一種深海微生物保壓轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及深海探測(cè)及研究裝備領(lǐng)域，特別涉及一種深海微生物保壓轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在國外，上個(gè)世紀(jì)70年代，美國的Scripps海洋研究所的Yayanos率先開展了深海微生物學(xué)的研究，設(shè)計(jì)了高壓培養(yǎng)罐，并于1979年首次分離出深海嗜壓菌。1990年，日本三菱重工和三洋公司，斥巨資為日本海洋科學(xué)技術(shù)中心研制深海微生物高溫/高壓培養(yǎng)系統(tǒng)。從20世紀(jì)后期開始，隨著深海技術(shù)能力的提高，越來越多的國家投身于深海研究的前沿領(lǐng)域。目前國際上開展深海微生物研究的國家主要分布在歐洲、美洲及亞洲，其中美國、日本、德國和法國是深海微生物研究的主力軍。
[0003]我國深海生物資源和基因資源的系統(tǒng)研究起步時(shí)間較晚，從本世紀(jì)初開始主要得到了國家科技部863計(jì)劃和中國大洋專項(xiàng)的資助，成立了中國大洋生物基因研究開發(fā)基地，研制、配備了一批船載和實(shí)驗(yàn)室深海微生物培養(yǎng)專用設(shè)備。迄今為止，我國微生物的取樣和培養(yǎng)均為相互獨(dú)立的設(shè)備，沒有一套設(shè)備可以解決樣品如何從原位全程保壓轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)釜內(nèi)的問題，造成微生物研究的進(jìn)展緩慢，有效性降低。因此，迫切需要研制一套全程保壓的微生物取樣-轉(zhuǎn)移-培養(yǎng)一體化設(shè)備。
[0004]比如英國Geotek 公司研制開發(fā)的 PCATS 系統(tǒng)(Pressure Core Analysis andTransfer System)采用的是基于機(jī)械臂的方法，在將取樣器與之連接后，機(jī)械臂可將樣品在保壓腔內(nèi)整個(gè)沿軸向拖動(dòng)，壓力腔內(nèi)可進(jìn)行樣品切割、檢測(cè)；當(dāng)需要存儲(chǔ)時(shí)，需要將取樣器取下來，再將存儲(chǔ)倉連接上去。PCATS設(shè)備對(duì)整個(gè)柱狀樣品操作，體積更大，占用實(shí)驗(yàn)空間大，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，設(shè)備成本高。
[0005]再比如，美國HYACINTH 系統(tǒng)(Deployment of HYACE tools In New Tests onHydrates)在對(duì)子樣品操作時(shí)，具有一個(gè)可90°旋轉(zhuǎn)的切刀，利用相互嵌套的圓管和推桿，可使一部分樣品經(jīng)過圓管伸到切刀下，切刀旋轉(zhuǎn)，剛好使部分子樣品垂直落到下方的存儲(chǔ)倉中，這一切同樣在壓力腔內(nèi)完成。相較而言，這種結(jié)構(gòu)在用推桿推送樣品的時(shí)候已經(jīng)進(jìn)行了一次子取樣，因此樣品利用率比較低。
[0006]因此，迫切需要一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)多次進(jìn)行保壓轉(zhuǎn)移的深海微生物保壓轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型提供了一種深海微生物保壓轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，采用雙螺旋驅(qū)動(dòng)，在壓力腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)樣品的子采樣和轉(zhuǎn)移，具有結(jié)構(gòu)簡單、子采樣精度高以及樣品利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]一種深海微生物保壓轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，包括帶有閥門的連接單元，與連接單元連通的保壓筒以及安裝在保壓筒內(nèi)的取樣單元，連接單元一般為連接管，連接管上設(shè)有閥門，用于將本實(shí)用新型與樣品容器或者收集容器(例如培養(yǎng)皿)連接。
[0009]所述取樣單元包括:
[0010]取樣筒，軸向活動(dòng)安裝，一端開放，開放端可伸出保壓筒穿過連接單元進(jìn)行取樣；
[0011]活塞，軸向滑動(dòng)周向固定安裝在取樣筒內(nèi)用于將保壓筒內(nèi)的物料推出開放端；
