深海热液口极端环境模拟系统技术方案

本发明专利技术涉及深海热液口极端环境模拟系统，包括工控机，多台水泵的电机控制器并连于工控机，各水泵分别与压力传感器和单向阀连接，各压力传感器接入工控机，各单向阀的出口汇总并与截止阀的入口连接，截止阀的出口与第一硬管的一端连接，第一硬管的另一端伸入反应釜内部，反应釜布置于沙浴池的内部；还包括与反应釜连接的第二硬管，第二硬管与另一个截止阀的入口连接，另一个截止阀的出口与过滤器的入口连接，过滤器的出口分别与电动针阀的入口、针阀组的入口连接，电动针阀与工控机连接，所述电动针阀的出口及针阀组的出口均与废液容器连接。本发明专利技术可以持续工作长达一年的时间并且可以模拟全球所有海洋热液口的环境，为微生物长期生长提供基础。

Extreme Environment Simulation System for Deep-sea Hydrothermal Ports

The invention relates to an extreme environment simulation system for deep-sea hydrothermal vents, which includes an industrial computer, motor controllers of multiple pumps connected to the industrial computer, each pump is connected with a pressure sensor and a one-way valve respectively, each pressure sensor is connected to the industrial computer, the outlet of each one-way valve is aggregated and connected with the inlet of the stop valve, the outlet of the stop valve is connected with one end of the first hard pipe, and the other of the first hard pipe. The end extends into the inside of the reactor, and the reactor is arranged in the inside of the sand bath; the second hard pipe connected with the reactor, the second hard pipe connected with the inlet of another stop valve, the outlet of another stop valve connected with the inlet of the filter, the outlet of the filter respectively connected with the inlet of the electric needle valve and the inlet of the needle valve group, and the electric needle valve connected with the industrial computer. The outlet of the needle valve group and the outlet of the needle valve group are connected with the waste liquid container. The invention can work for up to one year and can simulate the environment of all marine hydrothermal vents in the world, thus providing a basis for the long-term growth of microorganisms.

