БАТОМЕТР Российский патент 1998 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для отбора достоверных проб загрязненной воды из канализационных колодцев, рек и каналов непосредственно в местах сброса воды или другой жидкости из промышленных предприятий /заводы химической, пищевой промышленности, пивзаводы и т.д./.

Известно устройство для отбора жидкости из канализационных колодцев, включающее колесо с лопатками и направляющей воронкой и приемником проб, расположенные на вращающемся диске, в котором для повышения эффективности работы на лопатках колеса установлены черпаки, а направляющая воронка снабжена ситами нисходящей ячеистности (SU 3339830 A, 1972).

Наличие в этом устройстве колеса с лопатками, направляющей воронки и приемника проб, которые расположены на вращающемся диске, а также черпаков, установленных на лопатках колеса, сильно усложняют конструкцию и делают это устройство практически непригодным для отбора проб воды из узких канализационных колодцев, размещенных, например, на территориях пивзаводов и других аналогичных предприятий.

Известно устройство для отбора проб воды, содержащее станину с тросом, стеклянный сосуд с пробкой с отверстиями, через которые введены в сосуд две разные по длине стеклянные трубки с надетыми на них сверху упругими шлангами, в котором, для упрощения конструкции устройства, упругие шланги соединены стеклянной трубкой - перемычкой, а станина снабжена поперечной планкой, на которую опирается трубка - перемычка и к которой крепится трос станины (SU 367358 A, 1973).

Однако это устройство в рабочем положении устанавливается вертикально и имеет для прохождения жидкости односторонний вход, осуществляемый сверху, поэтому оно пригодно только для отбора пробы воды, находящейся в глубине.

Для отбора достоверной пробы воды на местах сброса ее с небольших глубин или непосредственно со дна это устройство непригодно, так как корпус его в рабочем положении располагается вертикально и дно у него закрыто.

Другим недостатком является то, что перед погружением устройства каждый раз надо менять стеклянную трубку - перемычку и емкость для отбора выполнена из стекла, которая из-за хрупкости может выйти из строя.

По конструктивному исполнению и по назначению его элементов весьма близко к предложенному батометру подходит батометр, который принят заявителем в качестве прототипа.

Этот батометр содержит цилиндрический корпус, две подвижные крышки, прижимаемые к корпусу пружинами растяжения, запорно-спусковое устройство, включающее установленный в направляющих стержень и узлы фиксации крышек (SU 744267 A, 1980). Для повышения герметичности корпус батометра снабжен проушинами, в которых выполнены отверстия в виде продольных пазов, подвижные крышки снабжены осями, входящими в отверстия проушин и цапфами, расположенными в диаметрально противоположных местах и прикрепленными к пружинам растяжения, корпус снабжен подпружиненным рычагом, соединенным с одним из концов стержня запорно-спускового устройства.

Однако корпус этого батометра в рабочем положении также устанавливается вертикально и для получения достоверной пробы воды непосредственно в местах сброса ее, например, с небольших глубин прямо из струи истечения воды или со дна этот батометр не совсем пригоден.

Другим недостатком является то, что закрытие двух крышек батометра к торцам цилиндрического его корпуса обеспечивается с помощью двух нерегулируемых пружин растяжения, зацепляемых к цапфам с двух сторон на диаметрально противоположных местах.

Такое исполнение требует применения двух весьма сильных пружин растяжения с жесткой характеристикой, так как для возможности надежной герметизации корпуса первоначальное усилие каждой пружины, до ее растяжения, должно быть достаточно большое, так как оно передается на крышку напрямую, без дополнительных усиливающих механизмов.

Таким образом, наличие в батометре двух нерегулируемых пружин растяжения, а в запорно-спусковом устройстве стержня, установленного в направляющих, подпружиненного рычага, соединенного с одним концом стержня, усложняет конструкцию и создает ненадежность в работе.

Целью изобретения является упрощение конструкции батометра и обеспечение надежности в работе.

Другой целью является создание батометра такой конструкции, в котором для возможности отбора достоверной пробы воды с небольших глубин или непосредственно со дна корпус его в рабочем положении при опускании располагался бы горизонтально.

