[发明专利]一种海底热液喷口颗粒物采集装置及方法

权利要求书

1.一种海底热液喷口颗粒物采集装置，其特征在于，该装置由颗粒物过滤采样器和控制系统组成；

所述颗粒物过滤采样器由从下至上依次连接的热液流体入口、漏斗体、采样器本体和热液流体出口构成；所述采样器本体为圆筒状结构；所述采样器本体内壁从下至上依次安装入口旋转阀门、大孔径滤膜夹层、小孔径滤膜夹层、出口旋转阀门；所述大孔径滤膜夹层和小孔径滤膜夹层之间构成颗粒物储存腔体；所述采样器本体外壁固定T型把手；

所述控制系统包括控制电路、温度传感器、阀门控制器、通讯端口、电源模块和耐压腔体；所述耐压腔体固定在采样器本体外壁，所述控制电路和电源模块固定在耐压腔体内部；所述温度传感器固定在大孔径滤膜夹层下方，并通过水密座与控制电路相连；所述阀门控制器通过水密电缆连接到通讯端口；所述通讯端口内部与控制电路相连；所述电源模块通过电源线与控制电路相连；

所述控制电路在当温度传感器检测到实时温度达到温度阈值时，向阀门控制器发送开启信号，开启出口旋转阀门，并启动计时器计时，在计时器时间达到阀门开启时长时，向阀门控制器发送关闭信号，同时关闭入口旋转阀门和出口旋转阀门；

通过大孔径滤膜夹层和小孔径滤膜夹层对颗粒物的过滤和储存，配合控制电路的控制，可以实现对热液喷口喷出流体中颗粒物的定时长采集。

2.根据权利要求1所述的一种海底热液喷口颗粒物采集装置，其特征在于，所述入口旋转阀门和出口旋转阀门为直径9.6cm、厚2mm的圆形挡板，能够沿直径方向上的旋转轴旋转，分别安装于距离漏斗体上端5.5cm和距离热液流体出口5.5cm处，由阀门控制器控制开启和关闭；所述阀门控制器固定于采样器本体外壁，接收控制系统的阀门开启和关闭信号；阀门开启时圆形挡板方向与热液流体流动方向一致，阀门关闭时圆形挡板旋转90°，封闭热液流体的进出通道。

3.根据权利要求1所述的一种海底热液喷口颗粒物采集装置，其特征在于，所述大孔径滤膜夹层和小孔径滤膜夹层均为双层圆环结构，用于微孔滤膜的夹持固定；其中一层圆环焊接在采样器本体内壁，圆环外直径9.6cm，内直径7.6cm，圆环上以90°间距开有4个螺纹孔；另外一层圆环外直径9.4cm，内直径7.6cm，同样以90°间距开有4个螺纹孔，两层圆环通过螺丝固定；大孔径滤膜夹层位置距离漏斗体上端6cm，小孔径滤膜夹层位置距离热液流体出口6cm。

4.根据权利要求1所述的一种海底热液喷口颗粒物采集装置，其特征在于，所述大孔径滤膜夹层和小孔径滤膜夹层中分别放置孔径为10μm和1μm的微孔滤膜。

5.根据权利要求1所述的一种海底热液喷口颗粒物采集装置，其特征在于，所述温度传感器为PT1000铂热电阻，外部由钛合金管密封，固定于大孔径滤膜夹层下方5mm处，钛合金管贯穿采样器本体内外壁与水密座连接，温度信号通过导线传输到控制电路。

6.根据权利要求1所述的一种海底热液喷口颗粒物采集装置，其特征在于，所述通讯端口为8芯水密接插件，其中2芯连接入口旋转阀门控制器，2芯连接出口旋转阀门控制器，用于传输阀门控制器的控制电平，3芯为RS232串口的接收线、发送线和信号地，用于计算机与颗粒物采集装置之间的通讯，剩余1芯备用。

7.根据权利要求1所述的一种海底热液喷口颗粒物采集装置，其特征在于，所述颗粒物过滤采样器使用钛合金材料制成，壁厚2mm，整体为圆形框架结构，总高33cm；所述热液流体入口直径20cm，边缘高3cm，所述热液流体出口直径10cm；所述漏斗体下端开口直径20cm，上端开口直径10cm，用于汇集热液喷口流体通过颗粒物过滤采样器。

8.根据权利要求1所述的一种海底热液喷口颗粒物采集装置，其特征在于，所述耐压腔体使用钛合金材料制成，为长10cm、直径4cm圆柱体结构，耐压水深为6000m，下端盖固定有水密座和通讯端口。