【技术实现步骤摘要】
深海热液口极端环境模拟系统
本专利技术涉及微生物学培养
，尤其涉及深海热液口极端环境模拟系统。
技术介绍
温度高达三百多摄氏度的滚烫热液从海底热液喷口向上喷射，当遇到冰冷的海水时会矿化成高13米的烟囱状金属硫化物，在烟囱状金属硫化物附近还群集着大量海底生物，这些微生物具有嗜热、耐压或嗜压、抗毒等一些列特点，由于其处于深海极端热液环境，通过科考船取回的样本十分有限，而这些嗜热或嗜压的微生物又容易因为环境条件改变而死亡。因此必须在实验室建立深海热液口极端环境模拟系统，将热液喷口附近的微生物在人工模拟的深海热液环境下培养研究，由此可以对海底热液喷发及周围的独特生命形式作深入的研究，从而为人类研究生命起源和深海生物圈提供一个重要的窗口。
技术实现思路
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种深海热液口极端环境模拟系统，本专利技术可以为深海微生物提供最高温度400℃、最高压力为250MPa的热液口模拟环境，其可以保持系统内部0.1～10ml/min的营养液流动，并在此情况下进行一年时间的持续不间断工作。本专利技术所采用的技术方案如下：深海热液口极端环境模拟系统，包括工控机，多台水泵的电机控制器并连于工控机，各水泵的入口连接营养液容器，各水泵的出口分别与压力传感器和单向阀连接，各压力传感器的电信号端接入工控机，各单向阀的出口通过管路汇总，所述管路汇总的出口与截止阀的入口连接，所述截止阀的出口与第一硬管的一端连接，所述第一硬管的另一端伸入反应釜内部并浸没于釜内溶液底部，所述反应釜布置于沙浴池的内部，所述沙浴池的电信号控制口也与工控机连接；还包括与反应釜连接的第二硬管，所述第二硬管与另一个截止阀的入口连接，在所述第二硬管上还与另一台接入工控机的压力传感器连接，所述另一个截止阀的出口与过滤器的入口连接，所述过滤器的出口分别与电动针阀的入口、针阀组的入口连接，所述电动针阀的电信号端与工控机连接，所述电动针阀的出口及针阀组的出口均与废液容器连接。其进一步技术方案在于：于所述反应釜的顶部还通过硬管连接有保护反应釜安全的爆破片，在安装有爆破片的硬管中间处还缠敷第一冰袋；所述安全阀的出口连接废液容器，在安装有安全阀的硬管中间处缠敷有第二冰袋；各单向阀汇总的管路出口与截止阀入口之间设置用于添加样品的第一截止阀组，在所述过滤器入口与另一个截止阀出口之间还设置用于取出样品的第二截止阀组；所述水泵为超高压超微流量水泵，所述水泵的最高输出压力为260～300MPa，其输出流量在0.1～10ml/min之间连续可调；所述反应釜采用钛合金材料制成，所述反应釜的的封盖和釜体之间采用硬密封；所述爆破片的爆破压力为270～300MPa；所述安全阀的设置压力为260～270MPa；所述第一硬管的中间处弯折形成蛇形管，所述第一硬管的蛇形管部分浸没于第一冷却水容器内；所述第二硬管的中间处也弯折成是蛇形管，所述第二硬管的蛇形管部分浸没于第二冷却水容器内。本专利技术的有益效果如下：(一)本专利技术系统最高工作压力250MPa，最高温度达400℃，利用该压力和温度工作范围可模拟全球海洋所有热液口的环境。(二)本专利技术可以0.1～10ml/min的流量将新鲜营养液持续不断打入反应釜内部，并将废液排出，在此工况下可以连续不间断工作长达一年的时间，为微生物长期生长提供基础，为微生物在热液环境下的培养研究提供保障。(三)本专利技术系统的压力、温度、流量均可连续自动调节，其具有自动化程度高的优点。(四)通过增加第一冷却水容器可以实现将反应釜和反应釜上游的泵阀之间进行温度隔离，另外增加第二冷却水容器可以实现反应釜和反应釜下游阀件之间的温度隔离，从而使各泵阀内部介质处于常温状态，从而降低泵阀的技术要求，提高使用寿命。(五)在系统的超微流量下，采用串联布置的针阀组来承担最高250MPa的压降，这可以使得单个针阀工作在较为合适的阀口开度区域，有利于提高系统压力控制的稳定性，同时减小针阀阀口的射流冲刷，提高了针阀的使用寿命。附图说明图1为本专利技术的系统原理示意图。其中：1、工控机；201、第一水泵；202、第二水泵；203、第三水泵；204、第四水泵；3、营养液容器；401、第一压力传感器；402、第二压力传感器；403、第三压力传感器；404、第四压力传感器；405、第五压力传感器；501、第一单向阀；502、第二单向阀；503、第三单向阀；504、第四单向阀；601、第一截止阀；602、第二截止阀；603、第三截止阀；604、第四截止阀；605、第五截止阀；606、第六截止阀；701、第一冷却水容器；702、第二冷却水容器；8、反应釜；901、第一冰袋；902、第二冰袋；10、沙浴池；11、爆破片；12、安全阀；13、废液容器；14、压力表；15、过滤器；161、第一针阀；162、第二针阀；163、第三针阀；17、电动针阀；18、第一硬管；19、第二硬管。具体实施方式下面说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，深海热液口极端环境模拟系统包括包括工控机1，多台水泵的电机控制器并连于工控机1，本实施例中上述水泵包括第一水泵201、第二水泵202、第三水泵203及第四水泵204，上述第一水泵201、第二水泵202、第三水泵203及第四水泵204的入口均连接营养液容器3，各水泵的出口分别与压力传感器和单向阀连接，具体为第一水泵201的出口分别连接第一压力传感器401及第一单向阀501，第二水泵202的出口分别连接第二压力传感器402及第二单向阀502，第三水泵203的出口分别连接第三压力传感器403及第三单向阀503，第四水泵204的出口分别连接第四压力传感器404及第四单向阀504，上述第一压力传感器401、第二压力传感器402、第三压力传感器403、第四压力传感器404的电信号端均接入工控机1，上述第一单向阀501、第二单向阀502、第三单向阀503及第四单向阀504的出口均通过管路汇总，管路汇总的出口与第一截止阀601的入口连接，第一截止阀601的出口与第一硬管18的一端连接，第一硬管18的另一端伸入反应釜8的内部并浸没于反应釜8底部的溶液中。在上述各单向阀汇总的管路出口与第一截止阀601的入口之间还设置用于添加样品的第一截止阀组，第一截止阀组包括串联且常闭的第二截止阀602和第三截止阀603，其中第二截止阀602的入口与上述汇总的管路连接，第二截止阀602的出口与第三截止阀603的入口连接，第三截止阀603的出口悬空。上述第一硬管18的中间处弯折形成蛇形管，所述第一硬管18的蛇形管部分浸没于第一冷却水容器701内，第一冷却水容器701用于将反应釜8和反应釜8上游的泵阀之间进行温度隔离，使所述泵阀内部介质能处于常温状态，以降低所述泵阀的技术要求。反应釜8布置于沙浴池10的内部，沙浴池10的电信号控制口也与工控机1连接，沙浴池10上设有温度传感器。上述各水泵均为超高压超微流量水泵，水泵的最高输出压力为260～300MPa，上述各水泵的最高输出压力均大于系统工作压力，工控机1施加控制量于其电机上，由此来调整各水泵的流量在0.1～10ml/min之间变化。如图1所示，于反应釜8的顶部还通过硬管连接有用于保护反应釜8安全的爆破片11，爆破片11的爆破压力为270～300MPa。在安装有爆破本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.深海热液口极端环境模拟系统，其特征在于：包括工控机(1)，多台水泵的电机控制器并连于工控机(1)，各水泵的入口连接营养液容器(3)，各水泵的出口分别与压力传感器和单向阀连接，各压力传感器的电信号端接入工控机(1)，各单向阀的出口通过管路汇总，所述管路汇总的出口与截止阀的入口连接，所述截止阀的出口与第一硬管(18)的一端连接，所述第一硬管(18)的另一端伸入反应釜(8)内部并浸没于反应釜(8)内部溶液底部，所述反应釜(8)布置于沙浴池(10)的内部，所述沙浴池(10)的电信号控制口也与工控机(1)连接；还包括与反应釜(8)连接的第二硬管(19)，所述第二硬管(19)与另一个截止阀的入口连接，在所述第二硬管(19)上还与另一台接入工控机(1)的压力传感器连接，所述另一个截止阀的出口与过滤器(15)的入口连接，所述过滤器(15)的出口分别与电动针阀(17)的入口、针阀组的入口连接，所述电动针阀(17)的电信号端与工控机(1)连接，所述电动针阀(17)的出口及针阀组的出口均与废液容器(13)连接。