Еще одной целью является возможность слива взятой пробы воды из емкости батометра в другой сосуд, например, в банку, бутылку и т.д., без ее загрязнения атмосферным воздухом.

Целью изобретения также является обеспечение удобства и надежности регулирования усилия натяжения пружины ратяжения.

В основу настоящего изобретения была поставлена задача: разработать батометр такой конструкции, который позволил бы отбирать достоверную пробу воды или другой какой-то жидкости с неглубоких и малодоступных мест, например, на берегах рек и каналов непосредственно с того места, откуда вытекает струя сбрасываемой воды, а также батометр мог бы быть использован и для отбора достоверных проб жидкости и из узких канализационных колодцев, размещенных, например, на территориях пивоваренных заводов и других аналогичных предприятий.

Эта задача решается тем, что в батометре, содержащем цилиндрический корпус с проушинами, на каждой из которых выполнено отверстие для оси, две подвижные крышки, прижимаемые к торцам корпуса, запорно-спусковое устройство, согласно изобретению каждая крышка с помощью трех подпружиненных винтов, ввинченных в крышку и размещенных на ней равномерно по окружности, и шарика, установленного на крышке по середине размещения этих винтов в коническом углублении, шарнирно соединена с концом коромысла, на котором для шарика выполнено ответное коническое углубление, для пружин цилиндрического углубления с отверстиями для свободного прохождения винтов, а на средней части коромысла, для его шарнирного соединения с корпусом, с возможностью юстировочных перемещений с последующей жесткой фиксацией, закреплена ответная часть проушины с отверстиями под ось.

Запорно-спусковое устройство состоит из шарнирно соединенных друг с другом двух серьг, каждая из которых в свою очередь шарнирно соединена со своим коромыслом, пластины с двумя отверстиями, установленной на одной оси между этими серьгами, пружины растяжения, зацепленной к нижнему отверстию пластины и снабженной средством для возможности регулирования усилия натяжения пружины, достаточного для герметичного закрытия крышек.

Пружина растяжения и средство для регулирования усилия натяжения пружины установлены внутри трубки, которая герметично приварена к двум отверстиям корпуса, выполненным в средней цилиндрической части ее на диаметрально противоположных местах.

К запорно-спусковому устройству относятся также два каната, один из которых обеспечивает возможность одновременного открывания двух крышек батометра в погруженном его положении, а другой канат обеспечивает возможность опускания и подъема батометра.

Первый канат соединен с упомянутой пластиной через верхнее его отверстие и пропущен свободно в отверстие втулки, которая размещена на верху батометра и жестко связана с корпусом его с помощью двух планок, каждая из которых сверху закреплена к этой втулке, а снизу - к верхней части трубки, которая приварена к корпусу.

Второй канат соединен жестко с корпусом батометра через упомянутую втулку, на которой на торцевой ее части для закрепления каната выполнен выступ с отверстием.

Указанная задача решается также тем, что цилиндрический корпус батометра, за счет смещения центра тяжести вниз и симметричного расположения каждой одинаковой пары его элементов относительно середины цилиндрической части, расположен горизонтально и снабжен одинаковыми грузами, закрепленными на цилиндрической поверхности на одинаковом расстоянии относительно ее середины, при этом масса этих грузов в сумме не меньше массы жидкости, заполняемой в цилиндрическую емкость батометра.

Указанная задача решается также тем, что корпус батометра снабжен двумя штуцерами, размещенными в средней цилиндрической части корпуса на его диаметре на одной плоскости, где располагается трубка с пружиной растяжения.

Один из этих штуцеров расположен по касательной к диаметру цилиндра и параллельно к оси трубки с пружиной, снабжен упругой эластичной трубкой и устройством для ее зажима, которое выполнено в виде хомута с зажимным винтом, размещенными сверху батометра на упомянутой втулке, через отверстие которого пропущен свободно канат.

Другой штуцер выполнен с резьбой, расположен перпендикулярно к первому штуцеру и снабжен колпачком с ответной резьбой для возможности герметичного закрытия штуцера с помощью этого колпачка.

