这样就大大延长了科考船的工作时间。而大洋科考船每小时费用在万元以上，同时深海采水器采水又需要多人协作，并且在船上实验室过滤也非常费时，这就极大的浪费了人力和财力。所以，针对深海悬浮颗粒物研究中获取样品的要求，需要研究发展一种简洁、高效和通用性强的原位取样方法与技术。
技术实现思路
为了开展深海悬浮颗粒物研究，满足大体量过滤深海海水样本的需求，本专利技术的目的在于提供一种高通量深海海水采样及分级过滤系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术包括安装架及分别安装在该安装架上的过滤装置、固定夹、流量计、控制与电源装置和集成深海泵，其中过滤装置包括上盖、导流机构、拉紧机构、底托和多级滤膜及支撑网，该导流机构和多级滤膜及支撑网位于所述上盖与底托之间，通过所述拉紧机构连接成一密闭的腔体，所述上盖上设有与集成深海泵出水口相连通的进水口，所述底托上设有与流量计进水口相连通的出水口；所述控制与电源装置通过水密线缆与集成深海泵连接、控制该集成深海泵工作，海水通过所述集成深海泵泵向过滤装置，经所述导流机构导流后通过多级滤膜及支撑网中的滤膜过滤，过滤后的海水由所述出水口流向流量计；其中：所述导流机构的外围为分别与上盖和滤膜及支撑网中的支撑网密封连接的导流壳体，中间均匀开设有多个导流孔，所述导流壳体、滤膜及支撑网中的支撑网与上盖和底托通过拉紧机构相连；所述滤膜及支撑网中的支撑网位于外围，滤膜位于中间，相邻的支撑网之间以及支撑网与底托之间、支撑网与导流机构之间均通过O型圈实现密封；在最下面一级的滤膜及支撑网的下方设有安装在底托上的流式扩散机构；所述拉紧机构包括拉紧螺栓及螺母，该拉紧螺栓由底托、滤膜及支撑网中的支撑网、导流机构、上盖穿过，通过所述螺母锁紧固定；所述固定夹包括上压板、上夹板、转轴A、支撑杆、下夹板、下压板、转轴B及紧固螺丝，该支撑杆的两端分别通过转轴A与上压板的一端和下压板的一端铰接，所述上压板及下压板均可绕铰接处转动，该上压板或下压板安装在所述安装架上；所述下压板的另一端通过转轴B铰接有紧固螺丝，该紧固螺丝在所述上压板与下压板转动对合在一起后夹紧固定于上压板的另一端；所述上夹板及下夹板分别安装在上压板、下压板相对的一侧，该上夹板及下夹板分别随所述上压板、下压板的转动对合在一起，将缆线夹于中间；所述控制与电源装置包括采集控制器、电源密封舱体及水密接插件，该密封舱体包括圆筒、左端盖、右端盖及牺牲阳极，所述圆筒的左右两端分别密封连接有左端盖和右端盖，该左端盖或右端盖上分别安装有水密接插件及牺牲阳极；所述采集控制器和电源分别安装于密封舱体内，该采集控制器与电源连接，并分别与所述水密接插件相连；所述集成深海泵包括密封装置、直流电机、压力缓冲装置、连接轴、泵头及深海泵水密接插件，该密封装置包括深海泵圆筒及分别密封连接于所述深海泵圆筒左右两端的深海泵左端盖和深海泵右端盖，在密封装置内灌装有填充油，所述直流电机容置于该密封装置内，轴端与所述深海泵右端盖的内侧抵接，尾端与所述深海左端盖之间依次压有压垫及压盘；所述压力缓冲装置包括贯通杆、卡箍及胶管，该贯通杆为多个，密封安装在所述深海泵左端盖上，每个所述贯通杆的一端均位于深海泵左端盖外侧、并与该深海泵左端盖的外侧表面密封抵接，每个所述贯通杆的另一端均位于深海泵左端盖内侧，所述胶管浸于填充油中，两端分别通过卡箍安装于任意两个贯通杆的另一端上，该胶管的内部通过所述贯通杆与密封装置的外部相连通，保持所述密封装置内外具有相同的压强；所述连接轴密封安装在深海泵右端盖上，位于深海泵右端盖内的一端与安装在该深海泵右端盖上的所述直流电机的转轴相连，位于深海泵右端盖外的另一端连接有安装在深海泵右端盖上的泵头；所述深海泵水密接插件安装在深海泵左端盖上，并与所述直流电机电连接；所述深海泵右端盖上设有骨架油封，所述连接轴由该骨架油封穿过，该连接轴通过骨架油封与深海泵右端盖密封连接，深海泵右端盖的外侧沿轴向设有用于固定泵头的泵头固定螺孔；所述安装架包括支撑架体、固定板及安装卡，该支撑架体为矩形架体，所述固定板焊接固定在支撑架体的内侧；所述安装卡为“U”形，所述流量计、控制与电源装置和集成深海泵分别固定在该安装卡上。本专利技术的优点与积极效果为：1.效率高；本专利技术下放水下一次进行大体积采样，并分多级进行过滤，一次获取不同规格的样品。2.保真性强；本专利技术能够水下原位取样与分级过滤，具有较强的保真性。