[0012]第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括第一動(dòng)力源，由第一動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的絲桿，與絲桿螺紋傳動(dòng)配合且軸向滑動(dòng)的滑塊，所述滑塊與取樣筒軸向固定連接；
[0013]第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)所述活塞在取樣筒內(nèi)軸向滑動(dòng)，包括第二動(dòng)力源，由第二動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的取樣驅(qū)動(dòng)桿，以及與取樣驅(qū)動(dòng)桿軸向滑動(dòng)周向固定連接的取樣傳動(dòng)桿，所述取樣傳動(dòng)桿的動(dòng)力輸出端與活塞螺紋傳動(dòng)配合，所述取樣傳動(dòng)桿與取樣筒軸向固定周向轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0014]保壓筒具有良好的密封性，通過增壓設(shè)備(例如液壓栗)使保壓筒內(nèi)部增壓到需要的壓力。
[0015]本實(shí)用新型采用了軸線分離的空間布置方案，即雙軸(絲桿和取樣驅(qū)動(dòng)桿)雙動(dòng)力源并行驅(qū)動(dòng)方式來分別驅(qū)動(dòng)套筒結(jié)構(gòu)的取樣筒和活塞，從而實(shí)現(xiàn)套筒結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、取樣筒和活塞相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行樣品的提取和轉(zhuǎn)移。
[0016]通過本實(shí)用新型的取樣單元的運(yùn)動(dòng)包括樣品的提取和轉(zhuǎn)移:
[0017]樣品的提取包括以下步驟:
[0018](I)連接單元連接樣品容器，保壓筒增加到需要的壓力；
[0019](2)啟動(dòng)第一動(dòng)力源，第一動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)滑塊軸向移動(dòng)，滑塊驅(qū)動(dòng)取樣筒軸向移動(dòng)，同時(shí)取樣筒通過帶動(dòng)取樣傳動(dòng)桿軸向移動(dòng)，從而使活塞同時(shí)軸向移動(dòng)，取樣筒伸出保壓筒進(jìn)入與連接單元連接的樣品容器；
[0020](3)待取樣筒接觸樣品后，啟動(dòng)第二動(dòng)力源，取樣驅(qū)動(dòng)桿帶動(dòng)取樣傳動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，取樣傳動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)活塞相對(duì)取樣筒滑動(dòng)，活塞與取樣筒反向運(yùn)動(dòng)，活塞后退，從而使樣品進(jìn)入取樣筒的開放端，完成取樣；
[0021](4)第二動(dòng)力源停止，第一動(dòng)力源反向驅(qū)動(dòng)絲桿，使取樣筒退出樣品容器。
[0022]樣品的轉(zhuǎn)移包括以下步驟:
[0023](5)連接單元連接培養(yǎng)皿，啟動(dòng)第一動(dòng)力源，將取樣筒的開放端移動(dòng)至培養(yǎng)皿的進(jìn)口位置；
[0024](6)啟動(dòng)第二動(dòng)力源，正向驅(qū)動(dòng)取樣驅(qū)動(dòng)桿，取樣驅(qū)動(dòng)桿帶動(dòng)取樣傳動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)活塞前進(jìn)，將樣品推出取樣筒，樣品進(jìn)入培養(yǎng)皿，完成轉(zhuǎn)移。
[0025]為了提高本實(shí)用新型取樣的便捷性，優(yōu)選的，所述連接單元采用三通結(jié)構(gòu)，包括分別與保壓筒連通供取樣筒伸出的取樣口、與樣品容器連通的樣品口以及與培養(yǎng)皿連通的收集口，所述取樣口與樣品口相對(duì)布置，所述收集口位于取樣口與樣品口之間。
[0026]此時(shí)可以將樣品容器連接樣品口，培養(yǎng)皿連接收集口，待取樣筒在樣品容器中完成取樣后，退至收集口，活塞推出樣品，樣品直接進(jìn)入培養(yǎng)皿，方便快捷，使取樣筒的工作長度始終在前端蓋之外，即連接單元內(nèi)，這段的壓力是與樣品容器最接近的也是溫度波動(dòng)最小的，所以能夠很好的滿足保壓保溫的要求。
[0027]為了方便制造和維護(hù)，避免因?yàn)楸和矁?nèi)高壓對(duì)設(shè)備運(yùn)行性能產(chǎn)生不利影響，優(yōu)選的，所述第一動(dòng)力源和第二動(dòng)力源均設(shè)在保壓筒外。所述第一動(dòng)力源和第二動(dòng)力源輸出轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力，常見的可以采用電機(jī)。
