内盖式主动保压海水瓶及其取样方法
技术领域
本发明涉及海洋技术仪器设备领域，具体地，涉及一种保压海水瓶及其取样方法。尤其是涉及内盖式主动保压海水瓶及其取样方法
背景技术
在现有技术中，海水保压取样装置包括蓄压筒、蓄压活塞、连接体、样品筒以及样品活塞。上述部件共同构成了三个腔室，即蓄压腔、隔离水腔和样品腔。虽然该海水保压取样装置可以实现保压采样、储存以及提取的功能，但是其存在着几点不足，例如：该海水保压取样装置在进行取样前，由于吸水管和采样阀死区容积内预注的深海水和夹杂的环境海水(即非样品海水)不能预先排除，因此，采样时，上述的深海水以及环境海水会随着需要采样的样品一同进入样品腔内，影响样品纯度；此外，隔离水腔需要加注现场海底水，以防止样品活塞在采样移动时，残留在样品腔壁上的介质进入样品腔内，由此增加操作难度，并同时加剧了成本和采样工艺的复杂性；另外，由于该海水保压取样装置采用的是固定节流孔控制流量，随着采样的进行，蓄压腔氮气压力增高，压差越来越小，由此采样速度越来越慢，进而影响采样效率。
公开号为CN1453567A，公开日为2003年11月5日，名称为“高纯度保压深海热液取样器”的中国专利文献公开了一种高纯度保压深海热液取样器。在该专利文献所公开的技术方案中，高纯度保压深海热液取样器包括：蓄压筒、蓄压腔活塞、连接体、样品筒、阀板、取样阀、吸水管、充气阀、微量阀、微量高压泵。该专利文献所公开的技术方案实现了气体保压、非样品海水预吸并隔离和变阻尼节流控制的功能，但是该高纯度保压深海热液取样器无法对采集的海水进行主动保压，因而，保压精度不高。
基于此，期望获得一种取样装置，该取样装置可以克服现有技术的不足，实现对待取样的样品进行主动保压，采用该取样装置取样时，保压精度高、安全性好，操作方便，使用灵活。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种内盖式主动保压海水瓶及其取样方法。
为了实现上述发明目的，本发明提出了内盖式主动保压海水瓶，其包括：
轴向方向上两端开口的海水瓶体，海水瓶体开设有液体进出口；
一对设于海水瓶体内的内开式瓶盖，内开式瓶盖间设有弹性件；
牵引装置，牵引装置通过拉绳与各个所述内开式瓶盖连接，当牵引装置工作时，其牵引内开式瓶盖移动至海水瓶体的开口位置处，以形成密封结构；
主动控压系统，其与海水瓶体连接，主动控压系统包括设于海水瓶体内的可收缩弹性囊、与可收缩弹性囊开口端管路连接的加压装置、检测海水瓶体内部压力的压力传感器以及控制器，控制器分别与所述加压装置、牵引装置以及压力传感器连接；
其中，当压力传感器检测到所述海水瓶体内部的压力低于设定值后，控制器控制加压装置向可收缩弹性囊内加压，以维持海水瓶体内部压力。
需要说明的是，在一些实施方式中，主动控压系统可以采用智能泵系统，将智能泵系统与海水瓶体连接，压力传感器以及控制器可以采用智能泵系统中的相应装置以实现对应的功能，而无需额外再设置其他的压力传感器以及控制器。
优选地，在本发明的所述的内盖式主动保压海水瓶中，当牵引装置工作时，牵引装置牵引所述内开式瓶盖沿克服弹性件弹性力的作用方向移动，内开式瓶盖间彼此相背沿海水瓶体的轴向方向移动。
优选地，在本发明所述的内盖式主动保压海水瓶中，海水瓶体的开口位置处设有瓶口密封座，当内开式瓶盖移动至开口位置处时，内开式瓶盖的第一端面与瓶口密封座的第二端面密封配合，以形成密封结构，其中，第一端面为内开式瓶盖与拉绳连接所处端面，第二端面为瓶口密封座向海水瓶体内部空间延伸的端面。