Эта задача решается еще и тем, что средство для возможности регулирования усилия натяжения пружины растяжения, установленное внутри трубки, состоит из детали, имеющей форму перевернутой буквы T с отверстием для зацепления пружины растяжения и с двумя резьбовыми отверстиями под винты, вкладыша с двумя отверстиями для свободного прохождения винтов, установленного в фиксированном положении в пазах, выполненных на торце упомянутой трубки, и двух винтов, вставленных в отверстия вкладыша и завинченных в деталь, имеющую форму перевернутой буквы T.

Благодаря применению в запорно-спусковом устройстве двух серьг, шарнирно соединенных между собой и с коромыслами, на которых с возможностью самоустанавливания к торцам корпуса шарнирно установлены крышки, а также применению попарно одинаковых элементов, размещенных симметрично по обе стороны относительно середины цилиндрической части корпуса, обеспечивается возможность создания компактной конструкции батометра с горизонтально расположенным его корпусом.

Возможность надежной герметизации двух крышек батометра при их закрытии к торцам корпуса обеспечивается за счет расположения двух серьг под небольшим углом к горизонту, например, как указано на фиг. 1. В этом случае обеспечивается большой выигрыш в силе прижима, поэтому для закрытия и открытия крышек применена одна не жесткая пружина растяжения с плавной характеристикой и с большим рабочим ходом.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут выявлены при описании конструкции согласно прилагаемых чертежей.

На фиг. 1 показан батометр, вид спереди, разрез, на фиг. 2 - разрез A - A на фиг. 1.

Батометр состоит из цилиндрического корпуса 1, вблизи торцов которого герметично к корпусу приварены две проушины 2, 3. К каждой проушине шарнирно на осях 4, 5 прикреплены ответные детали 6, 7, а к ним с возможностью юстировочных перемещений с помощью двух стопорных винтов 8, 9 и двух винтов 10 жестко прикреплены коромысла 11, 12.

К коромыслам шарнирно соединены крышки 13, 14, каждая из которых при ее закрытии обеспечивает возможность самоустанавливания по периметру торца цилиндрического корпуса 1. Для этой цели на каждой крышке 13, 14 ввинчены три подпружиненных пружиной 15 винта 16, размещенных равномерно по окружности, и вставлены в предусмотренных конической формы углублениях, выполненных по середине размещения этих винтов, шарики 17, 18, а на коромыслах 11, 12 для шариков 17, 18 выполнены ответные конической формы углубления и для пружин 15 и винтов 10 цилиндрические углубления с отверстиями для свободного прохождения этих винтов.

Для обеспечения возможности еще более надежного герметичного закрытия каждой крышки к торцу цилиндрического корпуса 1 на крышках выполнены кольцевые канавки, где установлены уплотнительные прокладки 19, 20.

Запорно-спусковое устройство состоит из шарнирно соединенных на оси 21 друг с другом двух серьг 22, 23, каждая из которых в свою очередь на осях 24, 25 шарнирно соединена со своим коромыслом 11, 12.

Между серьгами 22 и 23 на одной и той же оси 21 установлена пластина 26 с двумя отверстиями 27, 28.

К нижнему отверстию 27 зацеплена пружина растяжения 29, установленная внутри трубки 30, которая герметично приварена к двум отверстиям цилиндрического корпуса 1, выполненным в средней части ее на диаметрально противоположных местах.

Нижний конец пружины растяжения 29 зацеплен к детали 31, установленной внутри трубки 30. Деталь эта имеет форму перевернутой буквы T /фиг. 2/, на ней выполнены резьбовые отверстия для винтов 32, 33. Эти винты свободно вставлены в предусмотренные на вкладыше 34 отверстия и завинчены в деталь 31.

Вкладыш 34 в фиксированном положении установлен в пазах, выполненных на торце трубки 30, которая на этом месте выполнена таким образом, что конец трубки для исключения образования воздушного пузыря при опускании батометра в слой воды оставался бы всегда открытым.

Возможность регулировки первоначального усилия натяжения пружины 29, которое было бы достаточным для герметичного закрытия крышек 13, 14, обеспечивается при завинчивании винтов 32, 33.

