УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ Российский патент 1999 года по МПК G01N1/14 

Изобретение относится к устройству для отбора проб воды. Изобретение относится к такому устройству для отбора проб воды, которое позволяет производить набор усредненных проб, а также одиночных проб с различных глубин. Усредненная проба означает пробу, которая получена путем взятия небольших проб воды, например, с интервалом в один час в течение одного дня в пробоприемник, где пробы перемешиваются и для требующихся анализов воды берется фактическая проба воды из пробоприемника. Усредненные пробы нужны, в частности, при контроле качества природных вод, а также при контроле работы установок по очистке воды.

До сих пор пробы воды собираются таким образом: человек, собирающий пробы, приходит на место наблюдения через определенные интервалы времени и берет в собирающий сосуд небольшую пробу. Сам процесс отбора проб обычно не занимает много времени, так что стоимость отбора проб в основном складывается из заработной платы обслуживающего персонала и стоимости проезда. Имеющиеся устройства для отбора проб работают на поршневом принципе. Поскольку этот вид устройств требует напряжения 220 В, то трудно их использовать на местности. Они также содержат стеклянное подъемное устройство, которое тяжелое и легко бьется. Это устройство очень дорогое и поэтому его использование остается ограниченным.

В патентной публикации US-A-4,462,265 раскрыта система, в которой механическая силовая установка, погруженная глубоко в воду, буксируется кораблем, движущимся на поверхности воды, установка имеет насос для всасывания воды. Вода протекает через несколько собирающих устройств, расположенных последовательно на различных глубинах между установкой и кораблем. Давление этого потока воды регулируется с помощью дроссельного клапана на корабле таким образом, чтобы оно было достаточно высоким для срабатывания клапана собирающего устройства и благодаря этому пробы воды поднимались бы на корабль. Привод насоса осуществляется за счет буксировочного перемещения корабля с помощью турбины. Устройство для отбора проб воды большое по размеру и предназначено для отбора проб при движении и с помощью обслуживающего персонала при использовании больших глубоководных систем.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать устройство, которое позволяет автоматически производить отбор проб воды без постоянного присутствия обслуживающего персонала на месте наблюдения. Следующей задачей изобретения является создание устройства для отбора проб небольшого по размеру и недорогого по стоимости. Эти задачи достигнуты с помощью устройства, которое в первую очередь характеризуется признаками, представленными в отличительной части пункте I формулы изобретения.

В устройстве согласно изобретению пробоотборник представляет собой насос, который приводится в действие от электромотора и который размещен в плавучем контейнере. Устройство питается от аккумулятора, поэтому в отличие от известных устройств в месте отбора проб не требуются линии передачи электроэнергии. Из-за того что устройство, с одной стороны, дешевое, и с другой стороны, легко транспортируется, такие устройства для отбора проб, требующиеся в нескольких местах наблюдения, могут быть установлены за один объезд и пробы также могут быть собраны за один объезд.

Изобретение будет раскрыто подробно далее со ссылками на приложенные чертежи, на которых фиг. 1 - показано вертикальное сечение устройства и фиг. 2 - показано горизонтальное сечение устройства.

Устройство согласно изобретению состоит из плавающего устройство отбора проб 2, привод которого осуществляется от электромотора 3. В предпочтительном варианте изобретения устройство отбора проб 2 представляет собой центробежный насос, который установлен в герметичном, плавающем контейнере 10. Контейнер 10 в предпочтительном варианте изготовлен из пластика. Насос 2 размещается так, чтобы его всасывающая сторона соединялась с местом отбора пробы, а нагнетательная сторона соединялась с пробоприемником (не показано), например, с помощью шлангов. В предпочтительном варианте контейнер 10 включает также другое оборудование, которое требуется для работы пробоотборника.

Плавучесть контейнера 10 достигается за счет его конструкции, выполненной в виде сосуда или ящика, нижняя часть которого заполнена материалом, например подобным полистирену, который легче воды. Стенки контейнера могут также содержать полости, заполненные воздухом. Контейнер 10 имеет плотно закрывающуюся крышку 11. Трубчатая часть 12 в середине контейнера 10, выходящая через дно контейнера, приварена к дну контейнера 10. Трубчатая часть 12 размещена так, что ее первый конец, т.е. верхний конец, доходит примерно до середины контейнера 10, а ее второй конец, т.е. нижний конец, немного выступает за дно контейнера 10. Оба конца трубчатой части 12 открыты. На первом конце трубчатой части выполнена резьба 13.

Привод устройства отбора проб осуществляется с помощью мотора 3. В предпочтительном варианте мотор 3 закреплен на первом конце трубчатой части 12 посредством резьбы 13. Мотор 3 находится сверху трубчатой части 12 и герметично закрывает первый конец трубчатой части 12, т.е. верхний конец, от проникновения воды.

Мотор 3 и устройство отбора проб 2 связаны с трубчатой частью 12 так, что вал 4 мотора 3, который приводит в действие насос 2, расположен внутри трубчатой части 12. Длина вала 4 такая, чтобы насос 2 располагался немного ниже дна контейнера 10 во втором конце трубчатой части 12. Когда устройство находится в положении, при котором производится отбор проб, трубчатая часть 12, по крайней мере, частично заполнена водой. Насос 2 размещен так, чтобы проба воды могла браться из протекающей воды непосредственно под устройством или с требующей глубины с помощью удлиненной трубки, присоединенной к всасывающему отверстию насоса 2. В устройстве согласно изобретению всасывающая сторона насоса 2 постоянно находится в контакте с водой, из которой отбирается проба, поэтому воздух, который взаимодействует с отобранной пробой, не может накапливаться в устройстве.