优选地，在本发明所述的内盖式主动保压海水瓶中，牵引装置包括两个绞盘，各个绞盘通过各自连接的拉绳分别与相应的内开式瓶盖连接。
优选地，在本发明所述的内盖式主动保压海水瓶中，液体进出口为一个或多个，在与液体进出口连接的管路上设有一个或多个阀。
所述阀用于控制海水样品流入或流出海水瓶体。
优选地，在本发明所述的内盖式主动保压海水瓶中，可收缩弹性囊为水袋。
优选地，在本发明所述的内盖式主动保压海水瓶中，弹性件为弹性拉索。
优选地，在本发明所述的内盖式主动保压海水瓶中，加压装置为高压注液泵。
优选地，在本发明所述的内盖式主动保压海水瓶中，加压装置通过向所述的可收缩弹性囊输送液体介质进行加压。
所述液体介质可以为周围环境的海水，也可以为预置在泵吸口的其他液体。
此外，本发明的另一目的在于提供一种海水取样方法，所述海水取样方法采用上述的内盖式主动保压海水瓶进行取样，其包括步骤：
当内盖式主动保压海水瓶取样前，牵引装置不施加牵引力，内开式瓶盖受弹性件的弹力作用，向远离海水瓶体的开口位置处移动，可收缩弹性囊排空；
海水从内盖式主动保压海水瓶的两端开口处灌入海水瓶体内，当内盖式主动保压海水瓶下潜至取水目标深度时，牵引装置牵引内开式瓶盖移动至海水瓶体的开口位置处以形成密封结构，海水封存于海水瓶体内；
当内盖式主动保压海水瓶进行回收时，当压力传感器检测到海水瓶体内部的压力低于设定值后，控制器控制加压装置向可收缩弹性囊内加压，以维持海水瓶体内部压力。
与现有技术相比，本发明所述的内盖式主动保压海水瓶及其取样方法具有如下所述的优点以及有益效果：
1、本发明所述的内盖式主动保压海水瓶由于设置了主动控压系统，使得采用本案的内盖式主动保压海水瓶在采集原位海水时可以主动保压，避免了采用现有技术所采用的高压气体被动补偿所带来的缺陷，由此极好地提高了保压精度以及安全性。
2、本发明所述内盖式主动保压海水瓶使用时，工作深度不需要在水面预配置，因此，使得其使用方便，灵活性好。
3、本发明所述的内盖式主动保压海水瓶通过主动控压系统进行加压时，加压的介质与待取样的海水样品不会混合，因而，保证了作为样品的原位海水不受污染。
4、本发明所述的内盖式主动保压海水瓶通过设置内开式瓶盖与海水瓶体开口处形成的密封结构，其内部压力可以使得内开式瓶盖自身形成自紧效果，由此密封效果更可靠。
5、本发明所述的内盖式主动保压海水瓶在取样过程中，海水可以从海水瓶体内自行流通，从而使得取样过程中不需要额外设置装置抽取海水，仅需要通过内开式瓶盖的移动即可完成海水取样操作。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明所述的内盖式主动保压海水瓶在一种实施方式下的结构示意图；
图2示意性地显示了本发明所述的内盖式主动保压海水瓶在一种实施方式下的取样前的结构；
图3示意性地显示了本发明所述的内盖式主动保压海水瓶在一种实施方式下的取样后的结构；
附图标记：
1-海水瓶体；11-瓶口密封座；12-内开式瓶盖；13-进出口阀；14-弹性拉索；15-水袋；2-绞盘；3-加压装置；4-压力传感器；5-控制器；第一端面I；第二端面II。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
图1为本发明所述的内盖式主动保压海水瓶在一种实施方式下的结构示意图。
如图1所示，在本实施方式中，内盖式主动保压海水瓶包括海水瓶体1、内开式瓶盖12、牵引装置以及主动控压系统。
其中，海水瓶体1沿轴向方向两端开口，在开口处设有瓶口密封座11，并且在海水瓶体1的侧壁开设有液体进出口，在本实施方式中液体进出口为两个，并且在各个液体进出口连接的管路上均设有进出口阀13。