Такое исполнение этого устройства, в отличие от известных аналогичных устройств с одним винтом, предназначенных для регулирования усилия натяжения в пружинах, при тех же перемещениях при регулировке, уменьшает размеры его по длине и исключает возможность закручивания пружины при завинчивании винтов 32, 33.

Для обеспечения возможности одновременного открывания двух крышек 13, 14 служит канат 35 /фиг. 2/, который прикреплен к верхнему отверстию 28 пластины 26 и пропущен свободно в отверстие втулки 36. Эта втулка размещена на верху батометра и жестко связана с цилиндрическим корпусом 1 с помощью двух удлиненных планок 37, 38, каждая из которых сверху закреплена к втулке 36, а снизу - к верхней части трубки 30, которая для этой цели сверху выполнена утолщенной формы.

При таком исполнении батометра, за счет применения трубки 30 и удлиненных планок 37, 38, обеспечивается возможность свободного размещения длинной пружины растяжения с плавной характеристикой в растянутом его положении.

Для обеспечения возможности опускания и подъема батометра в закрытом положении крышек служит второй канат 39, который жестко соединен с цилиндрическим корпусом 1 через втулку 36. Для закрепления каната 39 к втулке на торцевой верхней ее части выполнен выступ с отверстием.

Сверху цилиндрического корпуса 1 на одинаковом расстоянии от ее середины герметично установлены две шпильки 40, 41, а к ним прикреплены два одинаковых груза 42, 43, каждый из которых для удобства закрепления его к шпильке и замены выполнен из трех составных частей, масса которых в сумме принята не менее массы жидкости, заполняемой в цилиндрическую емкость батометра.

Такое исполнение батометра, за счет применения в нем двух удлиненных планок 37, 38 для жесткого закрепления втулки 36 к корпусу 1, точка закрепления каната 39 располагается на верхней части батометра и при этом смещается центр тяжести его вниз, а так как, как одна половина батометра, так и другая половина его составлена из одних и тех же элементов, симметрично расположенных относительно середины цилиндрического корпуса 1, то батометр становится устойчивым для горизонтального расположения его корпуса в рабочем положении.

Для удобства работы с батометром и возможности слива взязтой пробы воды в другой сосуд в средней цилиндрической части корпуса 1 на его диаметре приварен герметично к корпусу штуцер 44 /фиг. 2/, расположенный по касательной к этому диаметру и параллельно к оси трубки 30.

Этот штуцер снабжен эластичной упругой трубкой 45 и устройством для ее зажима, состоящим из хомута 46 и винта 47, размещенными сверху батометра на втулке 36.

Перпендикулярно к штуцеру 44 по середине диаметра цилиндрического корпуса 1 приварен герметично к корпусу другой штуцер 48, который выполнен с наружной резьбой и снабжен колпачком 49 с ответной резьбой. Для надежного герметичного закрытия штуцера 48 этот колпачок снабжен уплотнительной прокладкой 50.

Корпус батометра и все металлические детали его выполнены из коррозийно стойкой и стойкой к щелочам стали, например, из стали 12X18H10T Гост 5632 - 86, а неметаллические - прокладки и др. из химически стойких материалов.

Работа батометра происходит следующим образом.

Для отбора достоверной пробы воды из небольших глубин в местах сброса воды, например, на берегах рек, каналов и из канализационных колодцев непосредственно из струи истечения жидкости батометр в закрытом положении, как показано на фиг. 1, при открытой эластичной упругой трубке 45, обеспечиваемой при освобождении винта 47 от зажима, канатом 39 опускают на заданную глубину или на дно, где протекает жидкость и где нужно отбирать пробу, ориентируя корпус по направлению протекания жидкости.

Для установки батометра на дно служат две опоры 51, 52, размещенные внизу цилиндрического корпуса 1, выполненные в виде скоб.

Для неглубоких погружений батометра длина эластичной упругой трубки 45 принимается равной длине двух канатов 35, 39, а для глубоких погружений, обеспечиваемых при открытых крышках 13, 14 с помощью каната 35, длина эластичной трубки 45 может быть небольшой, например такой, как указано на фиг. 2.