【技术特征摘要】
1.深海热液口极端环境模拟系统，其特征在于：包括工控机(1)，多台水泵的电机控制器并连于工控机(1)，各水泵的入口连接营养液容器(3)，各水泵的出口分别与压力传感器和单向阀连接，各压力传感器的电信号端接入工控机(1)，各单向阀的出口通过管路汇总，所述管路汇总的出口与截止阀的入口连接，所述截止阀的出口与第一硬管(18)的一端连接，所述第一硬管(18)的另一端伸入反应釜(8)内部并浸没于反应釜(8)内部溶液底部，所述反应釜(8)布置于沙浴池(10)的内部，所述沙浴池(10)的电信号控制口也与工控机(1)连接；还包括与反应釜(8)连接的第二硬管(19)，所述第二硬管(19)与另一个截止阀的入口连接，在所述第二硬管(19)上还与另一台接入工控机(1)的压力传感器连接，所述另一个截止阀的出口与过滤器(15)的入口连接，所述过滤器(15)的出口分别与电动针阀(17)的入口、针阀组的入口连接，所述电动针阀(17)的电信号端与工控机(1)连接，所述电动针阀(17)的出口及针阀组的出口均与废液容器(13)连接。2.如权利要求1所述的深海热液口极端环境模拟系统，其特征在于：于所述反应釜(8)的顶部还通过硬管连接有用于保护反应釜(8)安全的爆破片(11)，在安装有爆破片(11)的硬管中间处还缠敷第一冰袋(901)。3.如权利要求2所述的深海热液口极端环境模拟系统，其特征在于：于所述反应釜(8)的顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，叶聪，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心中国船舶重工集团公司第七零二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32