在海水瓶体1内设有一对内开式瓶盖12，内开式瓶盖12间设有弹性件，在本实施方式中，弹性件为弹性拉索14。当然可以想到的是，在一些其他的实施方式中，弹性件可以为弹簧。
进一步参考图1可以看出，内开式瓶盖12与拉绳连接，拉绳的另一端与绞盘2连接，在本实施方式中，设有两个绞盘2，各个绞盘2通过各自连接的拉绳分别与相应的内开式瓶盖12连接。绞盘2转动时，其带动拉绳发生位移，拉绳拉动内开式瓶盖12移动至海水瓶体1的瓶口密封座11，此时，内开式瓶盖12的第一端面I与瓶口密封座11的第二端面II密封配合，以形成密封结构，其中，第一端面I为内开式瓶盖12与拉绳连接所处端面，第二端面II为瓶口密封座11向海水瓶体1内部空间延伸的端面。
当然，在一些其他的实施方式中，也可以设置一个绞盘2，通过该一个绞盘同时控制内开式瓶盖12沿克服弹性件弹性力的作用方向移动，移动过程中，内开式瓶盖12间彼此相背沿海水瓶体的轴向方向移动。
在本实施方式中，，内盖式主动保压海水瓶还包括主动控压系统，其与海水瓶体1连接，主动控压系统包括设于海水瓶体1内的可收缩弹性囊(在本实施方式中，可收缩弹性囊为水袋15)、与可收缩弹性囊开口端管路连接的加压装置3、检测所述海水瓶体内部压力的压力传感器4及控制器5，控制器5分别与加压装置3、牵引装置以及压力传感器4连接；其中，当压力传感器4检测到海水瓶体1内部的压力低于设定值后，控制器5控制加压装置3向可收缩弹性囊内加压，以维持海水瓶体1内部压力。控制器5是与各个部件连接以协调各部件的控制运行，其可以根据上位机指令或提前预设的程序完成取样过程、保压过程、输出过程各单元的数据采集及指令输出。
在本实施方式中，加压装置3为高压注液泵，其通过向可收缩弹性囊输送液体介质进行加压。该液体介质可以为周围环境的海水，也可以为预置在泵吸口的其他液体。
结合图2至图3对所述的内盖式主动保压海水瓶进行取样的工作原理进行进一步说明。其中，图2示意性地显示了本发明所述的内盖式主动保压海水瓶在一种实施方式下的取样前的结构。图3示意性地显示了本发明所述的内盖式主动保压海水瓶在一种实施方式下的取样后的结构。
内盖式主动保压海水从海面布放时的状态如图2所示，取样前，绞盘2的拉绳放长，内开式瓶盖12不受拉力作用，因此，两个内开式瓶盖12在弹性拉索14的作用下远离两端的瓶口密封座11。此时，水袋15也排空，处于空瘪状态，进出口阀13关闭。
当内盖式主动保压海水瓶下潜过程中，海水从内盖式主动保压海水瓶的两端开口处灌入海水瓶体1内，当内盖式主动保压海水瓶下潜至取水目标深度时，由水面控制信号或预设在控制器5的参数启动取样步骤，此时，绞盘2工作，其拉动拉绳，使得内开式瓶盖12克服弹性拉索14的弹性力，沿海水瓶体1的轴向方向分别移动至两端瓶口密封座11处，并和瓶口密封座11形成密封，此时，海水封存于海水瓶体1内，此时的内盖式主动保压海水瓶的状态如图3所示。
当内盖式主动保压海水瓶进行回收时，当所压力传感器4检测到海水瓶体1内部的压力低于设定值后，控制器5控制加压装置3向水袋15内加压，以维持海水瓶体内部压力。
实施例2
实施例2中的内盖式主动保压海水瓶，其结构与实施例1中的内盖式主动保压海水瓶的结构基本一致，其区别在于，主动控压系统可以采用智能泵系统，也就是说，在实施例2中，将智能泵系统与海水瓶体1连接，因此，在实施例2中，无需额外再设置其他的压力传感器以及控制器，而是可以采用智能泵系统中的相应装置以实现对应的功能。
需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