В опущенном состоянии батометра на дно или на заданную глубину, поддерживая канат 39 и трубку 45, подтягивают канат 35 вверх.

При этом пружина 29 растягивается, так как батометр под собственным весом и под весом грузов 42 и 43 остается на месте, а серьги 22, 23 и крышки 13, 14 занимают положение, как указано на фиг. 1 штрихпунктирной линией.

При этом обе крышки 13, 14 открываются, обеспечивая свободный доступ воды в емкость батометра. В процессе заполнения батометра вытесняемый воздух из объема частично выходит через эластичную трубку 45.

Канат 35 подтягивают до тех пор, пока не произойдет перемещение корпуса батометра вверх, которое легко можно определить, так как резко увеличивается усилие, затрачиваемое на подтягивание.

После этого канат 35 отпускают и крышки 13, 14 закрываются.

Затем, поддерживая эластичную трубку 45 и уже канат 35, подтягивают канат 39 до тех пор, пока заполненный батометр не поднимется наверх. Здесь наверху эластичную упругую трубку 45 закрывают винтом 47 и заполненной жидкостью батометр, если есть в этом необходимость, подготавливают для слива жидкости из ее емкости в другой сосуд.

Для этой цели заполненный батометр устанавливают на возвышенном месте /на подставке, столе и т.д./ в положении, чтобы ось штуцера 44 с эластичной трубкой 45 направлена была горизонтально, а штуцер 48 с колпачком 49 - вертикально вверх.

Сосуд, куда будет сливаться жидкость, устанавливают снизу возвышения или стола.

Эластичную трубку 45 заводят в горловину сосуда и отвинчивают колпачок 49 от штуцера 48.

Отвинчивая винт 47, эластичную трубку 45 освобождают от зажима.

После того, как из батометра вытечет полностью жидкость, колпачок 49 закрывают и операции отбора достоверной пробы воды или жидкости из одного и того же источника протекания можно снова повторить в вышеописанной последовательности.

При такой последовательности выполнения операций в процессе отбора пробы воды или другой какой-либо жидкости, обеспечиваемого непосредственно с места сброса, полностью исключается попадание загрязненной воды с верхних слоев, которая как правило вытекает из разных источников загрязнения, перемешивается и растекается по поверхности реки, канала и т.д., куда производится сброс загрязненной воды или другой какой-либо жидкости из промышленных предприятий. Например, на поверхности реки Невы, особенно в низовьях, это очень заметно.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 339830, кл. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР N 367358, кл. 1973.

3. Авторское свидетельство СССР N 744267, кл. 1980 (прототип).