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为图1中过滤装置的结构剖视图；图3为图1中固定夹的结构示意图；图4为图1中控制与电源装置的结构示意图；图5为图1中集成深海泵的结构示意图；图6为图1中安装架的结构示意图；其中：1为过滤装置，101为进水口，102为上盖，103为导流机构，104为I级滤膜及支撑网，105为Ⅱ级滤膜及支撑网，106为Ⅲ级滤膜及支撑网，107为O型圈，108为拉紧机构，109为流式扩散机构，110为底托，111为出水口；2为固定夹，201为上压板，202为上夹板，203为固定螺栓，204为转轴A，205为支撑杆，206为下夹板，207为下压板，208为转轴B，209为紧固螺栓，210本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通量深海海水采样及分级过滤系统，其特征在于：包括安装架(6)及分别安装在该安装架(6)上的过滤装置(1)、固定夹(2)、流量计(3)、控制与电源装置(4)和集成深海泵(5)，其中过滤装置(1)包括上盖(102)、导流机构(103)、拉紧机构(108)、底托(110)和多级滤膜及支撑网，该导流机构和多级滤膜及支撑网位于所述上盖(102)与底托(110)之间，通过所述拉紧机构(108)连接成一密闭的腔体，所述上盖(102)上设有与集成深海泵(5)出水口相连通的进水口(101)，所述底托(110)上设有与流量计(3)进水口相连通的出水口(111)；所述控制与电源装置(4)通过水密线缆(9)与集成深海泵(5)连接、控制该集成深海泵(5)工作，海水通过所述集成深海泵(5)泵向过滤装置(1)，经所述导流机构(103)导流后通过多级滤膜及支撑网中的滤膜过滤，过滤后的海水由所述出水口(111)流向流量计(3)。

【技术特征摘要】
1.一种高通量深海海水采样及分级过滤系统，其特征在于：包括安装架(6)及分别安装在该安装架(6)上的过滤装置(1)、固定夹(2)、流量计(3)、控制与电源装置(4)和集成深海泵(5)，其中过滤装置(1)包括上盖(102)、导流机构(103)、拉紧机构(108)、底托(110)和多级滤膜及支撑网，该导流机构和多级滤膜及支撑网位于所述上盖(102)与底托(110)之间，通过所述拉紧机构(108)连接成一密闭的腔体，所述上盖(102)上设有与集成深海泵(5)出水口相连通的进水口(101)，所述底托(110)上设有与流量计(3)进水口相连通的出水口(111)；所述控制与电源装置(4)通过水密线缆(9)与集成深海泵(5)连接、控制该集成深海泵(5)工作，海水通过所述集成深海泵(5)泵向过滤装置(1)，经所述导流机构(103)导流后通过多级滤膜及支撑网中的滤膜过滤，过滤后的海水由所述出水口(111)流向流量计(3)。2.根据权利要求1所述的高通量深海海水采样及分级过滤系统，其特征在于：所述导流机构(103)的外围为分别与上盖(102)和滤膜及支撑网中的支撑网密封连接的导流壳体，中间均匀开设有多个导流孔，所述导流壳体、滤膜及支撑网中的支撑网与上盖(102)和底托(110)通过拉紧机构(108)相连。3.根据权利要求1所述的高通量深海海水采样及分级过滤系统，其特征在于：所述滤膜及支撑网中的支撑网位于外围，滤膜位于中间，相邻的支撑网之间以及支撑网与底托(110)之间、支撑网与导流机构(103)之间均通过O型圈(107)实现密封。4.根据权利要求1所述的高通量深海海水采样及分级过滤系统，其特征在于：在最下面一级的滤膜及支撑网的下方设有安装在底托(110)上的流式扩散机构(109)。5.根据权利要求1所述的高通量深海海水采样及分级过滤系统，其特征在于：所述拉紧机构(108)包括拉紧螺栓及螺母，该拉紧螺栓由底托(110)、滤膜及支撑网中的支撑网、导流机构(103)、上盖(102)穿过，通过所述螺母锁紧固定。6.根据权利要求1所述的高通量深海海水采样及分级过滤系统，其特征在于：所述固定夹(2)包括上压板(201)、上夹板(202)、转轴A(204)、支撑杆(205)、下夹板(206)、下压板(207)、转轴B(208)及紧固螺丝，该支撑杆(205)的两端分别通过转轴A(204)与上压板(201)的一端和下压板(207)的一端铰接，所述上压板(201)及下压板(207)均可绕铰接处转动，该上压板(201)或下压板(207)安装在所述安装架(6)上；所述下压板(207)的另一端通过转轴B(208)铰接有紧固螺丝，该紧固螺丝在所述上压板(201)与下压板(207)转动对合在一起后夹紧固定于上压板(201)的另一端；所述上夹板(202)及下夹板(206)分别安装在上压板(201)、下压板(207)相对的一侧，该上夹板(202)及下夹板(206)分别随所述上压板(201)、下压板(207)的转动对合在一起，将缆线夹于中间。7.根据权利要求1所述的高通量深海海水采样及分级过滤系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永华，刘庆奎，李晓龙，姜静波，倪佐涛，姜斌，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37