[0028]為了延長提高本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，減小各部件軸向磨損，優(yōu)選的，所述的絲桿采用止推軸承進(jìn)行軸向固定。
[0029]為了方便制造和裝配，優(yōu)選的，所述取樣筒的內(nèi)壁與活塞通過滑鍵配合連接。
[0030]為了方便制造和裝配，優(yōu)選的，所述取樣傳動(dòng)桿設(shè)有沿軸向布置的插孔，所述取樣驅(qū)動(dòng)桿伸入該插孔內(nèi)并通過滑鍵配合連接。
[0031 ] 為了簡化結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的，所述滑塊與保壓筒的內(nèi)壁滑動(dòng)配合。
[0032]為了保證連接單元內(nèi)的壓力與保壓筒一致，優(yōu)選的，所述樣品口安裝有取樣閥。
[0033]優(yōu)選的，所述收集口連接有過渡筒閥門，所述過渡筒閥門連接過渡筒，所述過渡筒連接培養(yǎng)皿閥門，所述過渡筒設(shè)有加壓口。過渡筒閥門和培養(yǎng)皿閥門的設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)保壓筒一次加壓多次取樣的效果，能夠顯著提高工作效率。
[0034]為了使本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)更緊湊，優(yōu)選的，所述取樣傳動(dòng)桿安裝在取樣筒內(nèi)，所述取樣筒的中部和遠(yuǎn)離活塞的端部分別設(shè)有軸向限位取樣傳動(dòng)桿的限位件。限位件包括螺旋蓋，所述螺旋蓋與所述取樣筒遠(yuǎn)離活塞的端部螺紋連接，方便安裝；所述取樣筒的中部的限位件為限位環(huán)，與取樣傳動(dòng)桿上設(shè)置的環(huán)形限位臺(tái)階抵靠。
[0035]為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，優(yōu)選的，所述取樣單元還包括用于檢測(cè)取樣筒軸向壓力的壓力傳感器。所述壓力傳感器可以安裝在止推軸承和用于軸向定位的端蓋之間。當(dāng)取樣筒和活塞到達(dá)樣品表面后絲杠會(huì)受到來自樣品的阻力，該阻力會(huì)通過滑塊傳遞到絲杠上，絲杠上的軸向力會(huì)傳到聯(lián)接的止推軸承上，止推軸承和端蓋之間的壓力傳感器檢測(cè)到軸向力的突然升高判斷處取樣筒到達(dá)了樣品表面，可以控制第二動(dòng)力源啟動(dòng)。
[0036]本實(shí)用新型的有益效果:
[0037]本實(shí)用新型采用了并列雙軸驅(qū)動(dòng)的布置方案，簡化了保壓筒內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更緊湊，降低制造成本，通過螺紋傳動(dòng)的方式傳遞軸向移動(dòng)動(dòng)力，穩(wěn)定可靠且移動(dòng)精度高。
【附圖說明】
[0038]圖1為本實(shí)用新型的剖視示意圖。
[0039]圖2為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖3為本實(shí)用新型內(nèi)部的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖4為本實(shí)用新型的取樣筒及其驅(qū)動(dòng)部件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖5為本實(shí)用新型的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖6為本實(shí)用新型的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖7為本實(shí)用新型的連接單元的剖視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]如圖1?7所示，本實(shí)施例的深海微生物保壓轉(zhuǎn)移系統(tǒng)包括:前端蓋1、保壓筒2、取樣筒3、活塞4、取樣傳動(dòng)桿5、取樣驅(qū)動(dòng)軸鍵6、取樣驅(qū)動(dòng)桿7、螺旋蓋8、滑塊9、后端支撐蓋O型密封圈10、小擋板11、小擋板螺栓12、電機(jī)固定架螺釘13、電機(jī)14-1，電機(jī)14_2、電機(jī)固定架15、聯(lián)軸器16、聯(lián)軸器端鍵17、后端蓋螺釘18、后端蓋19、止推軸承20、后端支撐蓋21、后端支撐蓋墊圈22、主螺旋桿O型密封圈23、絲桿24、活塞鍵25、前端支撐蓋26、前端蓋O型圈27、前端蓋螺釘28、前端蓋密封圈29。
[0046]活塞4通過活塞鍵25在取樣筒3內(nèi)的導(dǎo)槽里滑動(dòng)，活塞4與取樣筒3之有沿軸向的移動(dòng)自由度；取樣傳動(dòng)桿5