Батометр предназначен для отбора достоверных проб воды и содержит цилиндрический корпус с проушинами, в которых выполнены отверстия для осей, две подвижные крышки, установленные с возможностью поджатия к торцам корпуса, и запорно-спусковое устройство. Каждая крышка шарнирно соединена с концом коромысла посредством трех подпружиненных винтов, ввинченных в крышку и равномерно размещенных на ней по окружности, и шарика, установленного в коническом углублении на крышке по середине размещения винтов. На коромысле для шарика выполнено ответное коническое углубление, а для пружин - цилиндрические углубления с отверстиями для свободного прохода винтов. Для шарнирного соединения каждого коромысла с корпусом на коромысле закреплена с возможностью юстировочных перемещений с последующей фиксацией ответная деталь для проушины корпуса. В проушинах выполнены отверстия под ось. Запорно-спусковое устройство состоит из шарнирно соединенных друг с другом двух серег. Каждая серьга шарнирно соединена с одним из коромысел. Запорно-спусковое устройство содержит пластину с двумя отверстиями, установленную на оси между серьгами, пружину растяжения, зацепленную к одному отверстию пластины и имеющую средство для регулирования усилия натяжения. Это средство вместе с пружиной установлено внутри трубки. Трубка приварена к двумя отверстиям корпуса, выполненным по середине ее цилиндрической части диаметрально противоположно. Запорно-спусковое устройство имеет два каната. Один из канатов предназначен для одновременного открытия двух крышек, а другой канал предназначен для опускания и подъема батометра. Первый канат соединен с пластиной через его отверстие и пропущен свободно в отверстие втулки. Втулка размещена в верхней части батометра и жестко связана с его корпусом с помощью двух удлиненных планок. Каждая из планок сверху закреплена к этой втулке, а снизу - к верхней части трубки. Второй канат жестко соединен с корпусом через втулку. На торцевой части втулки сверху выполнен выступ с отверстием для закрепления каната. Устройство обеспечивает отбор пробы жидкости с места ее сброса и исключает попадание загрязненной жидкости с верхних слоев. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Батометр, содержащий цилиндрический корпус с проушинами, в которых выполнены отверстия для осей, две подвижные крышки, прижимаемые к торцам корпуса, запорно-спусковое устройство, отличающийся тем, что каждая крышка с помощью трех подпружиненных винтов, ввинченных в крышку и размещенных на ней равномерно по окружности, и шарика, установленного на крышке в коническом углублении по середине размещения этих винтов, шарнирно соединена с концом коромысла, на котором для шарика выполнено ответное коническое углубление, для пружин цилиндрические углубления с отверстиями для свободного прохождения винтов, а для возможности шарнирного соединения каждого коромысла с корпусом на коромысле закреплена с возможностью юстировочных перемещений с последующей фиксацией ответная деталь для проушины корпуса с отверстием под ось, при этом запорно-спусковое устройство состоит из шарнирно соединенных друг с другом двух серьг, каждая из которых в свою очередь шарнирно соединена с одним из коромысел, пластины с двумя отверстиями, установленной на одной оси между этими серьгами, пружины растяжения, зацепленной к одному отверстию этой пластины и снабженной средством для возможности регулирования усилия натяжения пружины, установленного вместе с пружиной растяжения внутри трубки, которая герметично приварена к двум отверстиям корпуса, выполненным на средней цилиндрической части ее на диаметрально противоположных местах, и двух канатов, один из которых обеспечивает возможность одновременного открывания двух крышек, а другой канат обеспечивает возможность опускания и подъема батометра, причем первый канат соединен с упомянутой пластиной через другое его отверстие и пропущен свободно в отверстие втулки, которая размещена в верхней части батометра и жестко связана с его корпусом с помощью двух удлиненных планок, обеспечивающих возможность размещений растянутой пружины между этими планками, каждая из которых сверху закреплена к этой втулке, а снизу - к верхней части приваренной к корпусу трубке, а второй канат соединен жестко с корпусом через упомянутую втулку, на которой на торцевой ее части сверху для возможности закрепления каната выполнен выступ с отверстием. 2. Батометр по п.1, отличающийся тем, что его цилиндрический корпус за счет смещения центра тяжести батометра вниз и симметричного расположения каждой одинаковой пары его элементов относительно середины цилиндрической части корпуса расположен горизонтально и снабжен одинаковыми грузами, закрепленными на цилиндрической поверхности ее на одинаковом расстоянии относительно ее середины, при этом масса этих грузов в сумме не меньше массы жидкости, заполняемой в цилиндрическую емкость батометра. 3. Батометр по пп.1 и 2, отличающийся тем, что его корпус снабжен двумя штуцерами, размещенными на середине цилиндра корпуса, один из которых расположен по касательной к диаметру цилиндра и параллельно к оси трубки с пружиной растяжения, снабжен эластичной упругой трубкой и устройством для ее зажима, выполненным в виде хомута с зажимным винтом, размещенными сверху батометра на втулке, через отверстие которого пропущен свободно канат, а другой штуцер выполнен с резьбой, расположен перпендикулярно к первому штуцеру и снабжен колпачком с ответной резьбой для возможности его герметичного закрытия. 4. Батометр по п.1, отличающийся тем, что средство для возможности регулирования усилия натяжения пружины, установленное вместе с пружиной внутри трубки, состоит из детали, имеющей форму перевернутой буквы T с отверстием для зацепления пружины растяжения и двумя резьбовыми отверстиями, вкладыша с двумя отверстиями для свободного прохождения двух винтов, установленного в пазах, выполненных на торце трубки, и двух винтов, вставленных в отверстия вкладыша и завинченных в резьбовые отверстия детали, имеющей форму перевернутой буквы T.