Трубка 5 соединяет насос 2 с пробоприемником, который может быть выполнен в виде отдельного водонепроницаемого контейнера, плавающего на поверхности воды. Пробоприемник может также находиться дальше или выше относительно самого устройства, отбирающего пробы.

Если требуется использовать устройство для отбора проб на больших глубинах, к всасывающему отверстию насоса может быть прикреплена трубка 6, благодаря чему пробы могут собираться с требующихся глубин под контейнером 10. Если устройство используется для сбора проб с различных глубин, трубка 6 погружается на требующуюся глубину и в контейнер втягивается первая проба. Затем трубка 6 опускается на требующееся расстояние, и в контейнер втягивается вторая проба. В этом случае устройство должно работать так, чтобы вода из трубки поступала в контейнер до того, как производится отбор пробы воды с требующейся глубины. После того как пробы собраны, трубка 6 поднимается вручную или с помощью специальной лебедки (на фиг. не показано).

Электромотор 3, осуществляющий привод насоса 2, питается от аккумулятора. Аккумулятор 7 размещен внутри контейнера 10, в нижней его части. Аккумулятор 7 может быть в виде батареи на 12 В, которые обычно используются для электропривода буровых машин. Контейнер 10 также включает блок управления 8, например таймер, и реле 9 для управления работой электромотора 3 и насоса 2. С помощью таймера 8 насос 2 может быть запрограммирован на отсос воды через определенные интервалы времени, может также регулироваться и длительность работы насоса 2. Предпочтительно, чтобы таймер 8 позволял производить плавную регулировку. Длительность разовой работы насоса настраивается на подходящую величину, которая зависит от требующегося объема воды и мощности насоса. Для получения усредненной пробы за один раз требуется брать одиночную пробу воды, составляющую только 20 сантиметров (200 мл). Для отбора такого количества воды насос должен работать лишь 2-3 секунды.

Очевидно, что оборудование, требующееся для управления и привода насоса 2, может также размещаться снаружи устройства. Это может быть сделано, в частности, в том случае, если предполагается изменять объем пробы или скорость отбора пробы во время процесса сбора проб.

Помимо усредненных проб, устройство обеспечивает сбор так называемых одиночных проб с ненарушенной структурой с различных глубин воды. Пробы могут браться с произвольных глубин в вертикальном направлении путем погружения трубки, подсоединенной к всасывающей стороне насоса. С помощью устройства возможно производить отбор проб локализованно точно в вертикальном направлении, например в слоях воды с низким содержанием кислорода, и наблюдать в вертикальном направлении другие изменения, которые влияют на качество воды. Например, устройство значительно упрощает отслеживание узких зон сточных вод, которые движутся под водой.

Изобретение не ограничивается вышеупомянутыми вариантами, а может изменяться в рамках приложенной формулы изобретения. Поэтому пробоотборник может быть также в виде мембранного или перистальтического насоса.

Устройство для автоматического отбора проб воды на месте содержит пробоотборник, закрепленный на контейнере. Пробоотборник приводится в движение с помощью электромотора, размещенного в контейнере. Пробоотборник представляет собой насос, всасывающая сторона которого связана с местом отбора пробы, нагнетательная сторона связана с пробоприемником. Контейнер выполнен плавучим. Насос расположен внутри трубчатой части, которая открыта в дно контейнера. Электромотор прикреплен к верхней части трубчатой части. Насос установлен на валу электромотора внутри трубчатой части. Устройство обеспечивает сбор, кроме усредненных проб, одиночных проб с ненарушенной структурой с различных глубин воды. Устройство позволяет производить отбор проб локализованно и точно в вертикальном направлении, например, в слоях воды с низким содержанием кислорода, и позволяет наблюдать в вертикальном направлении изменения, которые влияют на качество воды. 6 з.п. ф-лы., 2 ил.

1. Устройство для автоматического отбора проб воды на месте, содержащее пробоотборник, закрепленный на контейнере, при этом пробоотборник приводится в движение с помощью электромотора, размещенного в контейнере, причем пробоотборник представляет собой насос, всасывающая сторона которого связана с местом отбора пробы, а нагнетательная сторона которого связана с пробоприемником, отличающееся тем, что контейнер выполнен плавучим, насос расположен внутри трубчатой части, которая открыта в дно контейнера, а электромотор прикреплен к верхней части трубчатой части, причем насос установлен на валу электромотора внутри трубчатой части. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насос является центробежным насосом. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насос выполнен с возможностью работы под управлением блока управления для отбора проб определенного объема при определенных интервалах. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что всасывающая сторона насоса связана с местом отбора проб с помощью трубки, а входное отверстие трубки, через которое отбирается проба, опущено на требуемую глубину для отбора пробы воды. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электромотор питается от аккумулятора. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что аккумулятор размещен внутри контейнера. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контейнер снабжен плотно закрывающейся крышкой.